甘肃省饮用天然矿泉水类型与分布特征

在综合阐述甘肃省自然地理及区域水文地质条件的基础上,利用2014—2015年完成的614组地下水及地表水水质测试分析数据(包括感官指标、一般化学指标、矿泉水界限指标、矿泉水限量指标和污染指标),依据《食品安全国家标准饮用天然矿泉水》(GB8537-2018),系统分析归纳总结了甘肃省饮用天然矿泉水类型、分布及产出特征。结果表明,省内饮用天然矿泉水基本类型主要有锶型、偏硅酸型、锂型、碘型、锌型和硒型矿泉水六类,具备1项或1项以上的界限含量指标达到标准的水点共有417处,其中锶型(含复合型)矿泉水411处,是甘肃省的主要矿泉水类型,其余类型的矿泉水仅零星出现;按产出的地貌单元分析,锶型矿泉水产出率由多到少依次分布于河西走廊(82.2%)、陇东黄土高原(80.2%)、甘南高原(67.2%)、北山区(61.5%)、祁连山—阿尔金山区(59.7%)、陇西黄土高原(53.5%)、陇南山地(19.6%);按不同类型地下水及地表水中锶含量达标率分析,白垩系、新近系碎屑岩类孔隙裂隙水最高(平均85.4%),其次为第四系松散岩类孔隙水、断裂破碎带裂隙孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩裂隙岩溶水(平均53.2%),地表水最低(平均32.7%)。新近系—白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水中锶元素最易富集。研究结果对甘肃省矿泉水资源的勘查开发利用有重要的指导作用。     

湘南泥盆系碳酸盐岩区富锶饮用天然矿泉水成矿规律

湘南地区泥盆系碳酸盐岩分布广泛,文章在分析湖南省新田县新圩富锶饮用天然矿泉水形成的岩性、构造、水文地质条件、水文地球化学成因的基础上,通过探究影响锶富集的因素,揭示出泥盆系碳酸盐岩分布区富锶饮用天然矿泉水的成矿规律:泥盆系佘田桥组泥灰岩中锶的高丰度、相对封闭的地下水循环交替条件和弱的水动力条件是形成富锶饮用天然矿泉水的根本条件,循环深度和水温是锶富集的重要影响因素。湘南地区台盆相佘田桥组泥灰岩分布区是寻找富锶饮用天然矿泉水的首选靶区,特别是平缓的溶丘岗地地区的阻水断裂上盘以及靠近岩浆岩岩体和区域导热断裂附近是寻找富锶饮用天然矿泉水的有利地段。      

鲁西北地区理疗热矿水的形成条件及找矿靶区

鲁西北地区赋存发育碳酸盐岩类裂隙-岩溶型与砂岩类裂隙-孔隙型2种理疗热矿水,碳酸盐岩类裂隙-岩溶型理疗热矿水主要为氟·锶水;砂岩类裂隙-孔隙型理疗热矿水主要为锶水和溴·锶水。根据对理疗热矿水形成条件的分析,研究区内的鲁西地块阳谷-齐河凸起与坳(凹)陷区内的顶部风化壳岩溶发育的基底凸起(潜山)是碳酸盐岩类裂隙-岩溶型理疗热矿水的找矿靶区;华北坳陷区内深大断裂及坳(凹)陷边缘较大断裂附近的次级构造发育区是砂岩类裂隙-孔隙型理疗热矿水的找矿靶区。     

贵州省岩溶地区饮用天然矿泉水化学特征及其宏量组分来源分析

贵州省饮用天然矿泉水资源非常丰富,且水质优良,本文对贵州省岩溶地区饮用天然矿泉水进行了系统的水样采集、水质化验等工作。检测结果显示,贵州省岩溶区饮用天然矿泉水pH值7. 0～8. 1,为中性水;溶解性总固体(TDS)含量介于160. 64～925. 10 mg/L之间,平均含量为369. 70 mg/L,属淡水;总硬度(以CaCO_3计) 136. 8～740. 6 mg/L,平均硬度为293. 0 mg/L,属微硬-硬水;有益元素锶含量介于0. 11～6. 91 mg/L之间,平均含量为1. 28 mg/L,总体上,贵州省饮用天然矿泉水属中性微硬-硬富锶型淡水。Piper三线图显示其水化学类型以HCO~(3-)-Ca~(2+)(Mg~(2+))为主。基于前人研究成果,并结合多种地球化学图解分析,旨在剖析贵州省饮用天然矿泉水水化学特征,探讨其宏量组分来源。贵州省饮用天然矿泉水Gibbs图解显示,其水化学组分主要来源于岩石风化淋滤作用,部分受大气降雨影响较明显; Mg/Na-Ca/Na图解投点均落于碳酸盐岩和硅酸盐岩之间,且明显偏向于碳酸盐岩,指示其主要受控于碳酸盐岩的溶滤作用;HCO~(3-)-(Mg~(2+)/Ca~(2+))图解投点主要集中在方解石和白云石过渡区域,显示其主要来源于方解石的溶解,白云石溶解亦有一定贡献。通过宏量组分来源相关分析,对贵州省岩溶地区饮用天然矿泉水成因规律的认识有一定指导意义。     

山西省寿阳县超深水位岩溶矿泉水田的开发与利用

山西寿阳县矿泉水田位于娘子关泉群岩溶水系统西北部补给径流区。受多期构造影响,使该处奥灰岩溶深埋,而其深部地下水交替却较为积极,使补给区游离CO2随大气降水进入岩石裂隙,溶解奥灰岩中的菱锶矿,形成了超深水位岩溶矿泉水田。该处矿泉水具有高锶、低钠特征和优势,且含有锶、锌、钼、偏硅酸等有益于人体健康的元素或组分,有较好的开发前景。     

柴达木盆地矿泉水资源前景和开发利用条件

7种矿泉水界限指标测试结果显示,柴达木盆地地下水富含多种对人体健康有益的微量元素。其中,锶含量普遍达到饮用天然矿泉水标准(GB8537-2018)要求,局部地段的锶、锂与溶解性总固体,或锶与溶解性总固体同时达标;部分锶达标地段的地下水中锂、锌含量虽未达标但量值较高。与国内外已查明的矿泉水水质对比,其具有锶含量高的特点、多项成分达标的稀缺性品质,以及开发锶型矿泉水、含锂锌的锶型矿泉水、锂锶溶解性总固体复合型矿泉水、锶溶解性总固体复合型矿泉水的良好资源前景。从产销条件看,柴达木盆地大部分地区地下水环境受人为干扰少,基本保持着纯净的天然状态,可供选择的开采靶区多,建厂的场地开阔,同时区内丰富的电力能够提供可靠的生产动力、通达四周的铁路和国道方便产品运输。综合评判认为:柴达木盆地具有开发利用天然饮用矿泉水的资源禀赋及环境条件,长期发展有望成为高品质饮用水产业基地。目前,可在大柴旦、乌兰、都兰、德令哈、格尔木等地10处地下水源靶区开展天然饮用矿泉水资源调查评价。     

贵州汇善谷锶-偏硅酸复合型天然饮用矿泉水成因探讨

绥阳汇善谷温泉是贵州省内碳酸盐岩分布区十分少有的锶-偏硅酸复合型天然温矿泉水。通过对研究区水文地质条件、温矿泉水的水文地球化学及环境同位素特征分析,认为汇善谷复合型温矿泉水的形成受水-岩作用和构造作用控制。温矿泉水中δ~(87)Sr/~(86)Sr同位素值0.709 1～0.709 2,指示锶元素来源于碳酸盐岩-蒸发盐岩建造中的含锶矿物,未见幔源锶供给。δD-~(18)O、δ~(34)SO_4~(2-)同位素表明,该温泉矿泉水在区域内接受大气降水后沿构造面向地下深部渗透循环增温,形成较高温度的地热水,并在CO_2参与下与娄山关组天青石(SrSO_4)和蒸发岩(CaSO_4)及类质同象于石膏、文石、方解石等矿物发生水-岩作用形成富Sr-SO_4~(2-)·HCO_3~--Ca·Mg型水。H_2SiO_3形成在热储深度2 172.8～2 811.2m,热储温度68.9～85.4℃的地质条件下石英矿物的水解和地热水沿断裂对流循环过程中溶滤先期形成的硅化碳酸盐岩、石英脉矿物,使SiO_2不断迁移、富集并结合水体中H+形成H_2SiO_3型温矿泉水。     

甘肃省锶矿泉水的富集环境及其形成机理研究

甘肃省位于中国四大地理区（北方区、南方区、西北区和青藏高原区）的相接部位,气候类型多样、地质构造活动强烈、地形复杂、地貌形态多样,复杂的地质条件、多样的地理气候环境和水文地质条件,为锶矿泉水的形成提供了有利条件。通过对全省644个水点的样品检测分析,表明锶含量主要集中在0.09~1.00 mg/L,最高值达15.6 mg/L,锶含量≥0.40 mg/L、达到饮用天然矿泉水界限含量的水点共有411个,占全部水点的58.1%,锶是甘肃省地下水中普遍含有并且含量较丰的微量元素之一。经统计分析表明,在水文地质单元上,以山前盆地第四系地下水为主的河西走廊平原区和以白垩系碎屑岩孔隙裂隙水为主的陇东黄土丘陵区地下水中最有利于锶的富集;地下水类型上,以中新生界碎屑岩地下水锶最易富集,而以变质岩为主的基岩裂隙水不利于锶的富集;循环特征上,以具备深循环条件的盆地型地下水系统最有利于锶的富集,而循环路径短、交替条件较强烈的局部水流系统中地下水锶偏贫。围岩中的锶丰度,决定了地下水中锶的含量,白垩系和新近系碎屑岩、古生界碳酸盐岩中锶丰度高,决定了白垩系碎屑岩地下水、新近系碎屑岩地下水和碳酸盐岩岩溶水具备锶矿泉水富集的物质条件;同时锶在地下水中富集,还与地下水所处的构造环境和地下水循环运移特征有关,盆地型的地下水流系统和进行深循环的地下水从补给区到排泄区径流距离远,循环路径长,地下水在含水层的滞留时间长,有利于锶在地下水中的溶解和富集。     

贵州省饮用天然矿泉水化学特征及锶型矿泉水分布规律

贵州省饮用天然矿泉水资源非常丰富,且类型多样。本文对贵州省饮用天然矿泉水进行采集检测工作。根据水质检测结果及其分布,贵州省饮用天然矿泉水水温变幅较大,变化于13.0℃～52.9℃之间,平均为22.2℃; pH值介于7.0～8.1之间,平均为7.4,总体呈中性水。Piper三线图显示其水化学类型以HCO3(SO4)-Ca(Mg)为主。数理统计分析结果显示,贵州省饮用天然矿泉水阴阳离子的变异系数较大,反映出贵州省饮用天然矿泉水地下水化学组份形成与演化的因素相对复杂。贵州省饮用天然矿泉水类型分析得出,贵州省饮用天然矿泉水以单一锶型为主,二元复合型和多元复合型饮用天然矿泉水相对较少;饮用天然矿泉水锶含量等值线图显示,锶高值区主要分布于遵义市绥阳县和安顺市黔西县,而在黔东南州全区、贵阳市南部地区以及毕节市-六盘水市西部地区饮用天然矿泉水锶含量较低,未达锶型矿泉水限值。通过对全省饮用天然矿泉水锶含量等值线图的分析,探讨了贵州省锶型饮用天然矿泉水分布规律,为揭示全省锶型饮用天然矿泉水的成因规律具有一定指导意义。     

隆尧酒厂锶－偏硅酸饮用天然矿泉水

本文阐述了矿泉水形成与赋存条件，指出该矿泉水赋存于第四系中、上更新统中粗砂为主的孔隙中，属松散岩类孔隙水。该矿泉水水化学类型为重碳酸钙·镁型，锶、偏硅酸达到饮用天然矿泉水国家标准（ＧＢ８５３７－８７）的界限指标，属含锶－偏硅酸的重碳酸钙·镁型饮用天然矿泉水。     

薄层灰岩浅部岩溶发育特征及分布模型

碳酸盐岩往往含有较多泥质夹层,多发育浅部岩溶裂隙,影响工程基础稳定性。文章依托广西合山市溯河矿区某道路浅部岩溶调查成果,分析了薄层灰岩岩溶宏观形态和垂直分布特征,按照溶蚀程度将其分为碎屑残留带、表层岩溶带和下部包气带;通过室内溶蚀试验,分析了矿物组成、CO2及水动力条件影响下的溶蚀规律;对比分析了薄层和厚层岩溶发育特征。结果表明:（1）薄层灰岩浅部岩溶发育程度与微地貌有关,通常在山谷和地下水强径流带溶蚀作用更为强烈;（2）薄层灰岩溶蚀优先开始于方解石,在岩石表面形成溶孔、粗糙程度增加,提供了侵蚀性溶液流动通道;（3）薄层灰岩岩溶较厚层灰岩岩溶规模小,分布较为均匀,由地表土体渗入地下岩体的地下水含有较多侵蚀性CO2水溶液,会促进岩溶作用的进行;（4）薄层灰岩浅部岩溶发育分布模型为:发育均匀的微小溶蚀裂隙在溶蚀下渗过程中遇到软弱夹层时会沿水平向扩展并随进一步溶蚀作用被充填,垂向深部发展时溶蚀作用逐步消散。     

Effect of Farmyard Manure Application on Dissolution of Carbonate Rocks and Its Eco-environmental Impact

A much improved understanding of how farmyard manure application may affect carbonate rock dissolution is needed in order to predict possible feedbacks between the rock carbon cycle and the global climate system. Two carbonate mineral rock tablets; dolomite and limestone were buried at six depths between 0 and 110 cm in a soil typical of the subtropical karst area in Guiyang City, Guizhou Province. The extent of tablet dissolution, soil CO2, soil pH, soil water content, soil mineral and chemical composition, and chemical composition of soil water were tested in order to assess the degree of dissolution under manure application over the course of one year. The results show that manure addition decreases the dissolution rate of carbonate rocks; limestone and dolomite by between 11.7%-116.9% and 25.0%-65.69% respectively, with the dissolution rate of limestone consistently exceeding that of dolomite under the same conditions. Our data indicates that the rate of pedogenesis of the dolomite and limestone rocks is decreased as much as 35.77% and 59.41% respectively, as a result of manure application. Moreover, the results suggest that manure application accelerated the generation of soil CO2, with soil CO2 concentration increasing on average by 93.94%, and the CO2 flux increasing by 67.64% compared with the control profile. Finally, the data also indicates that manure decreases CO2 uptake by dissolution of carbonate rocks by 25.50%-39.45% on a Guiyang city scale. The counteraction of the CO2 sink contributed by karst water due to farmyard manure utilization in general karst area (both dolomite and limestone) however was 59.41%-62.72%, indicating the application of manure successfully reduces both dissolution and CO2 release to the atmosphere.

     

基于扫描电镜和CT成像技术的碳酸盐岩溶蚀作用微观结构和变化规律研究

为研究溶蚀作用下碳酸盐岩孔隙的演变规律及控制作用,文章选取三峡地区4种类型碳酸盐岩开展溶蚀实验。同时结合扫描电镜、CT成像对实验前后岩石的溶蚀特征及孔隙结构进行测试。结果表明:溶蚀总发生在低晶格能的矿物处且沿矿物晶体的菱形解理面以及薄弱部位发育,表现为对矿物和孔隙等结构的选择性溶解;碳酸盐岩的孔隙度对溶蚀过程影响较小,岩石的孔径大小是影响碳酸盐岩溶蚀速率的重要因素;小孔径岩石的溶蚀多在样品表面发育小型溶孔,大孔径岩石的溶蚀主要发生在孔隙隙壁且有向岩石内部溶蚀的痕迹;经溶蚀改造,孔喉半径和连通性均呈现出增长趋势。本研究对碳酸盐岩差异性岩溶作用机理及岩溶发育规律的认识有一定指导意义。      

早成岩期喀斯特化研究新进展及意义

基于四川盆地多个层位的、不同岩相的碳酸盐岩具有差异岩溶特征的发现与思考,结合当今国外有关碳酸盐岩早成岩期喀斯特化研究进展的调研,进行了简单的梳理与归纳。(1)喀斯特物质基础可分为孔渗性较好的早成岩期岩石与致密的晚成岩期岩石2类。它们分别以基质粒间孔和裂缝作为岩溶水的输导介质,形成所谓的非受限管道与受限管道,从而控制了不同成岩期岩石的喀斯特形态特征,并强调不同成岩期碳酸盐岩孔渗性控制喀斯特缝洞发育模式。(2)重视不同地理环境对喀斯特化的影响,按地理环境可以分为岛屿、海岸型喀斯特和大陆型喀斯特2类:前者主要以与大气淡水透镜体相关的化学溶蚀为主,发育极具识别意义的侧翼边缘溶洞,但其影响是局部性的;后者以地表、地下河流的机械侵蚀为主,地下暗河沉积发育,其影响是区域性的。(3)重点关注目前国内涉及较少的早成岩期喀斯特的宏观与微观特征、判识标志以及溶蚀机理等研究成果。最后,结合四川盆地古生界多个层位类似早成岩期喀斯特的发现与识别,分析总结早成岩期喀斯特型储集层发育及分布特征,以期今后对类似喀斯特现象的发现、识别以及相关储集层的勘探提供参考与借鉴。     

碳酸盐岩差异性风化成土特征及其对石漠化形成的影响

碳酸盐岩极低的酸不溶物含量使岩石风化产生的残积土壤物质数量极少，并产生巨大的体积缩小，促使早期形成的残积土在重力作用下不断向下塌陷。显著的差异性风化使基岩面强烈起伏，甚至形成大量的岩溶尘洼地、裂隙、地下管道、洞穴系统等。在重力和水的作用下，土粒沿垂直和水平方向上经微距离或短距离搬运到上述低洼或地下空间中，甚至由地下河带到更远的地方，这是碳酸盐岩地区土壤丢失的重要方式，也是形成石漠化最主要的地质因素。土壤在地表分布高度不均匀，是碳酸盐岩地区的地表少土的重要原因。对于酸不溶物含量相当的石灰岩和白云岩而言，由于白云岩的差异性风化明显弱于石灰岩，以及受各种应力作用后，白云岩形成的节理及裂隙密集而均匀，从而提高了近地表白云岩的含水能力，延长了风化过程中的水－岩反应时间，使风化作用可以相对集中于地表或近地表进行，有利于岩石的整体风化作用的进行，同时使白云岩风化壳基岩面起伏相对较小，风化残积形成的土壤分布也相对均匀。因此，白云岩区地表土层较厚，石漠化程度也稍弱于灰岩区。     

珠江流域岩溶地下河分布特征与影响因素研究

珠江流域岩溶地下河枯季流量约4 738.69万m3·d?1,赋存丰富的地下水资源,探讨地下河分布和发育特征对我国南方岩溶水资源的开发利用具有重要的指导意义。文章以西南岩溶区大量的野外调查工作为基础,结合珠江流域内1∶20万水文地质普查报告,选择348组岩石样品和1 036条岩溶地下河,从岩性、地形地貌、构造、水动力条件和新构造运动等角度总结分析珠江流域地下河发育规律、分布特征及其影响因素。结果表明:地下河在比溶解度介于0.84~1.2的细粒?鲕粒生物碎屑纯灰岩中最为发育,在比溶解度介于0.43~0.61的泥质灰岩中发育较弱。根据地下河形态及水循环演化条件,将地下河分为发育初期单管型、发育多期羽毛型、新构造控制网络型、发育成熟期树枝型4种类型。地形地貌和地表河网决定岩溶地下河运动的趋势和方向;构造控制地下河发育的空间格局,其中构造反接复合部位、压扭性断裂两侧破碎带、与非可溶岩接触带、褶皱弯曲最大部位、背斜轴部破碎带和向斜轴部地下河发育尤为明显;水动力特征影响地下河发育规模和发育深度;新构造运动促进地下河发育向深性、继承性、新生性发展。      

碳酸盐岩中喀斯特水的“多元”空隙研究

喀斯特水的特征与其他岩石中的裂隙水、孔隙水具实质性区别,主要原因是碳酸盐岩发育有多元空隙,导致喀斯特化岩体中的水介质复杂多样性。为便於深入研究,本文把喀斯特水运动归纳为两个类型:(1)不纯碳酸盐岩、结晶白云岩、中国北方的灰岩中的溶隙水,流态为层流运动;(2)中国南方的灰岩中的溶洞水(指Ⅲ水动力带),流态为紊流运动。     

白莲洞遗址危岩体形成机理及破坏模式

以广西柳州白莲洞遗址崖体为研究对象,经地质调查发现,白莲洞遗址崖体存在共计47处不稳定岩体,崖体岩性主要为厚层灰岩,岩溶发育且该厚层灰岩岩体节理裂隙十分发育,存在着诸多危岩体。通过野外地质调查与室内理论分析表明:白莲洞遗址崖体陡峭,灰岩厚层,层理面、构造裂隙、岩溶裂隙和卸荷裂隙发育,在持续暴雨、地震的强有力触发下导致山体松弛,变形加剧,形成了以柱状、楔形体状、块状为主的特大型危岩体,且多处于高位-特高位,从而表现出倾倒、滑移和少量坠落及其复合型的多种破坏模式;其变形破坏绝非突发,厚层块状构造、岩溶发育、坚硬灰岩夹白云岩透镜体及发育的节理裂隙是其形成的主要先天基础因素;降水的渗入、岩溶裂隙水的溶蚀及强烈的根劈作用为其主要触发因素。