新疆區(qū)域水文地質(zhì)特征與環(huán)境地質(zhì)特征分析

陳 鋒，劉 濤，韋 鑫，賀根義

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆昌吉831100）

1 概述

新疆地處亞歐大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，總體地勢(shì)西高東低、南高北低，四周高山環(huán)抱，中央高山橫亙；地形地貌空間分布總體上為“三山夾兩盆”，形成盆地被高山環(huán)抱、山盆相間排列的格架。地表水體主要由河流、湖泊和水庫(kù)、冰川三部分組成，地表水的分布格局決定著地下水的空間分布特征，空間分布的差異決定著地下水類型的不同和水化學(xué)特征不同，并各有特點(diǎn)。

新疆不同的地貌單元對(duì)應(yīng)了不同的環(huán)境地質(zhì)問題和地質(zhì)災(zāi)害，本文論述了新疆的環(huán)境地質(zhì)問題和地質(zhì)災(zāi)害分布特征，搞清楚該問題對(duì)改善和預(yù)防具有指導(dǎo)意義。

2 水文地質(zhì)

新疆松散巖類孔隙水的水文地質(zhì)特征按地貌分為大型盆地型、山間盆地河谷平原型和基巖山區(qū)型3類。

2.1 大型盆地水文地質(zhì)特征

新疆的大型盆地包括塔里木和準(zhǔn)噶爾兩大盆地。盆地內(nèi)的地下水，主要分布于天山南麓和北麓、昆侖山北麓的山前沖洪積傾斜平原地區(qū)，盆地腹地的塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠也有分布。

2.1.1 山前沖洪積平原區(qū)

包括近山的礫質(zhì)平原區(qū)和遠(yuǎn)山的細(xì)土平原區(qū)。含水層主要由第四系沖洪積卵礫石、砂礫石、含礫中粗砂、中細(xì)砂層構(gòu)成，厚度一般在400～600m，局部地段厚度超過1000m。含水層結(jié)構(gòu)由山前向盆地內(nèi)部，由礫質(zhì)平原的單一結(jié)構(gòu)潛水含水層向細(xì)土平原的多層結(jié)構(gòu)潛水—承壓水含水層變化，含水層顆粒也由粗變細(xì)，在細(xì)土平原區(qū)出現(xiàn)了粉土、粉質(zhì)粘土等構(gòu)成的相對(duì)隔水層（圖1）。相應(yīng)地，含水層富水性也總體表現(xiàn)為由強(qiáng)變?nèi)酰瑔尉鏊坑傻[質(zhì)平原區(qū)的2000m3/d以上逐漸減為細(xì)土平原區(qū)的1000m3/d左右。

該區(qū)地下水主要來源于出山河流的入滲補(bǔ)給，其次為水庫(kù)、渠系和農(nóng)田灌溉入滲、山區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，由山前平原區(qū)向盆地腹地的沙漠區(qū)徑流，在徑流過程中，通過泉水溢出、綠洲區(qū)蒸發(fā)蒸騰、人工開采等方式排泄。沿著地下水徑流路徑，山前平原區(qū)的地下水質(zhì)不斷發(fā)生著變化。塔里木盆地的礫質(zhì)平原區(qū)，地下水一般為礦化度小于1g/L的硫酸—重碳酸鹽型淡水，水質(zhì)較好，至細(xì)土平原區(qū)，礦化度一般上升至1～3g/L，化學(xué)類型也大多變?yōu)榱蛩猁}—氯化物型，水質(zhì)變差；準(zhǔn)噶爾盆地礫質(zhì)平原區(qū)，地下水礦化度一般在0.5g/L左右，水化學(xué)類型多為重碳酸鹽型，水質(zhì)很好，至細(xì)土平原區(qū)，礦化度升至1g/L左右，水化學(xué)類型也向硫酸—重碳酸鹽型轉(zhuǎn)化。

地下水資源量大小，在空間上分布不均一，主要受出山河流量大小控制?？傮w來說，出山河流的流量越大，其所形成的沖洪積扇區(qū)地下水資源越豐富。在這兩大盆地中，地下水資源較豐富的沖洪積扇主要有且末河、和田河、葉爾羌河、喀什噶爾河、克孜勒蘇河、阿 克蘇河、渭干河、瑪納斯河、奎屯河等。

圖1 山前沖洪積平原含水層巖性結(jié)構(gòu)與地下水循環(huán)過程示意圖

2.1.2 沙漠區(qū)

準(zhǔn)噶爾盆地古爾班通古特沙漠南緣一帶，有地下水分布。東部昌吉州境內(nèi)沙丘覆蓋下的第四系沖湖積粉細(xì)砂含水層承壓水，屬自流斜地延伸部分，為礦化度小于1g/L的淡水；西部莫索灣一帶，沙漠下承壓水為瑪納斯河沖積層，發(fā)現(xiàn)了礦化度0.34g/L的重碳酸鈣型水，水質(zhì)良好，單井涌水量小于1000m3/d。該沙漠北部新第三系出露地表，部分被沙漠覆蓋，普遍賦存有第三系層間承壓水，水量較小，單井涌水量小于100m3/d，礦化度2～3g/L。

塔里木盆地塔克拉瑪干沙漠北緣，沙丘下的塔里木河古河道普遍有潛水分布，礦化度3～6g/L，單井涌水量小于500m3/d。其余廣大沙漠區(qū)，雖普遍分布有地下水，但水量較小，水質(zhì)復(fù)雜，淺部一般礦化度為8～10g/L左右。沙漠腹地第四系松散粉細(xì)砂含水層中，400m深度內(nèi)由淺到深礦化度為8～10g/L、6～7g/L、5.25～3.4g/L，有逐漸降低規(guī)律；塔中KT1（深井653m）在埋深425.00～428.54m層段，找到礦化度為2.27g/L的地下水，單井涌水量603m3/d。埋深552.10～632.24m段，礦化度2.61g/L，單井涌水量751m3/d。

沙漠區(qū)的地下淡水，大多為隱伏古河湖積平原或古河道帶的地下水，由山前平原地下水側(cè)向徑流轉(zhuǎn)化而來。

2.2 山間盆地河谷平原水文地質(zhì)特征

新疆主要的山間盆地和河谷平原包括吐魯番盆地、哈密盆地、拜城盆地、焉耆盆地、塔城盆地、博樂盆地等和伊犁、額爾齊斯河谷平原。這些山間盆地和河谷平原規(guī)模雖小，但具有和塔里木與準(zhǔn)噶爾兩大盆地相似的水文地質(zhì)規(guī)律，含水介質(zhì)、富水性、水質(zhì)也具有明顯的分帶性。其中伊犁和額爾齊斯河谷平原區(qū)，由于當(dāng)?shù)亟邓^豐富，是新疆單位面積地下水資源最豐富的地區(qū)。

地下水主要接受大氣降水、上游山區(qū)的河流入滲補(bǔ)給和基巖山區(qū)通過斷裂破碎帶側(cè)向徑流補(bǔ)給3種形式。由山間盆地的洪積扇向盆地中央或河谷出山口向下游徑流，在徑流過程中，通過泉水溢出、綠洲區(qū)蒸發(fā)蒸騰、人工開采等方式排泄。由補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)，地下水水質(zhì)不斷發(fā)生著變化。在盆地或河谷平原的上游，地下水一般為礦化度小于1g/L的重碳酸—硫酸鹽型淡水，水質(zhì)較好，再向下游徑流過程中，礦化度一般上升至1～3g/L，水化學(xué)類型也大多變?yōu)榱蛩猁}—氯化物型，水質(zhì)變差；最終在山間盆地的最低洼處以礦化度大于3g/L，水化學(xué)類型多變?yōu)槁然镄?，基本以鹽湖的形式存在，如吐魯番盆地的艾丁湖、拜城盆地等。

各山間盆地及河谷平原地下水資源量大小，在空間上分布不均一，主要受出山河流量大小控制。

山區(qū)河流量越大，其所形成的山間盆地和河谷平原地下水資源越豐富。地下水資源較豐富的地區(qū)主要有焉耆盆地、博樂谷地伊犁河谷和額爾齊斯河谷平原等。

2.3 基巖山區(qū)水文地質(zhì)特征

基巖山區(qū)地下水主要分布在阿爾泰山、天山和昆侖山三大山脈的古生代及前古生代地層，多組成高中山地，構(gòu)造含水介質(zhì)的碎屑巖、巖漿巖、碳酸鹽巖和變質(zhì)巖含水層（組），褶皺形變復(fù)雜，多次的張扭性斷裂發(fā)育，裸巖表層風(fēng)化帶厚度達(dá)20～30m；深部脈狀裂隙縱橫交錯(cuò)，淺部網(wǎng)狀裂隙蛛絲密集，并相互貫通，導(dǎo)水性較好，在降水和地表水入滲補(bǔ)給作用下形成基巖裂隙水。雪線以上有帶狀永凍層地下水分布。

區(qū)域斷塊深斷裂，走向與山體走向基本平行，控水作用很強(qiáng)，一般在受壓應(yīng)力形成逆掩斷層的基礎(chǔ)上，又受新構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)的影響，多形成壓扭性阻水的結(jié)構(gòu)面，在斷層破碎帶的地下水補(bǔ)給一側(cè)，線狀泉群多有出露，形成構(gòu)造蓄水帶，對(duì)地下水深部循環(huán)起著良好的導(dǎo)水作用。以上含水體分布面積約占山地總面積70%。

高中山區(qū)基巖裂隙水富水性極不均勻，變質(zhì)巖與巖漿巖裂隙水富水性較差，泉流量一般0.1～1L/s或稍大，碳酸鹽巖類裂隙巖溶受發(fā)育程度所限流量差異大，一般泉流量多在3～50L/s。雪線以上多年凍土區(qū)融凍液態(tài)地下水泉流量也較大。高中山地地下水礦化度＜1g/L，融凍層水及水循環(huán)條件好的構(gòu)造富水帶礦化度＜0.5g/L。

天山東部覺羅塔格、庫(kù)魯克塔格一帶，由古生代、前古生代地層組成山巒低矮，為晚近緩慢上升區(qū)，剝蝕作用極為強(qiáng)烈，近于準(zhǔn)平原化，無長(zhǎng)年水流，降水＜50mm，形成大面積的石漠，含有5～30g/L的高礦化基巖裂隙水，分布面積約占山地總面積10%左右，為新疆地下水極貧乏地區(qū)。

山區(qū)巖土中的Ca和HCO3首先被淋溶于水，地下水補(bǔ)給徑流條件優(yōu)越，使之成為山地水尤其是地下水的標(biāo)型元素，形成HCO3—Ca型水，礦化度小于1g/L；局部地區(qū)受圍巖地層巖性的影響，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Na型水；如北塔山以東的中低山區(qū)及阿勒泰、塔城、博樂、伊犁的低山區(qū)或天山北麓的烏魯木齊西山區(qū)，為HCO3-Ca 和 HCO3·SO4-Ca·Na型水，礦化度小于1g/L。在和田河流域中低山區(qū)，礦化度1～2g/L。

3 環(huán)境地質(zhì)問題

新疆普遍存在的環(huán)境地質(zhì)問題是土壤鹽漬化與沙漠化，另外還有煤層自燃、礦坑突水、瓦斯爆炸、地下工程塌方、區(qū)域地下水位下降和地下水污染等。

土壤鹽漬化主要分布于準(zhǔn)噶爾、塔里木盆地的細(xì)土平原、河流下游的沖積平原區(qū)，全疆鹽漬化面積9.7×104km2；沙漠化沿古爾班通古特及塔克拉瑪干兩大沙漠周邊分布，沙漠化面積9.3×104km2。

鹽漬化重發(fā)育區(qū)主要分布在羅布泊及周圍地區(qū)、葉爾羌河和喀什噶爾河下游區(qū)以及阿克蘇河以東至塔里木河中下游段；鹽漬化中發(fā)育區(qū)分布在塔里木盆地南緣牙通古孜河—且末縣以西的細(xì)土平原區(qū)；鹽漬化低發(fā)育區(qū)主要分布在天山北麓的細(xì)土平原帶以及古爾班通古特沙漠北緣段、福海以南地區(qū)。

沙漠化重發(fā)育區(qū)主要分布于塔里木盆地南緣西部、塔里木河下游阿拉干以南地段以及喀什噶爾河、葉爾羌河下游段、阿克蘇河以東至塔里木河中下游段；沙漠化中發(fā)育區(qū)分布在塔里木盆地南緣牙通古孜河—且末縣以西；沙漠化低（輕）發(fā)育區(qū)分布于北疆盆地邊緣，南疆綠洲邊緣地帶。

沙漠化重危害區(qū)分布于蘭新鐵路哈密段、塔里木盆地南北緣的沙漠邊緣、綠洲內(nèi)部或邊緣地帶以及塔里木河、和田河的下游地區(qū)；鹽漬化重危害區(qū)分布在塔里木盆地北緣，喀什噶爾河、葉爾羌河下游及阿克蘇河以東至塔里木河阿拉干段；沙漠化、鹽漬化中危害區(qū)分布于牙通古孜河—且末縣以西，G315線且末—民豐段；沙漠化輕危害區(qū)分布于托克遜、阿克陶、英吉沙、墨玉縣等地；鹽漬化輕危害區(qū)分布于準(zhǔn)噶爾西部山間盆（谷）地、準(zhǔn)噶爾盆地南緣細(xì)土平原帶、焉耆盆地；鹽漬化、沙漠化災(zāi)害輕危害區(qū)分布于阿爾泰山南麓沖洪積平原，古爾班通古特沙漠北緣、烏魯木齊以東沙漠和綠洲的接觸地帶；沙漠化、鹽漬化災(zāi)害弱發(fā)育區(qū)分布于平原區(qū)及人類活動(dòng)稀少地區(qū)。

典型環(huán)境水文地質(zhì)問題為區(qū)域地下水位下降和地下水污染。區(qū)域地下水位下降在天山北麓和吐哈盆地最為突出，奎屯以東-奇臺(tái)縣一帶是新疆綜合經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)地區(qū)，地下水開采程度在60%以上，全疆7個(gè)超采區(qū)有4個(gè)位于該區(qū)內(nèi)。地下水污染主要分布于經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的烏魯木齊、石河子、奎屯市及南疆的喀什、庫(kù)爾勒市等地。

4 地質(zhì)災(zāi)害

新疆地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重，長(zhǎng)期以來對(duì)城鎮(zhèn)、重要工程設(shè)施、人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重危害，歷史上曾發(fā)生過地質(zhì)災(zāi)害摧毀城鎮(zhèn)、鐵路公路、水利工程設(shè)施等重大災(zāi)害事件。隨著全球氣候轉(zhuǎn)暖、人類活動(dòng)加劇，近年來新疆地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生呈現(xiàn)出范圍擴(kuò)大、時(shí)間提前、頻次增加、群發(fā)性和經(jīng)濟(jì)損失增大的趨勢(shì)。

4.1 新疆地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空分布特征

空間上，崩塌、滑坡、泥石流出現(xiàn)最多的區(qū)域是3大山系,即阿爾泰山、天山和昆侖山；在時(shí)間上，年內(nèi)具有汛期（4～9月）高發(fā)，其它時(shí)間低發(fā)，全年呈正態(tài)分布的特點(diǎn)，年際具有與大氣候特征相對(duì)應(yīng)的周期性（8～12年）變化規(guī)律。

4.2 不同災(zāi)種的分布特征

崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害主要分布在阿爾泰山南坡、天山西段中低山區(qū)和昆侖山山區(qū)。其中，崩塌主要分布在山區(qū)交通沿線的陡坡、礦山邊坡和自然斜坡的陡崖地段，以巖體崩塌為主，217國(guó)道獨(dú)—庫(kù)公路段、314國(guó)道中—巴公路山區(qū)段最發(fā)育；滑坡主要分布在第四系松散堆積物組成的中低山高陡斜坡區(qū)，以伊犁谷地山區(qū)黃土型滑坡最為典型；泥石流主要沿中低山區(qū)的河流、溝谷發(fā)育，重點(diǎn)分布在天山北坡烏魯木齊—烏蘇一帶、阿爾泰山克蘭河阿勒泰市區(qū)段、昆侖山與天山復(fù)合部位（克州與喀什西部山地）。地面塌陷主要分布在天山南北麓低山丘陵的采煤工程分布區(qū)。

4.3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育強(qiáng)度

高發(fā)育區(qū)主要分布在阿勒泰市區(qū)段，伊犁谷地山區(qū)，省道、國(guó)道山區(qū)段，南疆鐵路阿拉溝至和靜段，天山北麓烏蘇—阜康低山丘陵區(qū)，西昆侖山西部中高山區(qū)；中發(fā)育區(qū)主要分布于各大山系的中高山區(qū)；低發(fā)育區(qū)主要分布在低山丘陵區(qū)；其它地區(qū)為弱發(fā)育區(qū)。

4.4 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀危害程度

重危害區(qū)主要分布在阿勒泰市區(qū)段，伊犁谷地山區(qū)，省道、國(guó)道山區(qū)段，南疆鐵路阿拉溝至和靜段，天山北麓烏魯木齊—阜康低山丘陵區(qū)，西昆侖山西部中高山區(qū)；中危害區(qū)主要分布準(zhǔn)噶爾西部山地，天山北坡中低山區(qū)，G312線、G315線山區(qū)段，各大山系的中高山區(qū)；輕危害區(qū)包括其他山區(qū)；弱危害區(qū)主要為平原區(qū)。

5 結(jié)論

新疆地下水資源在空間上分布不均，相對(duì)而言高、中山區(qū)地下水資源豐富，盆地平原區(qū)地下水的分布受上游補(bǔ)給區(qū)的影響較大。一般水量較充沛的地區(qū)，水質(zhì)相對(duì)較好，相反，補(bǔ)給匱乏的地區(qū)水質(zhì)較差。環(huán)境地質(zhì)問題和地質(zhì)災(zāi)害在新疆分布較多，一般平原區(qū)多形成環(huán)境地質(zhì)問題，山區(qū)多易發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。因此，搞清楚新疆地下水的區(qū)域水文地質(zhì)特征、環(huán)境地質(zhì)問題和地質(zhì)災(zāi)害對(duì)加快新疆經(jīng)濟(jì)建設(shè)和提高人民的生活水平具有指導(dǎo)意義。

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