安徽省和縣香泉鎮(zhèn)老山雙泉1號泉飲用天然礦泉水成因分析

李莉莉，王　莉

(安徽省地質環(huán)境監(jiān)測總站，安徽 合肥 230001 )

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安徽省和縣香泉鎮(zhèn)老山雙泉1號泉飲用天然礦泉水成因分析

李莉莉，王莉

(安徽省地質環(huán)境監(jiān)測總站，安徽 合肥 230001 )

對安徽省和縣香泉鎮(zhèn)老山雙泉1號泉飲用天然礦泉水賦存的條件進行研究，根據天然礦泉水的特征，分析認為其礦泉水類型為重碳酸鈣型含鍶飲用天然礦泉水，并從該區(qū)的地質構造條件、巖石地球化學條件、水文地球化學條件等幾方 研究認為雙泉1號泉飲用天然礦泉水成因與其密切相關。

特征；成因分析；礦泉水；鍶

1　自然地理概況

安徽省和縣香泉鎮(zhèn)老山雙泉1號泉位于和縣香泉鎮(zhèn)西側老山中段老庵山下，東距香泉鎮(zhèn)3 km。出露高程為65 m。

和縣屬北亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫和，雨量適中。多年平均氣溫15.8℃，多年平均降水量1 065.8 mm，年降水量分布不均，5-8月份約占全年降水量55%，為豐水期，11月份至翌年元月份降水量最少，占年降水量11%，為枯水期，其余月份為平水期。多年平均蒸發(fā)量1 452.5 mm。

和縣位于長江左岸(此處長江水流向為從南至北)，為長江流域。區(qū)內地表水系總體由西南流向北東，以老山為分水嶺，西北側匯入夾山關水庫，經駐馬河、滁河流入長江；東南側匯入戎橋水庫，經石跋河注入長江。

區(qū)內西北部和東北部為沿江丘陵區(qū)，海拔多在58.7～217.3 m之間，最高峰為老山，標高217.3 m，東南部和中北部為淺丘狀平原，海拔在18.1～63.8 mm之間，最低處18.1 m。在地貌上屬長江中下游北岸丘陵與平原結合部，而香泉鎮(zhèn)西側老山一帶勘查區(qū)則以丘陵為主。區(qū)內山體走向與地質構造密切相關，多呈北東向展布。雙泉1號泉所處地貌單元為高丘，泉點出露于山腳。

2　礦泉水賦存的地質背景

2.1礦泉水賦存的地質條件

2.1.1地層巖性

區(qū)地層區(qū)劃屬揚子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)。區(qū)內90%的面積為基巖裸露區(qū)，巖石露頭主要分布于中部，呈北東向展布，略呈“S”型，形成丘陵區(qū)。僅在西北角及中部溝渠兩側、山前田畈一帶有少量第四系覆蓋。出露的基巖地層，由于受斷裂構造影響，多有缺失而不連續(xù)，自志留系至三疊系，僅見有志留系下、中統(tǒng)、泥盒系上統(tǒng)、二疊系、三疊系下、中統(tǒng)等。境內巖漿巖不發(fā)育。

2.1.2地質構造

本區(qū)在大地構造上處于揚子準地臺下?lián)P子臺坳沿江拱斷褶帶巢湖穹斷褶束及安慶凹斷褶束內，位于淮陽山字型構造前弧東翼。除山字型前弧東翼北向構造外，東西向構造本地區(qū)也有表現(xiàn)。在上述構造體系的聯(lián)合作用下，區(qū)內形成了一系列北東向、北西向及東西向的褶皺和斷裂。但以北東向為主，北西向次之。

區(qū)內主體褶皺為金城—張家衡向斜的西南端。金城—張家衡向斜軸向25°～50°，呈“S”型展布?？辈閰^(qū)內軸向30°。向斜核部位于小山尾至張家衡一線，地層為三疊系南陵湖組、和龍山組、殷坑組。核部隆起，核部地層形成次一級的小背斜構造。向斜兩翼地層從上至下依次為二疊系龍?zhí)督M、棲霞組、泥盆系五通組、志留系墳頭組、高家邊組。由于受北東向斷裂構造影響，向斜地層，產狀不連續(xù)。兩翼地層產狀向核部傾斜，即西北翼向東南傾，東南翼向西北傾，為正常主體向斜構造，而核部地層產狀向兩側傾斜，即西北翼向西北傾，東南翼向東南傾，為次一級背斜構造。

區(qū)內斷裂構造較為發(fā)育，但以北東向為主，次為北西向。

老山雙泉1號泉出露于淮陽山字型前弧東翼北東向構造帶中金城—張家衡向斜西南端西北翼—北東向斷裂帶附近。

2.2礦泉水賦存的水文地質特征

2.2.1含水巖組及其富水性

根據地下水賦存條件和含水介質、水力特征，本區(qū)地下水可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙巖溶水三大類。

松散巖類孔隙含水巖組由第四系蕪湖組和下蜀組組成。分布區(qū)內河溪兩旁、溝谷洼地一帶埋藏淺，0～15 m。下蜀組主要為砂質、粉砂質黃土質粘土，為不含水松散層。局部地段上部見有粉細砂、砂礫，孔隙性中等，含孔隙潛水，潛水位1～3 m，富水性10～100 m3/d，水質HCO3-Na·Ca型，溶解性總固體500～1 000 mg/L。pH值7～7.5。蕪湖組主要由粘土、砂質粘土、淤泥質亞砂土、淤泥質粉細砂、含礫中一細砂等組成。粘土類、淤泥質亞砂土、含水微少；含礫中一細砂砂層，含孔隙潛水。水位埋深0.2～3 m。富水性<100 m3/d，局部地段大于100 m3/d。水質為HCO3-Ca型、HCO3-Na·Ca型，溶解性總固體500～1 000 mg/L。pH值7～7.5。

碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組主要由志留系高家邊組、墳頭組、泥盆系五通組，二疊系孤峰組、大隆組等組成。主要分布于勘查區(qū)東南側和西北側及中部彭家凹一李家凹—老庵山一線及果子山—小李家一線。巖性主要為頁巖、砂質頁巖、長石石英砂巖、石英砂巖、粉砂巖、砂礫巖、礫巖等。該類巖石由于受構造作用。節(jié)理裂隙、構造斷裂較為發(fā)育，部分巖石孔隙也相對發(fā)育。由于孔隙裂隙發(fā)育程度不同，富水性差別較大，可分為100～500 m3/d和10～100 m3/兩個級別。水質類型以HCO3-Ca型為主，次為HCO3-Na·Ca型。溶解性總固體500～1 000 mg/L，pH值7～8。

碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組主要由二疊系棲霞組、三疊系南陵湖組、和龍山組、殷坑組組成。主要分布于老山東南側和小尾山至小前山一帶。巖性為灰?guī)r、硅質灰?guī)r、泥質灰?guī)r、瀝青質灰?guī)r等。該類巖石構造裂隙、層間裂隙和溶洞較為發(fā)育。因此富含裂隙巖溶水。但富水性受巖性構造、地貌、水文氣象因素影響較為明顯，變化較大。泉流量一般<10 L/s，溶解性總固體<1 000 mg/L。pH值7.5～8。

2.2.2斷裂帶水文地質特征

區(qū)內斷裂構造主要為北東向和北西西向兩組。北西西向多為張性斷裂，據1∶20萬水文地質資料介紹，均為充水斷裂。北東向斷裂，多為壓性逆斷層，不利于地下水的運移和富集，因此多數富水性較差。但勘查區(qū)內F3斷層，所處的地質構造條件有利于地下水活動，因而形成了阻水充水導水斷裂。

F3斷層的兩側，地層產狀均向F3斷層傾斜，而且兩側的巖性也多為含水豐富的碳酸鹽巖類巖石，地下水很容易順巖層層間裂隙向F3斷層富集。由于地下水的長期活動，使得F3斷層的富水性越來越強。沿斷層帶，在地貌上也常形成山沖、谷凹，實為地下水長期活動之痕跡。斷層兩側，見有多處泉眼出露。

3　礦泉水特征

3.1水質

雙泉1號礦泉水水質清澈透明、無色、無臭、口感甘甜。長期觀測，水溫穩(wěn)定，在17℃左右。多次檢測，雙泉1號泉礦泉水感官指標良好，符合國標《飲用天然礦泉水》(GB8537-2008)要求。

枯水期、平水期、豐水期三個不同季節(jié)的水樣，經檢測其主要常規(guī)組分含量穩(wěn)定，HCO3-含量372.33～395.31 mg/L，Ca2+含量148.0～154.18 mg/L，總硬度(以CaCO3計)385.8～399.03 mg/L，溶解性總固體616～624.4 mg/L，pH值7.08～7.48。雙泉1號泉礦泉水中鍶含量為0.434～0.509 mg/L，變化穩(wěn)定，達到了界限指標的要求。各項限量指標的結果均在規(guī)定的范圍之內，符合國家標準。各項污染物指標均小于國家規(guī)定標準，且有多期監(jiān)測數據作對比，說明雙泉1號泉礦泉水未受污染，符合國標《飲用天然礦泉水》(GB8537-2008)要求。微生物指標符合國標《飲用天然礦泉水》(GB8537-2008)要求。常量組分中陰離子以重碳酸根為主，陽離子以鈣離子為主，因此定名為“重碳酸鈣型含鍶飲用天然礦泉水”。

3.2水量及動態(tài)變化

雙泉1號泉自發(fā)現(xiàn)以來，自流量動態(tài)變化較穩(wěn)定?？辈槠陂g對雙泉1號泉進行了近一年時間的動態(tài)觀測。結果表明，泉水水溫基本恒定，不同季節(jié)觀測，為17℃左右，受氣溫變化影響較??；自流量不同季節(jié)、不同天氣稍有變化，降水對其有一定的影響。降水對其流量的影響主要是因為降雨后泉眼周邊殘坡積層水匯入泉水中導致流量變大。經三角堰觀測，最小流量(堰口水頭高6.00 cm)1.243 L/s，日流量107.42 m3；最大流量(堰口水頭高9.2 cm)3.62 L/s，日流量312.77 m3。勘查期間的降水量對雙泉1號泉有一定影響，氣溫變化對水溫影響不甚明顯，見圖1。三期水樣檢測報告顯示，雙泉l號泉泉水中各主要成份及達標元素等含量變化穩(wěn)定，不受季節(jié)變化影響。

綜上所述，經過一年的動態(tài)觀測，雙泉1號泉水溫、自流量，水質變化較為穩(wěn)定，其泉水具深循環(huán)性。

4　成因分析

4.1礦泉水形成的地質構造條件

地下水的運移和富集既與地層、巖性有關，又受地質構造控制。區(qū)內主體褶皺為金城—張家衡向斜的西南端。金城—張家衡向斜軸向25°～50°，呈“S”型展布，勘查區(qū)內軸向30°，向斜核部位于小山尾至張家衡一線，地層為三疊系下統(tǒng)殷坑組、和龍山組和南陵湖組。核部隆起，形成次一級的小背斜構造。向斜兩翼地層從上至下依次為二疊系龍?zhí)督M、棲霞組、泥盆系五通組、志留系墳頭組、高家邊組。由于受F2、F3等北東向斷裂構造影響，向斜地層，產狀不連續(xù)。兩翼地層產狀向核部傾斜，即西北翼向東南傾，東南翼向西北傾，為正常主體向斜構造，而核部地層產狀向兩側傾斜，即西北翼向西北傾，東南翼向東南傾，為次一級背斜構造。

區(qū)內碳酸鹽巖類地層，常呈厚層狀、薄層狀展布。相間排列的溶溝溶槽、溶穴順層而發(fā)育，也有隨著褶皺產狀的變化延伸發(fā)育至主背、向斜核部。因此，裂隙巖溶水賦存的順層性，決定了地下水的入滲、運移受其順層性發(fā)育的不同巖溶形態(tài)的制約，最后匯集于復式褶皺的主背、向斜核部，形成裂隙巖溶水的富集帶。區(qū)內斷裂構造十分發(fā)育，北東向和北西西向斷裂縱橫交錯。其結構面力學性質均系張性、張扭性，多呈鋸齒狀、開啟程度好，其斷裂空間由于導水性強，地下水易于活動致使巖溶發(fā)育有利，這為地下水的移運和富集提供了理想的通道和賦存空間。特別是F3斷層兩側層間裂隙十分發(fā)育地層，其產狀均向F3斷層傾斜，使得兩側的地下水均向F3斷層徑流和富集，而在構造和地貌有利部位得以泉的形式出露于地表。因此，沿F3斷裂兩側泉點分布較多，雙泉1號泉則是其中之一，見圖1。

圖1　雙泉1號泉礦泉水形成示意圖

4.2礦泉水形成的巖石地球化學條件

礦泉水的形成離不開原巖的化學成分，區(qū)內與形成礦泉水水質有關的巖石主要為碳酸鹽巖。據安徽省區(qū)域地質志資料，二疊系和三疊系的石灰?guī)r的主要成分CaO53%，次要成分MgO<0.35%、Al2O3<0.14%、Fe2O3<0.16%、P2O5<0.014%、SO3<0.04%。碳酸鹽巖的微量元素華北地區(qū)和揚子地層區(qū)Ba、Sr、Cr、Co、V、Cu、Zn、Mo都高于地殼豐度值。其中華北與揚子兩大地層區(qū)之間又有差異。揚子地層區(qū)石灰?guī)r中的Mo是華北地層區(qū)的3倍，Cr約2.5倍，Co、V約1.5倍，Ba、Sr、Cu相近。揚子地層區(qū)的親石灰?guī)r元素為Sr，同時碳酸鹽巖主要由CaCO3和MgCO3組成，因此區(qū)內含有微量元素Sr以及其他有益于人體健康的微量元素，這為礦泉水的形成提供了良好的物質基礎。

巖石的礦物組合和化學成分直接影響著地下水水巖作用的速度和地下水的礦化程度及水質類型。區(qū)內碳酸鹽巖類巖石主要為石灰?guī)r，礦物成分為方解石及少量白云巖，化學成分主要為CaCO3和MgCO3。這類巖石在水巖作用下極易水解，因此賦存于這類巖石中的地下水類型基本上均為重碳酸鈣型。

鍶為鈣的類質同相體，在一些含鈣豐富的礦物中，常伴含有微量元素鍶。一旦含鈣礦物被水解時，鍶也將隨同鈣一起溶解于水中。因此在灰?guī)r地區(qū)，水質類型不但多為重碳酸鈣型，而且鍶含量也往往相對很高，常形成含鍶礦泉水。雙泉1號泉便是如此。

此外，在其他硅酸鹽類巖石中，含鈣的硅酸鹽礦物，如斜長石等，在水解的過程中不但為地下水提供了鈣的來源，也為水中硅、鍶的來源提供了一定的物質基礎。

4.3礦泉水形成的水文地球化學條件

巖石地球化學特征、水巖作用條件及水巖作用過程均直接影響著礦泉水的物質來源和組分含量。

區(qū)內，大氣降水通過孔隙裂隙(主要為裂隙)滲透補給后，在沿裂隙、斷裂向深部移運循環(huán)過程中，由于降水中CO2和土壤微生物分解產生的CO2隨降水滲入地下，在一定溫度和壓力環(huán)境中，得以長期與周圍巖石進行水解和溶濾作用，而使得巖石中的碳酸鹽、硅酸鹽等礦物(如方解石、長石等)等發(fā)生水解，鈣、鍶等一系列組分溶于水中，從而使得地下水成為重碳酸鈣型(HCO3-Ca型)含鍶礦泉水。其主要過程如下：

(Ca.Sr)CO3+CO2+H2O→(Ca.Sr)2++2HCO3-

(方解石)

(Ca.Sr)[Al2Si2O8]+2CO2+2H2O→H2Al2Si2O8+2HCO3-+(Ca.Sr)2+

(斜長石)

5　結語

雙泉l號泉賦存于二疊系棲霞組灰?guī)r構造裂隙(斷裂和層間裂隙)、巖溶洞隙中，系地下水在深循環(huán)過程中經較充分的水巖作用而形成。區(qū)內碳酸鹽巖類地層，常呈厚層狀、薄層狀展布。因此，裂隙巖溶水賦存的順層性，決定了地下水的入滲、運移受其順層性發(fā)育的不同巖溶形態(tài)的制約，最后匯集于復式褶皺的主背、向斜核部，形成裂隙巖溶水的富集帶。區(qū)內斷裂構造十分發(fā)育，北東向和北西西向斷裂縱橫交錯。其斷裂空間由于導水性強，地下水易于活動致使巖溶發(fā)育有利，這為地下水的移運和富集提供了理想的通道和賦存空間。在構造和地貌有利部位得以泉的形式出露于地表。

區(qū)內，大氣降水通過孔隙裂隙(主要為裂隙)滲透補給后，在沿裂隙、斷裂向深部移運循環(huán)過程中，由于降水中CO2和土壤微生物分解產生的CO2隨降水滲入地下，在一定溫度和壓力環(huán)境中，得以長期與周圍巖石進行水解和溶濾作用，而使得巖石中的碳酸鹽、硅酸鹽等礦物(如方解石、長石等)等發(fā)生水解，鈣、鍶等一系列組分溶于水中，從而使得地下水成為重碳酸鈣型(HCO3-Ca型)含鍶礦泉水。

[1]安徽省地質礦產局．安徽省區(qū)域地質志[M]．北京：地質出版社.1987．

[2]國家標準局．中華人民共和國國家標準GB8537—2008飲用天然礦泉水[S]．北京：中國標準出版社.2009．

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[6]馮億年，張建濤，王路，等.永城市芒山礦泉水特征及成因研究[J].水文地質.2015(5):24-28.

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Analysis of Formation Causes of Natural Mineral Water No1 Springs between Anhui Province and Laoshan Double Spring of Xianxiang County

LI Li-li，WangLi

(General station of Geology and Environment Monitoring,Hefei 230001)

The article studies the water-bearing condition of natural mineral water No.1 Springs between Anhui province and laoshan Double springs of Xianxiang county.According to characteristics of the natural mineral water,the paper elaborates on the features of mineral water,points out its type mineral water type heavy calcium carbonate containing strontium drinking natural mineral water,and from the area of the geological structure,rock geochemical conditions and hydro-geochemical conditions on several aspects.The results show that The formation causes of the double spring No 1 has closed relation with the mentioned geological condition.

Feature；cause analysis；spring water and Sr

2016-05-18

李莉莉(1984-)，女，安徽阜陽人，工程師，主要從事水工環(huán)方面的工作。

P641.5

B

1004-1184(2016)05-0016-03