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(合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

黃山市黟縣天然飲用礦泉水成因分析

李倩玉，梅應(yīng)春，王晨晨，王亞莉

(合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

通過(guò)對(duì)黟縣礦泉水賦存的水文地質(zhì)條件進(jìn)行研究，并從地質(zhì)構(gòu)造、基巖斷裂、補(bǔ)給條件、水文地球化學(xué)條件等方面對(duì)其形成原理進(jìn)行了研究，根據(jù)礦泉水特征分析，得出：黟縣礦泉水水質(zhì)類型為低礦化度、低硬度、偏硅酸天然優(yōu)質(zhì)飲用礦泉水，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。黟縣礦泉水允許可開(kāi)采量1 366 m3/d。

礦泉水；成因分析；水質(zhì)特征；偏硅酸

黃山市黟縣天然礦泉水出露于安徽省黟縣宏村鎮(zhèn)湯蜀村，黃山風(fēng)景區(qū)西南麓。礦泉水點(diǎn)一帶地處皖南丘陵地區(qū)中部中山低山亞區(qū)，微地貌上為黔縣盆地，地面標(biāo)高在203～216 m。該區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)。氣候溫和，四季分明，雨量充沛，濕度較大。平均年降雨量1 686.1 mm，最多年份2 953.3 mm，最少年份130.8 mm。年蒸發(fā)量1 261.5 mm，相對(duì)濕度年平均為78%。該區(qū)域內(nèi)河流多發(fā)源于中部山嶺，分南北兩個(gè)流域。南部為新安水系，分支諸河匯入橫江，屬太湖流域，控制面積443.1 km2；北部為青弋江水系，諸河流入太平湖，屬長(zhǎng)江流域，控制面積414.7 km2。境內(nèi)河流129條，總長(zhǎng)度525.5 km，河網(wǎng)密度0.89條/km2。

1 礦泉水賦存的地質(zhì)條件

1.1 地層巖性

本區(qū)為花崗巖分布區(qū)，地表為第四系松散層所覆蓋，僅在礦區(qū)的北西端出露有中元古界牛屋組(Pt2n)、青白口紀(jì)鄧家組(Qnd)。

(1)第四系下更新統(tǒng)洪積層。呈環(huán)形分布于黟縣盆地邊緣，厚度不均，一般2～13 m，下伏為黟縣巖體花崗閃長(zhǎng)巖。成分較單一，為粉質(zhì)粘土混碎石，碎石成分主要有黑色硅質(zhì)巖、灰黑色板巖、灰?guī)r及花崗巖。

(2)第四系中更新統(tǒng)沖積層。巖性主要為含礫粉質(zhì)粘土，礫石成分主要有灰?guī)r、變質(zhì)砂巖及脈石英等，礫徑一般在2.5～5 cm。該層厚0.50～4.0 m。

(3)第四系全新統(tǒng)沖積層。上層為灰黃色粘土、粉質(zhì)粘土，厚0.50～2.50 m；下部為砂礫石層，分選性中等，該層厚度不均，部分區(qū)段缺失，靠近現(xiàn)代河床厚度較大，總體厚度0.50～2.50 m。

(4)鄧家組(Qnd)。巖性為礫巖夾粉砂質(zhì)泥石。礫石成分主要有花崗巖、粉砂巖、板巖、硅質(zhì)巖及脈石英等，磨圓度較好，分選性差。

(5)牛屋組(Pt2n)。上段為含砂粉砂質(zhì)千枚巖與輕變質(zhì)薄層含砂粉砂質(zhì)千枚巖互層，厚度大于494.26 m；中段為輕變質(zhì)含砂粉砂巖與含砂千枚巖、含砂粉砂質(zhì)千枚巖及板巖互層，厚874.01 m，本段具復(fù)理石沉積特征；下段為輕變質(zhì)硬砂質(zhì)砂巖、粉砂巖及含砂粉砂質(zhì)板巖、板巖韻律互層，厚1 341.18 m，本段發(fā)育斜層理、交錯(cuò)層理，與下伏木坑組為連續(xù)沉積、漸變過(guò)渡。牛屋組地層構(gòu)成本區(qū)的基底。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

大地構(gòu)造位置上，本區(qū)屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)江南臺(tái)隆懷玉山臺(tái)拱內(nèi)蘭田凹褶斷束的北西邊緣地段。地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成本區(qū)發(fā)育強(qiáng)烈的褶皺造山，以斷裂構(gòu)造為主。根據(jù)勘查資料，礦泉水出露點(diǎn)及附近外圍基巖斷裂以北東向?yàn)橹鳎鹂h巖體則主要發(fā)育南北向、東西向兩組斷裂構(gòu)造?；鶐r斷裂主要分布于黟縣巖體北西側(cè)牛屋組、鄧家組地層中。F3斷層平面走向略有彎曲，走向40°～60°，傾向以北西為主，傾角65°～80°。斷裂帶破碎、寬度15～25 m，并有硅化、擠壓透鏡體。在礦區(qū)北西段表現(xiàn)為黟縣巖體與圍巖沿此斷裂接觸。

黟縣巖體東西向斷裂中，F(xiàn)4斷層總體走向以東西向?yàn)橹?，產(chǎn)狀直立，斷裂帶表現(xiàn)為巖石破碎、硅化、綠簾石化，并發(fā)育構(gòu)造透鏡體，見(jiàn)有近水平擦痕，寬度2～5 m、長(zhǎng)度大于450 m。該斷層帶在地貌上常表現(xiàn)為正地形。在蜀里村南被第四系沖洪積層覆蓋。南北向斷裂總體規(guī)模小、延伸長(zhǎng)度短。

黟縣盆地為巖漿巖分布區(qū)，巖石類型以花崗閃長(zhǎng)巖為主。礦區(qū)內(nèi)分布多條走向275°～295°的石英脈，脈體L型節(jié)理發(fā)育。

圖1 水文地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)礦區(qū)地層巖性、含水介質(zhì)分布、富水情況等，本區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。松散巖類孔隙水主要賦存于第四系沖洪積層中，具雙層結(jié)構(gòu)，下部為砂礫卵石層，厚度不均，與河流水力聯(lián)系密切，水位埋深1～4 m，單井涌水量在20～100 m3/d，水質(zhì)類型為HCO3-Ca·Na型。

基巖裂隙水主要賦存于中元古界礫巖、砂巖及變質(zhì)火山巖和花崗巖中，含水性決定于裂隙發(fā)育程度[1-2]。巖體節(jié)理裂隙發(fā)育一般，含水量貧乏。在受構(gòu)造影響斷裂發(fā)育處，出露有泉、溢水點(diǎn)，且基本位于石英脈附近，泉流0.10～2.0 L/S不等，富水性貧乏—中等。地下水水質(zhì)類型為HCO3-Ca、HCO3-Ca·Na型。

本區(qū)地下水的補(bǔ)給來(lái)源有三個(gè)：(1)大氣降水入滲補(bǔ)給，由于補(bǔ)給源、補(bǔ)給量的不穩(wěn)定及巖石的持水性差，由淺部徑流補(bǔ)給深部基巖裂隙水；(2)河水入滲間接補(bǔ)給；(3)不同地下水類型的相互補(bǔ)給，如不同深度的裂隙水補(bǔ)給外，盆地外圍的碎屑巖—碳酸鹽巖裂隙溶洞水、北東側(cè)的碎屑巖裂隙水補(bǔ)給盆地內(nèi)的花崗巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水等(見(jiàn)圖1)。

2 礦泉水特征分析

黟縣康師傅礦泉水公司為建廠，曾與2014年12月對(duì)地下水進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，通過(guò)對(duì)地下水的感官指標(biāo)、界限指標(biāo)、限量指標(biāo)、污染物指標(biāo)、微生物指標(biāo)等相關(guān)指標(biāo)的檢測(cè)，結(jié)果如下：

壞死性小腸結(jié)腸炎常見(jiàn)于早產(chǎn)兒，NEC的表現(xiàn)多種多樣。疾病早期，患兒可表現(xiàn)嘔吐、腹脹、腸鳴音減弱等等。如果疾病嚴(yán)重，還會(huì)表現(xiàn)為腹壁紅腫、腹腔積液、腹脹加重以及氣腹等等。部分病患也可能出現(xiàn)反應(yīng)查、貪睡、休克、體溫不穩(wěn)、彌漫性血管內(nèi)凝血等表現(xiàn)。單純依靠觀察臨床癥狀，并不會(huì)對(duì)NEC做出明確診斷。就腹部X線表現(xiàn)來(lái)看，則通常為腸壁囊樣積氣、腸梗阻以及門靜脈積氣等等。

(1)感官指標(biāo)：無(wú)色無(wú)異臭，無(wú)肉眼可見(jiàn)物，色度小于5度，渾濁度小于1度，水溫21℃～22℃，pH值7.1～7.3，總堿度60.1 mg/L，總酸度5.1 mg/L；

(2)界限指標(biāo)：主要指標(biāo)平均值如下表，礦泉水中Sr含量較高，達(dá)到飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)。

表1 水質(zhì)界限指標(biāo)[3] mg/L

(3)限量指標(biāo)：含量均在規(guī)定允許范圍之內(nèi)，達(dá)到飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

(4)經(jīng)測(cè)定酚類物質(zhì)、氰化物、亞硝酸鹽等含量，總β活性以及大腸桿菌群、各細(xì)菌總數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)均符合飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)。

礦泉水水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Na型，Ca+含量8.53～22.6 mg/L，Mg+含量1.75～2.99 mg/L，HCO3—含量60～65 mg/L，總硬度25.7～53.3 mg/L，黟縣礦泉水具有低硬度、低礦化度且富含偏硅酸地點(diǎn)，為偏硅酸優(yōu)質(zhì)天然飲用礦泉水。

3 礦泉水成因分析

3.1 生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，地下水補(bǔ)給條件充足

本區(qū)地處皖南山區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，植被覆蓋率高，可儲(chǔ)積大量天然降水。區(qū)內(nèi)地表水體主要為溪流，地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水及地表水體的入滲補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)地層多呈陡傾產(chǎn)狀，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，為地下水的入滲提供了較為良好的通道。降水和地表水體沿節(jié)理裂隙向深部徑流，受補(bǔ)給區(qū)水頭壓力作用，在適宜的位置(巖脈蓄水構(gòu)造受溝谷切割處，地勢(shì)相對(duì)低洼處)以上升泉的形式排泄出地表；有些以多點(diǎn)滲水群泉形式排泄出地表；有些點(diǎn)因第四系土層覆蓋形成大片常年潮濕滲水區(qū)。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造分析

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，北東向與東西向斷裂縱橫交錯(cuò)，具張性、張扭性質(zhì)，沿裂隙基巖破碎程度較高，形成較好的導(dǎo)水通道，促進(jìn)了地下水的流動(dòng)、富集及對(duì)周邊巖石的溶蝕[4]。F3斷裂破碎帶較發(fā)育，儲(chǔ)水性較好，地表水及部分地下水沿此斷裂帶向深部運(yùn)移，由潛水轉(zhuǎn)化為承壓水。同時(shí)，地下水在徑流過(guò)程中，受補(bǔ)給區(qū)水頭壓力的作用，經(jīng)斷裂破碎帶及流通性好的節(jié)理向上徑流，至地表處溢流或以泉的形式排泄出地表匯聚于溪河。

3.3 水文地球化學(xué)分析

表2 黟縣巖體巖石化學(xué)特征表 %

大氣降水及部分地下水沿?cái)嗔鸭傲严断蛏畈亢瓦h(yuǎn)距離運(yùn)移，由潛水轉(zhuǎn)化為承壓水，由于徑流途徑長(zhǎng)、壓力大、水溫高，水中含有的CO2得以長(zhǎng)時(shí)間與周圍巖石(斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石等)進(jìn)行溶慮和水解作用，使得巖石中硅酸鹽等礦物發(fā)生水解，水中偏硅酸含量逐漸增多。水解方程式如下：

2KAlSi3O2+2CO2+11H2OAl2Si2O5(OH)4+2K++ 4H4SiO4+2HC

(1)

鉀長(zhǎng)石 高嶺土 硅酸

CaAl2Si2O3+2CO2+8H2OAl2O3·3H2O+Ca2++ 2H4SiO4+2HC

(2)

斜長(zhǎng)石 三水鋁石 硅酸

H4SiO4H2SiO3+H2O

(3)

硅酸 偏硅酸

水文地球化學(xué)模式見(jiàn)圖2。

圖2 水文地球化學(xué)模式

4 結(jié)語(yǔ)

(1)黟縣礦泉水賦存于黟縣巖體斷裂帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造方向?yàn)闁|西向，斷裂較發(fā)育次為南北向、北西向。區(qū)內(nèi)基巖裂隙十分發(fā)育，形成較好的導(dǎo)水通道，斷裂帶是礦泉水點(diǎn)的主要導(dǎo)水?dāng)嗔?，?duì)礦泉水的形成起著控制作用。

(2)黟縣礦泉水無(wú)色、無(wú)味，清澈透明，其觀感指標(biāo)、界限指標(biāo)、限量指標(biāo)、污染物指標(biāo)、微生物指標(biāo)等均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《飲用天然礦泉水》(GB8537-2008)的規(guī)定，為偏硅酸優(yōu)質(zhì)天然飲用礦泉水。

(3)黟縣礦泉水允許可開(kāi)采量1 366 m3/d，經(jīng)開(kāi)采試驗(yàn)證明，水量是有保障的，在今后的生產(chǎn)中，應(yīng)該加強(qiáng)水量水質(zhì)的監(jiān)測(cè)。

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[2]郭文祥. 韓城龍飲天然飲用礦泉水成因分析[J]. 中國(guó)煤炭地質(zhì).2015(1):44-46.

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[4]李莉莉, 王莉.安徽省和縣香泉鎮(zhèn)老山雙泉1號(hào)泉飲用天然礦泉水成因分析[J].地下水.2016.38(5):16-18.

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1004-1184(2017)06-0048-02

2017-07-17

李倩玉(1992-)，女，山東濟(jì)寧人，在讀碩士研究生，主攻方向：地下水、水文學(xué)及水資源研究。