甘肃永登龙泉第三系锶型承压矿泉水分布特征与成因探讨

1、甘肃永登龙泉第三系锶型承压矿泉水分布特征与成因探讨2005第14卷第1期甘肃地质ACTAGEOLOGICAGANSU2005V_0I_l4NO.1文章编号:10044116(2005)0100860004甘肃永登龙泉第三系锶型承压矿泉水分布特征与成因探讨魏荣道,姚宝贵(1.甘肃矿业开发研究院,甘肃兰州730000;2.甘肃省地质环境监测院,甘肃兰州730000)摘要:本文就永登龙泉第三系锶型承压矿泉水的产出条件,分布特征进行了概述,着重对其形成的地质条件和水文地质条件进行了分析,对锶型矿泉水的成因进行了探讨,为寻找同类型矿泉水具有一定借鉴意义.关键词:第三系;承压水;锶型矿泉水;永登龙泉;甘肃

2、中图分类号:P641.7文献标识码:B1自然地理永登龙泉第三系锶型承压矿泉水位于永登县龙泉寺镇龙泉村一带.地理坐标:东经103.2300103.2400;北纬36.2900”36.3000.海拔18301900m.区内属内陆半干旱气候,干旱少雨是其特点.年平均气温5.9,7月最热(18.4),1月最冷(一9.1).年降水量422.1mm,多集中在6,7,8三个月.年蒸发量1879.8mm,为年降水量的4.5倍.庄浪河为黄河一级支流,由北向南流经龙泉地段,多年平均径流量1.85×10m.12月至翌年2月为枯水期;810月为丰水期,占年径流量的41.9%.2承压矿泉水产出地质及水文地质条

3、件永登龙泉矿泉水产于永登一河口凹陷第三系上新统临夏组,属承压水.该承压水分布于满城一张家磨之间(见图1),长40km,宽68km,面积260km.是一套冲积相砾卵石与泥岩互层,但以砂砾石为主的沉积,钻探揭露最大厚度221m.矿泉水产地在大地构造上处于昆仑一秦岭褶皱收稿日期:20050302带祁连中间隆起带的永登一河口中,新生界凹陷马家坪向斜地段,呈一向南倾斜的向斜(见图2).由于挽近时期老构造的复活,造成了差异性升降运动表现强烈.马家坪向斜的南部较北部凹陷的更为强烈,不但使上新统的沉积韵律受到破坏,导致南北岩性差异很大,同时也直接影响到该含水层的补径排条件.2.1含水层及岩性图3所示为永登一张

4、家磨纵剖面,基本反映了永登龙泉锶型承压矿泉水的蕴育过程(补,径,排条件).第三系据岩性和含水层特征由上而下划分为5层.第1层:以砂卵石及砾岩为主,局部地段顶部见有泥岩分布.该层仅限于在向斜东翼分布,厚18.50-23.57m.富水性较弱,分布有限.第2层:为泥岩及砂质泥岩,构成隔水层.第3层:以砾卵石为主,夹砂砾石及砂层,轻微胶结至半胶结,为第一承压水层.顶板埋深在庄浪河谷及丘陵地段,分别为50125m,压力水头25100m.承压水位在龙泉以北处于地表以下,深度一般为2550m;龙泉以南庄浪河谷I,级阶地范围内,位于地表以上,高出地表1530m.含水层厚度110.0(马家坪,包括4m的隔水层)

5、61.98m(徐家磨包括2层隔水层15.85m).单位出水量大多在0.51.71/s?m.该层为龙泉一带主要的锶型第1期魏荣道等:甘肃永登龙泉第三系锶型承压矿泉水分布特征与成因探讨87图l永登一河口地区第三系凹陷构造略图Fig.1SketchmapoftheTertiarydepressionstructureinYongdengHekouareaI一马雅山一魏家大山隆起;一永登一河口凹陷;,一高岭褶皱带2一黄涝池向斜带;3一湟水强烈褶皱带;4一马定坪一马滩向斜带;一中川隐伏基地隆起;1一背斜;2一向斜;3一晚期活动断层;4一河谷地带;5一上新统凹陷(龙泉承压矿泉水分布区);6一隆起承压矿泉水

6、含水层.第4层:为泥岩及砂质泥岩,构成隔水层.第5层:以砾卵石为主,具轻微胶结至半胶结,与第3层相比,颗粒较细,含泥增加,渗透性较差,为第二承压含水层.其顶板埋深在向斜轴部为150260m,压力水头140220m;向斜两翼顶板埋深和压力水头减小.单位出水量大多在0.150.51l/s?m02.2补,径,排条件分析永登庄浪河谷上新统承压水的补给,主要发生在永登满城一柳树之间南北宽2km的范围内,这里为承压水的”露头”地带,普遍掩埋于河床近代冲积层及黄土之下,承压水的补给主要是通过吸收庄浪河谷潜水来实现的.由于地质构造及地貌条件制约,永登庄浪河谷上新统承压水自北向南运动.在马家坪以北,平均水力坡度

7、7.8;马家坪以南为4.14.3.表明上新统承压水的径流是畅通的,同时也是承压水水质较好的原因之一.龙泉以下至张家磨一带是上新统承压水的主要排泄区(实测泉水总量为2771/s),主要以泉的形式排泄进入庄浪河.2.3承压矿泉水动态特征水位:在+3.80+4.10m之间,其动态变化基本稳定,具季节一开采型动态特征.水温:动态稳定,常年为12.水质动态:基本稳定.溶解性总固体401.32426.88:K+Na22.9025.40:Ca46.1948.62;Mg25.8129.64;HCO3218.64225.77;SO4151.1364.37;C129.6032.80.除SO4的变幅略超外,其余均小

8、于20%.3承压矿泉水水化学特征及水质3.1水化学特征化学类型单一,为HCO一CaHMg!型水;有害元素无一超标,符合要求.3.2水质物理性质与感官指标:矿泉水无色,无味,无沉淀,无杂质,水温1212,pH值7.44,属中性水.其物理性质与感官效果良好.常量元素:K(2.29mg/L);Na(27.84mg/L);Ca(53.37mg/L);Mg(25.43mg/L);Fe”+Fe!(<0.018mg/L);NH(<0.04mg/L);CO3(0.0mg/L);HCO3一(218.6mg/L);C1一(42.6lmg/L);SOt一(66.24rag/L);NO3一

9、(9.84nag/L);F一(<0.02mg/L);矿化度(457.7mg/L);总硬度(262.75mg/L).微量元素:矿泉水中含有多种对人体健康有益的微量元素,其中锶含量为0.3950.514mg/L.其它有益元素如锂(<0.003mg/L),锌(0.010mg/L),碘C0.020mg/L),偏硅酸(14.9mg/L)等均有一定含量,大大提高了矿泉水的品质.放射性元素:总a为0.04±0.06t?g/L,总B为0.75±0.06g/L,符合要求.微生物指标:细菌总数为1个/mL,大肠菌群为M?PN0个/mL,符合要求.污染指标:挥发酚(以

10、苯酚计)<0.0015rag/L;88甘肃地质第14卷圈毗皿黄±园蝴圈目囤舾系撒至第四系t更新统晚期第四系上更新统中期第三系上新统圜囝龇图2龙泉地区第三系上新统地质剖面图Fig.2GeologicalsectionofPliocene.TertiaryofLongquangarea图3永登龙泉第三系锶型承压矿泉水发育过程示意图Fig.3SchematicdiagramofthedevelopmentprocessoftheYongdenglongquanTertiarystrontiummineralwaters氰化物(CN)<0.001mg/L;亚硝酸(

11、NO)0.0048mg/L.各项污染物指标符合要求,说明龙泉附近第三系上新统承压水未受到污染.龙泉矿泉水理化组分表达式:器丁.Q式中:SlP一达标微量元素(mg/L);M一矿化度(mg/L);pH一酸碱度;T一水温();Q一地下水单井涌水量(m/a).才(.根据上式,龙泉矿泉水的表达式为:s5?4M446.2番/IVlg等L,a3).)3.q)pH7.44T12Q1268.6据此龙泉矿泉水可定名为锶型饮用天然矿泉4矿泉水成因分析锶在地壳中的平均含量为375×10,由于锶资源非常分散,大都以痕量元素分布在造岩矿物和啪拗啪珊瑚1l111r第1期魏荣道等:甘肃永登龙泉第三系锶型承压矿泉水分

12、布特征与成因探讨89副矿物中,难以富集成独立矿物,均为含锶矿物.尽管世界上发现的锶矿物有46种之多,但主要工业矿物为天青石(Sr,Be,Ca)SoJ,常出现在与钙,镁等元素性质相近的第三系含石膏粘土层中.就我国锶矿产出条件看,第三系为锶矿的主要含矿层位.如四川干沟,玉峡,云南金顶,湖北狮子立山的锶矿均产自第三系古新统含膏盐沉积层和上新统粘土岩之中.由上可见,锶型矿泉水的形成与第三系膏盐层具有密切的成生关系.就永登龙泉锶型承压矿泉水的形成来讲,受马家坪向斜和野狐城基底隆起等地质构造的控制,第三系野狐城组膏盐层(处于龙泉上游矿泉水补给源之一的观音庙石膏矿产于该层中)受降水补给作用,溶解了膏盐层中的

13、天青石矿物后,再向下游径流,使得承压水中富含大量的Sr元素,最终在龙泉一带富集形成锶型矿泉水;另外,承压水补给源头处于永登满城一柳树一带,在向下游径流时,形成了较长距离的径流过程,这就给承压水在径流过程中溶解膏盐层中的含锶矿物(天青石)带来了一定的时间和空间,最终在龙泉一带富集形成锶型饮用天然矿泉水.5开发利用前景分析5.1资源保证程度永登龙泉锶型承压矿泉水资源量为790.69×10rn/a(2.166×10rn/d),达到中型矿床规模.目前作为生活用水的开采量为182.5×10m/a,尚有600×10ID/a(1.643×10rn/d)的富余

14、储存量,完全可以满足矿泉水开发的需求.5.2开发利用前景分析由于受世界范围内水质污染的影响和人们对矿物质营养需求的日趋增长,特别是塑料包装的出现大大促进了矿泉水的销售.从上世纪30年代开始,天然饮用矿泉水产销量年平均增长10%,远远超过了各国的工业增长率.目前产量超过100万t的国家有法国,德国,意大利和俄罗斯等.法国维希矿泉水为含碳酸气的重碳酸钠矿泉水,以其疗养价值而闻名全球,具有调节液体酸碱平衡,改进消化障碍,促进肝功能恢复和促进胰岛功能的作用,对各种肝炎,胆道病,胃溃疡,关节炎,过敏症,糖尿病,多种儿童疾病均有疗效.我国矿泉水资源丰富,有产地2500多处,天然矿泉水生产厂家1100多家,

15、年生产量185万t.开发利用较早的有山东青岛崂山矿泉水和广东龙泉矿泉水.河南陕县温塘矿泉水属重碳酸钠钙型,其水质可与法国维希矿泉水媲美,年产量在100万t以上,在国际上每吨价值在1000多美元,相当于开发了一个上百吨的大金矿.我省矿泉水资源较为丰富,仅兰州各县,区共查明矿泉水产地6处.目前兰州市共有饮用水生产企业40多家,绝大多数以生产大桶纯净水为主,而生产矿泉水的企业寥寥无几,规模十分有限,尚未形成知名品牌.因此,随着人们生活质量的逐步提高,矿泉水市场潜力巨大.永登龙泉锶型承压矿泉水具有得天独厚的产出条件和区位优势,资源保证程度高,因而具有广阔的开发利用前景.6结语综上所述,通过对永登龙泉锶

16、型承压矿泉水的形成条件分析,结合整个陇西盆地锶型矿泉水分布特点,尽管大多数矿泉水不是直接产于第三系中,但在矿泉水上游补给区均有第三系产出,说明锶型矿泉水的形成与第三系膏盐层有着密切的成生联系,无疑为锶型矿泉水的形成提供了全部和部分的矿质来源.由此推断,在甘肃境内第三系膏盐层发育地区,只要拥有丰富的地下水资源,均是寻找锶型矿泉水的有利地区.参考文献1甘肃省地质矿产局.甘肃省区域地厦志M.北京:地质出版社.1989.(英文摘要见第95页)第l期王孝通等:临泽杨台洼滩凹凸棒粘土及石膏矿床95ATTAPULGITECLAYDEPOSITANDGYPSUMDEPOSITOFYANGTAIWATANINL

17、INZEDISTTRICTWANGXiaotong,CUIQiao,ZHANGGuoying(1.GansuMineralResourcesResearchandExploitationInstitute;2.No.4GeologyandMineralExplorationTea77l,GansuProvincialBureauotGeolog3n7zdMineralExplorationandDevelopment,Jiuquan735000,China)Abstract:InYangtaiwatan,gypsumdepositwasdiscoveredin1956,attapulgitec

18、laydepositwasdiscoveredin1993.Thedepositsbedisthickandextendswidely,whichhascommonphysicalandchemicalpropertieswhichissameasotherattapulgiteclayinChinaandabroaduniquecharacteristicsandtherearealotofnutritionalmicroelement,Thedepositisofgreateconomics,itfillsingapsinthefieldsofthistypedepositinGansuProvince.Keywords:Attapulgiteclay;Gypsum;GansuProvince;Linze-.?一?-?(上接第89页)?-?-?”DISCUSSIONSOFTHEDISTRBUTIONCHARACTERISTICSANDGENESISOFTHETERTIARYCONFINEDWATERANDITSSTRONTIUMMINERALWATERSINLONGQUANOFYONGDENGCO