向 剛，韋國巧

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇四地質(zhì)大隊，貴州 都勻 558000；2.貴州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院，貴州 都勻 558000)

0 引言

飲用天然礦泉水是一種含有一定量的對人體健康有益的微量元素或礦物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)地下水，是寶貴的液體礦產(chǎn)資源之一[1-2]。目前，隨著人民物質(zhì)文化生活水平的提高，礦泉水作為一種保健飲料越來越受到人們的歡迎。開發(fā)利用天然礦泉水資源已成為人民物質(zhì)生活的迫切需要，同時對于推動地方綠色經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。貴州省鳳岡縣紅沙溝礦泉水為一巖溶大泉，該泉具有水量大、水質(zhì)優(yōu)良的特征，對其成因以及動態(tài)特征開展分析及研究，有助于查明天然飲用礦泉水資源的賦存條件和分布規(guī)律，對于西南巖溶地區(qū)勘查找尋優(yōu)質(zhì)飲用天然礦泉水具有重要的意義[3-4]。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

研究區(qū)內(nèi)出露地層由老至新有志留系韓家店組(S1h)、二疊系梁山組(P2l)、棲霞茅口組(P2q-m)、合山組第一段(P3h1)和第四系(Q)[5]。

合山組第一段(P3h1)：黃褐色頁巖夾炭質(zhì)泥巖、煤層。含基巖裂隙水，富水貧乏。

棲霞茅口組(P2q-m)：巖性主要為中至厚層灰?guī)r。含水介質(zhì)為裂隙-溶洞，其次為溶洞-管道，含碳酸鹽巖巖溶水，地下水徑流模數(shù)為6.78 L/s·km2，富水性強，水化學類型主要為HCO3-Ca型，礦化度為0.16～0.28 g/L[6-7]。

梁山組(P2l)：巖性為鋁土質(zhì)頁巖夾燧石層，含基巖裂隙水，富水性貧乏。

韓家店組(S1h)：巖性主要為頁巖及泥巖。含水介質(zhì)為網(wǎng)格狀分布的風化裂隙、構(gòu)造裂隙等。含基巖裂隙水，地下水枯季徑流模數(shù)為0.76 L/s·km2，富水性貧乏。

2 區(qū)域地下水系統(tǒng)

紅沙溝礦泉水點位于葫蘆塘巖溶大泉系統(tǒng)(F050110D-1-3)中，地貌組合類型為溶蝕峰叢洼地[8-9]?？傮w地勢北高南低，地形起伏較大，相對高差 120～554 m，最高點位于系統(tǒng)北部無名山頭，海拔1 346 m，最低點位于系統(tǒng)南部董家林S24巖溶泉出露處，海拔792 m。

該系統(tǒng)構(gòu)造上處于北東向覃家坡背斜的西翼，整個系統(tǒng)的邊界以相對隔水層為界，系統(tǒng)東部以梁山組相對隔水層為界，系統(tǒng)的西部以合山組一段的相對隔水層為界，南部以湄潭組相對隔水層為界，系統(tǒng)北部以梁山組為界[10]，系統(tǒng)內(nèi)含水巖組為 P2q-m，巖性為較純的厚層灰?guī)r，系碳酸鹽巖含水巖組，含水介質(zhì)以溶孔、溶洞、裂隙等組合為其特征，含水不均勻。系統(tǒng)內(nèi)巖溶洼地，落水洞等較發(fā)育，地下水接受大氣降水補給，受地形地貌、地層巖性、四周碎屑巖圈閉等控制，地下水由北向南匯集、徑流，分別于董家林(S24)、水清巖(S38)、葫蘆塘(S52)、義陽春(S85)等地勢低洼處以巖溶大泉的形式集中排泄。2018年2月枯測流量分別為S24：56.55 L/s、S38：71.55 L/s、S52：8.21 L/s，S85：8.62 L/s(圖1)。

表1 葫蘆塘巖溶大泉系統(tǒng)代表性泉點統(tǒng)計表

3 文地質(zhì)條件及成因分析

3.1 補給徑流排泄特征

紅沙溝礦泉水點(S38號)出露于花坪鎮(zhèn)石盆村紅沙溝組，泉口標高759 m，其涌水量大，水質(zhì)較好，該泉出露層位為二疊系陽新統(tǒng)棲霞茅口組(P2q-m)，巖性主要為灰?guī)r，厚度為351～551 m，該層含水巖組含水介質(zhì)組合類型為溶洞-管道型，地下水運移及賦存的空間主要為灰?guī)r中的巖溶管道，富水不均一，棲霞茅口組地下水徑流過程中在山體底部沿巖溶裂隙帶涌出，為巖溶下降泉，2019年6月至2020年6月長觀期間流量范圍為71.55～189.75 L/s，該地層地下水枯季徑流模數(shù)大于6 L/s·km2，富水性強(圖2)。

該泉位于地下水系統(tǒng)的徑流排泄區(qū)，補給區(qū)分布在地勢較高的北部，補給區(qū)海拔一般為900～1 200 m，主要補給水源為大氣降水，大氣降水通過地表發(fā)育的溶孔、溶隙、落水洞等途徑集中式補給地下。沿巖石中網(wǎng)絡狀、樹枝狀的巖溶裂隙徑流，徑流方向從北往南[11]。

棲霞茅口組地下水徑流過程中，在紅沙溝組山體低洼處，沿巖溶裂隙帶涌出，成為紅沙溝組溪溝的基流。

1.碳酸鹽巖巖溶水，富水性強；2.純碳酸鹽巖含水巖組，富水性中等；3.碎屑巖含水巖組，富水性弱；4.泉；5.地層代號；6.地層產(chǎn)狀；7.地下水流向；8.斷層及編號；9.地層界線；10.剖面線；11.溪溝；12.保護區(qū)范圍

3.2 地質(zhì)構(gòu)造條件

研究區(qū)外北側(cè)發(fā)育一條北東向斷層—水清巖斷層，該斷層為石盆沖斷裂(F2)的分支斷裂(F2-1),石盆沖斷裂整體呈S型展布，由3條行跡相近的斷層構(gòu)成，屬于南北向構(gòu)造體系。水清巖斷層F2-1呈北東向展布在紅沙溝礦泉的上游補給區(qū)域，距離紅沙溝礦泉約300 m，該斷層傾向南東，傾角40°，該斷層破碎帶較寬，具有較好的導水性，其下盤地層為韓家店組碎屑巖，該碎屑巖具有較好的阻水性，地下水在從南往北徑流過程中，受到下盤韓家店組碎屑巖的阻水作用，在紅沙溝處出露形成下降泉。水清巖斷層對紅沙溝礦泉水的形成具有明顯的控制作用(圖3和圖4)。

圖3 A—A＇水文地質(zhì)剖面圖

圖4 B—B＇水文地質(zhì)剖面圖

3.3 含鍶成因分析

紅沙溝礦泉水點鍶含量達到0.4 mg/L以上，達到國家含鍶礦泉水標準。地下水在徑流過程中，受到石盆沖斷裂—水清巖斷層(F2-1)下盤韓家店組碎屑巖的阻水作用，并經(jīng)斷層破碎帶導通，與棲霞茅口組灰?guī)r中的含鍶礦物充分接觸、溶蝕、萃取等，含鍶礦物在地下水中溶解，導致地下水中鍶含量增加，并沿巖溶裂隙帶出露，成為紅沙溝含鍶天然礦泉水。因此，紅沙溝礦泉點成因?qū)儆谔妓猁}巖層控型兼斷裂裂隙型。

表2 紅沙溝礦泉水(S38)涌水量動態(tài)變化表

圖5 紅沙溝礦泉露頭處流量動態(tài)曲線圖

4 紅沙溝礦泉的動態(tài)特征

S38號泉涌水量較大，動態(tài)長期觀測時間為2019年6月3日至2020年6月30日，為一個完整的水文年，其中每年的5-8月為豐水期，12月至次年3月為枯水期，4月、9月至11月為平水期。觀測結(jié)果表明，地下水的流量變化與大氣降水變化過程基本一致，其在枯水季節(jié)的流量小，在豐水季節(jié)流量最大，其動態(tài)成因類型屬于氣象型。S38號泉涌水量變化范圍為71.55～189.48 L/s，涌水量動態(tài)變幅為2.65，涌水量動態(tài)變化范圍較小，其動態(tài)特征屬于較穩(wěn)定型(圖5)。

通過對S38號礦泉水溫度的測量，整個觀測期內(nèi)泉水溫度均保持在13℃～15℃，泉水溫度較為穩(wěn)定。

5 結(jié)論和建議

5.1 結(jié)論

(1)鳳岡縣花坪鎮(zhèn)花盆村紅沙溝礦泉水鍶含量范圍0.41～0.47 mg/L，屬于含鍶的天然礦泉水,其它各項離子指標、感官指標、理化指標、毒理性指標、放射性指標達到了飲用天然礦泉水國家標準要求，水質(zhì)較為優(yōu)良。

(2)礦泉水出露于二疊系棲霞茅口組中，為巖溶下降泉，礦泉水系棲霞茅口組地下水徑流過程中，溶解了巖石中含鍶礦物，導致地下水中鍶含量增高，并沿低洼處的巖溶裂隙帶涌出地表，其成因?qū)儆谔妓猁}巖層控型兼斷裂裂隙型。

(3)紅沙溝礦泉水涌水量大，流經(jīng)勘查區(qū)入口溪溝(H01)處枯季最小流量為41.90 L/s，計算的允許開采量為2 896 m3/d(105萬 m3)，該值遠遠大于擬建礦泉水廠計劃年開采量11萬 m3(411 m3/d)，未來礦泉水建廠開發(fā)利用資源量保障程度高。

5.2 建議

由于黔中地區(qū)巖溶大泉、地下河廣泛分布，且地下水富集與巖性和構(gòu)造條件緊密相關，因此在該區(qū)域開展找尋優(yōu)質(zhì)礦泉水具有一定的找礦遠景。建議在該區(qū)域結(jié)合巖性和構(gòu)造條件開展礦泉水調(diào)查，進行水質(zhì)采樣分析，尋找更多優(yōu)質(zhì)天然礦泉水資源。