吐魯番盆地南部礦山地下水分布特征與成因探討

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000）

對(duì)新疆吐魯番盆地南部礦山區(qū)域而言，該區(qū)的降水量非常有限，氣溫高，蒸發(fā)量非常大，由于獨(dú)特的氣候特征，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐叵滤Y源非常的匱乏，這也使得當(dāng)?shù)氐牡叵滤兄浅８叩牡V化度，很多都是鹵水與咸水，能夠利用于人們飲用水和工農(nóng)業(yè)用水的水資源非常稀少，特別是缺少淡水資源。在這一區(qū)域發(fā)現(xiàn)的地下水資源礦化程度非常高，有著自身獨(dú)特性，僅僅可以作為探礦以及采礦和選礦工程應(yīng)用[1]。主要對(duì)新疆吐魯番盆地南部礦山地下水資源展開詳細(xì)分析和探討，了解和掌握該區(qū)地下水資源實(shí)際分布特征，研究其成因，更好地指導(dǎo)該區(qū)地下水資源的科學(xué)開發(fā)與利用。

1 吐魯番盆地南部礦山區(qū)域水文地質(zhì)條件

對(duì)吐魯番盆地南部礦山區(qū)域地下水實(shí)際賦存條件進(jìn)行分析探討，研究該區(qū)水理性質(zhì)和水力特征，把該區(qū)的地下水進(jìn)行科學(xué)劃分，主要包括松散巖類孔隙水與碎屑巖類孔隙裂隙水以及基巖裂隙水等幾種類型[2]。

（1）松散巖類孔隙水。在吐魯番盆地南部礦山區(qū)域，某些丘間洼地當(dāng)中發(fā)育第四系的位置上，主要發(fā)育松散巖類孔隙水，第四系坡洪積物以及松散風(fēng)積是主要的含水層。這一類型的地下水尤其是大范圍分布在烏宗布拉克布拉克洼地上，單一砂礫石孔隙潛水主要分布在洼地周圍，在水位埋深上有的在5m以下，有的則超過50m。富水性方面，孔涌水量在100m3/d～500m3/d以下的都有分布，多層結(jié)構(gòu)含水巖組分布于洼地中部，潛水分布于上部，含礫中細(xì)砂是其主要的含水層巖性，達(dá)到1m～9m的厚度以及1.5m～5m的水位埋深；承壓水分布在下部，礫質(zhì)中粗砂與礫石是其主要的含水層巖性，達(dá)到2m～9m的頂板埋深，富水性單孔達(dá)到100m3/d的出水量，粘土以及亞粘土是其主要的隔水層，主要保持在11m～25m的厚度范圍。松散類孔隙水還分布在咸水坡、馬頭灘等這些在研究區(qū)的東部以及小熱泉子洼地北部一些小的洼地也有分布，主要屬于潛水，中細(xì)砂和中粗砂是其主要的含水層巖性，通常在2m以下的水位埋深，保持在0.5m～0.8m含水層厚度范圍以及100m3/d以下單孔涌水量。

（2）碎屑巖類裂隙孔隙水。砂泥巖以及礫巖和含礫砂巖與砂巖等組成的朱羅系（第三系）是碎屑巖類裂隙孔隙水主要含水巖性特征，主要形成層間水，而且存在承壓性，在具有良好補(bǔ)給作用的區(qū)段和具有儲(chǔ)水構(gòu)造的區(qū)段，存在較好的地下富水性，如果沒有以上這些條件，則表現(xiàn)為較差的富水性。在第四系松散沉積層下部，埋藏侏羅系（石英灘洼地中部），夾頁(yè)巖的粉砂巖以及砂巖和礫砂是其主要的巖性組成，這一套巖類在堅(jiān)固性方面非常差，孔隙彼此連通，由于構(gòu)造因素影響，有構(gòu)造裂隙形成于煤層、礫巖以及砂巖中，依照鉆孔進(jìn)行分析，在深度110m，主要在小于80m深度進(jìn)行分布，有承壓水形成于含水巖層以及隔水巖層，而且在相應(yīng)區(qū)段出現(xiàn)自留。第三系砂泥巖分布在南湖戈壁，具有向北側(cè)傾斜的巖層特點(diǎn)，存在較小的傾角，促進(jìn)斜地儲(chǔ)水構(gòu)造的形成，這些巖層具有較差的膠結(jié)性，發(fā)育孔隙裂隙，因補(bǔ)給條件較差，富水性存在很大不足，一般在100m3/d單孔出水量。

（3）基巖裂隙水。由于巖性結(jié)構(gòu)的不同，有層狀巖類以及塊兒狀巖類基巖裂隙水之分。①在古生界淺變質(zhì)巖以及沉積巖中主要賦存層狀巖類基巖裂隙水，在富水性方面存在非常大的差別，勾股以及低洼地區(qū)，促進(jìn)會(huì)水匯水地段風(fēng)化裂隙水要為富集。這一類型的水時(shí)常和薄層松散層孔隙水（上覆）形成雙層結(jié)構(gòu)，同時(shí)彼此之間水力聯(lián)系十分的緊密，與地表向接近部位發(fā)育裂隙，伴隨深度的不斷加深，富水性呈現(xiàn)變差的特點(diǎn)。褶皺以及斷裂經(jīng)過的區(qū)域，具有非常大的裂隙發(fā)育，具有良好補(bǔ)給作用的條件下，地下水主要富集在較深的部位上。古生界灰?guī)r以及淺變質(zhì)砂巖主要分布烏宗布拉克洼地第四系松散層孔隙水，主要處在500m3/d單孔涌水量范圍，紫紅色玄武巖裂隙水（紅石炭統(tǒng)底格爾組）是馬頭攤洼地的地下水類型，呈現(xiàn)較差的富水性，主要處在100m3/d的單孔涌水量。這一類型的地下水。由于單泉涌水量0.01L/s～0.1L/s的差異性，在富水等級(jí)上主要分布在小熱泉子洼地北側(cè)區(qū)域上，砂礫巖以及粉砂巖（二疊系）在此呈現(xiàn)互層特點(diǎn)，粉砂巖裂隙水以及賦礦砂巖和泥巖是其主要的特征，由于不同的富水性，存在非常大的差別，含水地段一般保持在10m3/d以下單孔涌水量，富水地段主要保持在500m3/d的涌水量。②在遠(yuǎn)古界深變質(zhì)巖中，在遠(yuǎn)古界深變質(zhì)巖以及侵入巖體當(dāng)中主要賦存塊狀巖類基巖裂隙水，在富水性方面有著非常大的差別，風(fēng)化裂隙水主要分布在侵入花崗巖區(qū)匯水洼地區(qū)域上，具有非常大的厚度變化范圍，通常保持深度在10m以內(nèi)。在小熱泉子挖地已轉(zhuǎn)孔中處于1.73m3/d單孔涌水量。巖層富水性在元古界地層當(dāng)中具有較差的特點(diǎn)。

2 吐魯番盆地南部礦山地下水的補(bǔ)、徑、排條件

該區(qū)地下水的補(bǔ)給，主要是依靠區(qū)內(nèi)每二到三年為周期的暴雨洪流下滲進(jìn)行補(bǔ)給，由于地形地貌因素影響，該區(qū)主要在多個(gè)匯流區(qū)分布，各個(gè)匯流區(qū)為地下水補(bǔ)給提供了充足的來源，有三個(gè)匯流區(qū)分布于西部地區(qū)，多個(gè)小洼地匯流區(qū)分布于東部地區(qū)。降雨在匯流區(qū)中主要通過四周的高地向中部洼地進(jìn)行集中匯流，在烏宗布拉克洼地南側(cè)區(qū)域上的山區(qū)地帶，存在外來水進(jìn)入。而小熱泉子-秋格明塔什北側(cè)區(qū)域上水向區(qū)外流出，在地表由于降雨形成的徑流，在向基巖面流過時(shí)，隨著裂隙像巖石當(dāng)中滲入，并對(duì)裂隙水進(jìn)行補(bǔ)給，洪流到洼地之后，向松散堆積物流經(jīng)時(shí)，并不斷下滲，對(duì)孔隙水進(jìn)行補(bǔ)給，同時(shí)對(duì)基巖裂隙水以及碎屑巖孔隙裂隙水（下伏）進(jìn)行補(bǔ)給。地下水在接受補(bǔ)給過程當(dāng)中，通常主要為積水洼地和洪水沖溝地帶，在范圍上十分狹窄，同時(shí)時(shí)間非常有限。溝谷流經(jīng)的洪水流，通常時(shí)間在2h～3h，一些洼地積水較大的，通?？梢栽诙熳笥?。而且這里的一個(gè)地方，暴雨每?jī)扇瓴懦霈F(xiàn)一次，而且各個(gè)地方有輪流暴雨的特征，在補(bǔ)給區(qū)中，地下水不是整體的進(jìn)行補(bǔ)給，匯流較大的洼地，會(huì)有局部地表徑流形成，進(jìn)而使地下水不僅受到影響。洼地較小的區(qū)域，地下水補(bǔ)給過程中，只是伴隨當(dāng)?shù)亟涤曛芷谶M(jìn)行確定，在徑流方向上地下水主要隨著地形坡度方向進(jìn)行徑流，在構(gòu)造裂隙發(fā)育區(qū)域，主要匯流在閉流洼地最低位置上，巖體具有的不透水性對(duì)地下水徑流形成很大阻擋，出露特點(diǎn)為泉，并向下游流動(dòng)，在一些較大坡度的洼地，地下水徑流呈現(xiàn)較大的流速，導(dǎo)致松散層表現(xiàn)為疏干狀態(tài)，洼地中部表現(xiàn)為平緩的地勢(shì)，呈現(xiàn)流速緩慢的地下水徑流特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為停滯狀態(tài)。在各匯流挖地最低部位，是地下水排泄的主要位置，蒸發(fā)排泄是其主要特征，在埋深上地下水位都非常淺，通常在2m以下，部分地段有水時(shí)在地表出露，在水面蒸發(fā)以及潛水面，地表土鹽漬化非常的突出，還有的分布特點(diǎn)為結(jié)晶鹽殼，由于基巖隆起以及壓性斷層（不透水）和侵入巖體阻擋因素，水位抬升于地表較為接近，有淺埋蒸發(fā)排泄帶分布在一定范圍之上，在泉水流動(dòng)時(shí)，同時(shí)存在蒸發(fā)以及排泄，存在外流區(qū)域，順基巖表面的泉水向區(qū)外流出，并形成排泄，該區(qū)降雨量非常的少，具有平緩的地形特征，山地范圍之中形成當(dāng)?shù)氐叵滤a(bǔ)給徑流排泄體系。

3 吐魯番盆地南部礦山地下水水化學(xué)特征

地下水在該區(qū)當(dāng)中具有非常高的含鹽量，由于研究區(qū)中地下水得不到充足的補(bǔ)給，同時(shí)存在非常強(qiáng)烈的蒸發(fā)排泄，鹽分遷移作用較弱，造成該區(qū)沒有明顯的水化學(xué)分帶，主要處在5.23～344.64g/L礦化度，西部區(qū)域呈現(xiàn)較低的特點(diǎn)，而中東部則呈現(xiàn)較高的特點(diǎn)，高地當(dāng)中存在較低的補(bǔ)給徑流區(qū)，排泄區(qū)主要分布在低地，CISO4-NaCa、CISO4-Na及CI-Na型水是該區(qū)當(dāng)中的主要水化學(xué)類型。蒸發(fā)以及溶濾是山地的主要地水化學(xué)作用，蒸發(fā)濃縮主要在低洼部位比較突出。

4 吐魯番盆地南部礦山地下水成因分析

研究區(qū)的地下水武警主要是該區(qū)發(fā)生的陣發(fā)性短時(shí)暴雨洪流，由于洼地地貌為匯集地下水創(chuàng)造了非常有利的條件，然而，由于氣象條件的不利因素影響，對(duì)形成的地下水造成非常大的制約，導(dǎo)致地下水有著非常有限的地下水量，水質(zhì)非常不良，存在非常高的礦化度，致使飲用水資源非常少。高礦化度的地下水主要分布在馬頭攤康古爾以及石英灘洼地和小熱泉子洼地區(qū)域上，剩下的地區(qū)沒有匯水盆地形成，導(dǎo)致地下水無法長(zhǎng)期進(jìn)行開采[3]。

5 吐魯番盆地南部礦山地水資源的認(rèn)識(shí)及開發(fā)建議

（1）研究區(qū)地下水補(bǔ)給主要是有當(dāng)?shù)囟虝r(shí)間的暴雨形成的洪流進(jìn)行補(bǔ)給。

（2）當(dāng)?shù)氐慕邓浅Ｏ∩?，氣溫較高，空氣較為干燥，地下水非常有限，具有很高的礦化度，缺少可飲用水資源。

（3）地下水可持續(xù)開采的資源主要分布在馬頭攤康古爾以及石英灘洼地和小熱泉子洼地區(qū)域上。

（4）該區(qū)地下水具有非常高的礦化度，無法應(yīng)用于人們生產(chǎn)、生活用水需求，可以用作探礦以及選礦應(yīng)用。

（5）研究區(qū)中具有非常惡劣的環(huán)境條件，現(xiàn)如今，區(qū)內(nèi)只能從事礦業(yè)開采活動(dòng)，其他經(jīng)濟(jì)活動(dòng)則難以有效開展，研究區(qū)中當(dāng)中的，地下水資源無法持續(xù)性的長(zhǎng)期開采。而礦業(yè)開采過程當(dāng)中的用水，主要集中在某一地點(diǎn)，具有階段性的特征，沒有較高的保證程度，地下水開采過程當(dāng)中，如果存在較大的用水量，可以選擇應(yīng)用一些地下水存儲(chǔ)量，來有效提高用水需求，用水量或者不進(jìn)行用水時(shí)，逐步的恢復(fù)水量。

（6）開采過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)充分考慮含水層具有的各種賦存狀態(tài)，可以利用滲渠以及滲坑形式進(jìn)行開采，如果存在較大厚度含水層時(shí)，可以通過管井方法實(shí)施開采。