吐鲁番盆地南部矿山地下水分布特征与成因探讨

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830000）

对新疆吐鲁番盆地南部矿山区域而言，该区的降水量非常有限，气温高，蒸发量非常大，由于独特的气候特征，导致当地地下水资源非常的匮乏，这也使得当地的地下水有着非常高的矿化度，很多都是卤水与咸水，能够利用于人们饮用水和工农业用水的水资源非常稀少，特别是缺少淡水资源。在这一区域发现的地下水资源矿化程度非常高，有着自身独特性，仅仅可以作为探矿以及采矿和选矿工程应用[1]。主要对新疆吐鲁番盆地南部矿山地下水资源展开详细分析和探讨，了解和掌握该区地下水资源实际分布特征，研究其成因，更好地指导该区地下水资源的科学开发与利用。

1 吐鲁番盆地南部矿山区域水文地质条件

对吐鲁番盆地南部矿山区域地下水实际赋存条件进行分析探讨，研究该区水理性质和水力特征，把该区的地下水进行科学划分，主要包括松散岩类孔隙水与碎屑岩类孔隙裂隙水以及基岩裂隙水等几种类型[2]。

（1）松散岩类孔隙水。在吐鲁番盆地南部矿山区域，某些丘间洼地当中发育第四系的位置上，主要发育松散岩类孔隙水，第四系坡洪积物以及松散风积是主要的含水层。这一类型的地下水尤其是大范围分布在乌宗布拉克布拉克洼地上，单一砂砾石孔隙潜水主要分布在洼地周围，在水位埋深上有的在5m以下，有的则超过50m。富水性方面，孔涌水量在100m3/d～500m3/d以下的都有分布，多层结构含水岩组分布于洼地中部，潜水分布于上部，含砾中细砂是其主要的含水层岩性，达到1m～9m的厚度以及1.5m～5m的水位埋深；承压水分布在下部，砾质中粗砂与砾石是其主要的含水层岩性，达到2m～9m的顶板埋深，富水性单孔达到100m3/d的出水量，粘土以及亚粘土是其主要的隔水层，主要保持在11m～25m的厚度范围。松散类孔隙水还分布在咸水坡、马头滩等这些在研究区的东部以及小热泉子洼地北部一些小的洼地也有分布，主要属于潜水，中细砂和中粗砂是其主要的含水层岩性，通常在2m以下的水位埋深，保持在0.5m～0.8m含水层厚度范围以及100m3/d以下单孔涌水量。

（2）碎屑岩类裂隙孔隙水。砂泥岩以及砾岩和含砾砂岩与砂岩等组成的朱罗系（第三系）是碎屑岩类裂隙孔隙水主要含水岩性特征，主要形成层间水，而且存在承压性，在具有良好补给作用的区段和具有储水构造的区段，存在较好的地下富水性，如果没有以上这些条件，则表现为较差的富水性。在第四系松散沉积层下部，埋藏侏罗系（石英滩洼地中部），夹页岩的粉砂岩以及砂岩和砾砂是其主要的岩性组成，这一套岩类在坚固性方面非常差，孔隙彼此连通，由于构造因素影响，有构造裂隙形成于煤层、砾岩以及砂岩中，依照钻孔进行分析，在深度110m，主要在小于80m深度进行分布，有承压水形成于含水岩层以及隔水岩层，而且在相应区段出现自留。第三系砂泥岩分布在南湖戈壁，具有向北侧倾斜的岩层特点，存在较小的倾角，促进斜地储水构造的形成，这些岩层具有较差的胶结性，发育孔隙裂隙，因补给条件较差，富水性存在很大不足，一般在100m3/d单孔出水量。

（3）基岩裂隙水。由于岩性结构的不同，有层状岩类以及块儿状岩类基岩裂隙水之分。①在古生界浅变质岩以及沉积岩中主要赋存层状岩类基岩裂隙水，在富水性方面存在非常大的差别，勾股以及低洼地区，促进会水汇水地段风化裂隙水要为富集。这一类型的水时常和薄层松散层孔隙水（上覆）形成双层结构，同时彼此之间水力联系十分的紧密，与地表向接近部位发育裂隙，伴随深度的不断加深，富水性呈现变差的特点。褶皱以及断裂经过的区域，具有非常大的裂隙发育，具有良好补给作用的条件下，地下水主要富集在较深的部位上。古生界灰岩以及浅变质砂岩主要分布乌宗布拉克洼地第四系松散层孔隙水，主要处在500m3/d单孔涌水量范围，紫红色玄武岩裂隙水（红石炭统底格尔组）是马头摊洼地的地下水类型，呈现较差的富水性，主要处在100m3/d的单孔涌水量。这一类型的地下水。由于单泉涌水量0.01L/s～0.1L/s的差异性，在富水等级上主要分布在小热泉子洼地北侧区域上，砂砾岩以及粉砂岩（二叠系）在此呈现互层特点，粉砂岩裂隙水以及赋矿砂岩和泥岩是其主要的特征，由于不同的富水性，存在非常大的差别，含水地段一般保持在10m3/d以下单孔涌水量，富水地段主要保持在500m3/d的涌水量。②在远古界深变质岩中，在远古界深变质岩以及侵入岩体当中主要赋存块状岩类基岩裂隙水，在富水性方面有着非常大的差别，风化裂隙水主要分布在侵入花岗岩区汇水洼地区域上，具有非常大的厚度变化范围，通常保持深度在10m以内。在小热泉子挖地已转孔中处于1.73m3/d单孔涌水量。岩层富水性在元古界地层当中具有较差的特点。

2 吐鲁番盆地南部矿山地下水的补、径、排条件

该区地下水的补给，主要是依靠区内每二到三年为周期的暴雨洪流下渗进行补给，由于地形地貌因素影响，该区主要在多个汇流区分布，各个汇流区为地下水补给提供了充足的来源，有三个汇流区分布于西部地区，多个小洼地汇流区分布于东部地区。降雨在汇流区中主要通过四周的高地向中部洼地进行集中汇流，在乌宗布拉克洼地南侧区域上的山区地带，存在外来水进入。而小热泉子-秋格明塔什北侧区域上水向区外流出，在地表由于降雨形成的径流，在向基岩面流过时，随着裂隙像岩石当中渗入，并对裂隙水进行补给，洪流到洼地之后，向松散堆积物流经时，并不断下渗，对孔隙水进行补给，同时对基岩裂隙水以及碎屑岩孔隙裂隙水（下伏）进行补给。地下水在接受补给过程当中，通常主要为积水洼地和洪水冲沟地带，在范围上十分狭窄，同时时间非常有限。沟谷流经的洪水流，通常时间在2h～3h，一些洼地积水较大的，通常可以在二三十天左右。而且这里的一个地方，暴雨每两三年才出现一次，而且各个地方有轮流暴雨的特征，在补给区中，地下水不是整体的进行补给，汇流较大的洼地，会有局部地表径流形成，进而使地下水不仅受到影响。洼地较小的区域，地下水补给过程中，只是伴随当地降雨周期进行确定，在径流方向上地下水主要随着地形坡度方向进行径流，在构造裂隙发育区域，主要汇流在闭流洼地最低位置上，岩体具有的不透水性对地下水径流形成很大阻挡，出露特点为泉，并向下游流动，在一些较大坡度的洼地，地下水径流呈现较大的流速，导致松散层表现为疏干状态，洼地中部表现为平缓的地势，呈现流速缓慢的地下水径流特点，主要表现为停滞状态。在各汇流挖地最低部位，是地下水排泄的主要位置，蒸发排泄是其主要特征，在埋深上地下水位都非常浅，通常在2m以下，部分地段有水时在地表出露，在水面蒸发以及潜水面，地表土盐渍化非常的突出，还有的分布特点为结晶盐壳，由于基岩隆起以及压性断层（不透水）和侵入岩体阻挡因素，水位抬升于地表较为接近，有浅埋蒸发排泄带分布在一定范围之上，在泉水流动时，同时存在蒸发以及排泄，存在外流区域，顺基岩表面的泉水向区外流出，并形成排泄，该区降雨量非常的少，具有平缓的地形特征，山地范围之中形成当地地下水补给径流排泄体系。

3 吐鲁番盆地南部矿山地下水水化学特征

地下水在该区当中具有非常高的含盐量，由于研究区中地下水得不到充足的补给，同时存在非常强烈的蒸发排泄，盐分迁移作用较弱，造成该区没有明显的水化学分带，主要处在5.23～344.64g/L矿化度，西部区域呈现较低的特点，而中东部则呈现较高的特点，高地当中存在较低的补给径流区，排泄区主要分布在低地，CISO4-NaCa、CISO4-Na及CI-Na型水是该区当中的主要水化学类型。蒸发以及溶滤是山地的主要地水化学作用，蒸发浓缩主要在低洼部位比较突出。

4 吐鲁番盆地南部矿山地下水成因分析

研究区的地下水武警主要是该区发生的阵发性短时暴雨洪流，由于洼地地貌为汇集地下水创造了非常有利的条件，然而，由于气象条件的不利因素影响，对形成的地下水造成非常大的制约，导致地下水有着非常有限的地下水量，水质非常不良，存在非常高的矿化度，致使饮用水资源非常少。高矿化度的地下水主要分布在马头摊康古尔以及石英滩洼地和小热泉子洼地区域上，剩下的地区没有汇水盆地形成，导致地下水无法长期进行开采[3]。

5 吐鲁番盆地南部矿山地水资源的认识及开发建议

（1）研究区地下水补给主要是有当地短时间的暴雨形成的洪流进行补给。

（2）当地的降水非常稀少，气温较高，空气较为干燥，地下水非常有限，具有很高的矿化度，缺少可饮用水资源。

（3）地下水可持续开采的资源主要分布在马头摊康古尔以及石英滩洼地和小热泉子洼地区域上。

（4）该区地下水具有非常高的矿化度，无法应用于人们生产、生活用水需求，可以用作探矿以及选矿应用。

（5）研究区中具有非常恶劣的环境条件，现如今，区内只能从事矿业开采活动，其他经济活动则难以有效开展，研究区中当中的，地下水资源无法持续性的长期开采。而矿业开采过程当中的用水，主要集中在某一地点，具有阶段性的特征，没有较高的保证程度，地下水开采过程当中，如果存在较大的用水量，可以选择应用一些地下水存储量，来有效提高用水需求，用水量或者不进行用水时，逐步的恢复水量。

（6）开采过程当中应当充分考虑含水层具有的各种赋存状态，可以利用渗渠以及渗坑形式进行开采，如果存在较大厚度含水层时，可以通过管井方法实施开采。