豫南寒泉赋存及水质浅析

王邦贤

（河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院，河南郑州450001）

1 概述

寒泉位于豫南某县城南关，地处大别山北麓侵蚀剥蚀丘陵区，地面高程79.5m。寒泉赋存于商城岩体中，因构造而生，为构造上升泉。为含锶、偏硅酸型优质天然饮用矿泉水，泉流量12m3/h，水温17°C。泉水为无色透明、无臭、无味、无肉眼可见物和其他异物。近年来，随着城镇化进程推进，位于城区南关的寒泉，处于建筑物包围之中，为合理保护开发寒泉，本文就寒泉的形成、径流、排泄途径进行浅析，旨在引起有关部门重视，加强矿泉水保护与开发工作，服务地方群众与经济发展。

2 地理概况

2.1 地形地貌

寒泉位于豫南某县城南关，西临陶家河50余米。区域地形地貌条件：南部为大别山北麓的中低山区，海拔400m以上。大别山主峰金刚台海拔1584m，山势高峻，密林深幽，景色壮丽。中部为低山丘陵区，海拔100～400m，北部为堆积丘岗区，自南向北渐次低落，属淮河南洪积丘岗平原的一部分。

2.2 气象与水文

豫南某县地处北亚热带北缘，气候温和，雨量充沛，四季分明。1968～2020年平均气温15.4℃，最冷月（1月）平均气温2.0℃，极端最低气温-20℃。最热月（7月）平均气温27.6℃，极端最高气温39.7℃。年降雨量1241.4mm，在县域分布趋势由南向北递减。年平均降雨日数125.8d。年均日照1763.1h，日照率44%。太阳总辐射量平均为111.37kcal/cm2，光合有效辐射量54.57kcal/cm2，年均无霜期222d。

县域内共有大小河流728条，皆为淮河南侧支流上源，发源于大别山北麓，流向南北或呈西南—东北向，总长1636.04km，河网密度0.768km/km2，河道总面积52.51km2，河道特点是上游坡降大，流程短，集流快，河道底部切入基岩，河谷横切成“V”字型，谷底狭窄，谷坡陡峭，岸线起伏不平；中游地势较缓，河谷渐宽，流速锐减，产生泥砂沉积而致使河库淤浅，易造成泛滥或内涝。境内主要干河有灌河、白鹭河、史河等，其中以灌河为主要径流。

县城南部分布佛寺水库。位于陶家河上，为中型水库，流域面积50km2，坝址处多年平均流量1.1m3/s，总库容3777×104m3，主溢洪道最大泄洪量294m3/s，实际灌溉面积5.23×104亩。寒泉位于毛坪河东部一支流源头流域区，境内有王家弯水库等。

3 赋存地质背景条件

3.1 地质构造条件

寒泉出露与巨大的商城岩体中，商城岩体系燕山晚期第一次侵入，与太古界大别群呈断层接触，侵入于天合山群。信阳群、上石炭统及上侏罗统金刚台组中。岩性主要由花岗岩组成，花岗结构，块状结构。主要组成矿物有斜长石、钾长石、石英和黑云母等SIO2含量在65%以上。

商城岩体的侵入及后期严格受纬向构造的控制及后期活动的影响，同时又受到新华夏系构造的破坏。对商城岩体影响较大的断裂有观庙铺—大马店断、裂麻城—商城断裂。

3.1.1 观庙铺—大马店断裂

西起观铺，横穿岩体东至大马店，走向90°～100°，倾向180°～210°，倾角68°～80°，断面平直，主要表现为一宽约200m的挤压破碎带，早期以压性为主，后期曾表现为南盘相对东移的扭性活动。

3.1.2 麻城—商城断裂

南起长江北岸团凤，经麻城向北穿过岩体而没入华北平原。中北段走向10°～20°，倾角282°～295°,倾角75°，断面呈舒缓波状，断裂带宽20～250m。经过商城岩体时发育有数条小裂面和密集节理。该断裂以压扭性为其特征，经历了长期多次活动，汤泉池温泉的出露及1932年麻城花岗地震表明，该断裂至现代仍有活动。从地质环境分析，沿陶家河为开阔型河谷，切割深度数十米，其走向为北西西向，与麻城—商城断裂垂直，但不穿越，属于麻城—商城断裂的次级断裂，具有张（扭）性，区域上为一汇水和赋水构造。

综上，商城岩体经受多种构造的长期多次，岩体中岩脉侵入频繁，小裂面发育，岩脉受构造活动的又发生错动、破碎现象。构造裂隙发育相互贯通，为地下水的运移和赋存提供了空间条件。本次物探工作发现的寒泉断裂应是受观庙铺—大马店断裂的次级断裂城关—迎春台断裂控制而形成的。

3.2 水文地质条件

根据本区地质构造环境及地下水赋存条件分析，商城花岗岩体赋存的地下水可划分为两种类型：一是浅部分化带网状裂隙水，二是深部基岩构造裂隙水。

分化带网状裂隙水赋存于花岗岩分化带中，风化带厚度及其赋存条件受地形地貌控制，泉水流量多小于0.1L/s。单井涌水量也不大。主要接受大气降雨补给，动态变化显著，水化学显著。水化学类型以HCO3-Ca型、HCO3-Na·Ca型为主，矿化度小于0.3g/L。

深部基岩构造裂隙水的分布主要受构造条件的控制，裂隙的大小、开启度及分布极不均匀，受构造影响具微承压性，其补给以深部裂隙水侧向径流为主，补给源来自东南方向，受大气降雨影响较小，与分化带裂隙水水力联系微弱。水化学成分复杂，以HCO3-Na·Ca型水为主，矿化度小于0.5g/L。寒泉即使该类型水的形式泄露地表形成的。

3.3 寒泉的形成

根据地质构造、水文地质条件及其水化学特征分析，该泉具有以下几个特点：

（1）从地质构造环境看，该泉出露于构造活动强烈地区，不同体系的构造复合长期活动，使得本区构造裂隙发育，其中发现的断裂城关—迎春台断裂沟通了与区域地下水之间的联系，为地下水的运移和赋存提供了空间条件。由于上层第四系的覆盖层为薄层的隔水层，从而地下水在城关—迎春台断裂以地下管道形式导通，当遇到近南北向的陶家河阻水断裂时，形成了上涌泉，即寒泉。见图1。

（2）从泉水动态看，该泉流量12m3/h，水温17°C。据记载：1966年商城大旱，百日无雨，井干河凅，而泉仍不断流，说明其动态稳定，补给源来自远处，与地表水没有关系，基本不受大气降水的影响，补给区较远。

（3）据分析，水中主要离子含量为：钾离子含量为23mg/L，钠离子含量为31mg/L，钙离子含量为41mg/L，镁离子含量为18mg/L，氯离子含量为37mg/L，硫酸盐离子含量为44mg/L，重碳酸盐含量为160mg/L，pH值6.6，总硬度180.9。属中性低矿化重碳酸钙镁型水。

综上所述，该泉是大气降水沿裂隙和断裂渗入地下，在深部循环的过程中溶解过滤了对人体有益的微量元素，在地形适宜地段受次级小断裂的影响出露地表形成的。

4 水质、水量评价

4.1 水质评价

经采集寒泉的水样进行水质全分析检测，同时对微生物、放射性及水中氚同位素进行了测试，分析项目满足国标GB8537-2008的要求，水质结果评价如下。

4.1.1 饮用天然矿泉水界限指标评价

本次的测定结果：偏硅酸含量为36mg/L,锶含量为0.27mg/L,本次工作对比了1989年水文总站的测定结果，均达到了国际GB8537-2008中界限指标的要求，属锶和偏硅酸的饮用矿泉水。

4.1.2 感官指标评价

泉水为无色透明、无臭、无味、无肉眼可见物和其他异物，色度为小于5度，浑浊度为1.0度，感官指标均符合GB8537-2008中的要求，水温17℃，属冷泉。

4.1.3 限量指标评价

在水样分析中水中除硝酸盐的含量超标外，各种限量元素的含量均未超过限量指标，符合GB8537-2008的要求。但在1998年水文站做的检测中水中含量并未超标，可以明显看出本次化验中离子含量变少，且硝酸盐的含量超过了矿泉水的饮用标准。

4.1.4 污染物指标评价

经检测水中酚类化合物、氰化物、亚硝酸盐等污染物含量及总β活性均符合国标要求。

4.1.5 微生物评价

经检验：细菌总数4个/mL，大肠杆菌菌总数0个/mL，符合国标要求。

4.2 水量评价

据县志记载：该泉四季水流，累代不衰。明嘉靖三十年《商城县志》载曰：“寒泉在县南关内盖古井也，极清而寒，多汲之而不竭，人甚赖之”。民国22年立碑，据河南省地质局十七队1977年5月29日实测，用容积法测定流量为5.6m3/h，本次采用激发测定流量结果为12m3/h，流量约为原来水量的一倍。

5 结论与建议

5.1 结论

（1）寒泉出露于巨大的商城岩体中。商城岩体经受多种构造的长期多次，岩体中岩脉侵入频繁，构造裂隙发育相互贯通，为地下水的运移和赋存提供了空间条件。

（2）经地质勘探探明寒泉断裂受观庙铺—朱裴店断裂的次级断裂城关—迎春台断裂控制。城关—迎春台断裂沟通了与区域地下水之间的联系，为地下水的运移和赋存提供了空间条件。是寒泉形成的主要断裂构造。

（3）由于上层第四系的覆盖层为薄层的隔水层，从而地下水在城关—迎春台断裂以地下管道形式导通，当遇到近南北向的陶家河阻水断裂时，形成了上升泉。

（4）寒泉流量12m3/h，水温17°C。泉水为无色透明、无臭、无味、无肉眼可见物和其他异物，偏硅酸含量为36mg/L，锶含量为0.27mg/L，属锶和偏硅酸的饮用矿泉水。但水中检测的硝酸盐离子含量超出天然饮用矿泉水标准。

（5）寒泉水质分析中各项离子含量除硝酸盐离子含量超标外，其他离子含量均符合国际矿泉水的饮用标准，与1989年的测定结果发现主要离子含量变少，硝酸盐离子含量超标，受人类工程活动影响控制。

5.2 建议

（1）为了保护寒泉，应当对寒泉通即寒泉的断裂构造进行勘查保护，并在寒泉的水源补给区、径流区进行开发控制，防止寒泉污染。在城市开发利用时，应避让寒泉通道，或开挖时不大于寒泉通道的深度。

（2）周边建筑物拆建与水利工程疏浚，应查明工区的泉水的运移情况，避免对寒泉补、径、排途径造成影响。

（3）水中检测的硝酸盐离子含量超标，说明人类工程活动已对寒泉造成影响，建议设置泉水保护区，加强泉水保护。