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婺源县冷水亭富锶矿泉水机理研究

来源:《中国高新科技》期刊    时间:2021-04-07    

  0 引言

  随着社会经济的快速发展和人们日常生活水平的提高,洁净优质饮用水成为人们的渴望。天然矿泉水是从地下深处自然涌出的或经人工揭露、未受污染的地下水,富含多种微量元素,对人体健康有着非常重要的作用。目前市场上矿泉水多为偏硅酸矿泉水,锶矿泉水较为稀少。而锶是人体必需的微量元素,是人体骨骼的重要组成部分。因此,研究婺源县冷水亭富锶矿泉水的出露成因可为今后开展锶矿泉水提供理论依据。

  1 冷水亭区域地质

  1.1地层

  勘查区出露地层由老至新为青白口系、石炭系、二叠系、三叠系及第四系(见图1)。


图1  江西省婺源县冷水亭矿泉水勘查地形地质图

  1.2岩溶发育特征

  区内位于塔前-赋春断陷带,由一系列区域性北东向压性断裂组成,由于主干断裂和其派生裂隙的影响,促使岩溶发育强烈。断陷带岩溶发育的另一特点是暗河管道短,这可能是断陷带内碳酸盐岩连续分布面积有限和构造切割汇交条件差的缘故。

  在平面上,碳酸盐岩为主地层比碳酸盐岩夹碎屑岩地层岩溶发育。覆盖浅埋区比裸露区岩溶发育,断陷带比向斜岩溶盆地发育。在垂向方向上,裸露区岩溶发育于侵蚀基准面之上,并从高至低岩溶率增大,一般标高在40~180m岩溶较发育;覆盖浅埋区,岩溶则发育于侵蚀基准面以下,由浅而深岩溶率变小,一般在标高-120~20m岩溶率较高。

  1.3地质构造

  勘查区位于赣东北深大断裂北西侧,为九岭地体南东缘,地质构造十分复杂,在漫长的地壳演化中,有四堡-晋宁期强烈褶皱作用,加里东期褶皱叠加和北东向韧性变形、印支-燕山期的陆内推(滑)覆作用。不同时间、不同特色的构造形迹叠覆一起,共同构成测区多样的构造组合。

  勘查区内属潘坑-范坑(中州-太白司)推覆构造,为石峡-赋春断裂带,同时为江西省区域地质志所称的塔前-赋春大断裂北东段。区内其宽2.8km,长约8km。

  2 矿泉水水文地质条件

  2.1矿泉水出露特征

  2.1.1矿泉水出露的地质条件

  冷水亭中部赋存矿水地层主要为石炭系黄龙组微-粉晶灰岩与生物碎屑微晶灰岩、二叠系栖霞组生物碎屑灰岩夹团块状硅质岩、小江边组灰岩与炭质泥页岩互层。根据区域岩石化学检测资料,区内小江边组地层微量元素中锶含量为360×10-6,栖霞组地层微量元素中锶含量为359×10-6,黄龙组地层微量元素中锶含量为510×10-6,均高于维氏地壳丰度值340×10-6。高锶的地球化学背景,为锶矿泉水的形成提供了地质基础。

  2.1.2矿泉水出露的构造条件

  勘查区位于塔前-赋春断陷带,由一系列区域性北东向压性断裂组成,由于主干断裂和其派生裂隙的影响,促使岩溶发育强烈。碳酸盐岩分布区,地面坎坷、基岩裸露、植被发育。勘查区及周边发现溶洞2处,地表石芽、溶沟、溶槽等岩溶地貌景观较发育。峰丛之间发育有岩溶洼地,洼地呈椭圆状,洼地长轴呈北东走向与主构造线走向相一致。

  2.2矿泉水补径排条件

  矿泉水点附近三面环山,补给区主要为勘查区南部的岩溶洼地一带,由于北东向系列断层的出现,导致区内各含水岩组节理裂隙发育,地下水相互联通。勘查区地下水以构造断裂带储水为主要特征,明显受断裂构造和岩性的共同控制,呈脉状分布于断层的裂隙发育带上。在构造应力作用下形成了连通性较好的张性裂隙发育带或岩溶溶蚀空间,为地下水的储存和运移提供了良好的空间和通道。大气降水、浅层地下水和地表水体补给低山丘陵区的岩溶水、风化裂隙水和基岩裂隙水,由裂隙水补给构造断裂带,并沿断裂带向深部径流和循环,经深部溶解大量矿物质后,在水动力作用下沿构造裂隙作自下而上的径流运动,于地形低洼地段以上升泉的形式分散出露和排泄。

  2.3矿泉水成因分析

  水源地内出露基岩为二叠系小江边组及栖霞组,根据区域化探资料显示,岩石中锶元素含量均高于维氏地壳丰度值。高锶的地球化学背景,为锶矿泉水的形成提供了物质基础。大气降水经浅部裂隙向深部裂隙转移,富集过程中,长期不断溶解岩石中的矿物质和微量元素,使水中的Sr富集,当水中Sr含量浓度达到一定量的动态平衡后,即形成锶矿泉水。

  勘查区地层挤压强烈,北东东向复式背斜构造、紧密线形褶皱、雁行排列的扇形褶皱、短轴背斜以及叠瓦式断裂等构造异常发育,控制了碳酸盐岩,使其呈带状分布。其两侧多为粉砂岩、页岩等非可溶性碎屑岩,含水和透水性均较差,使碳酸盐岩地下水的运动在垂直走向方向受到控制,而在沿走向和层面则得到加强,因而常形成与地层走向或接触带一致的岩溶和暗河。在构造断裂带,当断裂带两侧或一侧为可溶岩时,岩溶发育也得到加强,对岩溶水具有控制意义。同时,也为矿泉水提供了充足的水源保障。

  勘查区地形为南高北低,水源地处于三面环山的凹地地带,是地下水的排泄区,地下水在运移过程中,在此以泉的形式出露,形成地下深处自然涌出的矿泉水。

  3 结语

  冷水亭富锶天然矿泉水赋存于碳酸盐岩中,明显受断裂构造和岩性的共同控制,呈脉状分布于断层的裂隙发育带上。在构造应力作用下形成了连通性较好的张性裂隙发育带或岩溶溶蚀空间,为地下水的储存和运移提供了良好的空间和通道。矿泉水水质属重碳酸·硫酸-钙型富锶饮用天然矿泉水,锶含量1.23~3.12mg/L,水温17.0℃~18.5℃,溶解性总固体372~761.88mg/L,pH值7.18~7.49。感官指标、限量指标、污染物指标和微生物指标等均符合饮用天然矿泉水国家标准要求。

作者:黄 迅 余 泉 (江西省地质调查研究院)

本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第24期

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