袁 偉，胡亞召，王成鋒

(四川省地質(zhì)工程勘察院，四川成都610071)

新疆五彩灣隸屬昌吉回族自治州吉木薩爾縣，位于新疆維吾爾自治區(qū)東北部，準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，東鄰奇臺(tái)縣，西與阜康市接壤，北與卡拉麥里山和富蘊(yùn)相連，南以天山東段博格多山分水嶺同吐魯番地區(qū)、烏魯木齊市為界。研究區(qū)位于帳篷溝露天礦與五彩灣煤礦之間的無煤區(qū)，屬準(zhǔn)噶爾盆地東緣洪積平原區(qū)，地形平坦寬闊，地勢總體呈北東高南西低的緩傾，研究區(qū)為典型的溫帶大陸性干旱半干旱氣候，年均降水量183.4 mm，年均蒸發(fā)量2 140.4 mm。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層巖性

研究區(qū)地處東準(zhǔn)噶爾盆地南緣，地層由第四系至泥盆系都有分布(見圖1)，園區(qū)所在區(qū)域大面積出露二疊系中統(tǒng)平地泉組地層(P2p)。

圖1 研究區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖

1)第四系上更新統(tǒng)－全新統(tǒng)沖、洪積層(Q3－4pl):有明顯的上、下分層，上部以細(xì)砂、泥組成，頂部有一層戈壁礫石層，下部由礫石、細(xì)砂，夾有粘土，局部呈層狀。全層厚0.56～25.84 m，平均6.02 m。

2)二疊系中統(tǒng)平地泉組(P2p):主要為黃色、黃綠色、灰色、灰綠色等雜色砂礫巖、泥巖不均勻互層，頂部常夾迭錐灰?guī)r。在炭質(zhì)泥巖中有瀝青脈出現(xiàn)，多呈脈狀、楔形狀分布于裂隙中，最寬者可達(dá)18 cm，一般為1～5 cm。

表1 研究區(qū)區(qū)域地層簡表

鉆孔揭露顯示該層在地表以下50 m范圍內(nèi)節(jié)理裂隙較發(fā)育，多以砂巖、礫巖、泥質(zhì)粉砂巖出露，少量的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等。在此范圍內(nèi)，巖芯裂隙表面多含有白色的鈣質(zhì)薄膜或褐黃色的鐵錳質(zhì)薄膜。

通過地球物理勘探測試(表2－表4)，泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、礫巖呈互層結(jié)構(gòu)，最大厚度300 m。強(qiáng)風(fēng)化巖層厚度為2～12 m，中風(fēng)化巖層頂板埋深厚度為43～52 m。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)構(gòu)造比較復(fù)雜，活動(dòng)強(qiáng)烈，走向以NW、NWW為主，北側(cè)斷裂總體傾向N、NE，南側(cè)斷裂總體傾向S，由于兩側(cè)抬升作用，形成了現(xiàn)今東準(zhǔn)格爾盆地。斷裂多形成于華力西時(shí)期，有較長的發(fā)育史，規(guī)模較大，有過多期活動(dòng)，它們大部分在喜馬拉雅期重新復(fù)活，是控制大地構(gòu)造單元和新構(gòu)造單元的界線，控制了現(xiàn)代構(gòu)造地貌格局。與研究區(qū)關(guān)系較為密切的構(gòu)造形跡主要為卡拉麥里斷裂和帳篷溝背斜。

表2 W1物探點(diǎn)測試成果表

表3 W2物探點(diǎn)測試成果表

表4 W3物探點(diǎn)測試成果表

1)卡拉麥里斷裂:為東準(zhǔn)噶爾盆地的北部邊界控制性斷裂。該斷裂分布于區(qū)域北部，總體走向NWW向，全長約200 km，傾向NNE，為逆斷層。沿?cái)嗔逊植既A力西期花崗巖侵入及蛇綠巖，為超巖石圈深大斷裂。由于斷裂的切錯(cuò)，兩側(cè)構(gòu)造線方向不協(xié)調(diào)，北東褶皺帶為北西向，而西南褶皺帶為近東西向。

2)帳篷溝背斜:呈“倒S”型鼻狀構(gòu)造形態(tài)，由南向北逐漸向上翹起。由于帳篷溝東斷裂在侏羅系沉積期從北東到南西各段升降幅度的不均勻性和沉積邊界影響，該背斜沿走向呈波狀起伏，形似裙邊褶皺，總體傾向南，呈單斜構(gòu)造形態(tài)。傾角受帳篷溝基底斷裂升降幅度的差異性影響，各區(qū)段相對(duì)陡傾(19°～55°)深度和水平不一致。

研究區(qū)域處于帳篷溝背斜近核部，無斷層出露，表面新地層受到剝蝕，核部出露地層為二疊系中統(tǒng)平地泉組(P2p)，新地層成條帶狀出露在兩翼部位。

2 研究區(qū)水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地層巖性以砂巖、礫巖、粉砂巖及泥巖等互層為主。地下水主要賦存于砂巖及礫巖的孔隙、裂隙中，泥巖、炭質(zhì)泥巖相對(duì)隔水。區(qū)內(nèi)具有多含水層結(jié)構(gòu)特征，各含水層間具有連續(xù)而穩(wěn)定的相對(duì)隔水層存在，無直接水力聯(lián)系。

根據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)，區(qū)內(nèi)各含水層富水性較弱，單位涌水量q 小于0.015 L/s·m，滲透系數(shù)僅為0.03 ～0.05 m/d，各地層儲(chǔ)水條件亦各不盡相同。依據(jù)地下水賦存情況及含水介質(zhì)，分為含水巖組、透水巖組和相對(duì)隔水巖組。

2.1 含水巖組

根據(jù)含水介質(zhì)差異，將含水巖組分為裂隙、孔隙類含水巖組和裂隙類含水巖組。

2.1.1 裂隙、孔隙類含水巖組

該含水巖組主要分布于侏羅系下統(tǒng)八道灣組(J1b)、侏羅系中統(tǒng)西山窯組(J2x)、侏羅系上統(tǒng)石樹組(J3s)、三疊系中－下統(tǒng)蒼房溝組(T1+2c)、白堊系下統(tǒng)吐谷魯群(K1t)及第三系昌吉河組(N2ch)等地層砂巖、礫巖中。該類巖組砂巖、礫巖膠結(jié)程度不高，巖體較松散，孔隙發(fā)育，再加上區(qū)域構(gòu)造強(qiáng)烈，構(gòu)造裂隙沿這些脆性巖石發(fā)育，形成裂隙、孔隙類含水層。這些巖組在構(gòu)造上分布于褶皺翼部，且含水巖組與隔水巖組呈互層狀分布，構(gòu)成單斜式蓄水構(gòu)造。這些含水層厚度較薄，鉆孔揭露厚度為0～25.10 m，滲透性小，總體上富水性弱。

2.1.2 裂隙類含水巖組

該含水巖組主要分布于石炭系中統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C2b)、二疊系下統(tǒng)赤底組(P1c)和上統(tǒng)平地泉組(P2p)等地層砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、礫巖及火山碎屑巖中。由于區(qū)域構(gòu)造強(qiáng)烈，沿構(gòu)造線形成許多縱張裂隙，構(gòu)成裂隙類含水層。這些巖組主要分布在帳篷溝背斜核部，同樣，含水巖組與隔水巖組呈互層狀分布，構(gòu)成單斜式蓄水構(gòu)造。

分布于研究區(qū)的含水巖組主要是二疊系上統(tǒng)平地泉組(P2p)礫巖、砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。該地層位于帳篷溝背斜核部，巖性以礫巖、砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，垂向裂隙發(fā)育，但含水層厚度較薄，鉆孔揭露厚度為 17.4 ～21.0 m，滲透系數(shù) 0.039 ～0.043 m/d，總體上富水性弱。

2.2 透水巖組

指分布于地表以下50 m內(nèi)的透水而不含水帶，由第四系松散堆積層和基巖風(fēng)化帶構(gòu)成。由于研究區(qū)位于帳篷溝背斜近核部，巖石構(gòu)造裂隙較發(fā)育，風(fēng)化裂隙的強(qiáng)度和深度較大。

研究區(qū)第四系上更新統(tǒng)－全新統(tǒng)洪積(Q3－4pl)、第四系全新統(tǒng)洪積(Q4pl)及基巖風(fēng)化殼30～50 m范圍內(nèi)，由洪積礫石、砂及粘土等厚度不大、孔隙性強(qiáng)的松散砂礫石層組成。下伏基巖風(fēng)化帶的風(fēng)化裂隙發(fā)育強(qiáng)烈，二者構(gòu)成基巖裂隙、孔隙含水層的降雨或融雪水垂直透水補(bǔ)給帶或包氣帶。

該層發(fā)育厚度較大，鉆孔揭露最大厚度為66.70 m，基巖裂隙發(fā)育，裂隙面普遍多見鐵錳質(zhì)浸染和石膏薄膜，表明在降雨或冰雪融化季節(jié)有過短暫的地下水徑流，包氣帶巖層透水性較強(qiáng)，是地下水徑流通道。滲水試驗(yàn)獲得該巖組滲透系數(shù)0.28～3.45 m/d。

2.3 相對(duì)隔水巖組

主要為各類泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等巖性組合，該類巖組裂隙弱發(fā)育，或呈閉合狀，基本上不含水，為相對(duì)隔水層，與含水巖組互層存在。其中，以二疊系上統(tǒng)平地泉組(P2p)、侏羅系中統(tǒng)三工河組(J2s)泥巖最為突出。

鉆孔ZK1在109.50 m以上和126.90 m以下、ZK2在65.20以上和76.80 m以下、ZK3在113.50 m以上和130.00 m以下所揭露的巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。上部裂隙雖較發(fā)育，但均呈閉合狀，鉆進(jìn)中井液無明顯消耗與增加，為相對(duì)隔水層，并構(gòu)成含水層的頂板;下部巖芯完整，偶見閉合裂隙，為含水層之底板。說明同一地層水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)上不盡相同，含水層巖性亦有差異，正反映了各含水層之間的相對(duì)獨(dú)立性和不聯(lián)系性。

2.4 地下水類型

根據(jù)地下水的賦存介質(zhì)及水動(dòng)力特征，研究區(qū)內(nèi)地下水類型主要有碎屑巖類裂隙、孔隙水和基巖裂隙水兩類。

1)碎屑巖類裂隙、孔隙承壓水:該類型地下水主要賦存于裂隙孔隙含水巖組。儲(chǔ)水空間主要為構(gòu)造裂隙、層間裂隙，和膠結(jié)不緊密的砂、礫巖粒間孔隙。由于含水巖組處于背斜異部的單斜構(gòu)造部位，形成單斜蓄水構(gòu)造，地下水具承壓性，鉆孔ZK4中地下水位高于含水層頂板43.07 m，顯示出承壓性，位于研究區(qū)南部的黃泥灘的數(shù)個(gè)自流井，單井自流量一般200～1 000 m3/d。

2)基巖裂隙水:該類型地下水主要賦存于裂隙類含水巖組中，地下水的交替作用只發(fā)生在有限的深度內(nèi)，由于含水巖組與隔水巖組互層，地下水具有無壓—承壓性質(zhì)，鉆孔ZK1揭露到含水層后，地下水位高于含水層頂板106.63 m，顯示出承壓性。

2.5 地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件

地下水儲(chǔ)存與分布的主導(dǎo)因素是地質(zhì)構(gòu)造、巖性及氣象條件。研究區(qū)北部卡拉麥里山區(qū)是場區(qū)地下水的主要補(bǔ)給區(qū)，黃泥灘地下水主要接受東北側(cè)第三系、白堊系地層的補(bǔ)給和南側(cè)第四系地層的垂向補(bǔ)給，山前及平原區(qū)為徑流區(qū)，而溢出帶、洼地則成為排泄區(qū)，最終以蒸發(fā)或者開采利用而消耗。

2.5.1 地下水補(bǔ)給

研究區(qū)內(nèi)無常年地表水流，地下水主要接受垂向補(bǔ)給及及側(cè)向徑流的補(bǔ)給，其中垂向補(bǔ)給又包括大氣降雨和冰雪融水的補(bǔ)給。

1)大氣降雨:區(qū)內(nèi)降雨量較小，年均僅183.4 mm，但降雨期較為集中，大－暴雨易形成地表洪流，向地勢低洼處徑流、匯集，通過巖土體孔隙、裂隙入滲至地表下，在垂向入滲的同時(shí)順勢向下游徑流，至風(fēng)化殼后便就近補(bǔ)給含水層中地下水。

2)冰雪融水:冰雪融水補(bǔ)給是區(qū)內(nèi)地下水的重要補(bǔ)給來源，主要集中在11月份至次年3月份，降雪覆蓋整個(gè)區(qū)域，降雪厚度約為240 mm，期間通過冰雪融水不斷垂直補(bǔ)給地下水，具有補(bǔ)給時(shí)段長補(bǔ)給量大的特點(diǎn)。

3)側(cè)向徑流補(bǔ)給:區(qū)內(nèi)地下水接受補(bǔ)給的另一方式是側(cè)向徑流補(bǔ)給，主要通過卡拉麥里山大氣降雨和冰雪融水在山前地帶下滲，以側(cè)向徑流的方式補(bǔ)給區(qū)內(nèi)地下水。

2.5.2 地下水徑流

區(qū)內(nèi)沉積碎屑巖多以由粗到細(xì)的沉積韻律互層的形式出現(xiàn)，地下水含水層呈層狀分布特征。帳篷溝背斜總體呈北東－南西向，兩翼地層呈現(xiàn)北東－南西向條帶狀分布。由于研究區(qū)位于褶皺軸部，構(gòu)造作用強(qiáng)烈，形成了許多沿走向的縱張裂隙，而地形上又是北東高南西低。因此地下水在接受補(bǔ)給后，受地形條件的影響，沿走向的縱張裂隙徑流，總體徑流方向?yàn)楸睎|－南西向。

2.5.3 地下水排泄

區(qū)內(nèi)地下水排泄方式主要為側(cè)向徑流排泄、礦坑疏干排水、人工開采及蒸發(fā)等四種形式。

1)側(cè)向徑流排泄:地下水在接受上游側(cè)向補(bǔ)給和地表水垂向轉(zhuǎn)化補(bǔ)給后，受地形及巖層產(chǎn)狀影響，順勢向下游運(yùn)移，向最近的河谷或地勢低洼地帶排泄，從而排泄區(qū)成為地下水的富集帶。地下水在徑流途中一部分因運(yùn)移受阻，在地勢低洼處沿人工或自然通道，以上升泉或自流井的形式排泄，一部分向深層運(yùn)移而徑流出區(qū)外，這是區(qū)內(nèi)地下水排泄的主要方式，如黃泥灘排泄區(qū)。

2)周邊礦坑疏干排水:工業(yè)園區(qū)位于準(zhǔn)東煤電煤化工產(chǎn)業(yè)帶無煤區(qū)內(nèi)，周邊煤田眾多，研究區(qū)東、西均為露天煤礦，煤層及含水層主要是侏羅系中統(tǒng)西山窯組(J2x)地層，因此在開采過程中，將進(jìn)行礦坑排水，這也是區(qū)內(nèi)地下水排泄的重要方式。

3)人工開采:人工開采地下水也是該區(qū)地下水排泄的一種途徑，如位于研究區(qū)南西的某泵站水源地，共有14口生產(chǎn)井，全天供水10 800 m3;某水源地，共有3口水井，日取水約7 200 m3。

4)蒸發(fā):研究區(qū)年平均蒸發(fā)量2 140.4 mm，蒸發(fā)是本區(qū)地下水排泄的主要方式之一。根據(jù)調(diào)查，該區(qū)上覆地層孔隙、裂隙發(fā)育，但無潛水，除了與該區(qū)降水量小外，還與蒸發(fā)量大有關(guān)。大氣降雨后，部分在地表直接被蒸發(fā)掉，其余部分沿地層孔隙、裂隙進(jìn)入地下空間，在極限蒸發(fā)深度以上，地下水仍然以蒸發(fā)形式排泄，僅有部分進(jìn)入極限蒸發(fā)深度以下，補(bǔ)給地下水。蒸發(fā)作用導(dǎo)致水汽蒸發(fā)，鹽分滯留，研究區(qū)低洼地帶鹽漬化現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

3 結(jié)語

研究區(qū)內(nèi)地下水類型主要有碎屑巖類裂隙、孔隙承壓水和基巖裂隙水。碎屑巖類裂隙、孔隙承壓水儲(chǔ)水空間主要為構(gòu)造裂隙、層間裂隙和膠結(jié)不緊密的砂、礫巖粒間孔隙。由于含水巖組處于背斜異部的單斜構(gòu)造部位，形成單斜蓄水構(gòu)造，地下水具承壓性;基巖裂隙水的交替作用只發(fā)生在有限的深度內(nèi)，由于含水巖組與隔水巖組互層，地下水具有無壓—承壓性質(zhì)。

地下水主要接受大氣降雨和北部卡拉麥里山冰雪融水側(cè)向逕流補(bǔ)給，沿走向的縱向裂隙由北東往南西在各自的承壓含水通道內(nèi)徑流，以蒸發(fā)或人工開采方式排泄。承壓水與地表水和其它層位承壓水之間無直接水力聯(lián)系。

［1］蔡忠賢，陳發(fā)景，賈振遠(yuǎn)，2000.準(zhǔn)噶爾盆地的類型和構(gòu)造演化［J］.地學(xué)前緣，7(4):431 －440.

［2］房佩賢，衛(wèi)中鼎，等.專門水文地質(zhì)學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1987.

［3］SL454－2010，地下水資源勘察規(guī)范.