新疆罗布泊地区地下水水文地质特征研究_曹阿楠.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-03-12 第一作者简介 曹阿楠 （1988-） ， 男 （汉族） ， 甘肃静宁人， 工程师， 现从事水工环地质工作。 新疆罗布泊地区地下水水文地质特征研究 曹阿楠*， 张菊秀， 李斌， 贺根义， 张静 （新疆地矿局第二水文工程地质大队， 新疆 昌吉 831100） 摘要 为研究罗布泊地区地下水水文地质条件， 综合前人研究成果， 以罗布泊湖盆为整体研究单元， 对 罗布泊地区地下水进行分区， 并对其地下水类型、 补径排条件、 流场分析、 水化学特征等水文地质条件进 行了概略研究评价。罗布泊地区主要赋存第四系松散岩类孔隙水， 呈上覆潜水、 下伏多层承压水的结构 特征， 主要来接受自前述周边山区基岩裂隙水侧向径流补给， 沿地势由四周向罗布泊湖盆汇集， 在罗布 泊湖盆中心耳形区新湖区罗北凹地三角地带形成区域排泄中心。南部阿尔金山至阿尔金山山前平 原断裂带地下水径流速度较快， 矿化度变化速度相对较慢， 在阿尔金山山前平原断裂带由于地层岩性变 化， 地下水径流速度变慢， 地下潜水出现雍高现象， 在强烈的毛细、 蒸发作用下， 使地下水矿化度陡增， 北 部湖盆沉积的巨厚含盐地层孔隙发育， 水位埋深进一步变浅， 形成大面积的盐、 卤水。硫酸镁亚型主要 分布在罗布泊湖盆罗北凹地一带， 硫酸钠亚型分布在外围拉乌子阿其克谷地一带。 关键词 罗布泊地区； 水文地质条件； 流场分析； 水化学特征 中图分类号 P641 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202011-0130-03 罗布泊位于新疆塔里木盆地东缘， 属内陆及干旱 区， 一望无际的盐漠造就了生命禁区， 自20世纪80年 代以来， 随着地质勘探调查的深入， 逐渐解开了这个 “大耳朵” 的神秘面纱， 其蕴含的巨大盐类矿物不断造 福国家。2000年以来， 新疆地矿局第二水文工程地质 大队分别进行了罗北凹地、 腾龙台地、 新庆台地钾盐矿 详细勘察， 为罗布泊钾盐的开发利用提供了地质依据。 1自然地理概况 罗布泊属新疆维吾尔自治区若羌县管辖， 北部为 库鲁克塔格山， 东部为阿其克谷地， 南部为阿尔金山， 西部为塔克拉玛干沙漠， 整体海拔高程 800～900m。 地貌呈现一望无际的盐漠， 地表呈现不同形态的盐壳， 多呈现出翻耕地状、 龟裂状、 巨大鱼鳞纹等微地形， 盐 壳坚硬、 锋利、 目视析出结晶物主要为石盐、 石膏和少 量钙芒硝， 起伏高度变化在10～60cm左右。年降水量 仅30.2mm， 年蒸发量达4724.8mm。 2水文地质单元 综合研究区地下水赋存条件特征及地质地貌、 水 化学变化等因素， 将研究区分为6个地下水亚区。 （1） 阿尔金山中段地下水亚区 （Ⅰ） ； （2） 库鲁克塔格-北山地下水亚区 （Ⅱ） ； （3） 南部山前倾斜砾质平原地下水亚区 （Ⅲ） ； （4） 库木塔格沙漠地下水亚区 （Ⅳ） ； （5） 铁板河塔里木河下游地下水亚区 （Ⅴ） ； （6） 罗布泊湖盆地下水亚区 （Ⅵ） 。 3地下水水文地质条件分析 3.1地下水类型 罗布泊地区主要赋存第四系松散岩类孔隙水， 呈 上覆潜水、 下伏多层承压水的结构特征， 含水层岩性主 要有中细砂、 粉细砂及石盐、 芒硝等盐类矿物结晶层。 3.2补径排条件 3.2.1地下水补给 罗布泊地区降雨稀少， 年降水量一般不足50mm， 基本无法形成有效补给， 南北两侧山区降水量较高， 大 气降水入渗形成基岩裂隙水， 再沿地势汇流至中部补 给第四系松散岩类孔隙水。 罗布泊西部为塔里木盆地， 地势较高， 地下水整体 由西南向北东径流， 侧向径流对调查区形成补给， 是罗 布泊地下水主要的补给源。 罗布泊中部湖盆地势较低， 是塔里木河与车儿臣 河最终排泄地， 区外河水在丰水期顺坡度汇流至研究 区， 是罗布泊地区的一个重要补给量。 130 2020年第12期西部探矿工程 由以上分析可知， 罗布泊地下水主要补给方式有 大气降水、 季节性河流入渗、 侧向径流。 3.2.2地下水径流 大气降水在山区转变为阿尔金山和库鲁克塔格及 北山的基岩裂隙水和地表水， 基岩裂隙水一部分向深 部运移转变为深循环水， 另一部分沿沟谷或山前以泉 的形式出露地表补给地表水， 地表水流出山口后进入 阿尔金山和库鲁克塔格及北山山前倾斜砾质平原以及 山间谷地前缘沿断层出露成泉后又很快入渗， 并以侧 向补给形式补给阿其克谷地、 罗布泊地区地下水。 3.2.3地下水排泄 进入罗布泊湖积平原的地下水主要来接受自前述 周边地下水西部、 南部和北东的侧向径流以及凝结水 的补给， 另外在北部还有少量的大气降雨和洪流补给， 最终以蒸发和人工开采方式排泄。由于地下水补给源 远， 经过了较长的流程， 水中溶滤溶解的易溶盐份较 多。加之进入古湖区水位埋深逐渐降低至小于5m， 产 生强烈蒸发， 浓缩作用剧烈， 最终在研究区的罗布泊湖 盆区形成高矿化的盐水卤水。 3.3流场分析 罗布泊盆地地下水的径流， 受地形地貌、 含水层结 构的控制， 地下水总体流向与地形坡降趋势相一致， 即 由北部、 南部、 东部向中部湖盆汇流， 在湖盆中向中部 缓慢汇流。 进入罗布泊湖积平原的地下水主要来接受自前述 周边地下水西部侧向径流、 南部阿尔金山及北部库鲁 克塔格山区基岩裂隙水侧向径流补给， 沿地势由四周 向罗布泊湖盆汇集， 在罗布泊湖盆中心耳形区新湖 区罗北凹地三角地带形成区域排泄中心。 4地下水化学特征 4.1地下水矿化度变化 根据收集罗布泊地区地下水化验分析数据可知， 罗 布泊及其周边区域分布有1～3g/L的微咸水、 3～10g/L 的咸水、 10～100g/L的盐水、 大于100g/L的卤水。罗布 泊及其周边地区水样盐度范围为1.52～383.42g/L， 平 均值为57.49g/L， 其中大部分的样品矿化度在10g/L以 上， 说明取样点水样多为盐水、 卤水， 只有南部阿尔金山 区个别取样点水样等级为微咸水或咸水。 1～3g/L的微咸水主要分布在克孜勒塔格因克 卡拉塔格山区地带； 3～10g/L的咸水主要分布在南部 阿尔金山及山前倾斜砾质平原库木塔格沙漠地段及 北部库鲁克塔格、 克孜勒塔格西部地段， 10～100g/L的 盐水主要分布在阿尔金山山前倾斜砾质平原与罗布泊 湖盆接触带， 在研究区西北部库鲁克塔格一带也有少 量分布， 大于100g/L的卤水主要分布在耳形区罗布 泊干盐湖罗北凹地三角地带。 由上述分布特征分析可知， 该区域地下潜水矿化度 沿径流方向逐渐升高， 在罗布泊湖盆区形成大于100g/L 的卤水， 南部阿尔金山至阿尔金山山前平原断裂带地下 潜水含水层岩性以卵砾石为主， 径流速度较快， 矿化度 变化速度相对较慢， 在阿尔金山山前平原断裂带由于地 层岩性变为粉细砂、 亚砂土， 地下水径流速度变慢， 地下 潜水出现雍高现象， 在强烈的毛细、 蒸发作用下， 使地下 水矿化度陡增， 北部湖盆沉积的巨厚含盐地层孔隙发 育， 水位埋深进一步变浅， 形成大面积的盐、 卤水。 4.2地下水化学特征分析 对罗布泊及其周边的32处地下水化验数据， 进行 了各组分的数据统计。对采集的各类水样品开展化学 组分分析， 测试项目主要有常量元素K＋、 Na＋、 Ca2＋、 Mg2＋、 Cl-、 SO42-、 HCO3-和pH、 矿化度等。尽管不是在 同期采集测试、 相同条件下分析， 可能会有一定误差， 但大量样品水化学组成的分析统计， 为研究该区水文 地球化学背景特征及环境演化提供了重要依据。 该区卤水矿化度最高值为 383.42g/L， 平均值为 57.49g/L。钾含量最高达16.35g/L， 最小含量0.01g/L， 平均含量为1.29g/L； 钠离子最高含量为88.29g/L， 最 小含量为0.34g/L， 平均含量为19.48g/L； 钙离子最高 含量0.91g/L， 最低含量为0.04g/L， 平均含量0.25g/L； 镁离子最高含量为26.17g/L， 最低含量为0.04g/L， 平 含量为1.43g/L； 氯离子含量分布范围0.37～8.24g/L， 平均值7.74g/L； 硫酸根含量最大值15.65g/L， 最小值 0.54g/L， 平均含量 4.97g/L； 重碳酸根含量变化范围 0.05～0.74g/L， 平均值为0.13g/L； pH值最小值6.96， 最大值8.24， 平均值7.74。 根据M.瓦里亚什科1965的水化学分类方案对罗 布泊红柳井阿其克谷地卤水样品进行分类， 由表1可 见， 卤水中HCO3-、 Ca2含量很低， 有13件样品卤水特 征系数Kn2值略大于1， 9件样品Kn2小于1。可见， 该区 卤水水化学类型基本为硫酸镁亚型及硫酸钠亚型； 部 分样品Kn2接近1， 表明部分卤水刚从硫酸钠亚型转变 过来； 少数为硫酸钠亚型或硫酸钠亚型硫酸镁亚型 的过渡型。硫酸镁亚型主要分布在罗布泊湖盆罗北 凹地一带， 硫酸钠亚型分布在外围拉乌子阿其克谷 地一带。（下转第136页） 131 2020年第12期西部探矿工程 （2） 工作区已发现的新寨金矿体位于北北东向断 裂蚀变带的末端， 地球化学、 地球物理特征及新发现的 流体角砾岩特征指示该区金矿 （化） 体埋藏条件好， 金 矿 （化） 体未被剥蚀， 工作区往南东方向江油北一带深 部的陡倾角断裂带及其与T/P不整合界面的交汇部位 具有很好的找矿前景， 可作为该区下一步勘查方向进 行探索。 参考文献 [1]贵州省地矿局.贵州省区域地质志[M].北京地质出版社, 1987. [2]王砚耕,索书田,张明发.黔西南构造与卡林型金矿[M].北京 地质出版社,19941-86. [3]刘建明,刘家军.滇黔桂三角区微细浸染型余矿床的盆地流 体成因模式[J].矿物学报,1997,l74 448-456. [4]金中国,陈兴龙,赵俭文.贞丰白层地区地球化学特征及找矿 潜力分析[J].矿产与地质,2004,18178-81. [5]刘川勤， 陈明， 王文勇.黔西南白层地区金矿成矿条件与找 矿建议[J].贵州地质， 2006,233182-185. [6]贵州省地质地质矿产勘查开发局117地质大队.贵州省贞丰 县新寨金矿普查地质报告[R].2011. [7]贵州省地质调查院.贵州省金矿资源潜力评价报告[R].2011. 图2新寨江油地区剖面示意图 （上接第131页） 5结论 罗布泊地区主要赋存第四系松散岩类孔隙水， 呈 上覆潜水、 下伏多层承压水的结构特征， 主要来接受自 前述周边山区基岩裂隙水侧向径流补给， 沿地势由四 周向罗布泊湖盆汇集， 在罗布泊湖盆中心耳形区新 湖区罗北凹地三角地带形成区域排泄中心。南部阿 尔金山至阿尔金山山前平原断裂带地下水径流速度较 快， 矿化度变化速度相对较慢， 在阿尔金山山前平原断 裂带由于地层岩性变化， 地下水径流速度变慢， 地下潜 水出现雍高现象， 在强烈的毛细、 蒸发作用下， 使地下 水矿化度陡增， 北部湖盆沉积的巨厚含盐地层孔隙发 育， 水位埋深进一步变浅， 形成大面积的盐、 卤水。硫 酸镁亚型主要分布在罗布泊湖盆罗北凹地一带， 硫 酸钠亚型分布在外围拉乌子阿其克谷地一带 。 参考文献 [1]曹阿楠,杜江岩,李林,等.罗布泊地区含钾卤水调查评价报告 [R].2019. [2]王弭力,刘成林,焦鹏程.罗布泊盐湖钾盐矿床调查科研进展 与开发现状[J].地质论评,2006. [3]瓦利亚什科M R,范立.钾盐矿床形成的地球化学规律[M].北 京中国工业出版社,1965. [4]焦鹏程,刘成林,王弭力,等.罗布泊盐湖晶间卤水运动特征及 其动力学分析[J].地球学报,2003. 136