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，對區內的地質特征及富硒來源進行了分析與探討。

1 區域地質概況

1.1 地層

區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。白堊系在區內南部少量分布。

1.2 構造

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

2 水文地質條件

2.1 地表水

區內地表水系較發育，多垂直于山脈走向發育。以分水嶺為界，北部水系流向北，南部流向南或南東。區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，區內其余地表水系多為季節性小溝，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（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嘉陵江組（T1j）厚層狀白云質灰巖；大冶組（T1d）薄層狀灰巖；二疊系統上統長興組（P2c）中厚層狀灰巖、燧石灰巖；二疊系下統茅口組（P1m）灰巖等組成。區域裂隙率1.456～8.666%，溶洞地下河發育（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，從二疊系上統長興組（P2c）灰巖、燧石灰巖的裂隙溶隙中流出，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），不穩定系數0.36，屬較穩定型泉水。

2.2.3 碎屑巖裂隙水

由泥盆系云臺觀組石英砂巖組成。區域裂隙率1.994～6.126%，泉流量 0.14～0.995L/s，徑流模數一般 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，水位隨季節性變化，動態屬不穩定型。

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、排泄區明顯，為遠源排泄。水位動態隨降水的變化而略有變化，雨水季流量大，枯水季流量略小，動態變化屬穩定型。

2.4 斷層構造帶的富水性

F2斷層：規模達18km，該斷層北側的東西向次級斷裂F1，是區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，流量變化區間3724～1356m3/d，不穩定系數0.36，屬較穩定性泉水。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，礦區地質構造形態屬于倒轉向斜的北翼，形成區域性斷裂構造F2，及其伴生的斷層F1是礦泉水的控水、導水構造。區域性斷層F2產狀0°∠45°，F1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，它在堿性環境條件下為“流動性的”。本區礦泉水點的pH值為7.12～7.32，石煤礦井水pH值為7.39～7.42，為堿性環境。本區富硒母巖的廣泛分布，其內硒元素的易溶解性和易流動性，形成了本區廣泛出露的含硒礦泉水。

表1 礦泉水主要化學成分表