劉 眾，徐海濤

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011）

1 礦區(qū)周圍水文環(huán)境分析

新疆維吾爾自治區(qū)東南部地區(qū)的羅布泊在若羌縣境東北部，曾是我國(guó)第二大內(nèi)陸湖，海拔780m左右，面積約2400平方公里～3000平方公里，因地處塔里木盆地東部的古“絲綢之路”要沖而著稱于世。古羅布泊誕生于第三紀(jì)末、第四紀(jì)初，距今已有200萬年，面積約2萬平方公里以上，在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響下，湖盆地自南向北傾斜抬升，分割成幾塊洼地。現(xiàn)在羅布泊是位于北面最低、最大的一個(gè)洼地，曾經(jīng)是塔里木盆地的積水中心，古代發(fā)源于天山、昆侖山和阿爾金山的流域，源源注入羅布洼地形成湖泊?，F(xiàn)在的羅布泊已是一片鹽漠，是名副其實(shí)的“死亡之湖”。

2 自然地理概況

2.1 地形地貌

盆地外貌呈不規(guī)則菱形，其北部為庫(kù)魯塔格低山丘陵區(qū)，東面為北山及阿其克谷地，南部為阿爾金山山前的沖洪積扇和沙丘，西部為沖洪積平原區(qū)，地勢(shì)自東北向西南緩斜，自然坡度小于0.4‰。地表為鹽殼、戈壁、雅丹地貌等交錯(cuò)組成獨(dú)特的地貌，地形總體較平坦。

2.2 氣象及水文

氣候?qū)俚湫痛箨懶愿珊禋夂颍昶骄鶜鉁?0.6℃，7月平均氣溫29.4℃，1月平均氣溫-8.5℃，年平均降水量常少于20mm，蒸發(fā)量2800rnm～3000rnm，年均相對(duì)濕度39.2%。風(fēng)沙活動(dòng)較頻繁。目前，區(qū)內(nèi)除源于阿爾金山的米蘭河和紅柳溝常年有水外，其它均為季節(jié)性河流。

圖1 研究區(qū)的影像圖

3 地質(zhì)概況

3.1 地層

礦區(qū)地表主要為第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、下更新統(tǒng)覆蓋，地層主要分布有第四系巖性，主要為粉土、粉細(xì)砂、石鹽、含淤泥粉砂的石膏、含鈣芒硝粘土、含粘土鈣芒硝、鈣芒硝、含石膏鈣芒硝及新生界的第三系巖性主要為泥巖、砂巖、礫巖夾薄層石膏等。

3.2 構(gòu)造

研究區(qū)在構(gòu)造作用影響下形成了明顯的斷裂構(gòu)造，歐亞板塊與印度板塊相互碰撞、擠壓，地處青藏高原北側(cè)的塔里木剛性地塊東部的羅布泊地區(qū)受到近南北向的壓力，構(gòu)造活動(dòng)非常強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造發(fā)育，尤其在羅布泊的北部產(chǎn)生了一系列的北東－南西向的正斷裂，相對(duì)應(yīng)地形成了一系列的斷陷凹地。主要斷裂的特征如下：

3.2.1 F1斷裂（車爾臣河斷裂）

為區(qū)域大斷裂，又稱羅布泊-尖山子北東東向大斷裂。位于羅北凹地的南端，控制著羅布泊北部地區(qū)與南部的界線，斷裂呈直線狀延伸，斷裂面較陡（傾角80°以上），傾向南東，屬壓扭性質(zhì)的逆斷層。

3.2.2 F2斷裂（坑抵－課帕斷裂）

為區(qū)域大斷裂，是繼承性活動(dòng)斷裂，具新生性，走向北東東向，南傾，傾角65°，屬左行壓扭斷層，南盤斷裂整體呈上升趨勢(shì)，橫跨第四系，北盤斷裂整體呈下降直至阿其克谷地，影響礦區(qū)水文地質(zhì)邊界形成。

3.2.3 F3斷裂

分布在研究區(qū)的北部，控制著羅北凹地的北界，屬?gòu)埿哉龜鄬?，走?00°，傾向190°，地質(zhì)構(gòu)造帶出現(xiàn)了連續(xù)的坡坎，F(xiàn)3斷裂的北部礦石有硅質(zhì)灰?guī)r。

3.2.4 F4斷裂

分布于羅北凹地的西側(cè)，控制羅北凹地與西臺(tái)地的界線，段裂類型為正斷層，傾角100°左右，斷裂下降帶為東盤，凹地明顯，出現(xiàn)臺(tái)地。

3.2.5 F5斷裂

分布于羅北凹地的東側(cè)，控制羅北凹地與東臺(tái)地的界線，屬?gòu)埿哉龜鄬?，走?0°，傾向210°左右，其西部下降，形成凹地，東部上升，形成臺(tái)地。

3.2.6 F6斷裂

分布于東臺(tái)地東側(cè)，是控制東臺(tái)地與北山的界線，屬?gòu)埮ば哉龜鄬?，走向北北東，傾向西，傾角較陡。其西盤下降，東盤上升。

4 水文地質(zhì)條件

礦區(qū)內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，礦物特性多變，深入勘探地下水過程中發(fā)現(xiàn)有多種地下水介質(zhì)，如泥質(zhì)中細(xì)砂、第四系孔隙潛水、石膏質(zhì)細(xì)砂、細(xì)砂粉，石鹽、含石膏鈣芒硝，根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)概況及水動(dòng)力條件等，壓水區(qū)，現(xiàn)分述如下：

含水層巖性主要為第四系湖積的粉細(xì)砂、泥質(zhì)中細(xì)砂及第三系石膏質(zhì)砂巖、砂巖，含水層具多層結(jié)構(gòu)，潛水含水層巖性為粉細(xì)砂，厚度小于1m，水位埋深1.5m～3.3m，底板為粘土，空間分布不連續(xù)。潛水含水層單井涌水量小于10m3/d，滲透系數(shù)小于1m/d，富水性相對(duì)較差。承壓含水層巖性為泥質(zhì)中細(xì)砂、砂巖、石膏質(zhì)砂巖、泥質(zhì)砂巖等，單層厚度小于1m，層組厚度15m～20m，隔水層為粘土和泥巖，由于隔水層在水平上分布的不連續(xù)，承壓水與潛水存在水力聯(lián)系。承壓水單井涌水量21m3/d，單位涌水量2.27m3/d·m，滲透系數(shù)為0.17m/d，富水性相對(duì)較差，礦化度一般在320g/L～350g/L，水化學(xué)類型為Cl—Na型。

圖2 礦區(qū)水文地質(zhì)略圖

新疆維吾爾自治區(qū)東南部地帶礦區(qū)地下水來源主要為孔雀河、阿爾金山?jīng)_擊、塔里木河沖擊平原地下水補(bǔ)給和大氣降雨所形成的凝結(jié)水補(bǔ)給，地下水排泄主要表現(xiàn)為蒸發(fā)。

受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，羅北凹地從羅布泊盆地分離，形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，依據(jù)含水層介質(zhì)類型、含水層結(jié)構(gòu)特征、水動(dòng)力條件等，將凹地地下水類型分為：①單一結(jié)構(gòu)孔隙潛水含水層。②多層結(jié)構(gòu)晶間孔隙潛水及承壓水含水層組。

（1）單一結(jié)構(gòu)孔隙潛水含水層。

主要分布在羅北凹地的北端山前2km～3km的范圍內(nèi)，呈條帶狀分布。主要含水層巖性為第四系上更新統(tǒng)含礫細(xì)砂及粉砂，分選性較差，潛水水位埋深一般為1.8m～2.4m，地下水富水性較差，單位涌水量小于15m3/d·m，屬中等富水，礦化度160g/L～355g/L，水質(zhì)差，水化學(xué)類型以Cl—Na型、Cl·SO4—Na型為主。

地下水的補(bǔ)給主要接受少量的地表洪流入滲和基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，其排泄主要為側(cè)向流出及地面蒸發(fā)。

（2）多層結(jié)構(gòu)晶間孔隙潛水及承壓水含水層組。

羅北凹地地下水系統(tǒng)包括羅北凹地、東臺(tái)地（騰龍）、西臺(tái)地（新慶），共有七層含水層，即一層潛水和六層承壓水。

晶間孔隙潛水基本分布于整個(gè)羅北凹地、西臺(tái)地及東臺(tái)地的部分地區(qū)。含水層巖性多為第四系全新統(tǒng)石鹽、鈣芒硝、含淤泥的石膏以及第四系中上更新統(tǒng)鈣芒硝、含淤泥鈣芒硝、含石膏鈣芒硝等組成。由于F4、F5斷層的存在，造成東西臺(tái)地與凹地形成兩個(gè)不同的地下水系統(tǒng)，其富水性差異較大。

羅北凹地位于東西臺(tái)地之間，受F4斷層、F5斷層控制，含水層巖性多為第四系全新統(tǒng)石鹽、鈣芒硝、含淤泥石膏以及上更新統(tǒng)鈣芒硝、含淤泥石膏等組成。含水層厚度分布不勻，北部和南部含水層埋深在4m～12m，局部達(dá)到46.59m；中部18m～35m。潛水位埋深為1.1m～1.9m，局部可達(dá)1.9m～2.27m，凹地中部偏南為區(qū)內(nèi)的相對(duì)匯水中心。含水層鈣芒硝層鹽溶孔隙發(fā)育，孔隙率為25%～35%，且聯(lián)通性好，從而使含水層富水性強(qiáng)，因此，區(qū)內(nèi)含水層的厚度決定了含水層的富水程度，其中在羅北凹地中部和東北部含水層富水性最強(qiáng)，單位涌水量一般大于5000m3/d·m，其余大部分地區(qū)單位涌水量為1000m3/d·m～5000m3/d·m，只有在中西部及北部少數(shù)地區(qū)單位涌水量小于100m3/d·m，參透系數(shù)為27.5m/d～2122.9m/d。在北部、西部和東部礦化度為314g/L～344g/L，水化學(xué)類型為Cl—Na型、Cl—Na·Mg型，在南部礦化度為331g/L～347g/L，水化學(xué)類型為Cl—Na·Mg型。

淺層晶間承壓水含水層組包括三層承壓水，在區(qū)內(nèi)基本上都有分布，含水層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)鈣芒硝、含石膏鈣芒硝，中間夾有1.5m～5.0m的薄層狀含鈣芒硝的粘土層。含水層厚度為8.4m～67.5m，厚度較厚的主要分布在靠近東臺(tái)地的一側(cè)，厚度大于40m，而靠近西臺(tái)地附近的厚度較薄。承壓水水頭埋深為1.62m～1.81m。在羅北凹地北部含水層富水性最強(qiáng)，單位涌水量一般大于100m3/d·m，在南部和西南部單位涌水量為10m3/d·m～100 m3/d·m。含水層的滲透系數(shù)為0.028m/d～73.45m/d。在北部、西部和東部礦化度為341g/L～384g/L，水化學(xué)類型為Cl·SO4—Na·Mg型、Cl—Na·Mg型，在中部、南部礦化度為350g/L，水化學(xué)類型為Cl·SO4—Na·Mg型。

中深層晶間承壓含水層組包括三層承壓水，在大部分區(qū)域有分布（除東北部外），含水層為多層薄層狀，巖性主要為第四系上更新統(tǒng)鈣芒硝、含粘土鈣芒硝，厚度為14.3m～20.7m，由北向南逐漸變薄。地下水位埋深0.26m～1.5m，水位由北向南逐漸變淺。單位涌水量為3.86m3/d·m～96.56m3/d·m，富水性為中等至強(qiáng)富水。礦化度為357g/L～383g/L，水化學(xué)類型為Cl·SO4—Na·Mg型、Cl—Na·Mg型。

地下水的補(bǔ)給主要來源包括大氣凝結(jié)水，北部庫(kù)魯塔格基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給及少量洪流的入滲補(bǔ)給，西部為西臺(tái)地的地下徑流側(cè)向補(bǔ)給，東部為東臺(tái)地的地下徑流側(cè)向補(bǔ)給，南部受構(gòu)造及地層巖性的影響，只有少量的來自湖盆的地下水側(cè)向補(bǔ)給，區(qū)內(nèi)地下水的排泄方式主要為地面蒸發(fā)及人工開采。

西臺(tái)地位于羅北凹地的西側(cè)，比凹地高10m～15m，區(qū)內(nèi)揭露了一層潛水及一層承壓水。含水層巖性為鈣芒硝，潛水含水層厚度4.1m～10.8m，水位埋深1.1m～8.7m，單位涌水量21m3/d·m～86m3/d·m，富水性中等。晶間承壓水含水層厚度約4.3m，水位埋深0.9m～9.4m，單位涌水量110m3/d·m～145m3/d·m，富水性強(qiáng)。地下水的補(bǔ)給主要為北部庫(kù)魯塔格基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，西北部為孔雀河-龍城地下水側(cè)向補(bǔ)給，西南部受地層巖性的影響，無地下水補(bǔ)給，南部有少量的來自湖盆的地下水側(cè)向補(bǔ)給，區(qū)內(nèi)地下水的排泄方式主要為地面蒸發(fā)及以地下徑流方式流出。

東臺(tái)地位于羅北凹地的東側(cè)，比凹地高10m～15m，區(qū)內(nèi)揭露了一層潛水及三層承壓水，但分布不均勻。由于受F1斷層的影響，斷層以北為潛水承壓水區(qū)，以南為承壓水區(qū)。含水層巖性為鈣芒硝，潛水含水層厚度5.7m～6.8m，水位埋深2m～9.5m，單位涌水量0.22m3/d·m～22m3/d·m，富水性弱至中等。晶間承壓水含水層厚度約30m，水位埋深11.2m～18.3m，單位涌水量25m3/d·m～356m3/d·m，富水性中等至強(qiáng)。地下水的補(bǔ)給主要為北部庫(kù)魯塔格基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，東部為北山基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，南部有少量的來自湖盆的地下水側(cè)向補(bǔ)給，區(qū)內(nèi)地下水的排泄方式主要為地面蒸發(fā)及以地下徑流方式流出。

5 礦產(chǎn)資源在開發(fā)過程中可能產(chǎn)生的問題

在前人工作的基礎(chǔ)上，1995年至2000年間對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模的調(diào)查和研究工作，揭示了地層及地下水中含有豐富的資源，特別是在羅北凹地，其在平面圖上象一個(gè)倒置的“葫蘆”，在近南北剖面上呈一個(gè)“北深南淺”的箕狀盆地，這種構(gòu)造特征造成補(bǔ)給的湖水“只進(jìn)不出”，它就成為封閉性極好的成鉀盆地，資源量達(dá)2.5億噸。

隨著資源的開發(fā)，可能會(huì)產(chǎn)生一些需要解決的問題：

（1）地下水動(dòng)力及地下水化學(xué)平衡的變化。2005年，20萬噸試驗(yàn)廠采鹵區(qū)的地下水位下降了1m，隨著2008年12月18日羅鉀120萬噸鉀肥項(xiàng)目投產(chǎn)，同時(shí)，180萬噸鉀肥項(xiàng)目開工建設(shè)，大規(guī)模的開采地下水必然會(huì)引起地下水位的下降，原有的地下水動(dòng)力平衡及水化學(xué)平衡被打破，其徑流條件、補(bǔ)給條件及水化學(xué)如何變化？對(duì)地下水的長(zhǎng)期開采是否會(huì)有影響？

（2）鈣芒硝含水層結(jié)構(gòu)，尤其大規(guī)模開采地下水的條件下，含水層內(nèi)水一鹽平衡狀態(tài)被打破，可能引起析鹽或溶蝕等成巖作用的變化。地下水水力坡度的增大，徑流速度的加快，補(bǔ)給條件的改變，可能會(huì)使溶蝕作用加強(qiáng)，地下溶洞溶穴裂隙等地質(zhì)現(xiàn)象的增加是否會(huì)產(chǎn)生其它的不良地質(zhì)現(xiàn)象？

（3）羅鉀120萬噸鉀肥生產(chǎn)鹵水約10200萬噸，年輸入水量約1200萬m3，鉀肥生產(chǎn)過程中最主要的環(huán)節(jié)就是鹵水在鹽田中蒸發(fā)，年蒸發(fā)約8000萬m3。如此大的蒸發(fā)量是否會(huì)影響空氣的相對(duì)濕度？空氣濕度的增加會(huì)增加凝結(jié)水的凝結(jié)量，從而會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐墓こ坍a(chǎn)生不利的影響，如鹽脹、凍脹等。

（4）自然環(huán)境的變化對(duì)研究區(qū)地下水的影響。2000年開始實(shí)施的塔里木河應(yīng)急輸水工程及2001年1月中旬新疆區(qū)政府正式?jīng)Q定引水注入羅布泊作為西部開發(fā)的項(xiàng)目，隨著這些項(xiàng)目的逐步實(shí)施，研究區(qū)的氣候?qū)?huì)受到影響，將會(huì)增加地下水的補(bǔ)給，引起地下水的循環(huán)系統(tǒng)的變化，而這些變化反過來是否會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的形成及開采產(chǎn)生影響呢？