「科技探索」婺源縣冷水亭富鍶礦泉水機理研究

0引言

隨著社會經濟的快速發展和人們日常生活水平的提高，潔淨優質飲用水成為人們的渴望。天然礦泉水是從地下深處自然湧出的或經人工揭露、未受汙染的地下水，富含多種微量元素，對人體健康有著非常重要的作用。目前市場上礦泉水多為偏矽酸礦泉水，鍶礦泉水較為稀少。而鍶是人體必需的微量元素，是人體骨骼的重要組成部分。因此，研究婺源縣冷水亭富鍶礦泉水的出露成因可為今後開展鍶礦泉水提供理論依據。

1冷水亭區域地質

1.1地層

勘查區出露地層由老至新為青白口系、石炭系、二疊系、三疊系及第四系（見圖1）。

圖1 江西省婺源縣冷水亭礦泉水勘查地形地質圖

1.2岩溶發育特徵

區內位於塔前-賦春斷陷帶，由一系列區域性北東向壓性斷裂組成，由於主幹斷裂和其派生裂隙的影響，促使岩溶發育強烈。斷陷帶岩溶發育的另一特點是暗河管道短，這可能是斷陷帶內碳酸鹽巖連續分佈面積有限和構造切割匯交條件差的緣故。

在平面上，碳酸鹽巖為主地層比碳酸鹽巖夾碎屑岩地層岩溶發育。覆蓋淺埋區比裸露區岩溶發育，斷陷帶比向斜岩溶盆地發育。在垂向方向上，裸露區岩溶發育於侵蝕基準面之上，並從高至低岩溶率增大，一般標高在40~180m岩溶較發育；覆蓋淺埋區，岩溶則發育於侵蝕基準面以下，由淺而深岩溶率變小，一般在標高-120~20m岩溶率較高。

1.3地質構造

勘查區位於贛東北深大斷裂北西側，為九嶺地體南東緣，地質構造十分複雜，在漫長的地殼演化中，有四堡-晉寧期強烈褶皺作用，加里東期褶皺疊加和北東向韌性變形、印支-燕山期的陸內推（滑）覆作用。不同時間、不同特色的構造形跡疊覆一起，共同構成測區多樣的構造組合。

勘查區內屬潘坑-範坑（中州-太白司）推覆構造，為石峽-賦春斷裂帶，同時為江西省區域地質志所稱的塔前-賦春大斷裂北東段。區內其寬2。8km，長約8km。

2礦泉水水文地質條件

2.1礦泉水出露特徵

2.1.1礦泉水出露的地質條件

冷水亭中部賦存礦水地層主要為石炭系黃龍組微-粉晶灰巖與生物碎屑微晶灰巖、二疊系棲霞組生物碎屑灰巖夾團塊狀矽質岩、小江邊組灰巖與炭質泥頁岩互層。根據區域岩石化學檢測資料，區內小江邊組地層微量元素中鍶含量為360×10-6，棲霞組地層微量元素中鍶含量為359×10-6，黃龍組地層微量元素中鍶含量為510×10-6，均高於維氏地殼丰度值340×10-6。高鍶的地球化學背景，為鍶礦泉水的形成提供了地質基礎。

2.1.2礦泉水出露的構造條件

勘查區位於塔前-賦春斷陷帶，由一系列區域性北東向壓性斷裂組成，由於主幹斷裂和其派生裂隙的影響，促使岩溶發育強烈。碳酸鹽巖分佈區，地面坎坷、基岩裸露、植被髮育。勘查區及周邊發現溶洞2處，地表石芽、溶溝、溶槽等岩溶地貌景觀較發育。峰叢之間發育有岩溶窪地，窪地呈橢圓狀，窪地長軸呈北東走向與主構造線走向相一致。

2.2礦泉水補徑排條件

礦泉水點附近三面環山，補給區主要為勘查區南部的岩溶窪地一帶，由於北東向系列斷層的出現，導致區內各含水巖組節理裂隙發育，地下水相互聯通。勘查區地下水以構造斷裂帶儲水為主要特徵，明顯受斷裂構造和巖性的共同控制，呈脈狀分佈於斷層的裂隙發育帶上。在構造應力作用下形成了連通性較好的張性裂隙發育帶或岩溶溶蝕空間，為地下水的儲存和運移提供了良好的空間和通道。大氣降水、淺層地下水和地表水體補給低山丘陵區的岩溶水、風化裂隙水和基岩裂隙水，由裂隙水補給構造斷裂帶，並沿斷裂帶向深部徑流和迴圈，經深部溶解大量礦物質後，在水動力作用下沿構造裂隙作自下而上的徑流運動，於地形低窪地段以上升泉的形式分散出露和排洩。

2.3礦泉水成因分析

水源地內出露基岩為二疊系小江邊組及棲霞組，根據區域化探資料顯示，岩石中鍶元素含量均高於維氏地殼丰度值。高鍶的地球化學背景，為鍶礦泉水的形成提供了物質基礎。大氣降水經淺部裂隙向深部裂隙轉移，富集過程中，長期不斷溶解岩石中的礦物質和微量元素，使水中的Sr富集，當水中Sr含量濃度達到一定量的動態平衡後，即形成鍶礦泉水。

勘查區地層擠壓強烈，北東東向複式背斜構造、緊密線形褶皺、雁行排列的扇形褶皺、短軸背斜以及疊瓦式斷裂等構造異常發育，控制了碳酸鹽巖，使其呈帶狀分佈。其兩側多為粉砂岩、頁岩等非可溶性碎屑岩，含水和透水性均較差，使碳酸鹽巖地下水的運動在垂直走向方向受到控制，而在沿走向和層面則得到加強，因而常形成與地層走向或接觸帶一致的岩溶和暗河。在構造斷裂帶，當斷裂帶兩側或一側為可溶岩時，岩溶發育也得到加強，對岩溶水具有控制意義。同時，也為礦泉水提供了充足的水源保障。

勘查區地形為南高北低，水源地處於三面環山的凹地地帶，是地下水的排洩區，地下水在運移過程中，在此以泉的形式出露，形成地下深處自然湧出的礦泉水。

3結語

冷水亭富鍶天然礦泉水賦存於碳酸鹽巖中，明顯受斷裂構造和巖性的共同控制，呈脈狀分佈於斷層的裂隙發育帶上。在構造應力作用下形成了連通性較好的張性裂隙發育帶或岩溶溶蝕空間，為地下水的儲存和運移提供了良好的空間和通道。礦泉水水質屬重碳酸·硫酸-鈣型富鍶飲用天然礦泉水，鍶含量1。23~3。12mg/L，水溫17。0℃~18。5℃，溶解性總固體372~761。88mg/L，pH值7。18~7。49。感官指標、限量指標、汙染物指標和微生物指標等均符合飲用天然礦泉水國家標準要求。

作者：黃 迅 餘 泉 （江西省地質調查研究院）

本文刊發於《中國高新科技》雜誌2020年第24期

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