貴州省中壩鎮地熱井礦泉水地質環境及其影響分析

     位于貴州省高原石阡縣的中壩鎮地熱水源，其飲用型地熱礦泉水的開發利用前景廣闊，在市場的需求下，開發礦泉水和地熱水資源是當前的熱點，此水源點具有水質清亮、口感好，以及環境未遭破壞和污染的特征。多數水源點的硫含量較高，不宜飲用和醫用。但通過對石阡縣中壩鎮地熱井礦泉水水源地(108°11'30″E，27°27'35″N) 的水文地質調查、分析測試及遙感分析，其所含的微量元素達到國家飲用天然礦泉水的標準，具有較高的開發利用價值。

 

  1 地質環境概況

 

  1． 1 地層巖性

 

  區內出露地層由老到新為板溪群( 厚度＞5000 m)、震旦系(厚度13 ～ 261 m)、寒武系( 厚度3 ～ 1523 m)、奧陶系(厚度0 ～ 230 m)、志留系(厚度99 ～ 577 m)、二疊系( 厚度12 ～ 306 m) 和第四系(厚度0 ～ 10 m)。

 

  1． 2 地質構造

 

  區內主要地質構造較發育，構造位于石阡背斜及紅石壓扭性斷裂復合部位:

 

  (1)石阡背斜:呈北北東向，狹窄條狀展布，核部常被與其走向一致的石阡壓扭性斷裂破壞，呈“S”型彎曲。背斜兩翼不對稱，西翼較緩，傾角25～ 45°，核部地層高臺組、婁山關群白云巖，兩翼為圖1 中壩鎮地質圖奧陶系及志留系地層。

 

  (2)紅石壓扭性斷裂:走向北東，斜貫全區，在紅石至花橋傾向南東，傾角45 ～ 70°，在花橋西南傾向北西，傾角80°左右。北東端上盤上升，西南盤上盤下降。斷距200 ～ 1500 m。斷裂兩側巖層擠壓拖動撓曲、破碎帶、角礫巖、硅化發育。紅石壓扭性斷裂形成于雪峰期，此后長期活動，燕山期活動最強，干擾和切斷了一系列褶皺和斷裂，沿斷裂帶溫泉出露，說明該斷裂近期仍有活動。

 

  1． 3 地形地貌

 

  區域位于貴州高原第二梯級面，地處武陵山脈西南緣，地勢總體南、北兩側高，東、西兩側相對較低，受石阡河的切割、侵蝕、堆積作用下，形成東西向低中山河谷地貌，河谷兩岸形成Ⅰ ～Ⅱ級河谷階地，階地較平坦，主要堆積物為亞粘土、砂、砂石層及含礫亞粘土。

 

  2 地熱地質條件

 

  2． 1 含水巖體及地下水類型

 

  地熱水資源形成的四個要素為熱儲層、熱儲體蓋層、熱流體通道及地熱源［1］，根據含水巖體具有相近性質和水力聯系的巖層組合，且組合后的含水巖組不存在明顯而穩定的隔水層原則，在考慮含水層的巖性、結構、水理性質和地下水賦存條件下，將區內地下水劃分為碳酸鹽巖巖溶水含水巖體，基巖裂隙水含水巖體和松散巖類孔隙水含水巖體三種基本類型。由于松散巖類孔隙水零星分布于石阡河谷兩岸Ⅰ、Ⅱ級基座階地上，堆積2 ～ 5 m 的河卵石、砂及亞砂土，含微弱孔隙水，對供水意義不大，所以未對其開展調查。

 

  2． 2 地下水補徑排條件

 

  地下熱水補給源主要為大氣降水，沿地表發育的落水洞以及溶蝕裂隙補給，地下熱水的徑流主要受石阡斷裂、背斜的控制，地下水沿斷裂向深部循環運移、徑流，受南北向、北東向斷裂構造的影響、控制，以熱礦泉、地熱井開采的形式排泄。

 

  3 地熱井礦泉水特征評價

 

  3． 1 感官評價

 

  區內熱礦水物理性質呈無色、無味、無嗅、透明，色度值15，濁度值＜ 5，無肉眼可見物，煮沸前后均無異臭異味，地下水水溫恒定不受氣溫變化的影響，常年溫度保持在42. 5 ℃以上，為低溫熱水。

 

  總體上測區地下水物理性質良好。

 

  3． 2 水質類型

 

  區內地下水水質中主要化學成份為Na +、Ca2 +、Mg2 +、K + 等陽離子以及HCO －3 、SO2 －4 、Cl －、CO2 －3等陰離子，其含量決定了地下水水化學類型。

 

  據此，按舒長列夫分類法，將地下水水化學類型劃分為HCO3—Na + 型。熱礦水pH 值多在9. 4 ～ 9. 13之間，屬偏堿性水，礦化度503. 3 ～ 565. 58 mg /L，為淡水，總硬度(CaCO3計) 17. 04 ～ 17. 40 mg /L，為軟水。

 

  3． 3 水質界限指標

 

  界限指標鍶( 0. 54 ～ 0. 57 mg /L)、偏硅酸(20. 80 ～ 29. 76 mg /L)、鋰(0. 27 ～ 0. 31 mg /L) 均達到礦泉水標準，含量鋅(Zn)、硒(Se)游離二氧化碳、溶解性總固體含量低于標準(表1)。

 

  3. 4 水質限量指標

 

  揮發性酚類、氰化物、亞硝酸鹽及總放射性均達到礦泉水標準，表明區內熱礦水沒有遭受污染。

 

  3. 5 微生物指標

 

  水樣中檢出細菌總數(6 ～ 30 cfu /mL)、大腸菌群數(0 個/100 mL) 檢測結果均達到礦泉水標準，表明該處熱礦水符合飲用衛生標準。

 

  4 遙感特征分析

 

  地理信息系統(GIS)、遙感(ＲS)和全球定位系統(GPS)是目前對地觀測系統中空間信息獲取、存儲管理、更新、分析和應用的三大支撐技術，也是現代環境保護、社會可持續發展、資源合理規劃利用、城鄉規劃與管理、自然災害動態監測與防治等的重要手段［2］。從20 世紀70 年代，GIS 在美國、加拿大、英國、澳大利亞等發達國家地學領域已經開始應用，我國從20 世紀90 年代起，借助地礦部的“1∶5萬區域地質調查土建的數字制圖”列為“八五科技攻關計劃”為開端，引入GIS 應用與地質領域［3］。大量研究結果表明，作為空間信息管理系統的GIS 及其應用可貫穿于地質環境評價的整個過程，便于模型重新評價，實現資料的動態化管理［4］。地熱資源與GIS 結合，以數據位驅動數據，立足圖形數據，建立起地熱資源環境多源評價方式，探討GIS 空間分析功能與地熱資源評價方法技術，促進在經濟活動開發中的基礎設施建設、環境治理、生態修復，資源可持續發展提供基礎的科學數據。

 

  由于地熱井水源地位于中壩鎮邊緣，緊鄰白巖河，現結合《生活飲用水衛生標準》、《飲用天然礦泉水》、《飲用水水源保護區劃分技術規范》等給水水源衛生防護范圍的相規定，擬將地熱井水源地核心區保護區范圍劃為50 m，緩沖區為100 m，取水點至上游1000 m 及下游100 m 的50 m 寬的水域作為線性影響區(圖2)。50 m 核心區內應設立明顯標志，不得設置生活居住區和修剪禽畜飼養場、滲水廁所、滲水坑，不得堆放垃圾、糞便、廢渣或鋪設污水渠道，應保持良好的衛生狀況和綠化。100 m 緩沖區內，嚴禁進行可能污染水源的任何經濟建設活動，在農業上，不得使用工業廢水或生活污水灌溉和施用持久性貨劇毒的農藥，不得從事破壞深層土層、巖溶地層的活動。

 

  5 結論

 

  經過對石阡縣中壩鎮地熱井水水源地進行了水文地質調查、分析測試等相關工作，查明了該水源地的水文地質條件及水化學特征。其感官指標、限量元素類別和組分、放射性污染物及微生物等均符合國家飲用泉水水質標準。此外，通過遙感影像圖2 中壩地熱井空間分析圖特征分析及實地調查，石阡縣中壩鎮地熱井礦水水源地自然環境良好，補給區植被繁茂，除谷地中有少許農田外，無廠礦，居民多且分散居住，有利于礦泉水的開發和水源地的保護，通過初步劃定保護區范圍，做好相關規劃，防止地熱泉水點遭受污染，以保證可持續開發利用。