新疆和什托洛蓋煤田白楊河北洼地含水層特征分析

王 凱

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

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新疆和什托洛蓋煤田白楊河北洼地含水層特征分析

王 凱

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

為了合理地開發(fā)地下水資源，依據(jù)大量的勘探鉆孔和抽水試驗(yàn)資料，分析研究區(qū)含水層特征。在對(duì)研究區(qū)水文地質(zhì)詳查的基礎(chǔ)上，通過水文地質(zhì)鉆探、抽水試驗(yàn)、樣品分析等手段，查明含水層的結(jié)構(gòu)、埋深以及流量等參數(shù)，探討各含水層之間的水力聯(lián)系，并分析研究區(qū)地下水的動(dòng)態(tài)特征。為今后該地區(qū)地下地下水資源的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

地下水資源；賦存條件；含水層特征；和什托洛蓋煤田

新疆和什托洛蓋煤田位于新疆塔城地區(qū)東部、準(zhǔn)噶爾盆地西北邊緣，具有良好的地緣及資源優(yōu)勢(shì)，蘊(yùn)藏有百億噸以上的煤炭、石油及天然氣等礦產(chǎn)資源，有“中國資源富集區(qū)”之美稱，同時(shí)也是國家西電東輸?shù)闹匾娏χ吸c(diǎn)。但是充足的水資源是保障該煤炭能源基地持續(xù)開發(fā)的首要條件。因此，為了解決和什托洛蓋煤田快速發(fā)展對(duì)水資源的需求，本文在在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[1-5]，選取白楊河北洼地地下水系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)白楊河北洼地地下水的賦存條件、含水層特征以及水流循環(huán)特征進(jìn)行了研究，進(jìn)而為后期該地區(qū)地下地下水資源的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 地下水賦存條件

北部的賽米斯臺(tái)山，低于西北部高中山的吾爾喀夏爾山，海拔高程由西向東逐漸下降；西端山體接受來自塔城盆地的潮濕氣流，同時(shí)阻擋了潮濕氣流的東移，形成降水補(bǔ)給入滲到山體裂隙中。基巖裂隙水賦存主要受蒙古弧、歐亞“山”字形和準(zhǔn)噶爾地塊的控制，巖層巖體破壞嚴(yán)重，斷層節(jié)理相對(duì)發(fā)育，尤其是弧形構(gòu)造突出的部分應(yīng)力集中帶，為大氣降水入滲形成地下水提供了良好的條件，因而基巖裂隙水較為發(fā)育，單泉流量多在0.1～1 L/s；東部受沙漠氣候影響，降水稀少，水系極不發(fā)育，地下水補(bǔ)給源極端貧乏，地下水主要賦存于構(gòu)造破碎帶內(nèi)，通過斷層復(fù)合部位直接以斷層泉的形式出露，單泉流量多小于0.1 L/s，含水巖系多由古生界碎屑巖和花崗巖組成。北洼地的南側(cè)為賽勒科特山、賽爾肯烏拉、仙里克山組成的不連續(xù)山體，地勢(shì)較為低矮，氣候干燥、降水稀少，補(bǔ)給微弱，富水性較差。

平原區(qū)為呈帶狀分布的山間洼地，東西長約70 km，南北約寬5～13 km，通過鉆探及物探驗(yàn)證，北部山前存在三個(gè)東西向延伸的第四系沉降中心，沉降中心帶的地層為砂礫石層，中心厚度170～210 m，構(gòu)成單一結(jié)構(gòu)的第四系潛水含水層；底部為新近系上新統(tǒng)砂質(zhì)泥巖及礫質(zhì)泥巖，構(gòu)成第四系含水層的隔水底板。

2 含水層特征

2.1 山區(qū)基巖裂隙水

北洼地基巖包括古生界及華力西中期火山巖，按含水巖組裂隙性質(zhì)分為構(gòu)造裂隙水和斷層脈狀水；風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水兩個(gè)亞類。根據(jù)北洼地山區(qū)泉點(diǎn)流量的統(tǒng)計(jì)，將其富水性分為：水量中等(單泉流量0.1～1 L/s)；水量貧乏(單泉流量小于0.1 L/s)。

2.1.1 構(gòu)造裂隙水和斷層脈狀水

水量中等(單泉流量0.1～1 L/s)區(qū)：主要分布在賽米斯臺(tái)山中西部，該段山體地勢(shì)相對(duì)低矮，降水稀少補(bǔ)給貧乏，泉水出露較少，流量不大，多數(shù)在0.1～1 L/s。泉水出露的巖層為石炭系灰黑色、灰綠色凝灰?guī)r和暗黑色細(xì)砂巖，多沿溝谷下部或底部呈線性溢出，礦化度北部較低，南部較高。

水量貧乏(單泉流量小于0.1 L/s)區(qū)：主要分布在賽米斯臺(tái)山東部一帶，含水巖組以下石炭統(tǒng)雜色細(xì)粒層凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖互層，及少量的長石砂巖。山丘區(qū)代表性泉點(diǎn)特征如表1所示。

表1 山丘區(qū)代表性泉點(diǎn)特征表

2.1.2 風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水

水量中等(單泉流量0.1～1 L/s)區(qū)：主要零星分布在賽米斯臺(tái)山內(nèi)，含水巖組為酸性和中酸性侵入巖，以花崗巖，鉀質(zhì)花崗巖，花崗斑巖為主，泉水出露較少，流量一般在0.1～1 L/s。

水量貧乏(單泉流量小于0.1 L/s)區(qū)：主要分布在賽米斯臺(tái)山的東部，含水巖性以酸性侵入巖為主的花崗巖，石英斑巖，由于地處剝蝕為主的低山區(qū)地形近于平原化，氣候干旱、補(bǔ)給匱乏，富水性很差，泉水流量小于0.1 L/s。

2.2 第四系孔隙潛水

該區(qū)原為空白區(qū)，通過本次施工的TK1、TK3、TK5三個(gè)勘探孔揭露的含水層特征可以看出，含水層巖性為單一結(jié)構(gòu)的洪積為主的砂卵礫石，礫徑為1～5 cm礫石層居多，其間孔隙多為砂，泥質(zhì)充填。含水層厚度東部稍厚，向西部逐漸變薄，含水層厚度一般30～40 m，沉降中心帶的最大厚度近120 m。

受中東部近南北向斷裂的控制，東部帶的含水層厚度明顯高于西部帶，但未發(fā)現(xiàn)明顯的跌水或涌泉現(xiàn)象。由于補(bǔ)給不足、含水層厚度較大，造成地下水埋深以沉降區(qū)為中心，中間埋深大(100～150 m)，四周埋深小(山前帶埋深又大于南部周邊埋深)。2.2.1 潛水水量豐富區(qū)(單井涌水量1 000～5 000 m3/d)

北洼地內(nèi)分布不多，僅限于賽米斯臺(tái)山南麓伊和陶力布拉克一帶，呈片狀，寬2～5 km，根據(jù)本次施工的鉆孔TK3和收集S9孔揭露，其含水層巖性為單一砂礫石層，結(jié)構(gòu)松散，顆粒不均，礫石磨圓度尚好，礫石粒徑一般為5～8 cm約占40%，大于10 cm少見。厚度一般在200 m，含水層厚度為150 m，水位埋深約為50 m，滲透系數(shù)3.47 m/d。

2.2.2 潛水水量中等區(qū)(單井涌水量100～1 000 m3/d)

主要分布在北洼地大部分區(qū)域，根據(jù)本次施工的鉆孔TK1，TK5孔揭露含水層為松散的砂礫石層，粗砂夾小礫石層，粒徑從西向東由大變小，一般在1～5cm，分選型較差，具扁平狀或半棱角狀，局部地方砂礫石層中混雜著亞砂土薄層，含水層厚度約為30 m，水位埋深為190 m左右，第四系含水層特征如表2。

表2 第四系含水層特征表

3 地下水流循環(huán)

賽米斯臺(tái)山西段，山體高大，降水頻繁，侵蝕強(qiáng)烈(尤其是靠近白楊河邊緣，受白楊河支流切割更加強(qiáng)烈)，大氣降水大多沿著河谷流向了白楊河，是白楊河的發(fā)源地。從西向東山體逐漸變矮，山地變窄，降水減少，同時(shí)受山前壓扭性斷裂的控水作用，山前幾乎沒有側(cè)向徑流和泉水補(bǔ)給北洼地山間洼地。

根據(jù)本次實(shí)際調(diào)查，結(jié)合《地表水資源評(píng)價(jià)專題報(bào)告》，3～5月份，山區(qū)的降雨量加大，形成暴雨洪流補(bǔ)給山前。山前暴雨洪流的入滲，以及有效的大氣降水入滲補(bǔ)給構(gòu)成了山間洼地的主要補(bǔ)給來源。

根據(jù)同位素測(cè)試結(jié)果，如表3所示，TK1和TK3中水的δ18O分別為-12.47%和-9.85‰，相對(duì)白楊河谷地的δ18O比較集中。3H含量的檢測(cè)值均低于檢測(cè)線(<1.0 TU)，屬于年齡大于60 a的水。

表3 北洼地同位素測(cè)試結(jié)果

根據(jù)本次3H測(cè)試的結(jié)果，如表4所示，在北洼地地下水系統(tǒng)中，TK1和TK3的地下水均不含3H，說明年齡大于60 a。而TK1的14C校正年齡為6 000 a，TK3年齡在60～1 000 a。

表4 北洼地地下水年齡一覽表

圖1 北洼地地下水位動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線圖

山前地下水接受補(bǔ)給后，以補(bǔ)給量比較大的東西二個(gè)沉降區(qū)為中心，總體形成二個(gè)由北向南的徑流、匯流區(qū)。由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和F2斷裂的影響，阻礙了潛水的南流，形成回水，泉水沿F2斷裂呈線狀出露，并形成面積不大的淺埋區(qū)，完成谷地內(nèi)地下水的第一次循環(huán)。除部分泉水就地蒸發(fā)外，大多數(shù)泉水全部入滲繼續(xù)南流，受南部圖拉-賽勒科特山山前隆起帶隔水阻擋，在平原與山丘帶交界附近，泉水出露形成地下水第二次循環(huán)。由北向南沿地下水流向方向，流場(chǎng)形狀較均勻；近山前帶地下水的水力坡度為25‰～30‰，中部帶與南部帶水力坡度變化不大，約為12‰～14‰。

北洼地內(nèi)由于F2斷裂和山前隆起的影響，大量的泉水出露，形成局部沼澤，植被茂密，除部分泉水被牧民改造后，用于人畜飲用外。大多泉水以地面蒸發(fā)、植被的蒸騰和側(cè)向徑流進(jìn)行排泄。

4 地下水動(dòng)態(tài)特征

由于北洼地內(nèi)人煙稀少，地下水位埋深較大且?guī)缀鯖]有地下水開采活動(dòng)，地下水動(dòng)態(tài)主要受氣象、水文等因素影響。年內(nèi)動(dòng)態(tài)歷時(shí)曲線在低水位期多現(xiàn)波動(dòng)，高水位期呈現(xiàn)不規(guī)則單峰、單谷形態(tài)。西部地帶受春融水影響，地下水高水位期出現(xiàn)在4～5月份，水位變差不大，如圖1所示；從變化幅度來看，東部地帶的地下水補(bǔ)給量及補(bǔ)給周期要遠(yuǎn)大于西部帶(TK3)。

5 結(jié)語

新疆和什托洛蓋煤田位于新疆塔城地區(qū)東部、準(zhǔn)噶爾盆地西北邊緣，具有良好的地緣及資源優(yōu)勢(shì)，是國家西電東輸?shù)闹匾娏χ吸c(diǎn)。本文在對(duì)研究區(qū)水文地質(zhì)詳查的基礎(chǔ)上，通過水文地質(zhì)鉆探、抽水試驗(yàn)、樣品分析等手段，查明了含水層的結(jié)構(gòu)、埋深以及流量等參數(shù)，探討了地下水流循環(huán)情況，并分析了研究區(qū)地下水的動(dòng)態(tài)特征。進(jìn)而為后期該地區(qū)地下地下水資源的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

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2017-08-14

王凱(1981-)，男，安徽太和人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)勘察工作。

P641.12

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1004-1184(2017)03-0189-02