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渔洋河流域宜都地区发现含锶矿泉水

发布于: 2018-11-27 16:34:10

 1.项目概况

“渔洋河流域1∶5万水文地质环境地质调查”子项目,归属于“岩溶地区水文地质环境地质综合调查”工程下设的“川渝鄂岩溶峡谷区1∶5万水文地质环境地质调查”项目,由自然资源部中国地质科学院岩溶地质研究所承担。项目周期为2016—2018年。主要任务是开展渔洋河流域1∶5万水文地质环境地质综合调查,查明区域水文地质环境地质条件、岩溶发育基本规律、相关生态环境地质问题、地下水系统特征、岩溶水资源及开发技术条件,评价水资源环境承载力,编制地下水开发利用和地质环境综合治理区划,提出地下水合理开发利用与保护方案,为解决调查区干旱缺水问题、经济发展规划和生态保护提供地质科学依据;建立水文地质数据库,为地下水资源合理开发利用和地质环境综合整治提供支撑。

2.成果简介

(1)在宜都地区发现富Sr矿泉水分布区。本次调查取样分析评价,在宜都地区发现地下水中微量元素Sr含量较高,所采30组地下水样品中,Sr含量均值在238.96μg/L。根据采样点统计有19个水点在200μg/L以上,达到天然饮用矿泉水值(200μg/L)(图1)。同时,水质检测指标未超标;水质类型为重碳酸钙、镁型水;pH值属弱碱性;是一种水质较优、含微量元素的矿泉水。锶是人体不可缺少的一种微量元素,有益于人体健康,建议进行Sr矿泉水的开发利用详细勘查评估工作。 区内富Sr地下水分布面积约120km2,主要分布在古近系—新近系及寒武系娄山关群地层中。其中,杨家湾长期监测数据,发现Sr含量均值为2159μg/L,约为Sr天然饮用矿泉水限值的10倍,且观测时期流量约为85L/s(图2),具有较大的开发价值。天然地下水中的Sr主要来源于岩石中。其中,杨家湾泉系统出露于寒武系娄山关群局部地区,岩性为白云岩夹页岩,上游发育溶洞、落水洞等各种岩溶形态,岩溶介质不均匀性明显,岩溶地下水循环较快,水岩作用明显,使得岩石中的Sr溶滤出来(图3)。而该地层其他地区发育的一条地下河中Sr未达到矿泉水标准,因此,需进一步开展地球化学的相关工作,以查明该地区地下水中富Sr的机理。

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(2)查明了含水层结构及富水性特征,圈划了富水靶区。区内岩溶地下水含水介质具有多重性,包括溶孔、溶隙、溶缝、岩溶管道、溶洞等,尺度大小不一。碳酸盐岩裂隙溶洞水含水介质以岩溶管道、溶洞为主,溶隙、溶缝、溶孔等共存,其主要特征为在有利地段,以岩溶管道水为主,在其他地带以岩溶管道、溶蚀裂隙、溶孔等并存。岩溶管道的发育受地形地貌、地层岩性、构造及地表水系切割的影响。渔洋河两岸坡面分布大量的岩溶洼地、落水洞、溶沟溶槽、溶蚀裂隙等,大气降雨沿岩溶洼地、落水洞、溶沟溶槽、溶蚀裂隙等迅速渗入地下,向岩溶管道汇集,地下水进入岩溶管道后,整体由河流两岸向渔洋河切割的方向径流,各支管道与主管道汇合,在渔洋河切割的河谷地带以地下河出口及岩溶大泉的形式排泄出地表,经地下水动态长观,该类地下水具有动态的巨变性、多相性等特征,表现为典型的岩溶管道水。碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙溶洞水含水介质以岩溶管道、溶洞、溶隙、溶孔等共存为特征,但岩溶管道、溶洞的发育次于碳酸盐岩裂隙溶洞水的含水介质。在区域内成功实施水文地质钻孔3口,经抽水试验,出水量达2237.53m3/d,全部移交给当地,可以直接解决3000余人的生活用水和一个养殖场用水问题。

(3)查明了渔洋河下游地区岩溶洞穴发育特征,提出了洞穴开发利用建议。区内地势相对和缓,属于溶丘洼地地貌和溶丘谷地地貌。根据调查洞穴的形态特征,这些洞穴大部分发育与溶丘洼地中,因而洞穴形态均以横向,或近乎横向的洞道为特征。岩溶洞穴主要发育于上寒武统娄山关群白云质灰岩和白云岩中,部分洞穴支洞发育于灰岩角砾岩中,如双龙洞洞口段,桃花洞南北向支洞;双龙砾岩洞则完全发育于新近纪砾岩中,砾石成分以灰岩为主。洞穴的发育受断层和节理控制明显,如桃花洞竖向支洞完全顺断层角砾岩发育,西支洞受北西西节理控制;双龙洞和双龙砾岩洞受北东、北北东向节理控制,表现为洞内多次转折,且转折处洞道明显变宽;老龙洞和干洞受近南北向和北西向节理控制,呈南北向展布,而且根据洞道展布和形态特征,其二者原属于一个洞穴系统;而天坑洞发育展布方向受控于北北西向断层。其中,双龙洞发育于溶丘浅洼地和溶丘谷地地貌中(图4),地势上东南高西北低,溶丘海拔100~150m,洼地深度不足30m,谷地深度50~80m。洞口朝向西南,洞口海拔153m,高出附近渔洋河谷75m。洞道呈南北向展布,平面展布属于廊道与厅堂联合式结构,实测洞道长797m,洞道平均宽度5.9m,平均高度4.5m,洞道纵向落差39m。双龙洞洞壁蚀余小形态较为发育,且造型奇特。常见有波痕、石台、角石、吊岩、弧形面、边槽等水蚀形态。洞内河流堆积主要有粘土、砾石和砂。粘土一方面源于裂隙水流携入洞内。另一方面,地表人工建设倾倒入洼地落水洞随雨水携带进入洞内。砾石和砂部分源于人工干扰,部分为早期地下河携带入内,磨圆度较差。崩塌堆积仅见于洞道规模较大的地方。洞内次生化学沉积物较丰富,以流石为主要特征,包括石幔、石旗、石带均有分布;其次是石钟乳,石笋较为少见。个别支洞中可见池水沉积的钙膜和边石。通过洞穴的调查,提出对双龙洞底层洞穴进行清淤工作,对上层砾岩洞进行清理,具有旅游开发的价值。

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(4)查明了区内人类重大工程活动(熊渡水库)对地下水的影响。熊渡水库位于渔洋河中下游段,位于湖北省宜都市聂家河镇聂家河村。坝址位于熊渡水库修建坝址在寒武系上统娄山关群地层,岩性以浅灰色、深灰色中厚层—厚层泥粉晶白云岩为主。工作区范围内库区淹没区主要地层为寒武系上统娄山关群及奥陶系下统南津关组,主要岩性为白云岩、灰岩,在正常蓄水位以下岩溶不发育,岩溶发育程度在垂向上受岩性控制,具有分带性。坝址处水库蓄水后正常蓄水位为146.5m,蓄水前渔洋河水位为101.5m,蓄水后水库水位抬升45.0m。根据调查,蓄水前渔洋河左岸水位高程在120m左右,渔洋河右岸水位高程在123m左右,蓄水后地下水水位抬升至蓄水水位。水库淹没区主要位于岩溶峡谷区,水力坡度较大,蓄水后仅对水面附近地下水水位造成影响,影响范围较小(图5)。

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3.成果意义

川渝鄂岩溶峡谷区作为我国典型的岩溶峡谷地貌,通过在该区内开展渔洋河流域水文地质环境地质调查工作,查明了区域水文地质环境地质条件、岩溶发育基本规律、相关生态环境地质问题、地下水系统特征、岩溶水资源及开发技术条件,为区域性综合研究提供了基础资料。在区内发现了地下水中富含微量元素Sr,具有较高的经济价值,建议开展Sr矿泉水开发利用评价。同时,成功实施水文地质钻孔3口,出水量达2237.53m3/d,可以直接解决3000余人的生活用水和一个养殖场用水问题。洞穴探测工作的开展,为当地旅游业的发展起到了支撑作用。在工作区内的重大水库建设对地下水质及水位的影响较小。

(自然资源部中国地质科学院岩溶地质研究所 林永生供稿)