蘆溪縣楊家田礦泉水特征及成因分析

方俊華， 趙毅斌， 黃 錦

(江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330030)

蘆溪縣地處屬亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和、四季分明、雨量充沛。境內(nèi)以中低山、丘陵為主，東南多山，地勢(shì)較高，西北低平，丘陵為主，地形復(fù)雜，山坡坡度一般為35°～50°，局部達(dá)60°～70°，溝谷深切呈“V”型、山脊方向呈北東或北北東向。楊家田礦泉水位于蘆溪縣南西210°方向，距縣府13.4 km，見(jiàn)圖1。周圍地形屬丘陵低山區(qū)，地勢(shì)起伏一般，發(fā)育北東向條帶狀谷地，一般海拔250～390 m。

圖1 研究區(qū)交通位置圖

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于東南造山帶武功山—仙霞嶺逆沖帶永新坳陷西北角及武功山隆起西北側(cè)緣，周圍均被深、大斷裂所局限，為一斷裂隆起地塊。北東—北北東向斷裂發(fā)育，如萬(wàn)龍山斷裂，為壓扭性斷裂，呈北東東向展布，有一長(zhǎng)約9 km，寬20～250 m的斷裂硅化破碎帶，具分帶性明顯、多期活動(dòng)的特點(diǎn)，研究區(qū)外圍發(fā)現(xiàn)地?zé)釁^(qū)5處，地?zé)岙惓ｃ@孔69孔(10孔自流熱水)，富含Rn、Li、Sr、Se、F、H2S和SiO2等，說(shuō)明斷裂切割深且具長(zhǎng)期活動(dòng)的特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)地層不全，發(fā)育第四系聯(lián)圩組。張家坊序列巖漿巖大面積出露，風(fēng)化程度較強(qiáng)。

2 水文地質(zhì)條件

2.1 含水巖組特征

按區(qū)內(nèi)地下水賦存條件、水力特征，地下水有松散巖類孔隙水和基巖裂隙水等2大類型?；鶐r裂隙水以風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水為主，見(jiàn)圖2。

圖2 研究區(qū)水文地質(zhì)圖

松散巖類孔隙水1—單井涌水量<100 m3/d；2—單井涌水量100～500 m3/d；風(fēng)化網(wǎng)狀裂隙水；3—泉流量0.1～1 L/s；4—硅化破碎帶；5—下降泉；6—監(jiān)測(cè)點(diǎn)

(1)松散巖類孔隙水。第四系全新統(tǒng)沖積層分布于現(xiàn)代河流、水系兩側(cè)，構(gòu)成河谷的Ⅰ級(jí)基座階地，下部為淺黃色礫石層，上部為淺黃色亞黏土層，具二元結(jié)構(gòu)，厚度>2 m。地下水位埋深0.5～3 m，單井涌水量5.1～128.28 m3/d。

(2)風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水。含水層為張佳坊序列中-細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(γδS12b)、中-細(xì)粒英云閃長(zhǎng)巖(γδοS12a)。水源地附近出露巖體均為加里東期張佳坊序列中-細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(γδS12b)，泉點(diǎn)開挖井底多為黑云母花崗閃長(zhǎng)巖，巖石較新鮮，呈微風(fēng)化狀，泉水從裂隙中涌出，見(jiàn)氣泡，巖體裂隙發(fā)育情況不明。地下水類型為風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水，含水量中等-豐富，泉流量0.08～0.98 L/s，徑流模數(shù)3.37～5.97 L/(s·km2)。據(jù)區(qū)內(nèi)巖石化學(xué)檢測(cè)資料：花崗閃長(zhǎng)巖具有中等含量的SiO2含量(67.40%～70.86%)、中等含量的ALK(5.85%～6.99%)、MgO(1.14%～2.1%)、TiO2(0.33%～0.6%)、FeOT(2.7%～4.26%)。高硅的化學(xué)背景，為偏硅酸礦泉水的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2 動(dòng)態(tài)特征

礦泉水水點(diǎn)A和B地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，A水點(diǎn)埋深-1.6～-2.0 m，年變化幅度0.4 m，變化較小，受氣候、水文因素影響較小。B水點(diǎn)為天然泉點(diǎn)，泉流量0.643～0.915 L/s(不含120 t/d抽水量)，變化0.272 L/s，變化較小，受氣候、水文因素影響較小。水點(diǎn)水量豐沛穩(wěn)定，水位、水溫年變化幅度小，水質(zhì)穩(wěn)定。A水點(diǎn)溫度18～19 ℃，B水點(diǎn)溫度20 ℃，穩(wěn)定，不受氣候因素影響，動(dòng)態(tài)曲線呈近直線型。各種離子及偏硅酸含量穩(wěn)定。泉水水位、水溫、水量及水質(zhì)穩(wěn)定，說(shuō)明礦泉水不僅具有承壓性，而且還具有深循環(huán)、遠(yuǎn)徑流的特征。

2.3 補(bǔ)徑排條件

區(qū)內(nèi)巖石較為破碎，裂隙發(fā)育，導(dǎo)水性較好，為深部構(gòu)造裂隙水補(bǔ)給礦泉水提供了良好的運(yùn)移通道。礦泉水點(diǎn)三面環(huán)山，為礦泉水補(bǔ)給區(qū)。補(bǔ)給區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，區(qū)內(nèi)降水充沛，構(gòu)造裂隙發(fā)育，降水入滲率較高，為礦泉水提供豐富的天然補(bǔ)給來(lái)源。大氣降水經(jīng)淺部裂隙向深部裂隙向深部構(gòu)造裂隙運(yùn)移，緩慢匯集于構(gòu)造裂隙密集帶中，地下水經(jīng)過(guò)深部循環(huán)，由高往低運(yùn)移，于地勢(shì)低洼處、裂隙密集帶排泄，形成礦泉水露頭點(diǎn)，如圖3所示。

圖3 研究區(qū)地下水補(bǔ)徑排示意圖

3 礦泉水水質(zhì)特征

3.1 化學(xué)特征

2017年兩次水樣分析結(jié)果表明：偏硅酸含量為30.31～38.16 mg/L，偏硅酸(H2SiO3)含量超過(guò)30 mg/L，為偏硅酸礦泉水。礦泉水pH值7.16～7.75，為中性水。水中陰離子Cl-含量為2.5～6.35 mg/L、SO42-含量為0.56～1.20 mg/L，HCO3-含量為101.32～117.66 mg/L，以HCO3-為主，其毫摩爾百分比為88.72%～94.40%；陽(yáng)離子Na+含量為3.50～5.92要mg/L；Ca2+含量為23.33～29.46 mg/L；Mg2+含量為2.48～2.92 mg/L，以Ca2+為主，其毫摩爾百分比為71.37%～75.83%，水質(zhì)類型為HCO3-Ca型水。溶解性總固體含量為119.80～188 mg/L。此外，還含有Sr、Zn、Cu等多種有益人體的微量元素。

3.2 水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)A礦泉水點(diǎn)和B礦泉水點(diǎn)采樣結(jié)果，按照國(guó)家飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)(GB8537—2008)，礦泉水中偏硅酸(H2SiO3)含量30.31～38.16 mg/L，偏硅酸(H2SiO3)含量超過(guò)30 mg/L，屬偏硅酸飲用天然礦泉水；水清澈透明，色度0.5度，混濁度0.38～0.43度，無(wú)肉眼可見(jiàn)物，無(wú)異味，口感純正，爽口；限量指標(biāo)、污染指標(biāo)、微生物要求、感官指標(biāo)符合飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

4 礦泉水成因分析

楊家田礦泉水的化學(xué)特征(高含量的H2SiO3、游離CO2及其他Sr、Zn、Cu等微量元素)、水文地質(zhì)特征等表明，該礦泉水是在一定的地球物理、地球化學(xué)場(chǎng)中才得以形成，區(qū)內(nèi)深大斷裂和花崗巖是形成該礦泉水的重要因素。

(1)含硅礦物(巖石)的存在是形成偏硅酸型礦泉水的物質(zhì)基礎(chǔ)

研究區(qū)巖體為加里東期中-細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(γδS12b)，據(jù)巖石化學(xué)檢測(cè)資料，巖石中SiO2含量較高，SiO2含量67.40%～70.86%，平均為69.07%。SiO2含量高硅的地球化學(xué)背景。大氣降水經(jīng)淺部裂隙向深部裂隙轉(zhuǎn)移，含硅礦物經(jīng)地下水的溶濾作用后進(jìn)入地下水中，SiO2不斷富集，濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后，形成偏硅酸礦泉水。含硅礦物為偏硅酸礦泉水的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2)地下水與水源區(qū)含硅礦物(巖石)長(zhǎng)期接觸是礦泉水形成的基本條件

巖石中含硅礦物一般難以溶解，其溶解過(guò)程相當(dāng)長(zhǎng)。在相同條件下，地下水與含硅礦物接觸時(shí)間越長(zhǎng)，地下水中偏硅酸含量越高，故深層承壓水偏硅酸含量高于淺層潛水。區(qū)內(nèi)礦泉水點(diǎn)涌水量較穩(wěn)定，隨季節(jié)性、降水量變化較小，偏硅酸含量較穩(wěn)定，說(shuō)明礦泉水補(bǔ)給路徑較長(zhǎng)，形成時(shí)間較長(zhǎng)，含硅礦物補(bǔ)給穩(wěn)定，補(bǔ)給主要來(lái)自深部。

(3)地質(zhì)構(gòu)造為地下水的深循環(huán)創(chuàng)造了有利條件，是礦泉水形成主要控制性因素。

楊家田礦泉水位于萬(wàn)龍山斷裂附近。萬(wàn)龍山斷裂為區(qū)域壓扭性大斷裂，呈北東東向展布，分帶性明顯，多期活動(dòng)，附近發(fā)育一系列北西向、北東向次級(jí)斷裂。在斷裂或裂隙比較發(fā)育地段，裂隙縱橫交錯(cuò)，相互連通，構(gòu)成地下水滲流的良好通道，有利于地下水與斷裂破碎帶溝通，促進(jìn)一定范圍內(nèi)的地下水深部循環(huán)，使富含偏硅酸的深部斷裂帶地下水沿裂隙或斷裂帶流出，如研究區(qū)3個(gè)礦泉水點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)區(qū)域地質(zhì)背景、水文地質(zhì)條件、礦泉水水質(zhì)特征、礦泉水成因等分析認(rèn)為：

(1)楊家田礦泉水為偏硅酸含量為30.31～38.16 mg/L，為偏硅酸礦泉水，中性水，pH值7.16～7.75，水中陰離子含量以HCO3-為主，其毫摩爾百分比為88.72%～94.40%；陽(yáng)離子含量以Ca2+為主，其毫摩爾百分比為71.37%～75.83%，水質(zhì)類型為HCO3-Ca型水。溶解性總固體含量為119.80～188 mg/L。此外，還含有Sr、Zn、Cu等多種有益人體的微量元素。限量指標(biāo)、污染指標(biāo)、微生物要求、感官指標(biāo)符合飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

(2)深大斷裂和花崗巖是形成楊家田礦泉水的地質(zhì)基礎(chǔ)，含硅礦物(巖石)是該偏硅酸型礦泉水形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，地下水與水源區(qū)含硅礦物(巖石)長(zhǎng)期接觸是該礦泉水形成的基本條件，地質(zhì)構(gòu)造為地下水的深循環(huán)創(chuàng)造了有利條件，是該礦泉水形成的主控因素。