广东省涂里塘矿泉水的基本特征及形成机理探讨

王小海

[摘要]涂里塘矿泉水厂利用2号和8号泉进行生产，虽然2个泉相距仅45m，但泉的性质截然不同，水质相差甚大，2号泉水中溶解性总固体、游离CO2、偏硅酸、锂、锶均达到饮用天然矿泉水规范的界限指标，为复合型碳酸水，而8号泉水仅偏硅酸达标，具有一定的特色。本文通过调查其水文地质条件、水质数据来分析研究2个泉的基本特征和形成机理。

[关键词]含水层 构造 矿泉水 水质 形成机理

[中图分类号] P641.7 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-23-2

1矿区概况

水源地位于丘陵山区，北西部海拔125～168.5m，坡度8～26°；南东部海拔221.5～300m，坡度13～35°；中部为北东-南西向分布的谷地，长2km。丘陵区植被发育。地表小溪流较发育，南东方向上磷水库面积约1800m2，蓄水量约4万m3。水源地地处亚热带季风气候区，年平均降雨量1442mm，每年4～9月为雨季，占全年降雨量的80%；年蒸发量996～1406mm，降雨量大于蒸发量。

2矿区水文地质

矿区及周边出露地层有白垩系上统南雄组、侏罗系中统漳平组、侏罗系下统金鸡组、震旦系及第四系；区域内断层较发育，且规模不一，按走向分主要有两组断层，即北东向的F1～F3断层和北西向的F5断层。水源地处于莲花山北麓的九龙嶂北西侧丘陵山区，F1（五华—永定）断层带上。在水源地范围沿断层出露16个泉（或泉群），矿区主要开采的2、8号泉也分布在其中，该断层走向NE35°，倾向北西，倾角36～43°；上盘为白垩纪上统南雄组地层，下盘为燕山早期第三阶段侵入的花岗岩。地下水类型有：红层裂隙水和块状岩类裂隙水。其中红层裂隙水富水性弱；块状岩类裂隙水富水性中等。

矿区内2、8号泉均为天然出露的矿泉，2号→8号泉方向235°，两眼泉间距45m，泉口标高均为+120m，高出沟谷5m，其中2号泉在断层带上，为一断层上升泉，属复合型碳酸矿泉，具承压特点；8号泉产在断层带次一级硅化破碎带中，为一下降泉，属硅酸矿泉，不承压（见图1）。

3水质特征

2号泉水化学类型为HCO3-Na·Ca类型；pH值6.28～8.14，属中性水；其中溶解性总固体2089～2180mg/L，属微咸水，游离CO2313.6～399mg/L，偏硅酸含量119～128mg/L，锂含量0.30mg/L，锶含量1.18mg/L，均达到饮用天然矿泉水规范的界限指标，为复合型碳酸水，水质较稳定。但铁、锰、氟含量超标，经水质净化设备净化后已达标。

8号泉水化学类型为HCO3-Na·Ca类型；pH值6.60～7.46，属中性水，溶解性总固体107～110mg/L，属淡水；偏硅酸含量28.3～37.81mg/L，含量变化稍大，达到饮用天然矿泉水规范的界限指标，为硅酸型矿泉水，与2号泉水质差异较大。

2号泉为复合型矿泉水（口感微咸），其中有五项元素达到国家饮用天然矿泉水标准；而与之相隔仅45m的8号泉只有偏硅酸含量达到国家饮用天然矿泉水的标准，周边发现的1号、13号、14号、7号、9号、4号、3号等泉水均未出现微咸口感。现针对这种特殊的情况，对2号和8号矿泉水的形成机理进行相关分析。

2号泉为上升泉，属承压水，埋深比8号泉深，属于较深层的地下水；2号泉水历次化验的Na+：Cl-摩尔浓度的比值范围为20.07：1～48.375：1，可以排除源于古海水的可能；将2号泉水历次的化验结果投影到piper三线图上（见图2），属于典型的深层花岗岩裂隙水；2号泉位于F1断层破碎带，断层下盘为燕山三期花岗岩，上盘为白垩系上统南雄组砂岩，2号泉必然与地表的潜水有一定的水力联系。现初步推测2号泉水中有一部分水来源于深层的承压水，该部分水在花岗岩裂隙中受高温高压的影响，在水循环的过程中溶滤了花岗岩中的Na、Ca、Fe、Mn等诸多元素。一部分水来源以地表的潜水，在深层的承压水沿断层上升的过程中与地表的潜水发生混合，从而形成了矿化度、游离CO2、锂、锶、偏硅酸含量5项界限指标达到国家饮用天然矿泉水标准的重碳酸钙钠型矿泉水，其中Na、Ca、Fe、Mn等元素都远远高于8号泉水。

8号泉为下降泉，且水中Na+、TFe、Mn2+等离子含量低，初步推断其类型为潜水，属非承压水，在其水循环过程中溶滤了其路径上的岩石的有益成分后形成偏硅酸型矿泉水。

作为汇水面积不是很大的潜水，其丰枯水期的流量应有较明显的波动，据以往的监测数据显示其变化起伏也较明显，和推导结果吻合。

综上所述，矿泉水形成的水文地质环境是：2号泉中一部分水为深层花岗岩裂隙水，在深层受高温高压的影响而溶解了花岗岩中较多元素；一部分水来源于断层中的潜水，最终形成了矿化度、游离CO2、锂、锶、偏硅酸含量5项界限指标达到国家饮用天然矿泉水标准的重碳酸钙钠型矿泉水。8号泉为类型为潜水，属非承压水，是以大气降水深入补给基岩裂隙水后，沿断裂带和延伸较深的节理裂隙，经深部循环运移，在其水循环过程中溶滤了其路径上的岩石的有益成分后形成偏硅酸型矿泉水。经野外实地调查表明，涂里塘矿泉水在埋藏条件、循环条件、水力性质、动态变化以及水质情况等都具备矿泉水的一般特征。

4允许开采量

4.1动态观测

据原“七二三地质大队”在1994年1月～1995年3月期间对2号、8号泉的抽水总量动态观测来看，2号泉71.54～78.80m3/d，8号泉52.70～58.75m3/d。2010年储量核实期间的厂区抽水总量，2号泉74.3～77.8m3/d，8号泉54.9～57.6m3/d。从多年动态监测数据可看出开采多来天然流量没有减少，泉流量基本稳定。

4.2允许开采量

2号泉、8号泉，原流量分别为0.186～0.203L/s、0.114～0.140L/s，总流量为0.300～0.343L/s。在原泉眼处开挖建成浅井，即2号井（泉）、8号井（泉）。建井后2号井（泉）的抽水量为73～78m3/d，8号井（泉）的抽水量为55～61m3/d，总流量为128～139m3/d。1995年10月，原广东省矿产储量委员会批准2号井C级允许开采量70m3/d、8号井C级允许开采量50m3/d，两井共120m3/d。

经核实工作于丰、枯水期分别对2号井、8号井进行抽水试验，单井涌水量分别为74～78m3/d、55～58m3/d，总涌水量129～136m3/d。2010年8月至2011年1月进行了动态观测。2号井的涌水量77～80m3/d，8号井的涌水量57～60m3/d，总涌水量134～140m3/d。以上成果表明，两井的涌水量与原评价期间的涌水量变化不大。

涂里塘矿泉水经过多年开采，通过本次核实表明，水质比较稳定，水量波动不大。因此，原广东省矿产储量委员会批准的C级允许开采量可以升为B级。截至2011年1月19日，涂里塘矿泉水保有B级允许开采量120m3/d，其中2号井70m3/d、8号井50m3/d。

5存在问题及建议

1.2号泉铁、锰、氟超过限量标准，矿泉水厂引进净水设备后初步试验可以降低，使其达到规范要求，而不影响其它达标界限指标，但为保证矿泉水产品，建议对净水设备处理后的水进行长期内部监测，确保界限指标和限量指标符合规范要求；

2.8号泉在2006年至2010年的三份水质分析结果中，偏硅酸含量仅有一次为28.3mg/L，应对其进行加密监测，确保水质后供应市场。

参考文献

[1]《广东省梅县涂里塘饮用天然矿泉水勘查评价报告》.1995年.广东省地质局七二三地质大队.

[2]《广东省梅县涂里塘饮用天然矿泉水资源核实报告》.2010年.广东省地质局七二三地质大队.

[3]《地下水运移模型》.1993年.南京大学.朱学愚、谢春红.

[4]《中国天然矿泉水资源形成分布特征》.2011年.吉林省地质环境监测总站.张振权.