豫南寒泉賦存及水質(zhì)淺析

王邦賢

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第五地質(zhì)勘查院，河南鄭州450001）

1 概述

寒泉位于豫南某縣城南關(guān)，地處大別山北麓侵蝕剝蝕丘陵區(qū)，地面高程79.5m。寒泉賦存于商城巖體中，因構(gòu)造而生，為構(gòu)造上升泉。為含鍶、偏硅酸型優(yōu)質(zhì)天然飲用礦泉水，泉流量12m3/h，水溫17°C。泉水為無(wú)色透明、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)肉眼可見(jiàn)物和其他異物。近年來(lái)，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程推進(jìn)，位于城區(qū)南關(guān)的寒泉，處于建筑物包圍之中，為合理保護(hù)開(kāi)發(fā)寒泉，本文就寒泉的形成、徑流、排泄途徑進(jìn)行淺析，旨在引起有關(guān)部門(mén)重視，加強(qiáng)礦泉水保護(hù)與開(kāi)發(fā)工作，服務(wù)地方群眾與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 地理概況

2.1 地形地貌

寒泉位于豫南某縣城南關(guān)，西臨陶家河50余米。區(qū)域地形地貌條件：南部為大別山北麓的中低山區(qū)，海拔400m以上。大別山主峰金剛臺(tái)海拔1584m，山勢(shì)高峻，密林深幽，景色壯麗。中部為低山丘陵區(qū)，海拔100～400m，北部為堆積丘崗區(qū)，自南向北漸次低落，屬淮河南洪積丘崗平原的一部分。

2.2 氣象與水文

豫南某縣地處北亞熱帶北緣，氣候溫和，雨量充沛，四季分明。1968～2020年平均氣溫15.4℃，最冷月（1月）平均氣溫2.0℃，極端最低氣溫-20℃。最熱月（7月）平均氣溫27.6℃，極端最高氣溫39.7℃。年降雨量1241.4mm，在縣域分布趨勢(shì)由南向北遞減。年平均降雨日數(shù)125.8d。年均日照1763.1h，日照率44%。太陽(yáng)總輻射量平均為111.37kcal/cm2，光合有效輻射量54.57kcal/cm2，年均無(wú)霜期222d。

縣域內(nèi)共有大小河流728條，皆為淮河南側(cè)支流上源，發(fā)源于大別山北麓，流向南北或呈西南—東北向，總長(zhǎng)1636.04km，河網(wǎng)密度0.768km/km2，河道總面積52.51km2，河道特點(diǎn)是上游坡降大，流程短，集流快，河道底部切入基巖，河谷橫切成“V”字型，谷底狹窄，谷坡陡峭，岸線起伏不平；中游地勢(shì)較緩，河谷漸寬，流速銳減，產(chǎn)生泥砂沉積而致使河庫(kù)淤淺，易造成泛濫或內(nèi)澇。境內(nèi)主要干河有灌河、白鷺河、史河等，其中以灌河為主要徑流。

縣城南部分布佛寺水庫(kù)。位于陶家河上，為中型水庫(kù)，流域面積50km2，壩址處多年平均流量1.1m3/s，總庫(kù)容3777×104m3，主溢洪道最大泄洪量294m3/s，實(shí)際灌溉面積5.23×104畝。寒泉位于毛坪河?xùn)|部一支流源頭流域區(qū)，境內(nèi)有王家彎水庫(kù)等。

3 賦存地質(zhì)背景條件

3.1 地質(zhì)構(gòu)造條件

寒泉出露與巨大的商城巖體中，商城巖體系燕山晚期第一次侵入，與太古界大別群呈斷層接觸，侵入于天合山群。信陽(yáng)群、上石炭統(tǒng)及上侏羅統(tǒng)金剛臺(tái)組中。巖性主要由花崗巖組成，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)。主要組成礦物有斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英和黑云母等SIO2含量在65%以上。

商城巖體的侵入及后期嚴(yán)格受緯向構(gòu)造的控制及后期活動(dòng)的影響，同時(shí)又受到新華夏系構(gòu)造的破壞。對(duì)商城巖體影響較大的斷裂有觀廟鋪—大馬店斷、裂麻城—商城斷裂。

3.1.1 觀廟鋪—大馬店斷裂

西起觀鋪，橫穿巖體東至大馬店，走向90°～100°，傾向180°～210°，傾角68°～80°，斷面平直，主要表現(xiàn)為一寬約200m的擠壓破碎帶，早期以壓性為主，后期曾表現(xiàn)為南盤(pán)相對(duì)東移的扭性活動(dòng)。

3.1.2 麻城—商城斷裂

南起長(zhǎng)江北岸團(tuán)鳳，經(jīng)麻城向北穿過(guò)巖體而沒(méi)入華北平原。中北段走向10°～20°，傾角282°～295°,傾角75°，斷面呈舒緩波狀，斷裂帶寬20～250m。經(jīng)過(guò)商城巖體時(shí)發(fā)育有數(shù)條小裂面和密集節(jié)理。該斷裂以壓扭性為其特征，經(jīng)歷了長(zhǎng)期多次活動(dòng)，湯泉池溫泉的出露及1932年麻城花崗地震表明，該斷裂至現(xiàn)代仍有活動(dòng)。從地質(zhì)環(huán)境分析，沿陶家河為開(kāi)闊型河谷，切割深度數(shù)十米，其走向?yàn)楸蔽魑飨?，與麻城—商城斷裂垂直，但不穿越，屬于麻城—商城斷裂的次級(jí)斷裂，具有張（扭）性，區(qū)域上為一匯水和賦水構(gòu)造。

綜上，商城巖體經(jīng)受多種構(gòu)造的長(zhǎng)期多次，巖體中巖脈侵入頻繁，小裂面發(fā)育，巖脈受構(gòu)造活動(dòng)的又發(fā)生錯(cuò)動(dòng)、破碎現(xiàn)象。構(gòu)造裂隙發(fā)育相互貫通，為地下水的運(yùn)移和賦存提供了空間條件。本次物探工作發(fā)現(xiàn)的寒泉斷裂應(yīng)是受觀廟鋪—大馬店斷裂的次級(jí)斷裂城關(guān)—迎春臺(tái)斷裂控制而形成的。

3.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境及地下水賦存條件分析，商城花崗巖體賦存的地下水可劃分為兩種類型：一是淺部分化帶網(wǎng)狀裂隙水，二是深部基巖構(gòu)造裂隙水。

分化帶網(wǎng)狀裂隙水賦存于花崗巖分化帶中，風(fēng)化帶厚度及其賦存條件受地形地貌控制，泉水流量多小于0.1L/s。單井涌水量也不大。主要接受大氣降雨補(bǔ)給，動(dòng)態(tài)變化顯著，水化學(xué)顯著。水化學(xué)類型以HCO3-Ca型、HCO3-Na·Ca型為主，礦化度小于0.3g/L。

深部基巖構(gòu)造裂隙水的分布主要受構(gòu)造條件的控制，裂隙的大小、開(kāi)啟度及分布極不均勻，受構(gòu)造影響具微承壓性，其補(bǔ)給以深部裂隙水側(cè)向徑流為主，補(bǔ)給源來(lái)自東南方向，受大氣降雨影響較小，與分化帶裂隙水水力聯(lián)系微弱。水化學(xué)成分復(fù)雜，以HCO3-Na·Ca型水為主，礦化度小于0.5g/L。寒泉即使該類型水的形式泄露地表形成的。

3.3 寒泉的形成

根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及其水化學(xué)特征分析，該泉具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）從地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境看，該泉出露于構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)，不同體系的構(gòu)造復(fù)合長(zhǎng)期活動(dòng)，使得本區(qū)構(gòu)造裂隙發(fā)育，其中發(fā)現(xiàn)的斷裂城關(guān)—迎春臺(tái)斷裂溝通了與區(qū)域地下水之間的聯(lián)系，為地下水的運(yùn)移和賦存提供了空間條件。由于上層第四系的覆蓋層為薄層的隔水層，從而地下水在城關(guān)—迎春臺(tái)斷裂以地下管道形式導(dǎo)通，當(dāng)遇到近南北向的陶家河阻水?dāng)嗔褧r(shí)，形成了上涌泉，即寒泉。見(jiàn)圖1。

（2）從泉水動(dòng)態(tài)看，該泉流量12m3/h，水溫17°C。據(jù)記載：1966年商城大旱，百日無(wú)雨，井干河凅，而泉仍不斷流，說(shuō)明其動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，補(bǔ)給源來(lái)自遠(yuǎn)處，與地表水沒(méi)有關(guān)系，基本不受大氣降水的影響，補(bǔ)給區(qū)較遠(yuǎn)。

（3）據(jù)分析，水中主要離子含量為：鉀離子含量為23mg/L，鈉離子含量為31mg/L，鈣離子含量為41mg/L，鎂離子含量為18mg/L，氯離子含量為37mg/L，硫酸鹽離子含量為44mg/L，重碳酸鹽含量為160mg/L，pH值6.6，總硬度180.9。屬中性低礦化重碳酸鈣鎂型水。

綜上所述，該泉是大氣降水沿裂隙和斷裂滲入地下，在深部循環(huán)的過(guò)程中溶解過(guò)濾了對(duì)人體有益的微量元素，在地形適宜地段受次級(jí)小斷裂的影響出露地表形成的。

4 水質(zhì)、水量評(píng)價(jià)

4.1 水質(zhì)評(píng)價(jià)

經(jīng)采集寒泉的水樣進(jìn)行水質(zhì)全分析檢測(cè)，同時(shí)對(duì)微生物、放射性及水中氚同位素進(jìn)行了測(cè)試，分析項(xiàng)目滿足國(guó)標(biāo)GB8537-2008的要求，水質(zhì)結(jié)果評(píng)價(jià)如下。

4.1.1 飲用天然礦泉水界限指標(biāo)評(píng)價(jià)

本次的測(cè)定結(jié)果：偏硅酸含量為36mg/L,鍶含量為0.27mg/L,本次工作對(duì)比了1989年水文總站的測(cè)定結(jié)果，均達(dá)到了國(guó)際GB8537-2008中界限指標(biāo)的要求，屬鍶和偏硅酸的飲用礦泉水。

4.1.2 感官指標(biāo)評(píng)價(jià)

泉水為無(wú)色透明、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)肉眼可見(jiàn)物和其他異物，色度為小于5度，渾濁度為1.0度，感官指標(biāo)均符合GB8537-2008中的要求，水溫17℃，屬冷泉。

4.1.3 限量指標(biāo)評(píng)價(jià)

在水樣分析中水中除硝酸鹽的含量超標(biāo)外，各種限量元素的含量均未超過(guò)限量指標(biāo)，符合GB8537-2008的要求。但在1998年水文站做的檢測(cè)中水中含量并未超標(biāo)，可以明顯看出本次化驗(yàn)中離子含量變少，且硝酸鹽的含量超過(guò)了礦泉水的飲用標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.4 污染物指標(biāo)評(píng)價(jià)

經(jīng)檢測(cè)水中酚類化合物、氰化物、亞硝酸鹽等污染物含量及總β活性均符合國(guó)標(biāo)要求。

4.1.5 微生物評(píng)價(jià)

經(jīng)檢驗(yàn)：細(xì)菌總數(shù)4個(gè)/mL，大腸桿菌菌總數(shù)0個(gè)/mL，符合國(guó)標(biāo)要求。

4.2 水量評(píng)價(jià)

據(jù)縣志記載：該泉四季水流，累代不衰。明嘉靖三十年《商城縣志》載曰：“寒泉在縣南關(guān)內(nèi)蓋古井也，極清而寒，多汲之而不竭，人甚賴之”。民國(guó)22年立碑，據(jù)河南省地質(zhì)局十七隊(duì)1977年5月29日實(shí)測(cè)，用容積法測(cè)定流量為5.6m3/h，本次采用激發(fā)測(cè)定流量結(jié)果為12m3/h，流量約為原來(lái)水量的一倍。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

（1）寒泉出露于巨大的商城巖體中。商城巖體經(jīng)受多種構(gòu)造的長(zhǎng)期多次，巖體中巖脈侵入頻繁，構(gòu)造裂隙發(fā)育相互貫通，為地下水的運(yùn)移和賦存提供了空間條件。

（2）經(jīng)地質(zhì)勘探探明寒泉斷裂受觀廟鋪—朱裴店斷裂的次級(jí)斷裂城關(guān)—迎春臺(tái)斷裂控制。城關(guān)—迎春臺(tái)斷裂溝通了與區(qū)域地下水之間的聯(lián)系，為地下水的運(yùn)移和賦存提供了空間條件。是寒泉形成的主要斷裂構(gòu)造。

（3）由于上層第四系的覆蓋層為薄層的隔水層，從而地下水在城關(guān)—迎春臺(tái)斷裂以地下管道形式導(dǎo)通，當(dāng)遇到近南北向的陶家河阻水?dāng)嗔褧r(shí)，形成了上升泉。

（4）寒泉流量12m3/h，水溫17°C。泉水為無(wú)色透明、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)肉眼可見(jiàn)物和其他異物，偏硅酸含量為36mg/L，鍶含量為0.27mg/L，屬鍶和偏硅酸的飲用礦泉水。但水中檢測(cè)的硝酸鹽離子含量超出天然飲用礦泉水標(biāo)準(zhǔn)。

（5）寒泉水質(zhì)分析中各項(xiàng)離子含量除硝酸鹽離子含量超標(biāo)外，其他離子含量均符合國(guó)際礦泉水的飲用標(biāo)準(zhǔn)，與1989年的測(cè)定結(jié)果發(fā)現(xiàn)主要離子含量變少，硝酸鹽離子含量超標(biāo)，受人類工程活動(dòng)影響控制。

5.2 建議

（1）為了保護(hù)寒泉，應(yīng)當(dāng)對(duì)寒泉通即寒泉的斷裂構(gòu)造進(jìn)行勘查保護(hù)，并在寒泉的水源補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)進(jìn)行開(kāi)發(fā)控制，防止寒泉污染。在城市開(kāi)發(fā)利用時(shí)，應(yīng)避讓寒泉通道，或開(kāi)挖時(shí)不大于寒泉通道的深度。

（2）周邊建筑物拆建與水利工程疏浚，應(yīng)查明工區(qū)的泉水的運(yùn)移情況，避免對(duì)寒泉補(bǔ)、徑、排途徑造成影響。

（3）水中檢測(cè)的硝酸鹽離子含量超標(biāo)，說(shuō)明人類工程活動(dòng)已對(duì)寒泉造成影響，建議設(shè)置泉水保護(hù)區(qū)，加強(qiáng)泉水保護(hù)。