贵州省中坝镇地热井矿泉水地质环境及其影响分析

     位于贵州省高原石阡县的中坝镇地热水源，其饮用型地热矿泉水的开发利用前景广阔，在市场的需求下，开发矿泉水和地热水资源是当前的热点，此水源点具有水质清亮、口感好，以及环境未遭破坏和污染的特征。多数水源点的硫含量较高，不宜饮用和医用。但通过对石阡县中坝镇地热井矿泉水水源地(108°11'30″E，27°27'35″N) 的水文地质调查、分析测试及遥感分析，其所含的微量元素达到国家饮用天然矿泉水的标准，具有较高的开发利用价值。

 

  1 地质环境概况

 

  1． 1 地层岩性

 

  区内出露地层由老到新为板溪群( 厚度＞5000 m)、震旦系(厚度13 ～ 261 m)、寒武系( 厚度3 ～ 1523 m)、奥陶系(厚度0 ～ 230 m)、志留系(厚度99 ～ 577 m)、二叠系( 厚度12 ～ 306 m) 和第四系(厚度0 ～ 10 m)。

 

  1． 2 地质构造

 

  区内主要地质构造较发育，构造位于石阡背斜及红石压扭性断裂复合部位:

 

  (1)石阡背斜:呈北北东向，狭窄条状展布，核部常被与其走向一致的石阡压扭性断裂破坏，呈“S”型弯曲。背斜两翼不对称，西翼较缓，倾角25～ 45°，核部地层高台组、娄山关群白云岩，两翼为图1 中坝镇地质图奥陶系及志留系地层。

 

  (2)红石压扭性断裂:走向北东，斜贯全区，在红石至花桥倾向南东，倾角45 ～ 70°，在花桥西南倾向北西，倾角80°左右。北东端上盘上升，西南盘上盘下降。断距200 ～ 1500 m。断裂两侧岩层挤压拖动挠曲、破碎带、角砾岩、硅化发育。红石压扭性断裂形成于雪峰期，此后长期活动，燕山期活动最强，干扰和切断了一系列褶皱和断裂，沿断裂带温泉出露，说明该断裂近期仍有活动。

 

  1． 3 地形地貌

 

  区域位于贵州高原第二梯级面，地处武陵山脉西南缘，地势总体南、北两侧高，东、西两侧相对较低，受石阡河的切割、侵蚀、堆积作用下，形成东西向低中山河谷地貌，河谷两岸形成Ⅰ ～Ⅱ级河谷阶地，阶地较平坦，主要堆积物为亚粘土、砂、砂石层及含砾亚粘土。

 

  2 地热地质条件

 

  2． 1 含水岩体及地下水类型

 

  地热水资源形成的四个要素为热储层、热储体盖层、热流体通道及地热源［1］，根据含水岩体具有相近性质和水力联系的岩层组合，且组合后的含水岩组不存在明显而稳定的隔水层原则，在考虑含水层的岩性、结构、水理性质和地下水赋存条件下，将区内地下水划分为碳酸盐岩岩溶水含水岩体，基岩裂隙水含水岩体和松散岩类孔隙水含水岩体三种基本类型。由于松散岩类孔隙水零星分布于石阡河谷两岸Ⅰ、Ⅱ级基座阶地上，堆积2 ～ 5 m 的河卵石、砂及亚砂土，含微弱孔隙水，对供水意义不大，所以未对其开展调查。

 

  2． 2 地下水补径排条件

 

  地下热水补给源主要为大气降水，沿地表发育的落水洞以及溶蚀裂隙补给，地下热水的径流主要受石阡断裂、背斜的控制，地下水沿断裂向深部循环运移、径流，受南北向、北东向断裂构造的影响、控制，以热矿泉、地热井开采的形式排泄。

 

  3 地热井矿泉水特征评价

 

  3． 1 感官评价

 

  区内热矿水物理性质呈无色、无味、无嗅、透明，色度值15，浊度值＜ 5，无肉眼可见物，煮沸前后均无异臭异味，地下水水温恒定不受气温变化的影响，常年温度保持在42. 5 ℃以上，为低温热水。

 

  总体上测区地下水物理性质良好。

 

  3． 2 水质类型

 

  区内地下水水质中主要化学成份为Na +、Ca2 +、Mg2 +、K + 等阳离子以及HCO －3 、SO2 －4 、Cl －、CO2 －3等阴离子，其含量决定了地下水水化学类型。

 

  据此，按舒长列夫分类法，将地下水水化学类型划分为HCO3—Na + 型。热矿水pH 值多在9. 4 ～ 9. 13之间，属偏碱性水，矿化度503. 3 ～ 565. 58 mg /L，为淡水，总硬度(CaCO3计) 17. 04 ～ 17. 40 mg /L，为软水。

 

  3． 3 水质界限指标

 

  界限指标锶( 0. 54 ～ 0. 57 mg /L)、偏硅酸(20. 80 ～ 29. 76 mg /L)、锂(0. 27 ～ 0. 31 mg /L) 均达到矿泉水标准，含量锌(Zn)、硒(Se)游离二氧化碳、溶解性总固体含量低于标准(表1)。

 

  3. 4 水质限量指标

 

  挥发性酚类、氰化物、亚硝酸盐及总放射性均达到矿泉水标准，表明区内热矿水没有遭受污染。

 

  3. 5 微生物指标

 

  水样中检出细菌总数(6 ～ 30 cfu /mL)、大肠菌群数(0 个/100 mL) 检测结果均达到矿泉水标准，表明该处热矿水符合饮用卫生标准。

 

  4 遥感特征分析

 

  地理信息系统(GIS)、遥感(ＲS)和全球定位系统(GPS)是目前对地观测系统中空间信息获取、存储管理、更新、分析和应用的三大支撑技术，也是现代环境保护、社会可持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要手段［2］。从20 世纪70 年代，GIS 在美国、加拿大、英国、澳大利亚等发达国家地学领域已经开始应用，我国从20 世纪90 年代起，借助地矿部的“1∶5万区域地质调查土建的数字制图”列为“八五科技攻关计划”为开端，引入GIS 应用与地质领域［3］。大量研究结果表明，作为空间信息管理系统的GIS 及其应用可贯穿于地质环境评价的整个过程，便于模型重新评价，实现资料的动态化管理［4］。地热资源与GIS 结合，以数据位驱动数据，立足图形数据，建立起地热资源环境多源评价方式，探讨GIS 空间分析功能与地热资源评价方法技术，促进在经济活动开发中的基础设施建设、环境治理、生态修复，资源可持续发展提供基础的科学数据。

 

  由于地热井水源地位于中坝镇边缘，紧邻白岩河，现结合《生活饮用水卫生标准》、《饮用天然矿泉水》、《饮用水水源保护区划分技术规范》等给水水源卫生防护范围的相规定，拟将地热井水源地核心区保护区范围划为50 m，缓冲区为100 m，取水点至上游1000 m 及下游100 m 的50 m 宽的水域作为线性影响区(图2)。50 m 核心区内应设立明显标志，不得设置生活居住区和修剪禽畜饲养场、渗水厕所、渗水坑，不得堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水渠道，应保持良好的卫生状况和绿化。100 m 缓冲区内，严禁进行可能污染水源的任何经济建设活动，在农业上，不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用持久性货剧毒的农药，不得从事破坏深层土层、岩溶地层的活动。

 

  5 结论

 

  经过对石阡县中坝镇地热井水水源地进行了水文地质调查、分析测试等相关工作，查明了该水源地的水文地质条件及水化学特征。其感官指标、限量元素类别和组分、放射性污染物及微生物等均符合国家饮用泉水水质标准。此外，通过遥感影像图2 中坝地热井空间分析图特征分析及实地调查，石阡县中坝镇地热井矿水水源地自然环境良好，补给区植被繁茂，除谷地中有少许农田外，无厂矿，居民多且分散居住，有利于矿泉水的开发和水源地的保护，通过初步划定保护区范围，做好相关规划，防止地热泉水点遭受污染，以保证可持续开发利用。