毕节市饮用天然矿泉水区域地质特征及水类空间分布研究

毕节市 饮用天然矿泉水区域地质特征及水类 空间分布研究

李金玉

贵州省有色金属和核工业地质勘查局三总队 贵州 遵义 563000

摘 要：水是生命的源泉,占人体的比重高达70%以上,水质的好坏与人的健康息息相关。我国饮用天然矿泉水资源丰富,类型齐全。饮用天然矿泉水,逐渐成为越来越多人的选择。贵州省西部、云贵高原面上至黔西高原向黔中山原过渡的斜坡地带，天然形成的饮用水资源丰富。文章阐述了该区域矿泉水的地质特征，分析了区域矿泉水类型的分布情况,开发前景可观，以供参考。

关键词：饮用天然矿泉水；区域地质特征；水类空间分布

1. 区域水文地质条件概况
   1.1地下水形成条件
   1.1.1地形地貌
   调查区域地处贵州省西部、云贵高原面上至黔西高原向黔中山原过渡的斜坡地带，为贵州西部一级高原面的组成部分。全区总面积26844.5平方公里，地形总体西高东低，起伏较大，平均海拔1400m，最高点为赫章韭菜坪海拔2900.6m，最低海拔457m。地貌类型复杂多样、受地质构造控制明显，主要地貌类型为溶蚀、溶蚀—侵蚀、及侵蚀—构造三大类型。
   1.1.2气象水文
   该区域属中亚热带湿润季风气候区，多年平均气温12℃，多年平均降水量为917.7～1121.9mm，气候温和，雨量充沛。该区域地处长江流域和珠江流域两大水系，是乌江、赤水河、北盘江的重要发源地之一，共涉及白甫河流域、六冲河干流流域、赤水河茅台以上、野纪河-偏岩河、横江、牛栏江等10个四级流域。
   1.1.3地层构造
   该区域出露地层由老到新主要有寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系，其中二叠系、三叠系广泛出露，第四系普遍分布在地表表层。
   该区域大地构造位置属扬子陆块一级构造单元内上扬子陆块西南缘，南邻右江造山带。包含威宁隆起区、六盘水裂陷槽、黔北隆起区之织金穹盆构造变形区、毕节弧形褶皱带。地表的构造形迹受控于分别为威宁穹盆构造变形区、六盘水北西西向褶皱带、织金穹盆构造变形区、毕节弧形褶皱带。北东向、北西向、东西向和南北向褶皱与断裂均较发育；属地质构造复杂类型。
   1.2水文地质概况
   1.2.1地下水类型
   根据含水层的岩性、含水介质类型及其组合，该区域地下水划分为碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水和松散岩类孔隙水三种类型。在碳酸盐岩岩溶水中，根据含水介质组合及水动力特征又可划分为溶洞-管道水、溶孔-溶隙水和溶洞-裂隙水三个亚类；基岩裂隙水主要为碎屑岩裂隙水，局部地段有峨眉山玄武岩基岩裂隙水；松散岩类孔隙水仅为第四系松散岩类孔隙水。
   1.2.2岩层富水性
   （1）碳酸盐岩类含水岩组
   碳酸盐岩类含水岩组在区内分布较广，主要包括有Pt₃^3b∈₁dy、∈₂q、∈₃g、∈_3-4O₁l、P₂q+m、T₁f²、T_1-2j¹、T_1-2j³、T_1-2j⁴、T₂g²及T₂y。根据地层岩性及含水介质的组合特征，碳酸盐岩类岩溶水含水岩组进一步划分为溶洞—管道水含水岩组、溶洞—裂隙水、溶孔—溶隙含水岩组三个亚类，碳酸盐岩类溶洞—管道水含水岩组岩性以灰岩为主，富水性中等-强，含水极不均匀；碳酸盐岩类溶洞—裂隙水含水岩组岩性为薄-中厚层泥晶灰岩、含泥质灰岩、白云岩夹粘土岩，富水性中等-强，含水极不均匀；碳酸盐岩类溶孔—溶隙水含水岩组岩性以白云岩、角砾白云岩为主，富水性中等-强，含水极不均匀。
   （2）基岩裂隙水含水岩组
   基岩裂隙水含水岩组包括碎屑岩含水岩组和火成岩含水岩组。碎屑岩含水岩组包括

∈_1-2n、O_1-2m、P₂l、P₃l、T₁y¹、T₁y³、T₃J₁e、J_1-2z、J₂s及J₂sh地层，岩性为石英砂岩、泥质粉砂岩、石英粉砂岩、泥岩、页岩、粘土岩夹煤等，富水性弱；火成岩含水岩组为P_2-3em，岩性为灰绿、深灰色块状玄武岩，偶夹杂色凝灰岩，富水性弱。
（3）松散岩类孔隙水含水岩组
松散岩类孔隙水含水岩组为第四系残坡积亚粘土、粉质粘土、砂土，富水性弱。
1.3地下水补径排条件
1.3.1补给
该区域地下水的补给源主要是大气降水，其次是地表水注入式补给与农田灌溉水入渗式补给。该区域内大面积出露碳酸盐岩地层，地表岩溶强烈发育，岩体内垂向“X”型节理裂隙发育，张开度良好，透水性极高，为大气降水垂向补给地下水提供了有利的条件。地表水补给地下水区主要为碎屑岩出露区，地表水多往碳酸盐岩出露区径流，在碎屑岩与碳酸盐岩接触带由伏流入口、落水洞等岩溶个体直接补给地下水。农田灌溉水渗漏补给地下水的情况主要分布于地势较平坦、土壤覆盖良好的水稻耕种区，地表分布的山塘、小水库等蓄积雨水，形成天然溪流及季节性溪流补给地下水。影响补给的因素主要为降水量及降水强度，其次受地形地貌、岩石内裂隙的发育密度、地质构造及岩溶发育程度、岩性组合关系等影响，存在一定的时空差异性。

1.3.2径流
该区域内地下水径流方向区域上受白甫河流域、六冲河干流流域、赤水河茅台以上、野纪河-偏岩河、横江、牛栏江等四级流域分界线控制，由于含水岩组组合特征、褶皱、断裂构造、地形地貌及排泄基准面的控制，地下水径流方向和径流形式有所差异。根据地下水的不同径流方式，总体上将地下水径流特征分为深切河谷径流、排泄型（集中排泄）、向斜—断裂构造复合汇流型、背斜分流型、可溶岩与非可溶岩接触带径流型四类。
1.3.3排泄
区域上受白甫河流域、六冲河干流流域、赤水河茅台以上、野纪河-偏岩河、横江、牛栏江等流域的控制，该区域内岩溶地下水一般沿含水层走向或溶蚀裂隙、管道从分水岭高地向排泄基准面运移碎屑岩、白云岩及不纯碳酸盐岩分布区，地下水主要沿裂隙呈分散流径流，流量大小受其补给面积的宽窄、岩层倾角的陡缓控制，分散排泄，动态变化一般为较稳定；石灰岩出露区，地下水多以管道流形式集中径流、排泄，多出露于深切割河谷、沟谷和断裂带附近。受含水岩组的岩性组合特征、地质构造及地形地貌条件、地表水文网的展布等因素影响，调查区内典型岩溶地下水的径流、排泄类型分为集中排泄型（深切河谷排泄型）及分散排泄型，分散排泄方式是指地下水以下降泉、上升泉等形式分散排泄于河谷、溪沟、沟谷中，集中排泄方式是指地下水以地下河出口、伏流出口的方式集中排泄。

2、饮用天然矿泉水类型及空间分布
2.1冷矿泉
冷矿泉的空间分布主要受地层岩性控制，主要包括红层盆地型及碳酸盐岩层控型两大类。红层盆地型矿泉水主要分布在毕节、金沙等地区的侏罗系向斜盆地中，碳酸盐岩层控型矿泉水主要分布在该区域域沉积的寒武系地层以及黔中的三叠系地层中。
2.2温矿泉
温矿泉的空间分布除了受地层岩性控制外，往往与构造活动有关联。该区域温矿泉主要分布在毕节、纳雍、织金一带，该区域各温矿泉含水岩组主要为三叠系、二叠系、寒武系、震旦系等灰岩、白云岩中，大构造背景主要分布在海子街-朱昌断裂、马场走滑断裂、德江-纳雍走滑断裂、遵义-枫香走滑断裂、龙家湾断裂等晚近期活动断裂带上。
2.3饮用天然矿泉水赋存条件
综合分析本次调查饮用天然矿泉水点数量、类型及空间分布特点，该区域内三种类型的饮用天然矿泉水赋存条件与沉积时的古气候环境、地层岩性及其组、构造控制密切相关。
锶型饮用天然矿泉水主要赋存于碳酸盐岩地层中，其形成主要的古环境为台地相沉积的碳酸盐岩，由于钙锶地球化学性质相似，因此局限台地相碳酸盐岩沉积过程中菱锶矿（SrCO₃）和天青石（SrSO₄）常与方解石（CaCO₃）和石膏（CaSO₄）相伴生，使形成于此碳酸盐岩地层的矿泉水在水岩作用过程中富集有益元素锶，主要分布于七星关区、金沙、黔西、大方、纳雍、金沙等地。
偏硅酸型饮用天然矿泉水主要赋存于石英砂岩地层中，其有益元素偏硅酸主要来源于硅酸盐矿物（长石类）的水解，这类矿物在地下水的作用下发生水解，形成偏硅酸型矿泉水，主要分布于金沙-七星关-黔西、纳雍-大方一线。
锶+偏硅型饮用天然矿泉水主要赋存于深大断裂构造之中，分布于黔西县谷里镇，地下水在深大断裂运移，使得偏硅酸离子从深部向地表运移，与浅部的锶型饮用天然矿泉水混合形成复合型矿泉水。

3、主要饮用天然矿泉水区块特征
3.1地形地貌
区块地势总体北西高，南东部低，最高点位于该区域北西部田弯子北东侧山顶，海拔高程2039m，最低点位于该区域北东部宋官水库下游河谷中，海拔仅1498m，最大相对高差约541m。海拔一般在1600～1800m左右，相对高差200～400m。区内地形起伏较大，河谷深切，地形崎岖，尤其是在碎屑岩地区，其相对高差可达几百米，地形坡度多在20～50°，而碳酸盐地区地形起伏则相对较小，地形坡度多在10～20°，局部呈陡崖。
以毕节北东向向斜为中心，三叠系中统至侏罗系上统遂宁组碎屑岩地层为界，向向斜核部均为碎屑岩区的低中山侵蚀沟谷地貌。
3.2地质构造
区块大地构造位置位于扬子陆块-上扬子陆块-毕节北东向构造变形区，地表的构造形迹受控于毕节北东向构造的影响，北东向、南北向褶皱与断裂均较发育。区内发育的褶皱主要为毕节NE向向斜，轴向呈北东向延伸，褶皱轴向为50°；延伸长12～16km，宽0.5～3.5km，呈长条状，向斜轴沿北东向延伸至该区域外，向斜两翼岩层较为陡峭，倾角多为30～55°，向斜褶皱形态紧闭，核部地层为J₂s，向斜两翼出露地层为J₂sh-T₂y，整体位于毕节向斜的南东翼，体现为单斜构造。区内断裂构造不发育，在该区域内未见有断层出露，在向斜两翼均为单斜构造产出，北西、南东向两组节理裂隙发育，裂隙的发育为导通地下水的补给提供良好通道。
3.3地层岩性及富水性
区块内出露地层由老到新有三叠系中统杨柳井组（T₂y

）、三叠跨侏罗系二桥组（T₃J₁e），侏罗系中下统自流井组（J_1-2z）、侏罗系中统沙溪庙组（J₂sh）。区块天然饮用矿泉水含水岩组为侏罗系中统沙溪庙组（J₂sh），厚340～760m，岩性为砖红色、肉红色厚层块状石英砂岩、杂砂岩，含基岩裂隙水，富水性弱，是该区块矿泉水主要的含水层位。自然出露点S022调查时水温16.0℃，流量为0.19l/s，结合区域背景资料，该含水岩组主要特色有益元素为锶和偏硅酸。
3.4饮用天然矿泉水赋存条件
含水层为侏罗系（J）-三叠跨侏罗系二桥组（T₃J₁e），岩性为粉砂岩、粘土岩、细砂岩等，岩石中含有大量长石、石英等，而长石、石英的锶（Sr）、硅（Si）均较高，水源大气降水渗入后，在静水压力下沿岩层节理、裂隙缓慢地由北西山区向南西缓慢流动，在与富含锶和偏硅酸矿物的围岩长期接触，经溶滤、水解和碳化作用形成锶-偏硅酸型饮用天然矿泉水。另外，该含水层分布的清丰向斜为一个封闭的储水构造，节理裂隙的发育为地下水的赋存和运移提供良好的空间和通道。
3.5饮用天然矿泉水物理化学特征
根据区域水地质普查资料，结合矿泉水赋存岩体组合特征，对饮用天然矿泉水物理化学特征简述如下：
（1）感官特征
经收集水质检测数据显示，矿泉水色度/小于5度；浑浊度/NTU1.52；具有矿泉水特征性口味，无异嗅、异味；肉眼可见物无正常视力可见外来物，在温度较低时会有极少量的天然矿物盐沉淀物，无其他异物，感官上符合饮用天然矿泉水感官指标要求。
（2）水化学特征
矿泉水pH值7.95，属中性水；总硬度（以CaCO₃计）70.12mg/L，属于软水，溶解性总固体含量130mg/L。根据主要化学成分含量，按舒长列夫分类，该矿泉水水化学类型为HCO₃^--Ca²⁺型，水质达到Ⅱ类饮用水标准，属重碳酸钙型水。
（3）水质指标
经收集水质检测数据显示，水质界限指标锶含量为0.504mg/L，锶达到了饮用天然矿泉水界限指标标准；水质限量指标中硒、锑、砷等11种成分含量远远小于限量指标要求；污染物指标中挥发酚、氰化物、阴离子合成洗涤剂等6种成分含量小于限量指标要求；微生物指标中大肠菌群、粪链球菌、铜绿假单胞菌、产气荚膜梭菌均为0；符合微生物指标要求。
区块范围交通较为便利，且生态环境较良好，有作进一步饮用天然矿泉水勘查的前景。
4、资源量估算与勘查区块投放建议
根据估算结果，该区域的饮用天然矿泉水资源总量为24319m³/d，其中锶型饮用天然矿泉水资源为23305m³/d，占95.8%，占比最高；锶+偏硅酸饮用天然矿泉水资源量为929m³/d，占3.82%；偏硅酸饮用天然矿泉水资源量为85m³/d，占0.19%，占比最少。

综合各区块的开发条件及区位优势情况和环境条件、资源富集情况等，预先期投入勘查开发的区块有：金沙后山镇红花村区块可建30万吨/年的大型矿泉水锶型饮用矿泉水产业基地；金沙岩孔区块各条件都较成熟，下一步可建大于50万吨/年的特大型锶型饮用矿泉水产业基地；黔西谷里区块和纳雍董地杨家寨区块可投入建设为大型的水产业基地。其他区块也可以联合打造成为小中型的产业链。水产业基地的建设为脱贫攻坚和地方经济的提高带来有力影响，对发展地方经济起到推动作用。以上数据只是预测，各区块建设规模需结合下一步的矿泉水资源勘查和储量估算了提出具体有效的建设性意见。同时，进一步开展饮用天然矿泉水勘查工作，查明该区域饮用天然矿泉水分布情况，为合理利用矿泉水资源，将优势饮用天然矿泉水转化为经济效益提供技术依据。

参考文献

[1]贵州省毕节市市级颁证饮用天然矿泉水调查报告[R].毕节市自然资源和规划局2021(06)

[2]《食品安全国家标准饮用天然矿泉水》（GB 8537－2018）[S].中华人民共和国国家卫生健康委员会，国家市场监督管理总局2019（06）

[3]《地热资源地质勘查规范》（GB/T 11615-2010）[S].中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会发布2011（02）