向 刚，韦国巧

(1.贵州省地质矿产勘查开发局一〇四地质大队，贵州 都匀 558000；2.贵州经贸职业技术学院，贵州 都匀 558000)

0 引言

饮用天然矿泉水是一种含有一定量的对人体健康有益的微量元素或矿物质的优质地下水，是宝贵的液体矿产资源之一[1-2]。目前，随着人民物质文化生活水平的提高，矿泉水作为一种保健饮料越来越受到人们的欢迎。开发利用天然矿泉水资源已成为人民物质生活的迫切需要，同时对于推动地方绿色经济的发展具有重要意义。贵州省凤冈县红沙沟矿泉水为一岩溶大泉，该泉具有水量大、水质优良的特征，对其成因以及动态特征开展分析及研究，有助于查明天然饮用矿泉水资源的赋存条件和分布规律，对于西南岩溶地区勘查找寻优质饮用天然矿泉水具有重要的意义[3-4]。

1 研究区地质背景

研究区内出露地层由老至新有志留系韩家店组(S1h)、二叠系梁山组(P2l)、栖霞茅口组(P2q-m)、合山组第一段(P3h1)和第四系(Q)[5]。

合山组第一段(P3h1)：黄褐色页岩夹炭质泥岩、煤层。含基岩裂隙水，富水贫乏。

栖霞茅口组(P2q-m)：岩性主要为中至厚层灰岩。含水介质为裂隙-溶洞，其次为溶洞-管道，含碳酸盐岩岩溶水，地下水径流模数为6.78 L/s·km2，富水性强，水化学类型主要为HCO3-Ca型，矿化度为0.16～0.28 g/L[6-7]。

梁山组(P2l)：岩性为铝土质页岩夹燧石层，含基岩裂隙水，富水性贫乏。

韩家店组(S1h)：岩性主要为页岩及泥岩。含水介质为网格状分布的风化裂隙、构造裂隙等。含基岩裂隙水，地下水枯季径流模数为0.76 L/s·km2，富水性贫乏。

2 区域地下水系统

红沙沟矿泉水点位于葫芦塘岩溶大泉系统(F050110D-1-3)中，地貌组合类型为溶蚀峰丛洼地[8-9]。总体地势北高南低，地形起伏较大，相对高差 120～554 m，最高点位于系统北部无名山头，海拔1 346 m，最低点位于系统南部董家林S24岩溶泉出露处，海拔792 m。

该系统构造上处于北东向覃家坡背斜的西翼，整个系统的边界以相对隔水层为界，系统东部以梁山组相对隔水层为界，系统的西部以合山组一段的相对隔水层为界，南部以湄潭组相对隔水层为界，系统北部以梁山组为界[10]，系统内含水岩组为 P2q-m，岩性为较纯的厚层灰岩，系碳酸盐岩含水岩组，含水介质以溶孔、溶洞、裂隙等组合为其特征，含水不均匀。系统内岩溶洼地，落水洞等较发育，地下水接受大气降水补给，受地形地貌、地层岩性、四周碎屑岩圈闭等控制，地下水由北向南汇集、径流，分别于董家林(S24)、水清岩(S38)、葫芦塘(S52)、义阳春(S85)等地势低洼处以岩溶大泉的形式集中排泄。2018年2月枯测流量分别为S24：56.55 L/s、S38：71.55 L/s、S52：8.21 L/s，S85：8.62 L/s(图1)。

表1 葫芦塘岩溶大泉系统代表性泉点统计表

3 文地质条件及成因分析

3.1 补给径流排泄特征

红沙沟矿泉水点(S38号)出露于花坪镇石盆村红沙沟组，泉口标高759 m，其涌水量大，水质较好，该泉出露层位为二叠系阳新统栖霞茅口组(P2q-m)，岩性主要为灰岩，厚度为351～551 m，该层含水岩组含水介质组合类型为溶洞-管道型，地下水运移及赋存的空间主要为灰岩中的岩溶管道，富水不均一，栖霞茅口组地下水径流过程中在山体底部沿岩溶裂隙带涌出，为岩溶下降泉，2019年6月至2020年6月长观期间流量范围为71.55～189.75 L/s，该地层地下水枯季径流模数大于6 L/s·km2，富水性强(图2)。

该泉位于地下水系统的径流排泄区，补给区分布在地势较高的北部，补给区海拔一般为900～1 200 m，主要补给水源为大气降水，大气降水通过地表发育的溶孔、溶隙、落水洞等途径集中式补给地下。沿岩石中网络状、树枝状的岩溶裂隙径流，径流方向从北往南[11]。

栖霞茅口组地下水径流过程中，在红沙沟组山体低洼处，沿岩溶裂隙带涌出，成为红沙沟组溪沟的基流。

1.碳酸盐岩岩溶水，富水性强；2.纯碳酸盐岩含水岩组，富水性中等；3.碎屑岩含水岩组，富水性弱；4.泉；5.地层代号；6.地层产状；7.地下水流向；8.断层及编号；9.地层界线；10.剖面线；11.溪沟；12.保护区范围

3.2 地质构造条件

研究区外北侧发育一条北东向断层—水清岩断层，该断层为石盆冲断裂(F2)的分支断裂(F2-1),石盆冲断裂整体呈S型展布，由3条行迹相近的断层构成，属于南北向构造体系。水清岩断层F2-1呈北东向展布在红沙沟矿泉的上游补给区域，距离红沙沟矿泉约300 m，该断层倾向南东，倾角40°，该断层破碎带较宽，具有较好的导水性，其下盘地层为韩家店组碎屑岩，该碎屑岩具有较好的阻水性，地下水在从南往北径流过程中，受到下盘韩家店组碎屑岩的阻水作用，在红沙沟处出露形成下降泉。水清岩断层对红沙沟矿泉水的形成具有明显的控制作用(图3和图4)。

图3 A—A＇水文地质剖面图

图4 B—B＇水文地质剖面图

3.3 含锶成因分析

红沙沟矿泉水点锶含量达到0.4 mg/L以上，达到国家含锶矿泉水标准。地下水在径流过程中，受到石盆冲断裂—水清岩断层(F2-1)下盘韩家店组碎屑岩的阻水作用，并经断层破碎带导通，与栖霞茅口组灰岩中的含锶矿物充分接触、溶蚀、萃取等，含锶矿物在地下水中溶解，导致地下水中锶含量增加，并沿岩溶裂隙带出露，成为红沙沟含锶天然矿泉水。因此，红沙沟矿泉点成因属于碳酸盐岩层控型兼断裂裂隙型。

表2 红沙沟矿泉水(S38)涌水量动态变化表

图5 红沙沟矿泉露头处流量动态曲线图

4 红沙沟矿泉的动态特征

S38号泉涌水量较大，动态长期观测时间为2019年6月3日至2020年6月30日，为一个完整的水文年，其中每年的5-8月为丰水期，12月至次年3月为枯水期，4月、9月至11月为平水期。观测结果表明，地下水的流量变化与大气降水变化过程基本一致，其在枯水季节的流量小，在丰水季节流量最大，其动态成因类型属于气象型。S38号泉涌水量变化范围为71.55～189.48 L/s，涌水量动态变幅为2.65，涌水量动态变化范围较小，其动态特征属于较稳定型(图5)。

通过对S38号矿泉水温度的测量，整个观测期内泉水温度均保持在13℃～15℃，泉水温度较为稳定。

5 结论和建议

5.1 结论

(1)凤冈县花坪镇花盆村红沙沟矿泉水锶含量范围0.41～0.47 mg/L，属于含锶的天然矿泉水,其它各项离子指标、感官指标、理化指标、毒理性指标、放射性指标达到了饮用天然矿泉水国家标准要求，水质较为优良。

(2)矿泉水出露于二叠系栖霞茅口组中，为岩溶下降泉，矿泉水系栖霞茅口组地下水径流过程中，溶解了岩石中含锶矿物，导致地下水中锶含量增高，并沿低洼处的岩溶裂隙带涌出地表，其成因属于碳酸盐岩层控型兼断裂裂隙型。

(3)红沙沟矿泉水涌水量大，流经勘查区入口溪沟(H01)处枯季最小流量为41.90 L/s，计算的允许开采量为2 896 m3/d(105万 m3)，该值远远大于拟建矿泉水厂计划年开采量11万 m3(411 m3/d)，未来矿泉水建厂开发利用资源量保障程度高。

5.2 建议

由于黔中地区岩溶大泉、地下河广泛分布，且地下水富集与岩性和构造条件紧密相关，因此在该区域开展找寻优质矿泉水具有一定的找矿远景。建议在该区域结合岩性和构造条件开展矿泉水调查，进行水质采样分析，寻找更多优质天然矿泉水资源。