益陽市城區礦泉水成礦機理分析

劉幸庭

（湖南省地勘局四一四隊，湖南 益陽 413000）

一、前言

湖南省益陽市城區地下的玄武巖巖體中賦存有豐富的天然礦泉水資源，該礦泉水除偏硅酸含量大于界限值外（一般為50-80mg/l），水中還含有一定數量對人體有益的鋰、鍶、鋅等微量元素，屬低鈉含偏硅酸的重碳酸鈣鎂型優質天然礦泉水，是湖南省一處寶貴的礦泉水水源地。

二、區域地質環境條件

本區位于安化—瀏陽東西向構造帶中段與新華夏系第二沉降帶復合處，跨越洞庭湖凹陷區與寧鄉—邵陽相對隆起區之間。區內地層有冷家溪群和第四系。巖漿巖為細碧玄武巖。地質構造發育有北北東向、北東向和北西向斷裂。該區地質特征概述如下（圖1）。

（一）地層。第四系主要分布于城區東北部，為二元結構的粘土、砂礫石層，地層總厚度12.5-83.4m；城區周圍主要為冷家溪地層，巖性主要為灰綠色粉砂質板巖，地層厚度大于3000m。

（二）巖漿巖。據區域資料顯示，本地區細碧玄武巖呈北東寬、南西窄土楔形賦存于冷家溪群中組中，與正常沉積巖，呈整合和斷層接觸。形成時代為中元古代，據產于巖體中的花崗斑巖脈同位素測年為754百萬年。顯然玄武巖形成時代遠大于754萬年。該玄武巖可分兩個噴發旋迥：第一噴發旋迥分布于城區中部和東南部，賦存冷家溪群中組中上部，玄武巖中間夾絹云母板巖，底部常夾基性凝灰巖和凝灰質熔巖。第二噴發期分布于城區西部，賦存冷家溪群中組上部，玄武巖中間夾砂質千枚狀板巖。

（三）構造。區內構造較復雜，皺褶斷裂發育。

褶皺主要為石咀塘倒轉背斜，該背斜位于益陽市南郊的赫山廟至鄧石橋一帶，軸線長大于7km。核部由武陵期變玄武巖夾砂質板巖夾層組成。翼部為冷家溪群中組板巖砂質板巖及粉砂質板巖組成。背斜的北西翼正常，東南翼倒轉，次級褶曲發育。該背斜被同期華夏系和后期新華夏系以及北西向斷裂切割破壞。在軸部和西翼發育著各種方向，不同規模的中酸性巖脈。

本區主要有三組方向斷裂，分別為NE向（華夏系）、NNE向（新華夏系）、NW向。

三、該礦泉水形成的條件

（一）巖石地球化學條件。地下水之所以能形成各種類型礦泉水，根本的前提是地下水流經含有特征組分的巖類，它們是形成礦泉水特征組分的物質來源。巖石中的礦物成分決定著礦泉水特征組分的形成，在不同巖性地層中分別出露不同類型的礦泉水。

益陽市城區含水巖體主要為玄武巖，玄武巖中的原生硅酸鹽礦物（如橄欖石、單斜輝石、基性斜長石及碧石或火山玻璃等）及變質作用形成的變質硅酸鹽礦物（透閃石、透輝石、陽起石、簾石、蛇紋石、綠泥石、絹云母、石英等）被裂隙滲透水溶濾發生水解，在合適的地球化學環境條件下（特別是PH值為5-9時），其中部分非晶質SiO2溶于水中形成H2SiO3。

據檢測結果，該玄武巖化學成分：SiO2 50.08-52.1%，全區平均51.09%，CaO為8.15-9.33%，全區平均9.26%，MgO為5.61-8.70%，全區平均8.60%，同時還含有不等微量元素。而該區地下水PH值一般在6.8-7.11之間，偏硅酸的形成既有豐富的物源，又有合適的地球化學環境，所以有利于H2SiO3的形成。

（二）斷裂構造條件。斷裂構造條件為礦泉水形成及出露創造了外動力條件、運移條件和化學條件?；顒有詳嗔呀浂啻螛嬙爝\動，有利于形成深切溝谷，有利于大氣降水沿裂隙滲入和向縱深運移。地下水經斷裂構造深循環，徑流中升溫，其溶解能力增強，促進水巖交換，強化了水對周圍巖石的淋濾和溶解作用，從而使地下水中溶解了多種礦物質。斷裂帶又成為礦泉水循環交替運移的主要途徑?？梢哉f，沒有地下的深而長的斷裂存在，是不可能形成礦泉水的。

本區發育有華夏系褶皺及斷裂構造，還發育有新華夏系和北西向斷裂構造，新華夏系斷裂割切華夏系構造，北西向斷裂割切新華夏系和華夏系構造，其中以新華夏系和北西向兩組斷裂規模較大，兩者交織形成本區斷裂骨架，斷裂性質為一系列張扭性和壓扭性斷裂帶。在鉆孔巖芯上主要反映出破碎帶的石英脈和巖石碎塊，由于這些斷裂構造的割切，構成斷塊狀構造，斷塊內節理裂隙發育，其斷裂帶水平及垂向延伸皆較大，從而為地下水沿斷裂帶向深部運移創造了良好條件，而成為本區礦泉水形成的有利地質和水文地質條件，是本區礦泉水形成的另一個基本條件。

四、該礦泉水的成礦機理

歸納區內礦泉水形成機理為：礦泉水主要由大氣降水滲入地下形成，地下水在風化裂隙和構造裂隙中儲存與運移，同時溶解巖石中和巖脈及斷裂充填物中的SiO2，使淺部地下水中含有一定的H2SiO3。另外，該區南部和西部地勢較高處的地下水沿層間裂隙和斷裂帶向深部滲入，在深部及深部的橫向運移中，特別是在巖體附近，由于高溫高壓環境，地下水與硅酸鹽礦物發生作用而生成H2SiO3，含H2SiO3的地下水再得到含H2SiO3的巖漿期后熱液水，變質熱液水和沉積水等的混合，這種混合水含H2SiO3較高，并在巖體深處高壓高溫作用下，沿斷裂破碎帶向上運移，運移過程中溫度隨地溫場變化降低，到達淺部后，又通過地表淺部斷裂裂隙及風化裂隙而擴散，并與淺部本身含H2SiO3的裂隙水混合，這就形成了本區的偏硅酸型礦泉水。

參考文獻

卜鴻鵠 1987 《四一四隊工作區礦泉水初步調查報告》，湖南省地勘局四一四隊內部資料；