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)地質礦產勘查開發(fā)局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830000）

對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，由于獨特的氣候特征，導致當?shù)氐叵滤Y源非常的匱乏，這也使得當?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，有著自身獨特性，僅僅可以作為探礦以及采礦和選礦工程應用[1]。主要對新疆吐魯番盆地南部礦山地下水資源展開詳細分析和探討，了解和掌握該區(qū)地下水資源實際分布特征，研究其成因，更好地指導該區(qū)地下水資源的科學開發(fā)與利用。

1 吐魯番盆地南部礦山區(qū)域水文地質條件

對吐魯番盆地南部礦山區(qū)域地下水實際賦存條件進行分析探討，研究該區(qū)水理性質和水力特征，把該區(qū)的地下水進行科學劃分，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，多層結構含水巖組分布于洼地中部，潛水分布于上部，含礫中細砂是其主要的含水層巖性，達到1m～9m的厚度以及1.5m～5m的水位埋深；承壓水分布在下部，礫質中粗砂與礫石是其主要的含水層巖性，達到2m～9m的頂板埋深，富水性單孔達到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，在具有良好補給作用的區(qū)段和具有儲水構造的區(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，這一套巖類在堅固性方面非常差，孔隙彼此連通，由于構造因素影響，有構造裂隙形成于煤層、礫巖以及砂巖中，依照鉆孔進行分析，在深度110m，主要在小于80m深度進行分布，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，具有向北側傾斜的巖層特點，存在較小的傾角，促進斜地儲水構造的形成，這些巖層具有較差的膠結性，發(fā)育孔隙裂隙，因補給條件較差，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。由于巖性結構的不同，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)，促進會水匯水地段風化裂隙水要為富集。這一類型的水時常和薄層松散層孔隙水（上覆）形成雙層結構，同時彼此之間水力聯(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。褶皺以及斷裂經過的區(qū)域，具有非常大的裂隙發(fā)育，具有良好補給作用的條件下，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，在富水等級上主要分布在小熱泉子洼地北側區(qū)域上，砂礫巖以及粉砂巖（二疊系）在此呈現(xiàn)互層特點，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在遠古界深變質巖中，在遠古界深變質巖以及侵入巖體當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。在小熱泉子挖地已轉孔中處于1.73m3/d單孔涌水量。巖層富水性在元古界地層當中具有較差的特點。

2 吐魯番盆地南部礦山地下水的補、徑、排條件

該區(qū)地下水的補給，主要是依靠區(qū)內每二到三年為周期的暴雨洪流下滲進行補給，由于地形地貌因素影響，該區(qū)主要在多個匯流區(qū)分布，各個匯流區(qū)為地下水補給提供了充足的來源，有三個匯流區(qū)分布于西部地區(qū)，多個小洼地匯流區(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行集中匯流，在烏宗布拉克洼地南側區(qū)域上的山區(qū)地帶，存在外來水進入。而小熱泉子-秋格明塔什北側區(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，隨著裂隙像巖石當中滲入，并對裂隙水進行補給，洪流到洼地之后，向松散堆積物流經時，并不斷下滲，對孔隙水進行補給，同時對基巖裂隙水以及碎屑巖孔隙裂隙水（下伏）進行補給。地下水在接受補給過程當中，通常主要為積水洼地和洪水沖溝地帶，在范圍上十分狹窄，同時時間非常有限。溝谷流經的洪水流，通常時間在2h～3h，一些洼地積水較大的，通常可以在二三十天左右。而且這里的一個地方，暴雨每兩三年才出現(xiàn)一次，而且各個地方有輪流暴雨的特征，在補給區(qū)中，地下水不是整體的進行補給，匯流較大的洼地，會有局部地表徑流形成，進而使地下水不僅受到影響。洼地較小的區(qū)域，地下水補給過程中，只是伴隨當?shù)亟涤曛芷谶M行確定，在徑流方向上地下水主要隨著地形坡度方向進行徑流，在構造裂隙發(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地下水徑流形成很大阻擋，出露特點為泉，并向下游流動，在一些較大坡度的洼地，地下水徑流呈現(xiàn)較大的流速，導致松散層表現(xiàn)為疏干狀態(tài)，洼地中部表現(xiàn)為平緩的地勢，呈現(xiàn)流速緩慢的地下水徑流特點，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，還有的分布特點為結晶鹽殼，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，在泉水流動時，同時存在蒸發(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?shù)氐叵滤a給徑流排泄體系。

3 吐魯番盆地南部礦山地下水水化學特征

地下水在該區(qū)當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給，同時存在非常強烈的蒸發(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，而中東部則呈現(xiàn)較高的特點，高地當中存在較低的補給徑流區(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)當中的主要水化學類型。蒸發(fā)以及溶濾是山地的主要地水化學作用，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，對形成的地下水造成非常大的制約，導致地下水有著非常有限的地下水量，水質非常不良，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，導致地下水無法長期進行開采[3]。

5 吐魯番盆地南部礦山地水資源的認識及開發(fā)建議

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

（2）當?shù)氐慕邓浅Ｏ∩伲瑲鉁剌^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，無法應用于人們生產、生活用水需求，可以用作探礦以及選礦應用。

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

（6）開采過程當中應當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行開采，如果存在較大厚度含水層時，可以通過管井方法實施開采。