貴州臺(tái)雄天然礦泉水特征與開發(fā)利用

崔云祥，馮娟，胡德勇

貴州臺(tái)雄天然礦泉水特征與開發(fā)利用

崔云祥，馮娟，胡德勇

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105地質(zhì)大隊(duì)，貴陽 550018）

通過對(duì)臺(tái)雄天然礦泉水水文地質(zhì)條件及礦泉水形成原因進(jìn)行調(diào)查分析，礦泉水賦存于前震旦系下江群番召組第一段（Ptxf1）的變余砂巖之中；該礦泉水水量較穩(wěn)定，可開采資源量64m3/d；水質(zhì)頗佳，偏硅酸平均含量43.52mg/L，含量穩(wěn)定，水化學(xué)類型為HCO3-—Ca2+型，為含偏硅酸的天然飲用礦泉水。對(duì)臺(tái)雄礦泉水建立以下三級(jí)保護(hù)區(qū)：I級(jí)保護(hù)區(qū)， II級(jí)保護(hù)區(qū)，III三級(jí)衛(wèi)生保護(hù)區(qū)，能夠更好的使礦泉水得到合理開發(fā)利用。

礦泉水；水文地質(zhì)特征；偏硅酸；臺(tái)雄

貴州省臺(tái)江縣臺(tái)雄天然礦泉水位于臺(tái)雄村南700m翁你河左岸，距離臺(tái)江縣城西南方向6km，泉水出露標(biāo)高725m。該區(qū)地貌上處于貴州高原東斜坡中山構(gòu)造侵蝕地貌類型。總體地勢(shì)為南西面較高，北東面較低，地表水及地下水由南西向北東方向徑流，流入翁你河[1]。翁你河是該區(qū)主要河流，由南西向北東經(jīng)臺(tái)雄，臺(tái)江于革東匯流入清水江。區(qū)內(nèi)地下水來源主要靠大氣降水補(bǔ)給，為此地下水豐富程度與大氣降水關(guān)系密切。

1 地質(zhì)概況

臺(tái)雄礦泉水所在的臺(tái)江縣臺(tái)雄村，區(qū)域上出露地層為下江群甲路組，烏葉組、番召組、清水江組、隆里組、震旦系鐵絲坳組、大塘組、黎家坡組、陡山沱組、震旦—寒武系老堡組，寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組、白堊系上統(tǒng)扎佐組及第四系等地層。該區(qū)褶皺和斷裂主體向北北東向伸展，臺(tái)雄礦泉水出露于新寨背斜北西翼，軸向北東東，向南延伸，局部近于南北，呈長條狀展布，全長60余公里。區(qū)內(nèi)出露地層為烏葉組和番召組。兩翼巖層傾角35°~45°，軸面自北而南由傾向北西到近于直立(圖1)。

1） 西江斷層（F1），斷層走向北北東，斷面傾向北西，傾角50°~70°左右。斷層規(guī)模巨大，全長100km以上，縱貫全區(qū)，為一北西盤下降，南東盤上升的正斷層，該斷層切割了新寨背斜西北翼，使兩翼不對(duì)稱，垂直斷距2 000余米，最大達(dá)5 000m左右，沿?cái)鄬訋r石破碎，溝谷發(fā)育。

圖1 臺(tái)雄礦泉水區(qū)域地質(zhì)圖

2）臺(tái)雄斷層（F2），斷層走向北東，斷面傾向北面，北西盤下降，南東盤上升的次一級(jí)正斷層。

2 水文地質(zhì)特征

1） 主要含水巖組劃分及特征，臺(tái)雄礦泉水區(qū)大面積出露的含水層組為前震旦系下江群番召組第一段（Ptxf1）是一套具有明顯韻律性，由變余砂巖、變余粉砂巖、變余砂質(zhì)板巖組成。礦泉水點(diǎn)出露于變余砂巖之中。該含水巖組含水性較弱，泉點(diǎn)流量小，一般均小于1L/s。但由于其上覆風(fēng)化層較厚，節(jié)理裂隙發(fā)育，對(duì)地下水的補(bǔ)給及賦存創(chuàng)造有利條件，所以泉點(diǎn)流量雖小但動(dòng)態(tài)卻很穩(wěn)定[2]。

圖2 臺(tái)雄礦泉水降雨量與流量動(dòng)態(tài)變化關(guān)系圖

2）地下水補(bǔ)、徑、排特征，臺(tái)雄礦泉水源地嚴(yán)格受地層、構(gòu)造控制，大氣降水是其主要補(bǔ)給源；在補(bǔ)給區(qū)內(nèi)，大氣降水經(jīng)番召組第一段（Ptxf1）變余砂巖中的節(jié)理裂隙及斷裂破帶等水流通道下滲，轉(zhuǎn)化為地下水，由于其下伏的烏葉組碳質(zhì)絹云母板巖，系一相對(duì)阻水層，使下滲之水匯集于來自南西方向徑流，隨之向北東徑流，在地形切割及構(gòu)造控制作用下流出地表，形成臺(tái)雄礦泉水點(diǎn)（圖1）[3]。

3）地下水動(dòng)態(tài)特征，據(jù)2016年11月至2017年12月，一個(gè)水文年的水溫、流量長觀資料，臺(tái)雄礦泉水水溫15~16.5℃，泉流量為0.74~1.68L/s，變化率2.27倍。臺(tái)雄礦泉水水溫、流量、水質(zhì)動(dòng)態(tài)均屬穩(wěn)定型。從圖2中可以看出，流量與降水量具有較好的相關(guān)性，略有滯后，也很穩(wěn)定，基本保持在0.74~0.9L/s，反映了地下徑流途徑較長較深及排泄通道細(xì)小等有關(guān)[4]。

3 礦泉水形成機(jī)理研究

臺(tái)雄礦泉水動(dòng)態(tài)成因類型屬氣象型，為溶濾—滲入成因類型。大氣降水到達(dá)地表后，通過表層巖土裂隙而進(jìn)入基巖中，其化學(xué)成分隨著水與巖石（礦物）的作用而變化[5]。圖2臺(tái)雄礦泉水降雨量與流量動(dòng)態(tài)變化關(guān)系圖圍巖是水中化學(xué)成分的基本物質(zhì)來源，作為溶劑，其化學(xué)成分主要取決于圍巖性質(zhì)與水—巖作用時(shí)間的長短。臺(tái)雄礦泉水出露處含水巖組為前震旦系下江群番召組第一段（Ptxf1），該含水巖組是一套具有明顯的韻律性的由變余砂巖、變余粉砂巖夾絹云母板巖組成的復(fù)理式層（圖3）。由于變余石英砂巖含有豐富的SiO2，（經(jīng)取巖樣分析，SiO2含量達(dá)到70%），為本礦泉水有益組分偏硅酸提供了豐富的物質(zhì)來源[6]。大氣降水滲入地下形成地下水后，在一定的壓力和溫度條件下，通過對(duì)圍巖的溶解和循環(huán)運(yùn)移，地下水中偏硅酸隨著循環(huán)深度的加大和徑流途徑的增長，含量逐步增加。從動(dòng)態(tài)分析看出，礦泉水的運(yùn)移途中，亦受到近泉口地帶淺層地下水的混入，特別是在雨季淺部地下水混入量較大，使流量隨降水量增大而增大，H2SiO3含量隨之減少。

圖3 臺(tái)雄礦泉水點(diǎn)地質(zhì)剖面圖

4 礦泉水水質(zhì)評(píng)價(jià)

4.1 物理感官及一般化學(xué)特征

該礦泉水無色、無味，無嗅。色度0度，渾濁度0度，無肉眼可見物。水溫15~16.5℃，為冷水；pH值6.32~7.05，屬中性水，礦化度55.6~141.35mg/L,為低礦化淡水，總硬度12.3~32.79mg/L為軟水。水中陰離子以HCO3-為主，含量27.6~56.51mg/L，其次為SO42-含量0.23～2.60mg/L，陽離子以Ca2+為主，含量4.27～10.87mg/L，Mg2+含量0.65～1.49mg/L；Na+含量4.82～7.14mg/L，水化學(xué)類型為HCO3--Ca2+型水。

4.2 污染物、放射性及微生物評(píng)價(jià)指標(biāo)

礦泉水中酚含量0.001mg/L，氰化物含量<0.002～0.005mg/L，亞硝酸鹽含量<0.005mg/L，總α 0.05Bq/l，總β0.5Bq/l；細(xì)菌總數(shù)3～4個(gè)/mL，大腸菌群0個(gè)/mL，符合《飲用天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB8537-2008）》國家標(biāo)準(zhǔn)限量值以內(nèi)[7]。

4.3 微量元素評(píng)價(jià)指標(biāo)

礦泉水中偏硅酸H2SiO3含量為39.54～47.5mg/L，平均含量為43.52mg/L，含量穩(wěn)定，并達(dá)到國家天然飲用礦泉水標(biāo)準(zhǔn)的界限指標(biāo)，此外，該礦泉水尚含有鍶0.044～0.63mg/L，鋅0.007～0.010mg/L，鋰0.001～0.01mg/L等多種有益人體健康的元素和組分，為含偏硅酸的天然飲用礦泉水。

5 礦泉水可開采資源量

經(jīng)過一個(gè)水文年的長期觀測(cè)，臺(tái)雄礦泉水流量穩(wěn)定。豐水期（6～8月）平均流量121m3/d；變化幅度不大，按可靠供開采的原則，以枯水期（11～1月）最小值為開采利用的依據(jù)和礦泉水流量的最大值，最小值變化及泉水流量衰變系數(shù)計(jì)算，取其枯流量64m3/d為臺(tái)雄礦泉水的可開采資源量。

6 礦泉水水資源開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)

臺(tái)雄礦泉水為天然出露的優(yōu)質(zhì)礦泉水，現(xiàn)主要用于生產(chǎn)桶裝和瓶裝礦泉水，其主要的開采方式為直接利用礦泉水天然排泄的水量，現(xiàn)礦泉水實(shí)際開發(fā)量為1.92萬m3/a。

為了使礦泉水得到合理開發(fā)利用，使該礦泉水的水量不致發(fā)生變化，根據(jù)水文地質(zhì)條件，依據(jù)中華人民共和國飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)(GB8537-95)和天然礦泉水勘探規(guī)范（GB/T1327-92）要求[8]，對(duì)臺(tái)雄礦泉水建立以下三級(jí)保護(hù)區(qū)：

1）I級(jí)保護(hù)區(qū)（開采區(qū)），本區(qū)以礦泉水點(diǎn)為中心，半徑15m內(nèi)范圍，修筑圍墻和取水池，嚴(yán)禁區(qū)內(nèi)無關(guān)人員居住或逗留；禁止興建與礦泉水無關(guān)的建筑物；堅(jiān)決消除一切可能導(dǎo)致礦泉水污染的因素。

2）II級(jí)保護(hù)區(qū)（內(nèi)保護(hù)區(qū)），該區(qū)處于臺(tái)江森林保護(hù)區(qū)，四周杉樹成林，鑒于礦泉水在徑流途中，有淺層地下水混入的特點(diǎn)，建議II級(jí)保護(hù)區(qū)在礦泉水源地外圍不小于300m范圍內(nèi)，不得設(shè)置工廠、廁所、水坑，不得堆放垃圾、廢渣，設(shè)污水管道。嚴(yán)禁放牧使用農(nóng)藥、化肥，并不得有破壞水源地水文地質(zhì)條件的活動(dòng)，如開山采石等。

3）III三級(jí)衛(wèi)生保護(hù)區(qū)（外保護(hù)區(qū)），根據(jù)區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件，在II級(jí)保護(hù)區(qū)外圍礦泉水補(bǔ)給范圍內(nèi)，北面五步橋至臺(tái)雄屯下一帶，東面至翁你河，南面至車徒步涉為界，為外保護(hù)區(qū)，為地表相對(duì)完整的水文單元，在本保護(hù)區(qū)內(nèi)主要是保護(hù)好水源林，禁止毀林開荒，亂砍，濫伐，作好森林保護(hù)。有農(nóng)田的地區(qū)要合理使用化肥、農(nóng)藥，禁止建設(shè)城市垃圾、糞便和溶有毒物堆放場(chǎng)站，以及鑿井供水工程等。以保護(hù)供水巖層補(bǔ)給區(qū)及礦泉水下游不受到污染。

7 結(jié)論

1）臺(tái)雄礦泉水的形成主要受新寨背斜及北東向斷裂(F1、F2)構(gòu)造控制。大氣降水是其主要補(bǔ)給源；在補(bǔ)給區(qū)內(nèi)，大氣降水經(jīng)砂巖節(jié)理裂隙及斷裂破碎帶等水流通道下滲，自SW向NE方向徑流，最后在地形切割及構(gòu)造控制作用下流出地表，形成臺(tái)雄礦泉水點(diǎn)。

2）臺(tái)雄礦泉水為一天然優(yōu)質(zhì)含偏硅酸的HCO3--Ca型水，平均含量為43.52mg/L，各離子變化均較小；水溫介于15~16.5℃之間，變化較小，理化性質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到《飲用天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB8537-2008）》國家標(biāo)準(zhǔn)。

3）臺(tái)雄礦泉水的可開采資源量為64m3/d。為了使礦泉水得到合理開發(fā)利用，使該礦泉水的水量不致發(fā)生變化，根據(jù)水文地質(zhì)條件，對(duì)臺(tái)雄礦泉水建立以下三級(jí)保護(hù)區(qū)：I級(jí)保護(hù)區(qū)， II級(jí)保護(hù)區(qū)， III三級(jí)衛(wèi)生保護(hù)區(qū)。

[1] 飲用天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB8537-2008）[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社

[2] 貴州地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局105地質(zhì)大隊(duì). 貴州省臺(tái)江縣臺(tái)雄礦泉水資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告[R]. 2013

[3] 黎坤敖. 貴州省中壩鎮(zhèn)地?zé)峋V泉水地質(zhì)環(huán)境及其影響分析[D]. 貴州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然版),2015,32(2):39-41.

[4] 胡德勇，陶小郎，崔云祥，等. 峨眉山玄武巖地區(qū)優(yōu)質(zhì)泉水分布規(guī)律研究[J], 四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2017（4）.

[5] 陳履安，張世從，甘朝勛. 貴州天然礦泉水資源及其開發(fā)利用前景[J], 貴州地質(zhì), 1993(4):325-334.

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[8] 徐志文，蔣俊，楊敏. 飲用天然礦泉水的資源保護(hù)與衛(wèi)生防護(hù)[J], 四川地質(zhì)學(xué)報(bào), 2008,28(2):164-165.

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Characteristics and Development of Drinking Natural Mineral Water in Taixiong, Guizhou

CUI Yun-xiang FENG Juan HU De-yong

(No. 105 Geological Party, Guizhou Bureau of Geology and Mineral Resources, Guiyang 550018)

Drinking natural mineral water in Taixiong, Guizhou is confined to blastosandstone of the 1st Member (Ptxf1) of the Fanzhao Formation of the Pre-Sinian Xiajiang Group. The drinking natural mineral water is characterized by stable inflow of water with 64m3/d and good water quality with metasilicate average levels of 43.52mg/L. The hydrochemical type is HCO3--Ca2+type. Primary, secondary and tertiary health reserves are established.

drinking natural mineral water; hydrogeological feature; metasilicate; Taixiong, Guizhou

2018-01-31

崔云祥（1985-），男，貴州貴陽人，水工環(huán)地質(zhì)工程師，主要研究方向?yàn)樗牡刭|(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查

P641.5

A

1006-0995（2018）02-0307-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.02.027