豫南寒泉賦存及水質淺析

王邦賢

（河南省地質礦產勘查開發局第五地質勘查院，河南鄭州450001）

1 概述

寒泉位于豫南某縣城南關，地處大別山北麓侵蝕剝蝕丘陵區，地面高程79.5m。寒泉賦存于商城巖體中，因構造而生，為構造上升泉。為含鍶、偏硅酸型優質天然飲用礦泉水，泉流量12m3/h，水溫17°C。泉水為無色透明、無臭、無味、無肉眼可見物和其他異物。近年來，隨著城鎮化進程推進，位于城區南關的寒泉，處于建筑物包圍之中，為合理保護開發寒泉，本文就寒泉的形成、徑流、排泄途徑進行淺析，旨在引起有關部門重視，加強礦泉水保護與開發工作，服務地方群眾與經濟發展。

2 地理概況

2.1 地形地貌

寒泉位于豫南某縣城南關，西臨陶家河50余米。區域地形地貌條件：南部為大別山北麓的中低山區，海拔400m以上。大別山主峰金剛臺海拔1584m，山勢高峻，密林深幽，景色壯麗。中部為低山丘陵區，海拔100～400m，北部為堆積丘崗區，自南向北漸次低落，屬淮河南洪積丘崗平原的一部分。

2.2 氣象與水文

豫南某縣地處北亞熱帶北緣，氣候溫和，雨量充沛，四季分明。1968～2020年平均氣溫15.4℃，最冷月（1月）平均氣溫2.0℃，極端最低氣溫-20℃。最熱月（7月）平均氣溫27.6℃，極端最高氣溫39.7℃。年降雨量1241.4mm，在縣域分布趨勢由南向北遞減。年平均降雨日數125.8d。年均日照1763.1h，日照率44%。太陽總輻射量平均為111.37kcal/cm2，光合有效輻射量54.57kcal/cm2，年均無霜期222d。

縣域內共有大小河流728條，皆為淮河南側支流上源，發源于大別山北麓，流向南北或呈西南—東北向，總長1636.04km，河網密度0.768km/km2，河道總面積52.51km2，河道特點是上游坡降大，流程短，集流快，河道底部切入基巖，河谷橫切成“V”字型，谷底狹窄，谷坡陡峭，岸線起伏不平；中游地勢較緩，河谷漸寬，流速銳減，產生泥砂沉積而致使河庫淤淺，易造成泛濫或內澇。境內主要干河有灌河、白鷺河、史河等，其中以灌河為主要徑流。

縣城南部分布佛寺水庫。位于陶家河上，為中型水庫，流域面積50km2，壩址處多年平均流量1.1m3/s，總庫容3777×104m3，主溢洪道最大泄洪量294m3/s，實際灌溉面積5.23×104畝。寒泉位于毛坪河東部一支流源頭流域區，境內有王家彎水庫等。

3 賦存地質背景條件

3.1 地質構造條件

寒泉出露與巨大的商城巖體中，商城巖體系燕山晚期第一次侵入，與太古界大別群呈斷層接觸，侵入于天合山群。信陽群、上石炭統及上侏羅統金剛臺組中。巖性主要由花崗巖組成，花崗結構，塊狀結構。主要組成礦物有斜長石、鉀長石、石英和黑云母等SIO2含量在65%以上。

商城巖體的侵入及后期嚴格受緯向構造的控制及后期活動的影響，同時又受到新華夏系構造的破壞。對商城巖體影響較大的斷裂有觀廟鋪—大馬店斷、裂麻城—商城斷裂。

3.1.1 觀廟鋪—大馬店斷裂

西起觀鋪，橫穿巖體東至大馬店，走向90°～100°，傾向180°～210°，傾角68°～80°，斷面平直，主要表現為一寬約200m的擠壓破碎帶，早期以壓性為主，后期曾表現為南盤相對東移的扭性活動。

3.1.2 麻城—商城斷裂

南起長江北岸團鳳，經麻城向北穿過巖體而沒入華北平原。中北段走向10°～20°，傾角282°～295°,傾角75°，斷面呈舒緩波狀，斷裂帶寬20～250m。經過商城巖體時發育有數條小裂面和密集節理。該斷裂以壓扭性為其特征，經歷了長期多次活動，湯泉池溫泉的出露及1932年麻城花崗地震表明，該斷裂至現代仍有活動。從地質環境分析，沿陶家河為開闊型河谷，切割深度數十米，其走向為北西西向，與麻城—商城斷裂垂直，但不穿越，屬于麻城—商城斷裂的次級斷裂，具有張（扭）性，區域上為一匯水和賦水構造。

綜上，商城巖體經受多種構造的長期多次，巖體中巖脈侵入頻繁，小裂面發育，巖脈受構造活動的又發生錯動、破碎現象。構造裂隙發育相互貫通，為地下水的運移和賦存提供了空間條件。本次物探工作發現的寒泉斷裂應是受觀廟鋪—大馬店斷裂的次級斷裂城關—迎春臺斷裂控制而形成的。

3.2 水文地質條件

根據本區地質構造環境及地下水賦存條件分析，商城花崗巖體賦存的地下水可劃分為兩種類型：一是淺部分化帶網狀裂隙水，二是深部基巖構造裂隙水。

分化帶網狀裂隙水賦存于花崗巖分化帶中，風化帶厚度及其賦存條件受地形地貌控制，泉水流量多小于0.1L/s。單井涌水量也不大。主要接受大氣降雨補給，動態變化顯著，水化學顯著。水化學類型以HCO3-Ca型、HCO3-Na·Ca型為主，礦化度小于0.3g/L。

深部基巖構造裂隙水的分布主要受構造條件的控制，裂隙的大小、開啟度及分布極不均勻，受構造影響具微承壓性，其補給以深部裂隙水側向徑流為主，補給源來自東南方向，受大氣降雨影響較小，與分化帶裂隙水水力聯系微弱。水化學成分復雜，以HCO3-Na·Ca型水為主，礦化度小于0.5g/L。寒泉即使該類型水的形式泄露地表形成的。

3.3 寒泉的形成

根據地質構造、水文地質條件及其水化學特征分析，該泉具有以下幾個特點：

（1）從地質構造環境看，該泉出露于構造活動強烈地區，不同體系的構造復合長期活動，使得本區構造裂隙發育，其中發現的斷裂城關—迎春臺斷裂溝通了與區域地下水之間的聯系，為地下水的運移和賦存提供了空間條件。由于上層第四系的覆蓋層為薄層的隔水層，從而地下水在城關—迎春臺斷裂以地下管道形式導通，當遇到近南北向的陶家河阻水斷裂時，形成了上涌泉，即寒泉。見圖1。

（2）從泉水動態看，該泉流量12m3/h，水溫17°C。據記載：1966年商城大旱，百日無雨，井干河凅，而泉仍不斷流，說明其動態穩定，補給源來自遠處，與地表水沒有關系，基本不受大氣降水的影響，補給區較遠。

（3）據分析，水中主要離子含量為：鉀離子含量為23mg/L，鈉離子含量為31mg/L，鈣離子含量為41mg/L，鎂離子含量為18mg/L，氯離子含量為37mg/L，硫酸鹽離子含量為44mg/L，重碳酸鹽含量為160mg/L，pH值6.6，總硬度180.9。屬中性低礦化重碳酸鈣鎂型水。

綜上所述，該泉是大氣降水沿裂隙和斷裂滲入地下，在深部循環的過程中溶解過濾了對人體有益的微量元素，在地形適宜地段受次級小斷裂的影響出露地表形成的。

4 水質、水量評價

4.1 水質評價

經采集寒泉的水樣進行水質全分析檢測，同時對微生物、放射性及水中氚同位素進行了測試，分析項目滿足國標GB8537-2008的要求，水質結果評價如下。

4.1.1 飲用天然礦泉水界限指標評價

本次的測定結果：偏硅酸含量為36mg/L,鍶含量為0.27mg/L,本次工作對比了1989年水文總站的測定結果，均達到了國際GB8537-2008中界限指標的要求，屬鍶和偏硅酸的飲用礦泉水。

4.1.2 感官指標評價

泉水為無色透明、無臭、無味、無肉眼可見物和其他異物，色度為小于5度，渾濁度為1.0度，感官指標均符合GB8537-2008中的要求，水溫17℃，屬冷泉。

4.1.3 限量指標評價

在水樣分析中水中除硝酸鹽的含量超標外，各種限量元素的含量均未超過限量指標，符合GB8537-2008的要求。但在1998年水文站做的檢測中水中含量并未超標，可以明顯看出本次化驗中離子含量變少，且硝酸鹽的含量超過了礦泉水的飲用標準。

4.1.4 污染物指標評價

經檢測水中酚類化合物、氰化物、亞硝酸鹽等污染物含量及總β活性均符合國標要求。

4.1.5 微生物評價

經檢驗：細菌總數4個/mL，大腸桿菌菌總數0個/mL，符合國標要求。

4.2 水量評價

據縣志記載：該泉四季水流，累代不衰。明嘉靖三十年《商城縣志》載曰：“寒泉在縣南關內蓋古井也，極清而寒，多汲之而不竭，人甚賴之”。民國22年立碑，據河南省地質局十七隊1977年5月29日實測，用容積法測定流量為5.6m3/h，本次采用激發測定流量結果為12m3/h，流量約為原來水量的一倍。

5 結論與建議

5.1 結論

（1）寒泉出露于巨大的商城巖體中。商城巖體經受多種構造的長期多次，巖體中巖脈侵入頻繁，構造裂隙發育相互貫通，為地下水的運移和賦存提供了空間條件。

（2）經地質勘探探明寒泉斷裂受觀廟鋪—朱裴店斷裂的次級斷裂城關—迎春臺斷裂控制。城關—迎春臺斷裂溝通了與區域地下水之間的聯系，為地下水的運移和賦存提供了空間條件。是寒泉形成的主要斷裂構造。

（3）由于上層第四系的覆蓋層為薄層的隔水層，從而地下水在城關—迎春臺斷裂以地下管道形式導通，當遇到近南北向的陶家河阻水斷裂時，形成了上升泉。

（4）寒泉流量12m3/h，水溫17°C。泉水為無色透明、無臭、無味、無肉眼可見物和其他異物，偏硅酸含量為36mg/L，鍶含量為0.27mg/L，屬鍶和偏硅酸的飲用礦泉水。但水中檢測的硝酸鹽離子含量超出天然飲用礦泉水標準。

（5）寒泉水質分析中各項離子含量除硝酸鹽離子含量超標外，其他離子含量均符合國際礦泉水的飲用標準，與1989年的測定結果發現主要離子含量變少，硝酸鹽離子含量超標，受人類工程活動影響控制。

5.2 建議

（1）為了保護寒泉，應當對寒泉通即寒泉的斷裂構造進行勘查保護，并在寒泉的水源補給區、徑流區進行開發控制，防止寒泉污染。在城市開發利用時，應避讓寒泉通道，或開挖時不大于寒泉通道的深度。

（2）周邊建筑物拆建與水利工程疏浚，應查明工區的泉水的運移情況，避免對寒泉補、徑、排途徑造成影響。

（3）水中檢測的硝酸鹽離子含量超標，說明人類工程活動已對寒泉造成影響，建議設置泉水保護區，加強泉水保護。