青海曲海天然飲用富鍶型礦泉水形成機(jī)制分析

廖先遠(yuǎn)，胡雨柔

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青海曲海天然飲用富鍶型礦泉水形成機(jī)制分析

廖先遠(yuǎn)1，胡雨柔2

（1．四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610000；2．四川川核地質(zhì)工程有限公司，成都 610000）

本文從地層條件、構(gòu)造條件、礦泉水形成的物質(zhì)基礎(chǔ)、水文地質(zhì)條件等幾方面，對曲海天然飲用富鍶型礦泉水形成機(jī)制進(jìn)行了淺析，并對該礦泉水的水質(zhì)、水量進(jìn)行分析，該礦泉水陰離子以重碳酸氫根（HCO3-）為主，礦泉水中界限指標(biāo)鍶含量0.523～1.74mg/L，達(dá)到了《飲用天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB8537～2008）》中鍶的界限指標(biāo)要求，屬重碳酸鈣富鍶型天然飲用礦泉水。

礦泉水；水質(zhì)分析；富鍶；曲海

曲海天然礦泉水位于青藏高原東南部，河南蒙古族自治縣托葉瑪鄉(xiāng)的曲海村，距縣城西南24km。曲海礦泉水水源地主要是受扎日瑪斷裂控制呈上升泉形式出露，集中分布于北西向F2斷裂100m破碎帶寬范圍內(nèi)，出露有3個泉群S1、S2、S3泉。泉群最大自然流量為21 901.05m3/d，最小自然流量為7 302.66 m3/d，平均自然流量為13 521.47m3/d。礦泉水陰離子以HCO3-為主，S1泉HCO3-含量339.58～695.39 mg/L，S2、S3泉HCO3-含量421～442.8mg/L；SO42-次之，S1泉SO42-含量為3.46～36.41mg/L，S2、S3泉SO42-含量為11.27～14.34 mg/L；陽離子以Ca2-為主，S1泉Ca2+含量86.74～179.76 mg/L，S2、S3泉Ca2+含量118.4～134 mg/L。水源地S1泉中鍶的含量0.523～1.74mg/L，S2泉中鍶的含量0.67～0.916mg/L，S3泉中鍶的含量0.67～0.89mg/L；泉水水質(zhì)均無色、無味、無臭、無沉淀、透明純凈；泉的礦化度S1為0.75～0.78 mg/L，S2為0.75～0.79 mg/L，S3為0.64～0.77mg/L；Ca2+、HCO3-毫克當(dāng)量均大于75%，根據(jù)《天然飲用礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB8537～2008）》，屬重碳酸鈣富鍶型天然飲用礦泉水。

1 天然富鍶型礦泉水形成機(jī)制

1.1 礦泉水形成的地層條件

河南縣曲海一帶出露的地層有古生界泥盆系中統(tǒng)下那吾組（D2x）和二疊系上統(tǒng)大關(guān)山組（P1dg）、中生界三疊系下統(tǒng)隆務(wù)河組（T1lh）和中統(tǒng)古浪堤組（T2gt）、新生界新近系中新統(tǒng)貴德群咸水河組（N1x）和上新統(tǒng)貴德群臨夏組（N2l）以及第四系（Q4）（表1）。

表1 曲海地區(qū)綜合地層表

1.2 礦泉水形成的構(gòu)造條件

區(qū)域上，工作區(qū)位于軍功斷裂帶內(nèi)。該斷裂帶是西秦嶺印支地槽褶皺帶與西傾山臺緣褶皺帶的分界斷裂，發(fā)育深度可達(dá)50km，屬巖殼性斷裂。據(jù)區(qū)域資料，此帶實(shí)為瑪沁深斷裂的分支斷裂帶，經(jīng)構(gòu)造位移后而成北東向延展。區(qū)內(nèi)發(fā)育多級次級斷裂，主斷裂西起瑪沁，經(jīng)軍功、拉家，止于澤庫南，長200km，傾向北西，傾角40°～60°。

研究區(qū)水源地由于受區(qū)域上北東向瑪沁深斷裂帶及北西向軍功斷裂控制，泉域內(nèi)發(fā)育多條次級斷裂，主要為近東西向斷層（F1）、北西向扎瑪日斷層（F2）、北東向斷層（F3）和東西斷層（F4、F5）（圖1）。

圖1 曲海天然飲用礦泉水水源地地質(zhì)簡圖

1-下那吾組；2-大關(guān)山組；3-隆務(wù)河組；4-古浪堤組；5-感水河組；6-臨夏組；7-第四系；8-地質(zhì)界線；9-斷層；10-上升泉；11-上升泉群；12-地下水流向

F1東西向斷裂：展布于泉域北側(cè)，壓性逆斷層，傾向N-NE，傾角50°～70°，斷層將砂礫巖地層切割，形成直立斷層面，南盤逐漸下降形成溝谷。

F2扎瑪日斷層：經(jīng)泉口群近東西向展布，為壓性逆斷層。傾向S-SW，傾角70°～80°，斷層處砂巖地層破碎，形成寬約50～150m的破碎帶，破碎帶內(nèi)的砂巖受構(gòu)造擠壓作用巖石破碎，形成粒徑5～15cm構(gòu)造角礫，角礫具有定向排列，角礫之間可見粘土化和泥質(zhì)化充填，透水性差，為阻水?dāng)嗔选2斷裂帶初始可能為北西向構(gòu)造帶，后經(jīng)左旋扭動而轉(zhuǎn)為北東向。沿帶發(fā)育擠壓破碎帶及寬5～7km的片理化帶。斷裂延伸穩(wěn)定，跡線平直，主要切割下二疊統(tǒng)、下三疊統(tǒng)和上更新統(tǒng)。從資料上反映該斷裂帶從泉域附近經(jīng)過，受其影響在泉域內(nèi)發(fā)育有東西向、北東向的次級構(gòu)造，為本區(qū)地下水地下運(yùn)移的控制要素。

1.3礦泉水形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

不同的地層巖性，因?yàn)槠湮镔|(zhì)組成不同，從而對礦泉水的形成及其指標(biāo)類型起到控制作用。斷裂是控制礦泉水賦存、運(yùn)移、出露的空間，而地層巖性及其內(nèi)部的元素組份與地下水作用的共同結(jié)果，則是天然礦泉水的物質(zhì)來源。

曲海礦泉水在區(qū)域上受控于近東西軍功斷裂構(gòu)造帶，補(bǔ)給高度為3 700m以上，從補(bǔ)給高度看，其補(bǔ)給源來自于南部的霍托沃日山。從補(bǔ)給源至礦泉水源地，其間出露的地層主要為灰?guī)r、砂巖。從礦泉水中的鍶（Sr）微量元素的物源分析，其與礦泉水流經(jīng)的碳酸巖相應(yīng)的高背景值密切相關(guān)。

礦泉水中特征元素鍶（Sr）的遷移富集特征如下：

鍶隸屬于堿土金屬族，是分散元素，在自然界廣泛分布，地殼豐度為375ppm，在純碳酸鹽巖中含量為610ppm，在石英砂巖中含量較小。鍶在流體中的含量取決于它在含鈣礦物中置換鈣離子的程度，也取決于它在鉀長石中K+離子捕獲Sr2+離子程度。鍶的地球化學(xué)特點(diǎn)決定了其能經(jīng)常進(jìn)入到各種富鈣或鉀的礦物中，以巖漿巖中的鉀長石、角閃石鍶含量為最高，其次是斜長石，經(jīng)過流體的淋濾作用，由離子半徑較為接近的離子將鍶從圍巖中置換出來，當(dāng)其富集到相當(dāng)程度時，形成富鍶型礦泉水。

1.4 礦泉水形成的水文地質(zhì)條件

1.4.1 補(bǔ)給條件

泉水的補(bǔ)給來源主要來自礦泉水水源地南部的低高山區(qū)大氣降水，補(bǔ)給范圍約22km2。補(bǔ)給強(qiáng)度主要受巖性和構(gòu)造兩方面的因素共同影響。巖性方面：補(bǔ)給區(qū)的巖性為新近系、三疊系和二疊系的泥巖、砂巖、灰?guī)r，其中的砂巖和灰?guī)r巖質(zhì)堅硬，裂隙發(fā)育程度和延伸、貫通性較好，灰?guī)r中還存在一定的溶蝕裂隙或孔洞，為大氣降水的入滲補(bǔ)給地下水提供了良好的條件。構(gòu)造方面：補(bǔ)給區(qū)一帶發(fā)育F3、F4、F5等數(shù)條東西、北西、北東向斷層，斷層通過地帶斷層破碎帶和構(gòu)造裂隙較為密集，巖石表面比較破碎，形成東西、北西向的地下水運(yùn)移通道，在地形相對平緩處易于接受大氣降水及冰雪融水的補(bǔ)給，提高了地下水的補(bǔ)給強(qiáng)度。補(bǔ)給區(qū)為高原亞寒帶濕潤氣候區(qū)，降水較豐富，補(bǔ)給量的保證程度較高，為泉水的補(bǔ)給提供了充分的水源保證。

1.4.2 徑流條件

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)條件分析，泉域地下水徑流途徑有兩種類型：一種途徑為斷裂破碎帶及其影響范圍內(nèi)的構(gòu)造裂隙，如F3斷裂呈北東－南西向延伸，其北東端可能延伸進(jìn)入了浩陶奧日河流域內(nèi)，斷裂破碎帶及其兩側(cè)的構(gòu)造裂隙發(fā)育帶成為了地下水的匯集通道，該通道將臨近水文地質(zhì)單元的地下水引入了浩陶奧日河水文地質(zhì)單元內(nèi)，增大了泉域的補(bǔ)給范圍；另一種途徑為古風(fēng)化殼風(fēng)化裂隙，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)條件，泉域一帶新近系與三疊系存在角度不整合，因此，沿三疊系不整合面發(fā)育有古風(fēng)化殼，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，古風(fēng)化殼內(nèi)巖性分析有三疊系中統(tǒng)古浪堤組（T2）長石石英砂巖、粉砂巖，下統(tǒng)隆務(wù)河組（T1）粉砂巖、鈣質(zhì)石英砂巖、灰?guī)r及二疊系下統(tǒng)大關(guān)山組（P1dg）灰?guī)r，地層內(nèi)風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙甚至溶蝕孔隙、孔洞較為發(fā)育，是浩陶奧日河河谷下部地下水的主要運(yùn)移通道。根據(jù)EH4大地電磁測深資料，低阻異常中心埋深為390m左右，泉域上部地下水的運(yùn)移通道主要位于不整合面下部。

1.4.3 排泄條件

根據(jù)所調(diào)查的礦泉水點(diǎn)的分布規(guī)律，泉水具有相同的地表露頭特征，即都是沿斷裂帶出露的上升泉，說明扎瑪日斷層（F2）具有阻水作用，上游地下水運(yùn)移至扎瑪日斷層（F2）時，地下水沿斷層的構(gòu)造薄弱部位以泉的形式出露(圖2)。

2 曲海天然飲用富鍶型礦泉水水質(zhì)分析

2.1 物理性質(zhì)

水質(zhì)無色、無味、無臭、無沉淀、透明純凈、口味純正的天然飲用礦泉水，其中，由于S1泉群中的游離CO2含量較高，泉水微澀、帶有輕微的刺激感。水溫常年保持在7.7～12℃，pH值7.02～8.09，屬中性。

圖2 礦泉水點(diǎn)地質(zhì)剖面圖

2.2 水量

據(jù)動態(tài)觀測資料，S1泉群豐水期流量為603.33～616.12m3/d，枯水期流量為590.98m3/d；S2泉群豐水期流量為12 635.86～16 817.28m3/d，枯水期流量為5 570.84～6 559.48m3/d；S3泉群豐水期流量為3 969.57～4 467.65m3/d，枯水期流量為902.66～1 207.46m3/d。

2.3水質(zhì)

2.3.1 常規(guī)元素

據(jù)動態(tài)觀測（表2），陽離子K+含量較低，含量0.6～2.78mg/L，Na+、Mg2+中等、Ca2+含量較高，變化范圍86.74～179.76mg/L，毫克當(dāng)量大于75%，陽離子含量Ca2+＞Mg2+＞Na+＞K+；陰離子以HCO3-為主，毫克當(dāng)量大于75%，變化幅度為339.58～695.39mg/L；其次為SO42-，變化幅度較大，變化范圍3.46～36.41 mg/L，再次為C1-，變化范圍2.74～7.02 mg/L。其它指標(biāo)硒、銻、砷、銅、鋇、鎘、鉻、鉛、汞、錳、鎳、銀、碘化物、鋅、溴酸鹽、硼酸鹽、硝酸鹽、氟化物、耗氧量、226鐳放射性均在限值范圍內(nèi)。

表2 S1、S2、S3泉群主要水化學(xué)成分動態(tài)變化特征表

2.3.2 微量元素

礦泉水S1中鍶的含量0.523～1.74mg/L，S2中鍶的含量0.67～0.916mg/L，S3中鍶的含量0.67～0.89mg/L，高于限量指標(biāo)0.20 mg/L，高于界限1.6～7.7倍，屬富鍶型。

3 結(jié)束語

1) 曲海礦泉水是青藏高原區(qū)域性斷裂帶的產(chǎn)物。該泉由大氣降水作為遠(yuǎn)程補(bǔ)給，補(bǔ)給范圍約22km2，補(bǔ)給高度3 700m以上，沿斷裂帶F3、F4、F5，區(qū)域破碎帶及不整合接觸帶，經(jīng)深循環(huán)后，遇到F2斷層受阻后，呈片狀泉群出露。

2) 泉群S1、S2、S3枯、豐水期水質(zhì)檢測表明：礦泉水S1中鍶的含量0.523～1.74mg/L，S2中鍶的含量0.67～0.916mg/L，S3中鍶的含量0.67～0.89mg/L，達(dá)到國家《飲用天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB8537～2008）》中鍶的界限指標(biāo)要求，屬重碳酸鈣富鍶型天然飲用礦泉水，屬優(yōu)質(zhì)的天然飲用礦泉水。

3) 繼續(xù)開展該水源地的水溫、水量動態(tài)觀測工作，并進(jìn)行水質(zhì)檢測。

[1] 飲用天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB8537～2008）［S］. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社

[2] 胡雨柔，廖先遠(yuǎn)等.青海省河南縣曲海飲用天然礦泉水水源勘查評價報告［R］. 四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院.成都.2017

[3] 趙振，陳惠娟等.青海玉樹熱水溝天然礦泉水形成條件及水質(zhì)分析［C］. 地下水.2013.36（6）:4-6．

Genetic Mechanism for the Sr-rich Mineral Water in Quhai, Qinghai

LIAO Xian-yuan1HU Yu-rou2

(1-Sichuan Institute of Uranium Geological Survey, Chengdu 610061; 2-Sichuan Sichuan nuclear geological engineering co., Ltd, Chengdu 610000)

This paper deals with stratigraphic, structural and hydrogeological conditions of the Sr-rich mineral water in Quhai, Qinghai. The Sr-rich mineral water belongs to heavy calcium carbonate-rich type strontium drinking natural mineral water characterized by enrichment in HCO3-and 0.523-1.74mg/L Sr which accords with the demands for Sr of the drinking natural mineral water quality standard GB8537-2008.

mineral water; water quality analysis; Sr-rich; Quhai, Qinghai

2017-03-28

廖先遠(yuǎn)（1981- ），廣西岑溪市人，工程師，主要從事水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)技術(shù)工作

P618

A

1006-0995（2017）04-0592-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.014