九龙县汤古乡黄牛厂泉水调查及评价研究

韩继伟

(成都理工大学 地质灾害与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都610059)

汤古乡泉位于四川省甘孜藏族自治州九龙县汤古乡黄牛厂，地处九龙县北部，西与著名景区伍须海相邻，北邻瓦灰山景区，东与洪坝乡接壤，省道 S215贯穿境内(见图1)。

图1 汤古乡泉地理位置图

1 出露特征及地质环境条件

1.1 出露特征

汤古乡泉位于汤古乡黄牛厂核拉沟左岸15 m处，泉的地理坐标 29°10＇40″N、101°31＇58″E，泉口出露海拔标高 3 426 m，与沟床水面高差不足 0.5 m，流量约1L/s，季节性动态变化不大。泉水水质清澈，入口微酸、苦涩，泉口附近有红棕色铁锈现象(见图2)。泉口位置属川滇南北向构造带北段的西侧，出露于燕山期兰尼巴黑云母花岗岩岩体(λβ25)与三叠系上统杂谷脑组(T3z)变质钙质石英砂岩的接触带附近，以点状形式出露地表。

图2 汤古乡泉口附近铁锈现象

1.2 地质环境条件

1.2.1 地形地貌

黄牛厂泉位于九龙县北部，整体北高南低，山岭高峻，其最高峰海拔约5 000 m，且4 000 m以上山岭多纵横分布，较低处约为3 400 m，海拔高差较大。区内为深切割高山地貌，河谷下部呈明显“V”形谷，山系属于大雪山脉。

1.2.2 水文

区内主要水系核拉沟，为九龙河的次级支流，为常年性河流，自北东向南西方向径流，河床宽约15 m，河床内乱石、枯木堆积，河水急流。河流主要接受大气降水补给及高山融雪补给，水量随季节变化大。其中核拉沟发育多条支沟为兰尼巴沟、季努沟及盐水沟等。

1.2.3 地层及构造

泉域出露地层为第四系(Q)、三叠系上统侏倭组(T3zh)和杂谷脑组(T3z)及燕山期岩浆岩。由新至老分述如下:

区内第四系地层主要以条带状发育于兰尼巴、核拉沟东西两侧，呈南北走向。岩性为未胶结或半胶结的砂、卵石、砾石及亚粘土，漂砾，偶有化学堆积。厚度0～100 m。

区内侏倭组(T3zh)出露较少，主要分布于北侧住家牛场、西南角的布租两个条带上。以砂岩和板岩互层，岩石条带构造明显为特征而与上下地层相区别。碎屑岩具有由南而北、从东向西，自西而东的粒度变细，泥质岩石显著增加的趋势。在九龙河一带为变质细—粉砂岩偶夹千枚岩。厚度760～2 350 m。

杂谷脑组(T3z)分布于九龙河东西两侧，大体以灰色变质钙质石英砂岩为主，夹少量泥质岩石为特征与上下地层相区别。其岩性变化与上覆层“侏倭组(T3zh)”相似，碎屑岩仍具有由南而北、从东向西，自西而东的粒度变细，泥质岩石显著增加的趋势。厚度1 380 m。

燕山期岩浆岩区内出露岩浆岩为二长岩、正长岩、黑云母花岗岩、闪长岩，以顶天柱正长岩体、兰尼巴黑云母花岗岩体为主，偶见闪长岩脉。

兰尼巴黑云母花岗岩岩体(λβ25):地处研究区东部，近南北展布于合德至色库沟之间，面积约230 km2，呈岩基产出，主体部分为黑云母花岗岩。岩石呈浅灰色，风化后带黄褐色，具细粒～中粗粒花岗结构，块状构造。岩石以细中粒花岗结构较为常见，仅局部有细粒或中粗粒结构，矿物粒度有由岩体中心部位的中粗粒向岩体边部逐渐变为中粒、细粒的趋势，似斑状结构也较普遍。岩石由微斜长石40% ～45%、斜长石20% ～30%、石英25% ～30%、黑云母3% ～5%及白云母1% ～2%组成。其中，当黑云母析出 Fe2O3后，退色变成白云母。付矿物有独居石、锆石、磷灰石、钛铁矿、沥青铀矿及榍石等。

岩体侵入三叠系中、上统。接触面向外倾，倾角达50°。外接触带角岩化普遍，常见透辉石角岩，夹有矽卡岩。在兰尼巴与合德间，近岩体边缘可见顶盖俘虏体以及围岩俘虏体。岩体内接触带见黑云母角闪石石英二长质混合岩，在汤古东北住家牛场处宽400～500 m。

顶天柱正长岩体(ε25):位于汤古以北，面积约 9 km2，为顶天柱峰巅(海拔5 424 m)主要岩石。其主体由正长岩组成，边缘为二长岩。岩体侵入三叠系上统，接触面内倾。岩体东侧近西倾，倾角 60°～70°;西侧近东倾，倾角约40°。外接触带受热变质现象明显，角岩化普遍，以条带状石英角岩夹板岩较常见，出露宽150～200 m。具体地层情况见表1。

表1 汤古乡泉泉域地层简表

研究区位于川滇南北向构造带北段的西侧，加之中古断层的波及，区内构造形迹较为复杂(见图3)。

主要的北向褶皱有合德背斜和九龙向斜。其中合德背斜的北端位于合德附近，轴线340°～350°，长约25 km，宽约15 km。轴部为燕山期花岗岩以及三叠系中统杉木坪子组和两叉河组;西翼为三叠系上统杂谷脑组和侏倭组;东翼与大雪山向斜相连，由三叠系上统垮基组和献几热组组成。背斜轴部几乎全部被花岗岩体占据，仅北倾伏端和东翼地层较完整。背斜北端合德一带约以40°倾角向340°方向倾没，东翼倾角 45°～60°，北端的西翼倾角 40°～60°。背斜的南倾没端已为侵入岩体所占据，轮廓不够清楚。九龙向斜北起瓦灰山，经九龙城东向南延至踏卡以北，纵贯整个区域。轴部为“新都桥组”，两翼为“侏倭组”。研究区出露九龙以北向斜北段，轴线呈南北向。西翼常见倒转，约以80°倾角向西倾;东翼一般以70°～80°倾角向西倾，即向斜北段轴面向西倾。

中古断层的走向为北北东，北延至卡玛沟沟以南，向南止于中古南西，出露长十余公里。断层破碎带上常有数米宽的糜棱岩带，属压扭性断裂。

1.3 水文地质条件

1.3.1 含水岩组及富水性

根据石棉、贡嘎地区1:50万区域水文地质普查报告和1:20万九龙幅区域地质普查报告，结合地层岩性特征，对研究区地层富水性进行划分。

富水性相对较好的地层主要有三叠系上统杂谷脑组(T3z)，岩性为灰色变质钙质石英砂岩夹少量泥质岩石;燕山期兰尼巴黑云母花岗岩岩体(λβ25)及顶天柱正长岩体(ε25)。

富水性相对较弱的地层主要为第四系未胶结或半胶结的砂、卵石、砾石及亚粘土;三叠系上统侏倭组(T3zh)砂岩和板岩互层。

图3 汤古乡泉遥感地质图

1.3.2 地下水类型

按地下水的含水介质特征，研究区地下水类型可划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。

松散岩类孔隙水主要分布于兰尼巴、核拉沟东西两侧，以第四系未胶结或半胶结的砂、卵石、砾石及亚粘土地层为主。第四系厚度较薄，岩性比较混杂，透水性差，含水贫乏，单井涌水量＜100 t/d。

区内基岩裂隙水主要为构造裂隙水，按照含水岩组富水性又可分为水量丰富、水量中等的2个富水等级。

水量丰富的:主要集中分布于九龙河东西两侧，含水岩组包括三叠系上统杂谷脑组(T3z)、燕山期兰尼巴黑云母花岗岩岩体(λβ25)及顶天柱正长岩体(ε25)，为研究区主要的地下水类型。本含水岩组受合德背斜、九龙向斜及中古断层构造的影响，构造裂隙发育，透水性好，常见泉流量 ＞1 L/s，平均地下径流模数3～6 L/s·km2。

水量中等的:主要以条带状分布于北侧住家牛场、西南角的布租，含水岩组为三叠系上统侏倭组(T3zh)。岩性为砂岩和板岩互层，透水性一般，常见泉流量0.1～1 L/s，平均地下径流模数1～3 L/s·km2。

2 泉的化学特征及水质评价

2.1 出露化学特征

为查明汤古乡泉水来源，于2013年3月开展现场勘查和水样采集工作。共采集3份水样，进行饮用天然矿泉水水质检验，结果(见表2)所示。泉水pH值5.8，呈弱酸性;矿化度为 1 928.3 mg/L，属于微咸水。

表2 汤古乡药泉水质分析结果

通过图4可知，药泉泉水的地下水类型为 HCO3—Ca，碱土金属 Ca2+、Mg2+含量超过碱金属 K+、Na+，以弱酸根HCO3-为主，碳酸盐硬度超过50%。

地下水的围岩是地下水中物质成份的最主要来源，对岩石和地下水的元素和化合物之间的联系的研究，在解释地下水中物质成份的形成中起着主导作用。地下水中所包含的各种元素，在围岩中呈不同溶解度的化合物的形式存在，只有在适宜的pH值、Eh值等(见表3)条件下，才可能被地下水适当分解。

从表3中看出，岩石中的二氧化硅含量高达73.10%，构成泉水中偏硅酸来源的物质基础;泉水中 Fe3+、Fe2+的含量高达16.16 mg/L，主要来自于黑云母矿物中 Fe2O3、FeO的析出;黑云母花岗岩中 Mn的含量可达40.9×10-3，且铁、锰多为伴生矿，含铁离子高的地层也会存在一定数量的锰，导致泉水中锰的含量为0.726 mg/L;由于黑云母花岗岩中存在一定数量的硼，加上当地居民使用化肥致使土壤中残留一定数量的硼，泉水中硼酸盐的含量可高达22.47 mg/L。

表3 汤古兰尼巴黑云母花岗岩岩石氧化物及微量元素含量表

当然，岩石中的化学成份和元素含量的多少并不能代表地下水中的化学成份和元素的含量有相应的变化。地下水中的元素和化学成份的含量更重要的取决于围岩中元素的存在形式及其 pH值、Eh值等。

图4 药泉泉水的piper三线图

2.2 泉水水质评价

泉水质清澈，无悬浮物和胶粒，浑浊度为1.1NTU;无色无味，入口微酸、苦涩。据现场实测，泉水温度8.4℃，pH=5.8，电导率 1 929 μs/cm，盐度 956 ppm，矿化度 1 928.3 mg/L，为微咸水，属于 HCO3—Ca型水。

按照《饮用天然矿泉水》(GB8537-2008)，对泉水进行饮用天然矿泉水水质检验(见表4)。

由表4可知，锂、锶、偏硅酸、游离二氧化碳、溶解性总固体共5项指标符合界限指标要求，但有锰及硼酸盐超过饮用矿泉水限量标准，分别为 0.726 mg/L、22.47 mg/L。

汤古乡泉有5项指标达到《饮用天然矿泉水》命名浓度标准，是一种罕见的矿泉，在许多地方这类泉被称为药泉，少量饮用具有治病的作用。但由于泉水中铁、锰含量较高，分别高达 16.16 mg/L、0.726 mg/L，已超过国家限量标准，不宜直接饮用。

3 泉的成因分析

汤古乡泉位于合德背斜近轴部，地处燕山期兰尼巴黑云母花岗岩岩体与三叠系上统杂谷脑组变质钙质石英砂岩的接触带附近。由于冷凝收缩，以及冷凝较晚的岩浆流动产生的应力，再加上合德背斜轴部受到的较为集中的构造应力，脆性的花岗岩岩体中发育张开裂隙，虽然一般较为稀疏，但延伸远，具有较好的导水性，常形成近乎垂直的带状构造裂隙含水系统。

泉主要接受大气降水补给，通过背斜轴部深部发育的张开裂隙向西翼渗流。地下水在长距离的缓慢径流中，不断与兰尼巴黑云母花岗岩发生溶滤作用，且水中的相对高浓度的Ca2+反过来置换黑云母花岗岩中原有的部分 Fe3+，导致地下水中 Fe3+、Fe2+含量显著增加。历经长距离的缓慢径流后，地下水沿侵入体兰尼巴黑云母花岗岩与三叠系上统杂谷脑组变质钙质石英砂岩接触带附近的构造裂隙上升出露成泉，属于接触带泉。由于地下水中富含的铁、锰离子遇空气易氧化而生成红棕色沉淀，因此泉口附近可见红棕色铁锈现象。由于泉点补给的源远流长，接触的岩层成分多，成分复杂，地下水矿化度一般普遍较大，本次实测为1 928.3 mg/L;泉水流量约1 L/s，据老乡反映，该泉泉水流量较为稳定，季节性动态变化较小 (见图5)。

图5 汤古乡泉A-Aˊ剖面图

表4 饮用天然矿泉水水质标准及评价结果 mg/L

4 开发建议

汤古乡泉被当地人誉为“神泉”，平日慕名而来饮疗者络绎不绝。凡饮者俱证，确有治疗胃病的神奇功效。泉水中含有多种有益于身体健康的微量元素，如:Li、Zn、Fe、Si、Cu、Sr和Se等，有的元素达到理疗水的指标。根据微量元素与人体健康相关关系及矿泉医学的研究成果，富含多种微量元素的矿泉水的理疗作用，值得探讨。

按照《天然矿泉水资源地质勘查评价规范(初稿)》(GB/T13727—200X)，泉水中铁、偏硅酸含量分别为16.16 mg/L、98.48 mg/L，超 过 国 家 标 准 (GB/T13727—200X)的 10 mg/L、50 mg/L，可命名为理疗铁水或理疗硅酸水。

4.1 理疗铁水

铁参与血红蛋白、细胞色素及各种酶的合成，激发辅酶A等各种酶的活性，是体内氧化还原反应酶的激活剂。人体缺铁会发生贫血，免疫功能产生障碍和多种新陈代谢紊乱，正常成年人，每日约排出0.8毫克铁，须从食物中吸收这个量来维持平衡。但铁的吸收率甚低，只有摄入量的5%，尤其贫血患者胃酸分泌衰弱者居多，更降低了摄取铁的能力，而含铁的酸性矿泉有提高胃的酸度的作用，且铁在酸性矿泉水呈Fe3+、Fe2+，尤利于人体吸收，有助于病后康复。

4.2 理疗硅酸水

硅对人体主动脉硬化具有软化作用，可以降低关节炎和冠心病的发病率。芬兰和英国均发现水中硅含量高的地区冠心病死亡率低，反之则较高。国内湖南平江、湖北宣城、河南陕县等地饮用硅酸水的人群有健康长寿的现象，并且未发现癌症患者。硅有治疗胃病，壮骨骼促生长、防止心血管病及抗衰老的作用。

鉴于汤古乡泉水具有上述理疗功效，可将泉处理后作为开发利用。

5 结语

(1)汤古乡药泉地处九龙县北部汤古乡黄牛厂，位于核拉沟左岸沟谷15 m处，海拔标高3 426 m，高出河床底部2 m左右，以点状形式出露地表，流量约1 L/s，季节性动态变化不大。泉水水质清澈，入口微酸、苦涩，泉口附近有红棕色铁锈现象。

(2)区内地下水类型主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。其中核拉沟两侧卵石、砾石及亚粘土地层，主要赋存松散岩类孔隙水。此外出露地层三叠系上统杂谷脑组(T3z)、侏倭组(T3zh)砂岩，燕山期兰尼巴黑云母花岗岩岩体(λβ25)及顶天柱正长岩体(ε25)，主要赋存基岩裂隙水。

(3)药泉泉水的地下水类型为 HCO3—Ca，矿化度为1 928.3 mg/L，水中含多种矿物成分，其中锂、锶、偏硅酸、游离二氧化碳、溶解性总固体共5项指标符合界限指标要求，大多数微量元素均符合限量指标，仅有锰及硼酸盐超标。

(4)药泉主要接受大气降水补给，通过背斜轴部深部发育的张开裂隙向西翼渗流。地下水在长距离的缓慢径流后，地下水沿侵入体兰尼巴黑云母花岗岩与三叠系上统杂谷脑组变质钙质石英砂岩接触带附近的构造裂隙上升出露成泉，属于接触带泉。

(5)该泉水富含多种有益于人体健康的微量元素，具有很好的理疗作用，且泉水流量较为稳定，季节性动态变化较小，加之交通便利，拥有很高的开发价值。

[1]区域水文地质普查报告.九龙幅[D].中国人民解放军730部队.1978.

[2]石棉.贡嘎地区综合水文地质图[J].中国人民解放军00935部队.1980.

[3]天然矿泉水资源地质勘查评价规范(初稿).(GB/T13727—200X).

[4]饮用天然矿泉水(GB8537-2008).