彭萬(wàn)林,謝萬(wàn)兵,張光輝
(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì),新疆 庫(kù)爾勒 841000)
庫(kù)爾勒市是新疆巴音郭楞蒙古自治州(簡(jiǎn)稱(chēng)巴州)首府所在地,是巴州政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。這片富饒的綠洲位于天山南麓,塔里木盆地東北緣,經(jīng)濟(jì)繁榮,立體交通便利,作為南北疆的咽喉要地,戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)地位十分重要。塔什店在庫(kù)爾勒市以北,雖有一山之隔,與市區(qū)相距只有13km,是庫(kù)爾勒的衛(wèi)星城鎮(zhèn)。這里有陶瓷、造紙(已關(guān)停)、化纖、橡膠、制磚、以及火電等工業(yè),豐富的煤炭資源成為巴州的礦業(yè)中心之一[1]。
塔什店位于焉耆盆地西南端,西邊的哈滿溝有常年河水注入孔雀河,向西南匯入鐵門(mén)關(guān)水庫(kù)。源自博斯騰湖的孔雀河,從東向西流經(jīng)焉耆盆地西南部塔什店,塔什店向東為博斯騰湖退縮后留下的濕地。塔什店?yáng)|距博斯騰湖約34km。
早在上世紀(jì)五十年代初,曾有梁匡一教授(已故)、趙庚蔭地質(zhì)師(已故)、周汝洪等地質(zhì)工作者對(duì)此區(qū)做過(guò)研究;00925部隊(duì)對(duì)焉耆盆地開(kāi)展過(guò)1:5萬(wàn)水文地質(zhì)調(diào)查。針對(duì)煤礦,前人對(duì)此區(qū)進(jìn)行過(guò)多次普查勘探。但這些工作都不曾涉及塔什店地區(qū)的地貌變遷,對(duì)地下水的論述也只限于煤礦一帶。
圖1 塔什店地區(qū)山水名稱(chēng)
塔什店地區(qū),為什么更新世早期地層孤立地高居新近系之上?黃羊溝等寬闊深邃的谷地為何干涸?哈滿溝從前也是向南流的嗎?此區(qū)地下水的來(lái)龍去脈等。這些問(wèn)題將在本文中探討。對(duì)這些問(wèn)題的解釋?zhuān)粌H可以揭開(kāi)地貌、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等山河演變的面紗,而且對(duì)塔什店地區(qū)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)具有一定的意義。
六十年來(lái),諸多地學(xué)工作者對(duì)此區(qū)的山水命名多有混亂,為便于敘述,統(tǒng)一如下(見(jiàn)圖1)。圖1(山谷命名暫限于本文),應(yīng)該指出的是,以往“胡拉山”或“霍拉山”包括了南天山的支脈——博羅霍坦山,本文采用了狹義的叫法,“胡拉山”只指塔什店北,七個(gè)星鎮(zhèn)以西的花崗巖山體。另,以鐵門(mén)關(guān)為界,以西稱(chēng)博羅霍坦山,以東叫庫(kù)魯克塔格山[2]。
本文對(duì)地史只追溯到更新世早期,再早,缺失資料,不予涉及。
塔什店地區(qū)位于焉耆盆地西南端,被SW-NE延伸的胡拉山和NW-SE向的博羅霍坦山所環(huán)抱,形成西窄東闊的喇叭狀。北邊的胡拉山由肉紅色花崗巖(γ42)組成,西南的博羅霍坦山體由灰綠色元古界(Pt)變質(zhì)巖系構(gòu)成。兩個(gè)山體之間為丘陵、平原地形。由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,使之出現(xiàn)抬升,有斷裂褶皺等現(xiàn)象,總體呈北高南低,西高東低的趨勢(shì)。
該區(qū)從早更新世以來(lái),地貌變遷大致分為三個(gè)階段:
第一個(gè)階段在更新世早期。天山的冰水和洪積砂礫呈扇狀堆積在當(dāng)時(shí)的哈滿溝口(胡拉山和博羅霍坦山匯合處)以東南?,F(xiàn)今殘留厚度10m~30m。
今天秦華煤礦向北大約5km范圍內(nèi),地形緩緩變高,表層為更新世冰水沉積(時(shí)代與“西域礫石層”相當(dāng)),覆蓋在巨厚的新近系蒼棕色半膠結(jié)砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖(N2p葡萄溝組)之上,形成規(guī)模較大的洪積扇。
第二階段,更新世中期。在探討塔什店之前,我們先敘述鄰區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響。胡拉山以北,原本開(kāi)都河出山口后沿大巴倫渠直接向東流去,今天的七個(gè)星鎮(zhèn)便是當(dāng)時(shí)的開(kāi)都河三角洲。由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng),胡拉山-帶抬升,逼使開(kāi)都河改道北移,新河道經(jīng)焉耆博湖等縣入博斯騰湖。再看與塔什店一山之隔的庫(kù)爾勒市,在更新世中期是構(gòu)造變動(dòng)最活躍的時(shí)期,當(dāng)時(shí)天山主要從鐵門(mén)關(guān)石灰窯一帶向庫(kù)爾勒洪積。離山較遠(yuǎn)處,多有湖河相沉積,這些沉積層,有許多斷裂、褶皺和撓曲,成為Q2地層劇烈變動(dòng)的有力證據(jù)[3]。
上邊敘述了塔什店北、南鄰區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)遺跡,自然塔什店在更新世中期,劇烈的地殼活動(dòng)也必然難以避免。
此時(shí)期,胡拉山和葡萄溝組地層劇烈抬升,向四十里城子及紫泥泉子?xùn)|流的哈滿溝河水,下切河床形成了黃羊溝的寬闊河谷。
第三階段,更新世中期末(也就是Q2末期),胡拉山,葡萄溝組地層和其間的黃羊溝同時(shí)大幅抬升,逼使哈滿溝河水出山口后向南流去。哈滿溝出侏羅系山口不遠(yuǎn)處有一分水嶺,將哈滿溝與黃羊溝的水流途徑截?cái)唷_@一“分水嶺”的地層由葡萄溝組的下臥地層——桃樹(shù)園組磚紅色角礫巖和侏羅系構(gòu)成。
本階段,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了塔什店地區(qū)地形和地貌的基本形態(tài)。直到更新世晚期到全新世再無(wú)明顯變動(dòng)。(圖2塔什店地區(qū)水文地質(zhì)示意圖)。
圖2 塔什店地區(qū)水文地質(zhì)示意圖
本區(qū)地下水補(bǔ)給來(lái)源有四:一為大氣降水,年降水量50mm~60mm,年蒸發(fā)量達(dá)到1200mm~1450mm。巨厚的葡萄溝組(N2p)厚達(dá)200m~350m,阻隔了原本就稀少的大氣降水的下滲,因此這一來(lái)源可略去不計(jì);二為塔什店北部的胡拉山,該山體由肉紅色花崗巖組成,屬華里西期(γ42),有數(shù)道溝谷,季節(jié)性水流流向黃羊溝,常態(tài)下很難流出溝谷。有泉水出露,裂隙下降泉1L/s。山谷潛流或季節(jié)性洪水對(duì)黃羊溝有一定的補(bǔ)給。三為孔雀河,該河流經(jīng)塔什店河段大部為古-新近系地層,只有塔什店西南端直接與侏羅系接觸。從靠近孔雀河的巴州3號(hào)采煤礦井來(lái)看,2006年全年排水,降深150m,動(dòng)水位已低于河水100多米,涌水量只有16.7m3/s。同樣,巴州5號(hào)井經(jīng)一年排水,動(dòng)水位遠(yuǎn)低于河水位(約低于144m),排水量?jī)H有0.19m3/h,由此可見(jiàn)孔雀河對(duì)礦井補(bǔ)給也是極其微弱的。近河礦井只排了儲(chǔ)存量,河水補(bǔ)給量是不多的。未開(kāi)采前,地下水是向孔雀河方向移動(dòng)的。
塔什店地區(qū)地下水,絕大部分來(lái)自哈滿溝,此溝常年有水,經(jīng)滲透向東南方向徑流,孔雀河及東部的濕地成為地下水的排泄帶。本區(qū)有巨厚的葡萄溝組(N2p)隔水層,桃樹(shù)園組[(E2-N1)t]滲透系數(shù)只有0.012m/d~0.061m/d,侏羅系地層平均滲透系數(shù)也只有0.026m/d。哈滿溝→塔什店大部地區(qū)→孔雀河及東部濕地,這個(gè)補(bǔ)、徑、排方向只是實(shí)際存在的大的趨勢(shì),地下水的徑流實(shí)際上是極其緩慢的,(圖3水文地質(zhì)剖面示意圖)。從更新世早期以來(lái),無(wú)論此區(qū)地形地貌如何改變,但地下水的補(bǔ)、徑、排趨勢(shì),始終沒(méi)有明顯變化。
圖3 水文地質(zhì)剖面示意圖
從圖3可知,哈滿溝及胡拉山花崗巖→農(nóng)一井→秦華煤礦主立井→鉆孔ZK0502→孔雀河,各處的水位標(biāo)高是逐漸降低的,除去說(shuō)明地下水補(bǔ)、徑、排路徑之外,還說(shuō)明煤礦常年疏干排水,其下降漏斗影響半徑都未達(dá)到孔雀河。2017年底成孔的ZK0502,侏羅系裂隙水動(dòng)水壓標(biāo)高1047.4m,附近孔雀河標(biāo)高1040m,說(shuō)明煤礦常年排水開(kāi)采,下降漏斗影響半徑并未達(dá)到ZK0502處。這和地層極小滲透性和巨厚的古-新近系有關(guān)。
秦華煤礦是塔什店地區(qū)的主要采煤礦山,當(dāng)前仍在開(kāi)采,年產(chǎn)煤炭80萬(wàn)噸,采至標(biāo)高720m,礦坑涌水量只有23m3/h。礦坑水一部分用于除塵、降溫及井下機(jī)械設(shè)備用水。排到地面的礦坑水經(jīng)綠化、蒸發(fā),達(dá)到了排用平衡,自行消化,對(duì)孔雀河不存在污染。
博斯騰湖是我國(guó)最大的內(nèi)陸淡水吞吐湖,多年來(lái)水量減少、湖面退縮,水質(zhì)礦化度略有提高?!熬G水青山,就是金山銀山”。探討塔什店煤礦開(kāi)采對(duì)博斯騰湖有無(wú)影響十分重要。
塔什店煤田東距博斯騰湖甚遠(yuǎn),約34km到揚(yáng)水站,這里是孔雀河的源頭,揚(yáng)水站將博斯騰湖的水輸送到孔雀河。
煤田到博斯騰湖之間,淺表部分局部有沼澤,水草等濕地存在,但其下部為葡萄溝組半膠結(jié)泥質(zhì)巖類(lèi),有效阻隔了博斯騰湖與煤田的聯(lián)系。葡萄溝組(N2p)地層單位涌水量q<0.001L/s·m,屬于隔水層。桃樹(shù)園組(E3-N1)t滲透系數(shù)K=0.01m/d~0.06m/d;侏羅系(J)滲透系數(shù)K=0.026m/d,這些地層大量存在于湖礦之間,但湖與礦并不直接接觸。塔什店煤田地下水循環(huán),總體來(lái)說(shuō)屬于焉耆盆地的補(bǔ)、徑、排系統(tǒng),但煤礦地下水循環(huán)與博斯騰湖水循環(huán),畢竟是兩個(gè)體系,互不影響。
當(dāng)前秦華煤礦開(kāi)采到標(biāo)高720m,其疏干排水造成的降落漏斗尚未影響到ZK0502鉆孔,更談不上影響到博斯騰湖,即便幾十年煤礦閉坑后,其地下水循環(huán)體系也遠(yuǎn)遠(yuǎn)影響不到博斯騰湖。
(1)更新世早期(Q1),哈滿溝在出山口處(現(xiàn)哈滿溝煤礦東端),以扇狀堆積了冰水沉積和洪積砂礫石,扇緣展布于四十里城子、紫泥泉子一帶。今天Q1礫石層的存在,只是談洪積扇經(jīng)北部和西部侵蝕后的殘留部分。
(2)更新世中期,在此區(qū)是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈頻繁的時(shí)期。胡拉山(γ42)和葡萄溝組(N2p)的抬升,造成了哈滿溝沿黃羊溝一帶下切,當(dāng)時(shí)來(lái)自天山的哈滿溝河水出山口后,形成黃羊溝,一直東流入博斯騰湖。
(3)更新世中期末,胡拉山、葡萄溝組地層與黃羊溝一并上升,在哈滿溝溝口形成小分水嶺,逼使哈滿溝南拐再向東流,入孔雀河后,經(jīng)鐵門(mén)關(guān)流到庫(kù)爾勒(現(xiàn)今已有鐵門(mén)關(guān)水庫(kù))。這種地貌從晚更新世到全新世,其總地貌基本無(wú)大的變化。
(4)塔什店地區(qū)地下水,主要來(lái)自哈滿溝。哈滿溝河水及河床潛水以及北部胡拉山季節(jié)性水流是補(bǔ)給區(qū),孔雀河及博斯騰湖以西的濕地是排泄區(qū),徑流極其微弱。不論中更新世新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使地形地貌如何變動(dòng),這一補(bǔ)、徑、排關(guān)系始終不變。
(5)煤礦開(kāi)采中的礦坑水,排、用基本平衡,不會(huì)污染孔雀河??兹负訉?duì)煤礦開(kāi)采的影響并不明顯,巴州1號(hào)、3號(hào)井的大降深、小水量,以及近期施工的ZK0502(地下水位高于孔雀河)都是有力的佐證。
(6)煤礦的開(kāi)采與博斯騰湖及其保護(hù)區(qū)互不相干。