2023年益阳市城区矿泉水成矿机理分析.docx

益阳市城区矿泉水成矿机理分析 刘幸庭 （湖南省地勘局四一四队，湖南 益阳 413000） 一、前言 湖南省益阳市城区地下的玄武岩岩体中赋存有丰富的天然矿泉水资源，该矿泉水除偏硅酸含量大于界限值外（一般为50-80mg/l），水中还含有一定数量对人体有益的锂、锶、锌等微量元素，屬低钠含偏硅酸的重碳酸钙镁型优质天然矿泉水，是湖南省一处珍贵的矿泉水水源地。 二、区域地质环境条件 本区位于安化—浏阳东西向构造带中段与新华夏系第二沉降带复合处，跨越洞庭湖凹陷区与宁乡—邵阳相对隆起区之间。区内地层有冷家溪群和第四系。岩浆岩为细碧玄武岩。地质构造发育有北北东向、北东向和北西向断裂。该区地质特征概述如下（图1）。 （一）地层。第四系主要分布于城区东北部，为二元结构的粘土、砂砾石层，地层总厚度12.5-83.4m； 城区周围主要为冷家溪地层，岩性主要为灰绿色粉砂质板岩，地层厚度大于3000m。 （二）岩浆岩。据区域资料显示，本地区细碧玄武岩呈北东宽、南西窄土楔形赋存于冷家溪群中组中，与正常沉积岩，呈整合和断层接触。形成时代为中元古代，据产于岩体中的花岗斑岩脉同位素测年为754百万年。显然玄武岩形成时代远大于754万年。该玄武岩可分两个喷发旋迥：第一喷发旋迥分布于城区中部和东南部，赋存冷家溪群中组中上部，玄武岩中间夹绢云母板岩，底部常夹基性凝灰岩和凝灰质熔岩。第二喷发期分布于城区西部，赋存冷家溪群中组上部，玄武岩中间夹砂质千枚状板岩。 （三）构造。区内构造较复杂，皱褶断裂发育。 褶皱主要为石咀塘倒转背斜，该背斜位于益阳市南郊的赫山庙至邓石桥一带，轴线长大于7km。核部由武陵期变玄武岩夹砂质板岩夹层组成。翼部为冷家溪群中组板岩砂质板岩及粉砂质板岩组成。背斜的北西翼正常，东南翼倒转，次级褶曲发育。该背斜被同期华夏系和后期新华夏系以及北西向断裂切割破坏。在轴部和西翼发育着各种方向，不同规模的中酸性岩脉。 本区主要有三组方向断裂，分别为NE向（华夏系）、NNE向（新华夏系）、NW向。 三、该矿泉水形成的条件 （一）岩石地球化学条件。地下水之所以能形成各种类型矿泉水，根本的前提是地下水流经含有特征组分的岩类，它们是形成矿泉水特征组分的物质来源。岩石中的矿物成分决定着矿泉水特征组分的形成，在不同岩性地层中分别出露不同类型的矿泉水。 益阳市城区含水岩体主要为玄武岩，玄武岩中的原生硅酸盐矿物（如橄榄石、单斜辉石、基性斜长石及碧石或火山玻璃等）及变质作用形成的变质硅酸盐矿物（透闪石、透辉石、阳起石、帘石、蛇纹石、绿泥石、绢云母、石英等）被裂隙渗透水溶滤发生水解，在适宜的地球化学环境条件下（特别是PH值为5-9时），其中局部非晶质SiO2溶于水中形成H2SiO3。 据检测结果，该玄武岩化学成分：SiO2 50.08-52.1%，全区平均51.09%，CaO为8.15-9.33%，全区平均9.26%，MgO为5.61-8.70%，全区平均8.60%，同时还含有不等微量元素。而该区地下水PH值一般在6.8-7.11之间，偏硅酸的形成既有丰富的物源，又有适宜的地球化学环境，所以有利于H2SiO3的形成。 （二）断裂构造条件。断裂构造条件为矿泉水形成及出露创造了外动力条件、运移条件和化学条件。活动性断裂经屡次构造运动，有利于形成深切沟谷，有利于大气降水沿裂隙渗入和向纵深运移。地下水经断裂构造深循环，径流中升温，其溶解能力增强，促进水岩交换，强化了水对周围岩石的淋滤和溶解作用，从而使地下水中溶解了多种矿物质。断裂带又成为矿泉水循环交替运移的主要途径。可以说，没有地下的深而长的断裂存在，是不可能形成矿泉水的。 本区发育有华夏系褶皱及断裂构造，还发育有新华夏系和北西向断裂构造，新华夏系断裂割切华夏系构造，北西向断裂割切新华夏系和华夏系构造，其中以新华夏系和北西向两组断裂规模较大，两者交织形本钱区断裂骨架，断裂性质为一系列张扭性和压扭性断裂带。在钻孔岩芯上主要反映出破碎带的石英脉和岩石碎块，由于这些断裂构造的割切，构成断块状构造，断块内节理裂隙发育，其断裂带水平及垂向延伸皆较大，从而为地下水沿断裂带向深部运移创造了良好条件，而成为本区矿泉水形成的有利地质和水文地质条件，是本区矿泉水形成的另一个根本条件。 四、该矿泉水的成矿机理 归纳区内矿泉水形成机理为：矿泉水主要由大气降水渗入地下形成，地下水在风化裂隙和构造裂隙中储存与运移，同时溶解岩石中和岩脉及断裂充填物中的SiO2，使浅部地下水中含有一定的H2SiO3。另外，该区南部和西部地势较高处的地下水沿层间裂隙和断裂带向深部渗入，在深部及深部的横向运移中，特别是在岩体附近，由于高温高压环境，地下水与硅酸盐矿物发生作用而生成H2SiO3，含H2SiO3的地下水再得到含H2SiO3的岩浆期后热液水，变质热液水和沉积水等的混合，这种混合水含H2SiO3较高，并在岩体深处高压高温作用下，沿断裂破碎带向上运移，运移过程中温度随地温场变化降低，到达浅部后，又通过地表浅部断裂裂隙及风化裂隙而扩散，并与浅部本身含H2SiO3的裂隙水混合，这就形成了本区的偏硅酸型矿泉水。 参考文献 卜鸿鹄 1987 四一四队工作区矿泉水初步调查报告，湖南省地勘局四一四队内部资料；