韓政興，夏 冰，黃毓瓊，王國峰，劉秀明

（1.江西省地質(zhì)局二二六地質(zhì)隊，江西 萍鄉(xiāng) 337000 2.江西省煤田地質(zhì)勘察研究院，江西 南昌 330001 3.江西省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究與規(guī)劃院，江西 南昌 330000）

1 項目概況

1.1 構(gòu)造及地層發(fā)育情況

項目位于贛中地區(qū)，屬于羅霄—諸廣隆起，在江西省飲用天然礦泉水類型及資源潛力分區(qū)圖中屬于高潛力區(qū)范疇，屬于羅霄—諸廣中低山裂隙水（區(qū)）亞區(qū)，具有較好的礦泉水成礦地質(zhì)背景。項目區(qū)地層有寒武系中統(tǒng)高灘組、上統(tǒng)水石組、奧陶系下統(tǒng)茅坪組、泥盆系中統(tǒng)云山組、第四系全新統(tǒng)聯(lián)圩組及早志留世萬洋山序列的中細粒似斑狀黑云花崗等，區(qū)內(nèi)主要受諸廣山導(dǎo)熱斷裂群的臨川—遂川北東向斷裂帶影響。

1.2 區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)特征

勘查區(qū)內(nèi)的水主要儲存在花崗巖的裂縫、間隙中，富水等級劃分屬于構(gòu)造裂隙水水量中等區(qū)。按地下水賦存條件劃分可分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。第四系松散巖類孔隙水含水層厚度一般為3.62～11.22 m，水位埋深1.0～4.3 m。單井出水量為49.49～695.65 t/d，滲透系數(shù)為10.50～98.65 m/d，水質(zhì)類型為HCO3-Ca，礦化度為0.07～0.11 g/L，pH值為6.2～6.8，所以，屬于水量中等—貧乏?；鶐r裂隙水為早志留世萬洋山序列中粒似斑狀黑云二長花崗巖含水巖組：主要為灰色—深灰色中粒似斑狀黑云二長花崗巖、中細粒似斑狀黑云花崗閃長巖，構(gòu)造裂隙較發(fā)育，含裂隙水。其中，徑流模數(shù)為1.03～5.58/秒·平方千米，泉流量為0.03～0.28 L/s；水質(zhì)類型為HCO3-Na-Ca，礦化度為0.085～0.106 g/L，總硬度為16.01～25.12 mg/L，pH值為6.8～7.53，所以，屬于水量中等—貧乏。

項目區(qū)礦泉水的補徑排條件為：礦泉水的主要補給來源為大氣降水及上部第四系松散巖類孔隙水的垂直滲入補給、地表徑流補給。其次為F1斷裂構(gòu)造裂隙水的側(cè)向補給，而地下水徑流方向受地勢的影響，大致是由北西向南東徑流。在天然狀態(tài)下，F(xiàn)1斷裂構(gòu)造裂隙水是以散流或泉水的形式排泄，但在人工開采后，則以井采排泄為主，散流或泉流次之[1]。

2 勘查工作情況

本次勘查工作的方法是：工程測量、1:1萬水文地質(zhì)調(diào)查、地下水動態(tài)監(jiān)測、高密度電法測量、水文地質(zhì)鉆探、樣品采集及測試、綜合報告研究等。主要實物工作量為：1:1萬水文地質(zhì)調(diào)查1.69 km2；高密度電法測量295點（點距10 m）；水文地質(zhì)鉆探450 m/5孔；依次完成單孔抽水試驗、多孔抽水試驗。礦泉水分析16組+放射性13組+微生物12組，水質(zhì)分析10組（H2SiO3+F-），動態(tài)觀測1個水文年[2]。具體內(nèi)容詳見表1。

通過表1可以看出，完成5個孔的水文地質(zhì)鉆探、抽水試驗、巖性編錄及樣品測試工作。鉆探工作共完成總進尺為450.21 m，提交涌水量為283.38 m3/d。

表1 完成的實物工作量一覽表

3 理化性質(zhì)和水質(zhì)分析

本次工作在豐、平、枯水期均有采樣，并進行了水質(zhì)分析，共采集水樣41組，其中水質(zhì)全分析16組，放射性分析13組，微生物分析12組。

3.1 礦泉水物理性質(zhì)

勘查區(qū)礦泉水泉水清澈透明，無色（色度為0.6～3.0 ＜15）、無臭、微甜可口，無懸浮物（渾濁度為0.18～0.96 ＜5）。其取樣存放一年以上均未發(fā)現(xiàn)沉淀物。水溫常年保持恒定在19～21 ℃左右，屬于低溫礦泉水。通過打孔測定，ZK02孔pH平均值為7.23，ZK05孔pH平均值為7.06，均為中性水，因此該區(qū)域的礦泉水具備非常優(yōu)質(zhì)的物理性質(zhì)和品質(zhì)。

3.2 礦泉水水化學(xué)特征

綜合分析本區(qū)礦泉水的主要陽離子為鈣、鈉離子。其中，鈣離子含量為11.14～12.76 mg/L，平均含量為11.85 mg/L，占陽離子摩爾數(shù)的53.04%；鈉離子含量為7.58～8.17 mg/L，平均含量為7.97 mg/l，約占陽離子摩爾數(shù)的38.26%；其他陽離子還有K+、Mg2+、Al3+等。陰離子的類別主要為重碳酸根，并且重碳酸根含量為56.69～61.03 mg/L，平均含量為59.06 mg/L，占陰離子摩爾數(shù)的89.43%。其次是Clˉ、SO42ˉ、NO3ˉ、Fˉ等。通過對以上陰、陽離子的變化情況實時監(jiān)測，從2019年4月開始，為期四年，將監(jiān)測結(jié)果和其他單位的檢測結(jié)果進行對比分析后發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域礦泉水中所富含的陰、陽離子分別為HCO3-、Ca2+和Na+。對各陰、陽離子在水中的比例對比進行計算，分析該區(qū)域水質(zhì)的化學(xué)類型，可知該區(qū)域礦泉水為重碳酸鈣鈉型（HCO3--CaNa）[3]。

3.3 礦泉水水質(zhì)評價

經(jīng)一個水文年以上的實測監(jiān)控表明，該礦泉水物化性質(zhì)具有很高的穩(wěn)定性。主要組分K+、Na+、Ca+、Mg2+、Cl-、SO42-HCO3-、溶解性總固體等，均為穩(wěn)定組分，且不隨季節(jié)變化而變化。同時，礦泉水的物理形狀以及優(yōu)良色度為0.6～3.0≤15，渾濁度為0.18～0.96≤5，沒有任何異臭、異味及肉眼可見物，其甘爽可口、清澈透明。該礦泉水的水化學(xué)類型為重碳酸鈣鈉型，總礦化度為117.26 mg／L，屬于低礦化度的礦泉水，總硬度平均值為24.24 mg/L，屬極軟水。pH平均值為7.06，屬于中性水。在該礦泉水中未檢測出大腸菌群、糞鏈球菌、銅綠假單胞菌、產(chǎn)氣夾膜梭菌，因此，該礦泉水未受到任何污染。其中，偏硅酸（H2SiO3）平均含量為34.14 mg/L，已達到國家標(biāo)準(zhǔn)界限指標(biāo)大于30 mg/L的要求，屬于偏硅酸礦泉水。所以，該礦泉水各項指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，既屬于飲用天然礦泉水，又具有醫(yī)療礦泉水的特性。

4 礦泉水成因研究

（1）勘查區(qū)內(nèi)加里東期巖漿活動形成的地球化學(xué)環(huán)境為礦泉水的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，本區(qū)早古生代巖漿活動強烈，巖性以致密塊狀灰色中粒似斑狀黑云二長花崗巖為主，其SiO2為72.28%，和地下水混合后，其中的一些非晶質(zhì)二氧化硅物質(zhì)會溶于地下水中，從而使水中含有豐富的偏硅酸成分。根據(jù)GB 8537—2018《飲用天然礦泉水》[4]中偏硅酸的含量要求，當(dāng)?shù)叵滤械钠杷岷繚M足標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求后，同時該地下水中的微生物、污染物等其他相關(guān)指標(biāo)也滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時，該區(qū)域的地下水便屬于偏硅酸型的礦泉水。

（2）由于該勘查區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特殊，使礦泉水的產(chǎn)生和流動獲得了天然條件。早志留世，礦區(qū)處于擠壓隆起狀態(tài)，從而形成了新的地質(zhì)斷裂帶，這樣當(dāng)?shù)叵聨r漿流動時就會沿著這些斷裂帶區(qū)域不斷上升，而巖漿的不斷流動和多次噴發(fā)，也使得地質(zhì)中的斷裂層不斷發(fā)育，構(gòu)造也越來越復(fù)雜。后期巖漿的活動會對前面已經(jīng)噴發(fā)出的巖漿產(chǎn)生一定的影響，最終產(chǎn)生很多孔洞和裂隙，之后再受到地質(zhì)裂隙的長期影響，最終形成了富含大量孔洞裂隙網(wǎng)絡(luò)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而讓地下水的留存和流動擁有了非常優(yōu)厚的天然條件。因此，地下水在這樣的地質(zhì)環(huán)境中通過流動獲得了大量的非晶質(zhì)二氧化硅、碳酸鈣和鈉等多種礦物質(zhì)，于是進行了天然的溶濾和水解。

在礦區(qū)的上游區(qū)域，自然降水滲入地下后，會對地下的非晶質(zhì)二氧化硅進行不斷的溶解，從而使得該區(qū)域的地下水中富含大量的偏硅酸，在重力和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用下，不斷的流向地勢更低的區(qū)域。如此不斷重復(fù)，已經(jīng)存在于地下的水質(zhì)不斷的溶解非晶質(zhì)二氧化硅，同時新的降水也在不斷地流入地下并循環(huán)以上過程，從而該區(qū)域產(chǎn)生了大量的偏硅酸型礦泉水。由于地下水在滲入地下和在地下流動的過程中，有一些地下水會向斷裂帶深處繼續(xù)滲透，在和碳酸鹽巖類混合后，再次受到地下高溫、高壓的作用而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，會對巖中的非晶質(zhì)二氧化硅產(chǎn)生溶解作用，且產(chǎn)生游離的二氧化碳，所以，最終形成的礦泉水具有偏硅酸、重碳酸鈣鈉的特點。

（3）該區(qū)域降水資源豐富，每年的降水量多達1 400 mm以上，使礦泉水具備了天然的產(chǎn)生條件，并為礦泉水的形成提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。所以，該區(qū)域內(nèi)礦泉水產(chǎn)量豐富，品質(zhì)穩(wěn)定，泉眼集中，這些天然優(yōu)勢讓礦泉水有了天然的、穩(wěn)定的開發(fā)基礎(chǔ)。

（4）有利的地形地貌條件也是礦泉水形成的必要因素。一般情況下，礦泉水出露于山坡下地勢低洼處，通過泉眼的形式流動出來，最終形成了天然礦泉水。

（5）該區(qū)域80%都被植被所覆蓋，所以，高植被覆蓋率呼吸作用加強，具備了優(yōu)質(zhì)的天然環(huán)境和豐富的植被條件。豐富的植被資源會讓降水在地表的流動速度得以減緩，一方面減緩了地表水的徑流速度，另一方面避免或減少了水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，降水的徑流強度降低，也會使地下水在同樣的時間內(nèi)可以儲存更多的水量，從而增加了地下水對季節(jié)變化的應(yīng)對能力，讓礦泉水資源更加充足、穩(wěn)定。同時，水解反應(yīng)時如果有CO2加入，反應(yīng)會更加劇烈。因高植被覆蓋率會使土壤呼吸作用加強，這在一定程度上使地下水中的游離CO2和HCO3-含量富集，偏硅酸會在水中以膠體形式存在，部分直接浸入水中，部分被高嶺石吸附沉淀并在特定環(huán)境中釋放到水中，形成本區(qū)礦泉水中的偏硅酸。

5 結(jié)語

本文簡述了花崗巖型斷裂構(gòu)造礦泉水的地質(zhì)背景，研究了礦泉水的勘查成果，對水質(zhì)情況進行了分析，得出了本區(qū)礦泉水屬于偏硅酸型礦泉水，屬于飲用天然礦泉水。重點對礦泉水的成因進行了研究，闡述了其蘊藏條件，梳理了水文地質(zhì)條件補徑排關(guān)系，研究了偏硅酸的形成和富集機理。