湘南泥盆系碳酸盐岩区富锶饮用天然矿泉水成矿规律

周鑫, 王璨, 郑鹏飞, 姚腾飞, 巫政卿, 米茂生, 覃佐辉, 李杨. 湘南泥盆系碳酸盐岩区富锶饮用天然矿泉水成矿规律——以新田县新圩矿泉水为例[J]. 中国岩溶, 2022, 41(2): 197-209. doi: 10.11932/karst20220202
引用本文: 周鑫, 王璨, 郑鹏飞, 姚腾飞, 巫政卿, 米茂生, 覃佐辉, 李杨. 湘南泥盆系碳酸盐岩区富锶饮用天然矿泉水成矿规律——以新田县新圩矿泉水为例[J]. 中国岩溶, 2022, 41(2): 197-209. doi: 10.11932/karst20220202
ZHOU Xin, WANG Can, ZHENG Pengfei, YAO Tengfei, WU Zhengqing, MI Maosheng, QIN Zuohui, LI Yang. Metallogenic regularity of strontium-rich drinking natural mineral water in Devonian carbonate area in southern Hunan: Taking strontium-rich drinking mineral water in Xinxu town, Xintian county as an example[J]. Carsologica Sinica, 2022, 41(2): 197-209. doi: 10.11932/karst20220202
Citation: ZHOU Xin, WANG Can, ZHENG Pengfei, YAO Tengfei, WU Zhengqing, MI Maosheng, QIN Zuohui, LI Yang. Metallogenic regularity of strontium-rich drinking natural mineral water in Devonian carbonate area in southern Hunan: Taking strontium-rich drinking mineral water in Xinxu town, Xintian county as an example[J]. Carsologica Sinica, 2022, 41(2): 197-209. doi: 10.11932/karst20220202

湘南泥盆系碳酸盐岩区富锶饮用天然矿泉水成矿规律

  • 基金项目: 中国地质调查局地质调查项目“湖南新田县重点地区岩溶水勘查与开发示范”(1212010913039,1212011121159,1212011220957)
详细信息
    作者简介: 周鑫(1983-),男,高级工程师,长期从事水文地质和环境地质方面的工作与研究。E-mail:187352815 @qq.com
    通讯作者: 王璨(1984-),男,硕士研究生,高级工程师,主要从事水文地质和地质灾害调查评价方面的工作与研究。 E-mail:185450148 @qq.com
  • 中图分类号: P641.5

Metallogenic regularity of strontium-rich drinking natural mineral water in Devonian carbonate area in southern Hunan: Taking strontium-rich drinking mineral water in Xinxu town, Xintian county as an example

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  • 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。

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  • 图 1  新圩地区水文地质图

    Figure 1. 

    图 2  15 044岩溶泉水文地质剖面图

    Figure 2. 

    图 3  15 065地下河水文地质剖面图

    Figure 3. 

    图 4  研究区水源点Piper三线图

    Figure 4. 

    图 5  岩石、矿泉水中锶含量关系图(据刘庆宣等[2]修编)

    Figure 5. 

    图 6  研究区ZK13-10、ZK1601水文地质剖面图

    Figure 6. 

    图 7  丰水期深潜流带高锶水上升示意图

    Figure 7. 

    图 8  研究区机井地下水Sr2+含量与Cl、SO42−含量关系图

    Figure 8. 

    图 9  研究区Sr2+含量>0.2 mg·L−1机井阳离子毫克当量饼图

    Figure 9. 

    图 10  研究区Sr2+<0.2 mg·L−1机井阳离子毫克当量饼图

    Figure 10. 

    图 11  湘南泥盆纪岩相古地理略图(据刘文均[18]修编)

    Figure 11. 

    表 1  研究区地层岩性表

    Table 1.  Stratum lithology in Xinxu

    地层符号岩性厚度/m分布
    泥盆系锡矿山组下段D3x1灰岩、白云质灰岩72~436研究区西部及南东角局部,出露面积0.56 km2
    泥盆系佘田桥组D3s泥质灰岩、泥灰岩551~915研究区大部,新圩背斜翼部,出露面积16.69 km2
    泥盆系棋梓桥组D2q厚层状生物碎屑灰岩193~1048研究区中部,分布面积12.86 km2,多被第四系覆盖
    泥盆系跳马涧组D2t石英砂岩、含砾砂岩165~588研究区中部新圩背斜核部,无出露,仅在ZK1602孔被揭露
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    表 2  研究区水源点地下水水化学特征统计表

    Table 2.  Statistics of hydrochemical characteristics for groundwater in Xinxu

    指标单位ZK13-10ZK1601ZK1602ZK1603ZK1604ZK1605Q15100
    水温17.423.023.8
    pH/7.217.267.207.187.097.476.55
    Srmg·L−11.666.760.410.050.0320.0670.087
    K+mg·L−11.372.381.702.560.843.150.28
    Na+mg·L−12.8410.608.905.051.743.300.50
    Ca2+mg·L−193.7470.2096.7096.0098.4080.80104.00
    Mg2+mg·L−139.0744.6010.502.026.883.601.50
    Clmg·L−13.046.6010.2013.304.307.500.50
    mg·L−112.2222.1017.4010.707.7819.905.70
    mg·L−1473456348275324235326
    mg·L−10000000
    TDSmg·L−1639486332300297252286
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    表 3  研究区钻孔岩石中Sr平均丰度与地下水中Sr含量表

    Table 3.  Average abundance of Sr in rock and in groundwater in Xinxu

    地层岩性岩石中Sr含量/×10−6地下水Sr含量/mg·L−1
    样本数范围值平均丰度
    D3s泥灰岩45400~8005240.08~6.76
    D2q灰岩26100~4002390.03~0.13
    D2t石英砂岩9300~4003220.41
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    表 4  研究区富锶钻孔水文地质条件对比表

    Table 4.  Comparison of hydrogeological conditions of strontium-rich shafts in Xinxu

    钻孔Sr含量/mg·L−1含水段深度/m地下水补给径流循环条件对比
    ZK1601 6.76 87.6~125 补给、径流区岩性为D3s泥灰岩,锶含量高;补给来源较远,径流距离较远;渗透系数为0.05 m·d−1,径流循环条件封闭;c(Cl)/c(Ca2+)=0.053,水动力条件较弱;水温23 ℃相对较高,循环深度相对较大

    ZK13-10 1.66 4.4~167.0 补给、径流区岩性为D3s泥灰岩,锶含量高;部分补给来源和径流距离较远,部分补给来源和径流距离近;渗透系数为0.158 m·d−1,径流循环条件相对较开放;c(Cl)/c(Ca2+)=0.032,水动力条件相对较强;水温17.4 ℃正常,循环深度相对较小
    ZK1602 0.41 232~296 补给、径流区岩性部分为D3s泥灰岩,部分为D2q灰岩和D2t石英砂岩,锶含量较低;补给来源较远,径流距离较远;渗透系数为0.27 m·d−1,径流循环条件相对较开放;c(Cl)/c(Ca2+)=0.060,水动力条件较弱;水温23.8 ℃相对较高,循环深度相对较大
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    表 5  研究区达标水源点不同季节锶含量测试结果统计表

    Table 5.  Comparison of Sr2+ content in groundwater in different seasons

    富锶机井ZK13-10ZK1602
    测试日期/年.月.日2014.5.292014.7.142016.4.112016.12.302016.8.152016.12.302017.1.102019.1.30
    锶元素含量/mg·L-1 3.02 1.68 3.63 1.66 0.96 0.98 0.90 0.41
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    表 6  湘南泥盆系碳酸盐岩中Sr元素含量表(据刘文均[18]修编)

    Table 6.  Sr content in Devonian carbonate area in southern Hunan (modified according to Liu[18])

    沉积相层位岩性Sr含量范围值/×10−6Sr含量平均值/×10−6
    台地局限台地(泻湖)D2q白云岩25.94~136.9064.85
    D3s白云岩27.47~123.8077.13
    局限台地(潮坪)D2q灰岩102.50~259.10169.44
    D3s灰岩66.65~370.40185.09
    开放台地D3s灰岩179.40~404.90297.31
    台棚D2q泥质灰岩143.00~523.70303.40
    D3s泥质灰岩196.10~402.10300.78
    盆缘斜坡D3s灰岩214.20~1244.00522.46
    台盆D3s泥质灰岩304.60~1158.00769.72
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出版历程
收稿日期:  2021-04-02
刊出日期:  2022-04-25

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