貴州省石阡縣溪溝鍶—偏硅酸型飲用天然礦泉水形成條件及水質特征

彭澤露 楊榮林 王碩

文章編號：1672-5603（2018）02-062-5

摘 要 貴州省石阡縣溪溝鍶-偏硅酸型飲用天然礦泉水形成于石阡樞紐背斜南端，石阡樞紐斷裂西盤溝谷的斷裂破碎帶上，含水層為奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組（O1t-h）地層，巖性為灰?guī)r及白云巖，存儲類型為“帶狀存儲”兼“層狀存儲”的較復雜類型，主要補給來源為大氣降水。經測算，礦泉水可開采量為420.53 m3/d，水中鍶含量達1.35 mg/L，偏硅酸含量25.24 mg/L，均滿足飲用天然礦泉水界限指標要求，可命名為鍶-偏硅酸型飲用天然礦泉水。該礦泉水具有純天然、無污染、水質優(yōu)、口感好等特征，有較高的開發(fā)利用價值。

關鍵詞 石阡縣溪溝、鍶-偏硅酸型礦泉水、形成條件、水質特征

中圖分類號：P641 文獻標識碼：A

The Formation Conditions and Water Quality Characteristics of the Strontium-silicic Acid Type Drinking Natural Mineral Water in Xigou， Shiqian County Guizhou Province

Peng Zelu1 ， Yang Ronglin2， Wang Shuo2

（1. Tongren land and resources survey and plan institute， Tongren Guizhou 554300；

2. Bureau of Land and Resources in Tongren City， Tongren Guizhou 554300）

Abstract： The strontium-silicic acid type drinking natural mineral water in Shiqianxigou， Guizhou province is formed in the southern tip of the carpathian hub and the fracture zone of the west disc of the Shiqian hub， the aquifer is the formation of tongzi - red garden formation in Ordovician， lithology is limestone and dolomite， storage type is the more complex type of "strip storage" and "layered storage"，the main supply sources are atmospheric precipitation.The recoverable amount mineral water is 420.53m?/d， the Strontium in water contents 1.35 mg/L， metasilicate contents 25.24mg/L， all meet the requirements of drinking natural mineral water limits，can be named strontium - metasilicate for drinking natural mineral water； The mineral water has high development and utilization value of the characteristics of pure natural， pollution-free， water quality， good taste and so on.

Keywords： Shiqianxigou； Strontium-silicate mineral water； Forming conditions； Water quality characteristics

1 概況

隨著經濟社會的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，飲用水的安全與健康越來越受廣大人民群眾關注，礦泉水以其天然無污染、安全、衛(wèi)生、富含有利于人體健康的礦物質而逐漸成為熱門商品[1]。貴州省石阡縣溪溝鍶-偏硅酸型飲用天然礦泉水位于貴州省石阡縣城所在地湯山鎮(zhèn)城北鮮花村溪溝，距縣城約3.3 km，有鄉(xiāng)村公路相互連接，交通十分方便。2009年11月，石阡縣被中國礦業(yè)聯(lián)合會命名為“中國礦泉水之鄉(xiāng)”，2012年6月被中國老年學會授予“中國長壽之鄉(xiāng)”，優(yōu)異的自然地理條件造就了溪溝鍶-偏硅酸型飲用天然礦泉水，其具有純天然、無污染、水質優(yōu)、口感好等特征，同時富含鍶、偏硅酸等有利于人體健康的礦物質，深受當?shù)厝嗣袢罕娤矏?，市場前景廣闊，具有較高的開發(fā)利用價值。

2 地質環(huán)境條件

2.1地形地貌

區(qū)內為貴州云貴高原第二梯級面，武陵山脈西南緣，地勢總體東南高，西北低，東南部一般海拔800—1000 m，區(qū)內最高處為花橋鎮(zhèn)的尹家坡東，海拔1241.0 m，西北部一般海拔600—900 m，大沙壩鄉(xiāng)的余家寨東石阡河谷底海拔僅410.0 m，是區(qū)內最低點，地貌類型主要為碎屑巖侵蝕形成的低中山溝谷、碳酸鹽巖溶蝕—侵蝕形成的峰叢溝谷、溶丘洼地和溶丘谷地及河流沖積形成的侵蝕—堆積地貌。溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水井局部北東方位地勢較高，南西方位河谷階地地勢較低，周邊地貌組合類型為侵蝕—溶蝕峰叢溝谷，地勢起伏不平，地形切割較大，地形坡度較陡，峰谷相對高差為80—200 m，鉆井處于溝谷中，溪溝左岸，公路旁側。

2.2地層巖性

區(qū)內周邊出露地層由老到新有震旦系燈影組（Zbdn）、寒武系清虛洞組（∈1q）、婁山關群（∈2-3ls）、奧陶系桐梓組（O1t）、紅花園組（O1h）、二疊系棲霞組（P2q）、茅口組（P2m）、三疊系夜郎組（T1y）、茅草鋪組（T1m），巖性主要為灰?guī)r、白云巖；其中清虛洞組（∈1q）至紅花園組（O1h）灰?guī)r、白云巖為區(qū)內地熱、礦泉水含水層。溪溝鍶-偏硅酸型飲用天然礦泉水的含水層為奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組（O1t-h）地層，巖性為灰?guī)r及白云巖，上部蓋層為奧陶系下統(tǒng)紅花園組（O1h）地層，巖性為硅化石灰?guī)r及白云質灰?guī)r。

2.3地質構造

區(qū)內構造單元屬揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳岡北北東向構造變形區(qū)與貴陽復雜構造變形區(qū)[2]。紅石斷裂之北西的鳳岡北北東向構造變形區(qū)分布的一系列北北東向褶皺及斷層，褶皺由西往東為石阡背斜、坪地向斜及熊家槽背斜，向斜褶皺形態(tài)寬緩，軸部出露三疊系地層；石阡背斜緊密狹窄，軸部出露寒武系地層，沿背斜軸部走向發(fā)育壓性或縱張斷層，呈北北東向，狹窄條狀展布，背斜兩翼不對稱，西翼較緩，傾角25-45度，核部出露地層為高臺組、婁山關群白云巖，兩翼為奧陶系及志留系地層（圖1）。溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水井（ZK1）位于石阡樞紐背斜南端，石阡樞紐斷裂的西盤，鉆井深179.39米，主要出水段為103.00—179.39 m，正好處在石阡樞紐斷層破碎帶上，孔段巖芯節(jié)理、裂隙及溶孔發(fā)育。

3 水文地質條件

3.1礦泉水地質條件

溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水井位于石阡樞紐背斜南端的次級構造觀音山背斜近軸部，石阡樞紐斷裂的西盤，含水層為奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組（O1t-h）地層，巖性為灰?guī)r及白云巖，主要含水段正好處在石阡樞紐斷層破碎帶上，是一個良好的導水通道；蓋層為奧陶系下統(tǒng)紅花園組（O1h）硅化石灰?guī)r及白云質灰?guī)r，硅化層形成區(qū)內自封閉的儲水蓋層（圖2）。該礦泉水井位于石阡樞紐背斜南端的次級構造觀音山背斜近軸部，從儲水條件來看，礦泉水井內的存儲類型為層狀熱儲；而石阡斷裂帶是一個良好的導水通道，成井孔的主要含水段正好處在石阡樞紐斷層破碎帶上，且石阡樞紐斷層帶在區(qū)域上為裂隙狀熱儲，因此該礦泉水存儲類型為受背斜控制的“層狀存儲”兼受斷裂控制的“帶狀存儲”較復雜類型。經勘查，該礦泉水鉆井深179.39米，主要出水段為103.00—179.39 m，單孔穩(wěn)定流抽水試驗表明溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水井可開采量達420.53 m?/d。

3.2礦泉水補、逕、排條件

貴州省地質礦產局地質科學研究所張世從、陳履安等人將溪溝礦泉水年齡同位素δD（2H）、δ18O測定結果表示到δD—δ18O關系圖上，結果顯示溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水在全球大氣降水線附近，表明溪溝礦泉水主要補給來源為大氣降水[3]。該礦泉水井北東方位地勢高、南西方位地勢低，北東部為石阡背斜隆起高點及北東向紅石走滑斷裂束碳酸鹽巖裸露區(qū)，區(qū)域內構造節(jié)理、裂隙及巖溶發(fā)育，入滲條件較好，主要補給水源大氣降水滲入后，在靜水壓力下沿巖層節(jié)理、裂隙及斷裂帶緩慢地由北東部山區(qū)向南西部城南河谷緩慢流動，在與富含鍶和偏硅酸礦物的圍巖長期接觸，經溶濾、水解和碳化作用形成鍶-偏硅酸型飲用天然礦泉水，該礦泉水在地形及地質條件的控制下，可以通過人工鉆井揭露含水層排泄，也在石阡河的河谷階地或溝谷中以泉群的形式排泄。

4 礦泉水水質特征

4.1感官特征

經檢測，礦泉水的色度/度小于1度；渾濁度/NTU小于0.01；具有礦泉水特征性口味，無異嗅、異味；在溫度較低時會有極少量的天然礦物鹽沉淀物，無其他異物，感官上符合飲用天然礦泉水感官指標要求。

4.2 水化學類型

溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水鉆井成井于1994年11月，井深為179.39 m，井口高于溪溝水位4 m，實測水溫31.5℃，靜止水位7.00 m，水位、水溫動態(tài)變化較穩(wěn)定。經檢測，礦泉水pH值7.55，屬中性水；礦化度為291.9 mg/L，為低礦化水，淡水；總硬度（以CaCO3計）為188.95 mg/L，屬于微硬水；主要化學成份為Ca2+、Mg2+、K+、Na+等陽離子以及HCO3-、SO42-、Cl-等陰離子，根據(jù)主要化學成分含量，按舒長列夫分類，該礦泉水水化學類型為HCO3-Ca?Mg型。

4.3 水質指標

經檢測，溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水中的水質界限指標鍶含量為1.35 mg/L，偏硅酸含量為25.24 mg/L，表明鍶和偏硅酸含量均達到了飲用天然礦泉水界限指標標準，可命名為鍶-偏硅酸型飲用天然礦泉水。水質限量指標中硒、銻、砷等18種成分含量遠遠小于限量指標要求，表明該飲用天然礦泉水各項指標均符合限量指標的要求。污染物指標中揮發(fā)酚、氰化物、陰離子合成洗滌劑等6種成分含量小于限量指標要求，表明該飲用天然礦泉水各項指標均符合污染物限量指標的要求。微生物指標中大腸菌群、糞鏈球菌、銅綠假單胞菌、產氣莢膜梭菌均為0，表明礦泉水沒有受到周邊微生物的污染，符合微生物指標要求[4]。

5 鍶-偏硅酸礦泉水形成條件分析

5.1鍶形成條件

鍶（Sr）屬于元素周期表上第五周期，ⅡA族金屬元素，化學性質活潑，類似鎂、鈣元素容易失去最外層的2個電子而變成離子，對周圍的地球化學環(huán)境（溫度、壓力、濃度、pH值、氧化還原電位等） 適應性強，且具有很強的遷移力[1]。鍶離子半徑與鈣、鎂相近，電價相同，常以類質同相共存于巖石礦物中，在地下水中經常會發(fā)生離子交替吸附，被鈣、鎂取代進入水中，從而增加了地下水中鍶的含量。經勘查，溪溝鍶-偏硅酸型礦泉水及周邊取樣的溫泉、地熱含水層均為奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組（O1t-h）地層，水質檢測結果表明周邊礦泉水、溫泉及地熱水中鍶含量為1.23～3.85 mg/L，且水中鍶含量由北至南呈增加趨勢，表明該礦泉水及溫泉、地熱含水層奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組巖石中富含鍶元素礦物（表1）。地下水經由城北山區(qū)向城南河谷階地徑流過程中，與富含鍶元素礦物的圍巖長期接觸，經溶濾、水解和碳化作用，使水中的鍶含量不斷增高，從而達到礦泉水界限標準。

5.2偏硅酸形成條件

硅（Si）在地殼中的含量約占地殼總重量的25.7%，僅次于氧元素，主要組成硅氧化物及各種硅酸鹽，分布十分廣泛，但天然水體中硅含量一般小于25 mg/L[6]。溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水含水層為奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組（O1t-h）灰?guī)r及白云巖，上部蓋層地層為奧陶系下統(tǒng)紅花園組硅化石灰?guī)r及白云質灰?guī)r。經勘查，溪溝鍶-偏硅酸型礦泉水及周邊取樣的溫泉、地熱含水層均為奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組（O1t-h）地層，水質檢測結果表明周邊礦泉水、溫泉及地熱水中偏硅酸含量為21.59～49.42 mg/L，且水中偏硅酸含量由北至南呈增加趨勢，表明該礦泉水及溫泉、地熱含水層奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組巖石中富含偏硅酸鹽礦物（表1）。地下水經由城北山區(qū)向城南河谷階地徑流過程中，與富含偏硅酸鹽礦物礦物的圍巖長期接觸，經溶濾、水解和碳化作用使水中的偏硅酸含量不斷增高，從而達到礦泉水界限標準。

6 結論

1、溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水形成于石阡樞紐背斜南端、石阡樞紐斷裂西盤溝谷的斷裂破碎帶上，含水層為奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組（O1t-h）地層，巖性為灰?guī)r及白云巖；主要補給來源為大氣降水，補給區(qū)主要為石阡背斜隆起高點及北東向紅石走滑斷裂束碳酸鹽巖裸露區(qū)，大氣降水沿巖層節(jié)理、裂隙及斷裂帶緩慢流動，礦泉水存儲沿斷裂分布且受背斜控制，最終形成的存儲類型為“帶狀存儲”兼“層狀存儲”較復雜類型。

2、經測算，溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水單井可開采量為420.53 m?/d，實測水溫31.5℃，pH值7.55，礦化度291.9 mg/L，總硬度（以CaCO3計）188.95 mg/L，水化學類型為HCO3-Ca?Mg型，礦泉水中鍶含量為1.35 mg/L，偏硅酸含量25.24 mg/L，其它各項指標均滿足《飲用天然礦泉水》（GB8537-2008）規(guī)定的界限指標要求，可命名為鍶-偏硅酸型飲用天然礦泉水。

3、調查顯示，溪溝鍶-偏硅酸飲用天然礦泉水及周邊溫泉、地熱水的含水層均為奧陶系下統(tǒng)桐梓—紅花園組地層，水中鍶含量為1.23～3.85 mg/L，偏硅酸含量為21.59～49.42 mg/L，且水中鍶和偏硅酸含量由北至南呈增加趨勢，表明該含水層巖石富含鍶和偏硅酸礦物，主要補給水源大氣降水在經過構造裂隙帶時與富含鍶和偏硅酸礦物的圍巖長期接觸，經溶濾、水解和碳化作用使水中的鍶及偏硅酸含量不斷增高，從而達到礦泉水界限標準。

參考文獻/References

[1]孫海軍.涼州區(qū)高壩鎮(zhèn)飲用天然礦泉水形成條件及水質特征[J].地下水.2016.38（3）：4-6.

[2]彭澤露，王欣星，王碩.貴州省石阡縣石材資源特征及開發(fā)建議[J].石材.2017.10：37-41.

[3]張世從，陳履安.石阡地區(qū)熱礦水的同位素地球化學研究[J].地質論評. 1992.3 8（5）：457-466.

[4]中華人民共和國國家標準《飲用天然礦泉水》（GB 8537-2008）.

[5]貴州省石阡縣出露地熱水地熱、礦泉水采礦權設置可行性論證報告[R].邵頌友，周亞男，冉宇進，等.貴州省地質礦產勘查開發(fā)局一一四地質大隊.2014.

[6]周奇明，張茂忠，屠惠民，等.新寨礦泉水的水化學特征及其水質評價[J].礦產與地質.1995.48（9）：332-336.