益陽(yáng)市城區(qū)礦泉水成礦機(jī)理分析

劉幸庭

（湖南省地勘局四一四隊(duì)，湖南 益陽(yáng) 413000）

一、前言

湖南省益陽(yáng)市城區(qū)地下的玄武巖巖體中賦存有豐富的天然礦泉水資源，該礦泉水除偏硅酸含量大于界限值外（一般為50-80mg/l），水中還含有一定數(shù)量對(duì)人體有益的鋰、鍶、鋅等微量元素，屬低鈉含偏硅酸的重碳酸鈣鎂型優(yōu)質(zhì)天然礦泉水，是湖南省一處寶貴的礦泉水水源地。

二、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件

本區(qū)位于安化—瀏陽(yáng)東西向構(gòu)造帶中段與新華夏系第二沉降帶復(fù)合處，跨越洞庭湖凹陷區(qū)與寧鄉(xiāng)—邵陽(yáng)相對(duì)隆起區(qū)之間。區(qū)內(nèi)地層有冷家溪群和第四系。巖漿巖為細(xì)碧玄武巖。地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育有北北東向、北東向和北西向斷裂。該區(qū)地質(zhì)特征概述如下（圖1）。

（一）地層。第四系主要分布于城區(qū)東北部，為二元結(jié)構(gòu)的粘土、砂礫石層，地層總厚度12.5-83.4m；城區(qū)周?chē)饕獮槔浼蚁貙樱瑤r性主要為灰綠色粉砂質(zhì)板巖，地層厚度大于3000m。

（二）巖漿巖。據(jù)區(qū)域資料顯示，本地區(qū)細(xì)碧玄武巖呈北東寬、南西窄土楔形賦存于冷家溪群中組中，與正常沉積巖，呈整合和斷層接觸。形成時(shí)代為中元古代，據(jù)產(chǎn)于巖體中的花崗斑巖脈同位素測(cè)年為754百萬(wàn)年。顯然玄武巖形成時(shí)代遠(yuǎn)大于754萬(wàn)年。該玄武巖可分兩個(gè)噴發(fā)旋迥：第一噴發(fā)旋迥分布于城區(qū)中部和東南部，賦存冷家溪群中組中上部，玄武巖中間夾絹云母板巖，底部常夾基性凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)熔巖。第二噴發(fā)期分布于城區(qū)西部，賦存冷家溪群中組上部，玄武巖中間夾砂質(zhì)千枚狀板巖。

（三）構(gòu)造。區(qū)內(nèi)構(gòu)造較復(fù)雜，皺褶斷裂發(fā)育。

褶皺主要為石咀塘倒轉(zhuǎn)背斜，該背斜位于益陽(yáng)市南郊的赫山廟至鄧石橋一帶，軸線(xiàn)長(zhǎng)大于7km。核部由武陵期變玄武巖夾砂質(zhì)板巖夾層組成。翼部為冷家溪群中組板巖砂質(zhì)板巖及粉砂質(zhì)板巖組成。背斜的北西翼正常，東南翼倒轉(zhuǎn)，次級(jí)褶曲發(fā)育。該背斜被同期華夏系和后期新華夏系以及北西向斷裂切割破壞。在軸部和西翼發(fā)育著各種方向，不同規(guī)模的中酸性巖脈。

本區(qū)主要有三組方向斷裂，分別為NE向（華夏系）、NNE向（新華夏系）、NW向。

三、該礦泉水形成的條件

（一）巖石地球化學(xué)條件。地下水之所以能形成各種類(lèi)型礦泉水，根本的前提是地下水流經(jīng)含有特征組分的巖類(lèi)，它們是形成礦泉水特征組分的物質(zhì)來(lái)源。巖石中的礦物成分決定著礦泉水特征組分的形成，在不同巖性地層中分別出露不同類(lèi)型的礦泉水。

益陽(yáng)市城區(qū)含水巖體主要為玄武巖，玄武巖中的原生硅酸鹽礦物（如橄欖石、單斜輝石、基性斜長(zhǎng)石及碧石或火山玻璃等）及變質(zhì)作用形成的變質(zhì)硅酸鹽礦物（透閃石、透輝石、陽(yáng)起石、簾石、蛇紋石、綠泥石、絹云母、石英等）被裂隙滲透水溶濾發(fā)生水解，在合適的地球化學(xué)環(huán)境條件下（特別是PH值為5-9時(shí)），其中部分非晶質(zhì)SiO2溶于水中形成H2SiO3。

據(jù)檢測(cè)結(jié)果，該玄武巖化學(xué)成分：SiO2 50.08-52.1%，全區(qū)平均51.09%，CaO為8.15-9.33%，全區(qū)平均9.26%，MgO為5.61-8.70%，全區(qū)平均8.60%，同時(shí)還含有不等微量元素。而該區(qū)地下水PH值一般在6.8-7.11之間，偏硅酸的形成既有豐富的物源，又有合適的地球化學(xué)環(huán)境，所以有利于H2SiO3的形成。

（二）斷裂構(gòu)造條件。斷裂構(gòu)造條件為礦泉水形成及出露創(chuàng)造了外動(dòng)力條件、運(yùn)移條件和化學(xué)條件。活動(dòng)性斷裂經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，有利于形成深切溝谷，有利于大氣降水沿裂隙滲入和向縱深運(yùn)移。地下水經(jīng)斷裂構(gòu)造深循環(huán)，徑流中升溫，其溶解能力增強(qiáng)，促進(jìn)水巖交換，強(qiáng)化了水對(duì)周?chē)鷰r石的淋濾和溶解作用，從而使地下水中溶解了多種礦物質(zhì)。斷裂帶又成為礦泉水循環(huán)交替運(yùn)移的主要途徑?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有地下的深而長(zhǎng)的斷裂存在，是不可能形成礦泉水的。

本區(qū)發(fā)育有華夏系褶皺及斷裂構(gòu)造，還發(fā)育有新華夏系和北西向斷裂構(gòu)造，新華夏系斷裂割切華夏系構(gòu)造，北西向斷裂割切新華夏系和華夏系構(gòu)造，其中以新華夏系和北西向兩組斷裂規(guī)模較大，兩者交織形成本區(qū)斷裂骨架，斷裂性質(zhì)為一系列張扭性和壓扭性斷裂帶。在鉆孔巖芯上主要反映出破碎帶的石英脈和巖石碎塊，由于這些斷裂構(gòu)造的割切，構(gòu)成斷塊狀構(gòu)造，斷塊內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育，其斷裂帶水平及垂向延伸皆較大，從而為地下水沿?cái)嗔褞蛏畈窟\(yùn)移創(chuàng)造了良好條件，而成為本區(qū)礦泉水形成的有利地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，是本區(qū)礦泉水形成的另一個(gè)基本條件。

四、該礦泉水的成礦機(jī)理

歸納區(qū)內(nèi)礦泉水形成機(jī)理為：礦泉水主要由大氣降水滲入地下形成，地下水在風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中儲(chǔ)存與運(yùn)移，同時(shí)溶解巖石中和巖脈及斷裂充填物中的SiO2，使淺部地下水中含有一定的H2SiO3。另外，該區(qū)南部和西部地勢(shì)較高處的地下水沿層間裂隙和斷裂帶向深部滲入，在深部及深部的橫向運(yùn)移中，特別是在巖體附近，由于高溫高壓環(huán)境，地下水與硅酸鹽礦物發(fā)生作用而生成H2SiO3，含H2SiO3的地下水再得到含H2SiO3的巖漿期后熱液水，變質(zhì)熱液水和沉積水等的混合，這種混合水含H2SiO3較高，并在巖體深處高壓高溫作用下，沿?cái)嗔哑扑閹蛏线\(yùn)移，運(yùn)移過(guò)程中溫度隨地溫場(chǎng)變化降低，到達(dá)淺部后，又通過(guò)地表淺部斷裂裂隙及風(fēng)化裂隙而擴(kuò)散，并與淺部本身含H2SiO3的裂隙水混合，這就形成了本區(qū)的偏硅酸型礦泉水。

參考文獻(xiàn)

卜鴻鵠 1987 《四一四隊(duì)工作區(qū)礦泉水初步調(diào)查報(bào)告》，湖南省地勘局四一四隊(duì)內(nèi)部資料；