石門縣悅家泉富硒礦泉水水源地-形成條件及富硒來源分析

李潔

（湖南省地質礦產勘查開發(fā)局四O三隊 湖南常德 415000）

硒是維持心臟正常功能的重要元素，可預防心腦血管疾病、增強免疫力，目前硒礦泉水市場短缺，前景廣闊。本文以石門縣悅家泉富硒礦泉水水源地為例，對區(qū)內的地質特征及富硒來源進行了分析與探討。

1 區(qū)域地質概況

1.1 地層

區(qū)內出露地層有第四系、三疊系、二疊系、泥盆系及志留系等，近東西向展布。白堊系在區(qū)內南部少量分布。

1.2 構造

區(qū)內大地構造處于雪峰隆起區(qū)北東段與江漢洞庭復式拗陷區(qū)的復合部位，位于龍陽灣——杉板橋倒轉向斜的北翼，礦區(qū)地質構造形態(tài)受該倒轉向斜控制，巖層傾向總體倒轉，僅部分受斷層影響部位巖層轉向正常。區(qū)內無大的褶皺構造，但部分地段有小型揉皺，并發(fā)育有F1、F2兩條斷層。

2 水文地質條件

2.1 地表水

區(qū)內地表水系較發(fā)育，多垂直于山脈走向發(fā)育。以分水嶺為界，北部水系流向北，南部流向南或南東。區(qū)內主要水系是分布于南部的東泉水庫、栗山水庫、羊兒泉溝與郭家灣溝，區(qū)內其余地表水系多為季節(jié)性小溝，水量小。經浮標法測流量，羊兒泉溝長1.15km溝段，上斷面流量20.97L/s，下斷面流量41.85L/s，沿途受地下水補給量為 18.16L/s·km；郭家灣溝長1.20km溝段，上斷面流量3.19L/s，下斷面流量10.14L/s，沿途受地下水補給量為5.79L/s·km。

2.2 地下水類型

2.2.1 松散巖類孔隙水

第四系全新統(tǒng)（Q4）：上部為厚3～8m的粉質粘土、粉土弱透水層；下部為砂角礫碎石層，可見厚度1～2m，含孔隙潛水，據區(qū)域水文地質普查資料，民井單位涌水量10～100m3/d，弱～中等富水性，水位埋深1.08～3.68m，為 HCO3-Ca型水，pH 值 5.9～7.2.礦化度 0.21～0.38g/L。

2.2.2 碳酸鹽巖裂隙巖溶水

含水巖組主要由三疊系下統(tǒng)嘉陵江組（T1j）厚層狀白云質灰?guī)r；大冶組（T1d）薄層狀灰?guī)r；二疊系統(tǒng)上統(tǒng)長興組（P2c）中厚層狀灰?guī)r、燧石灰?guī)r；二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r等組成。區(qū)域裂隙率1.456～8.666%，溶洞地下河發(fā)育（在T1j層位，東泉洞流量310.50L/s，西泉洞流量70.20L/s），徑流模數(shù)一般 5.05～7.46L/s·km2，強富水性。T1J和 T1d層位的泉水為HCO3-Ca、HCO3·S04-Ca 型水，pH 值 7.1～7.6，溶解性總固體 0.39～0.48g/L，含硒 0.02～0.04mg/L、鍶 0.37～0.50mg/L，為含硒鍶復合型礦泉水。

悅家泉屬基巖裂隙巖溶水，從二疊系上統(tǒng)長興組（P2c）灰?guī)r、燧石灰?guī)r的裂隙溶隙中流出，水呈股狀往上涌，屬承壓水，因此其變化受大氣降水影響較慢。泉流量年變幅不大，最大流量43.10L/s（3724m3/d）、最小流量15.70L/s（1356m3/d），不穩(wěn)定系數(shù)0.36，屬較穩(wěn)定型泉水。

2.2.3 碎屑巖裂隙水

由泥盆系云臺觀組石英砂巖組成。區(qū)域裂隙率1.994～6.126%，泉流量 0.14～0.995L/s，徑流模數(shù)一般 1.259～1.442L/s·km2。富水性中等。

2.2.4 碎屑巖孔隙裂隙水

分布于南部，由白堊系礫巖、砂礫巖夾砂巖組成。區(qū)域泉流量9.07～18.662L/s，富水性中等。為HCO3-Ca型水，pH值6.5～6.75，礦化度0.26～0.28g/L。富水性中等～豐富。

2.3 地下水的補給、逕流、排泄條件

松散層孔隙水的主要補給源為大氣降水，以分散滲溢或泉的形式近源排泄，水位隨季節(jié)性變化，動態(tài)屬不穩(wěn)定型。

裂隙巖溶水以大氣降水補給為主，沿斷層裂隙和溶隙上涌，以下降泉或上升泉及地下河形式排泄。逕流途徑長，補給、逕流、排泄區(qū)明顯，為遠源排泄。水位動態(tài)隨降水的變化而略有變化，雨水季流量大，枯水季流量略小，動態(tài)變化屬穩(wěn)定型。

2.4 斷層構造帶的富水性

F2斷層：規(guī)模達18km，該斷層北側的東西向次級斷裂F1，是區(qū)內地下水和悅家泉的控水、導水構造。

F1斷層：長度大于3.5km，近東西向展布，傾向北，傾角80°左右，斷層破碎帶寬0.3～0.8m，悅家泉即發(fā)育該斷層帶上，泉口有十余處冒水點，顯示承壓水特征，年均流量1987m3/d，流量變化區(qū)間3724～1356m3/d，不穩(wěn)定系數(shù)0.36，屬較穩(wěn)定性泉水。悅家泉平均含硒量達0.016mg/L，為含硒的礦泉水。

2.5 礦泉水形成機制

礦泉水成因及富硒來源分析：

本區(qū)礦泉水分布于十九峰山脈南麓低山丘陵坡腳下，出露有11處礦泉水點。

（1）地質構造：區(qū)內大地構造受燕山晚期構造運動影響，使龍陽灣——杉板橋產生倒轉向斜，造成白堊系～志留系巖層傾向總體倒轉，礦區(qū)地質構造形態(tài)屬于倒轉向斜的北翼，形成區(qū)域性斷裂構造F2，及其伴生的斷層F1是礦泉水的控水、導水構造。區(qū)域性斷層F2產狀0°∠45°，F(xiàn)1斷層產狀14°∠80°，兩個斷層在地下1180m相交匯，通過地應力作用，使地下水溢出地表。

（2）地層巖性條件：3處石煤礦（均穿過吳家坪組）礦井水經多次檢測含硒002～0.05mg/L，高于其它處礦泉水的硒含量；經各地層巖石光譜分析檢測，二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P2w）含硒23～68，是T1j、T1d層位的23倍以上，是P2c層位的5～17倍，是P1m層位的15～45倍，是P1q層位的46倍。該組是含硒和鍶量最高的，是本區(qū)硒鍶礦泉水物質的主要補給源。

F1斷層呈東西向與富硒地層走向分布一致。硒元素在天然條件下多呈二氧化硒（SeO2），其溶解度為 38.4（14℃）、82.5（60℃），顯示溶解度很大，它在堿性環(huán)境條件下為“流動性的”。本區(qū)礦泉水點的pH值為7.12～7.32，石煤礦井水pH值為7.39～7.42，為堿性環(huán)境。本區(qū)富硒母巖的廣泛分布，其內硒元素的易溶解性和易流動性，形成了本區(qū)廣泛出露的含硒礦泉水。

表1 礦泉水主要化學成分表