蘆溪縣楊家田礦泉水特征及成因分析

方俊華， 趙毅斌， 黃 錦

(江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030)

蘆溪縣地處屬亞熱帶濕潤性季風氣候區，氣候溫和、四季分明、雨量充沛。境內以中低山、丘陵為主，東南多山，地勢較高，西北低平，丘陵為主，地形復雜，山坡坡度一般為35°～50°，局部達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，見圖1。周圍地形屬丘陵低山區，地勢起伏一般，發育北東向條帶狀谷地，一般海拔250～390 m。

圖1 研究區交通位置圖

1 區域地質背景

研究區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—北北東向斷裂發育，如萬龍山斷裂，為壓扭性斷裂，呈北東東向展布，有一長約9 km，寬20～250 m的斷裂硅化破碎帶，具分帶性明顯、多期活動的特點，研究區外圍發現地熱區5處，地熱異常鉆孔69孔(10孔自流熱水)，富含Rn、Li、Sr、Se、F、H2S和SiO2等，說明斷裂切割深且具長期活動的特點。區內地層不全，發育第四系聯圩組。張家坊序列巖漿巖大面積出露，風化程度較強。

2 水文地質條件

2.1 含水巖組特征

按區內地下水賦存條件、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。基巖裂隙水以風化帶網狀裂隙水為主，見圖2。

圖2 研究區水文地質圖

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；風化網狀裂隙水；3—泉流量0.1～1 L/s；4—硅化破碎帶；5—下降泉；6—監測點

(1)松散巖類孔隙水。第四系全新統沖積層分布于現代河流、水系兩側，構成河谷的Ⅰ級基座階地，下部為淺黃色礫石層，上部為淺黃色亞黏土層，具二元結構，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)風化帶網狀裂隙水。含水層為張佳坊序列中-細粒黑云母花崗閃長巖(γδS12b)、中-細粒英云閃長巖(γδοS12a)。水源地附近出露巖體均為加里東期張佳坊序列中-細粒黑云母花崗閃長巖(γδS12b)，泉點開挖井底多為黑云母花崗閃長巖，巖石較新鮮，呈微風化狀，泉水從裂隙中涌出，見氣泡，巖體裂隙發育情況不明。地下水類型為風化帶網狀裂隙水，含水量中等-豐富，泉流量0.08～0.98 L/s，徑流模數3.37～5.97 L/(s·km2)。據區內巖石化學檢測資料：花崗閃長巖具有中等含量的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%)。高硅的化學背景，為偏硅酸礦泉水的形成提供了豐富的物質基礎。

2.2 動態特征

礦泉水水點A和B地下水動態監測數據顯示，A水點埋深-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水點為天然泉點，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。水點水量豐沛穩定，水位、水溫年變化幅度小，水質穩定。A水點溫度18～19 ℃，B水點溫度20 ℃，穩定，不受氣候因素影響，動態曲線呈近直線型。各種離子及偏硅酸含量穩定。泉水水位、水溫、水量及水質穩定，說明礦泉水不僅具有承壓性，而且還具有深循環、遠徑流的特征。

2.3 補徑排條件

區內巖石較為破碎，裂隙發育，導水性較好，為深部構造裂隙水補給礦泉水提供了良好的運移通道。礦泉水點三面環山，為礦泉水補給區。補給區內植被發育，區內降水充沛，構造裂隙發育，降水入滲率較高，為礦泉水提供豐富的天然補給來源。大氣降水經淺部裂隙向深部裂隙向深部構造裂隙運移，緩慢匯集于構造裂隙密集帶中，地下水經過深部循環，由高往低運移，于地勢低洼處、裂隙密集帶排泄，形成礦泉水露頭點，如圖3所示。

圖3 研究區地下水補徑排示意圖

3 礦泉水水質特征

3.1 化學特征

2017年兩次水樣分析結果表明：偏硅酸含量為30.31～38.16 mg/L，偏硅酸(H2SiO3)含量超過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 水質評價

根據A礦泉水點和B礦泉水點采樣結果，按照國家飲用天然礦泉水標準(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，無肉眼可見物，無異味，口感純正，爽口；限量指標、污染指標、微生物要求、感官指標符合飲用天然礦泉水國家標準的規定。

4 礦泉水成因分析

楊家田礦泉水的化學特征(高含量的H2SiO3、游離CO2及其他Sr、Zn、Cu等微量元素)、水文地質特征等表明，該礦泉水是在一定的地球物理、地球化學場中才得以形成，區內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基礎

研究區巖體為加里東期中-細粒黑云母花崗閃長巖(γδS12b)，據巖石化學檢測資料，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背景。大氣降水經淺部裂隙向深部裂隙轉移，含硅礦物經地下水的溶濾作用后進入地下水中，SiO2不斷富集，濃度達到動態平衡后，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基礎。

(2)地下水與水源區含硅礦物(巖石)長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，其溶解過程相當長。在相同條件下，地下水與含硅礦物接觸時間越長，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。區內礦泉水點涌水量較穩定，隨季節性、降水量變化較小，偏硅酸含量較穩定，說明礦泉水補給路徑較長，形成時間較長，含硅礦物補給穩定，補給主要來自深部。

(3)地質構造為地下水的深循環創造了有利條件，是礦泉水形成主要控制性因素。

楊家田礦泉水位于萬龍山斷裂附近。萬龍山斷裂為區域壓扭性大斷裂，呈北東東向展布，分帶性明顯，多期活動，附近發育一系列北西向、北東向次級斷裂。在斷裂或裂隙比較發育地段，裂隙縱橫交錯，相互連通，構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，促進一定范圍內的地下水深部循環，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3個礦泉水點。

5 結語

通過區域地質背景、水文地質條件、礦泉水水質特征、礦泉水成因等分析認為：

(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%；陽離子含量以Ca2+為主，其毫摩爾百分比為71.37%～75.83%，水質類型為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、污染指標、微生物要求、感官指標符合飲用天然礦泉水國家標準的規定。

(2)深大斷裂和花崗巖是形成楊家田礦泉水的地質基礎，含硅礦物(巖石)是該偏硅酸型礦泉水形成的物質基礎，地下水與水源區含硅礦物(巖石)長期接觸是該礦泉水形成的基本條件，地質構造為地下水的深循環創造了有利條件，是該礦泉水形成的主控因素。