基于构造控制的深层高氟地下水成因探讨

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于构造控制的深层高氟地下水成因探讨范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要以南阳盆地和开封周口地区为例，以实地取样和实验分析数据为基础，结合地质构造背景，从造成深层地下水高氟的根本原因出发，探讨了基于构造控制的深层高氟地下水成因，得出结论：（1）造成深层地下水高氟的根本原因是水动力条件的改变；（2）构造运动一方面使基底厚度不均，进而可能会改变深层地下水水动力条件或地下热水分布，另一方面形成的断裂可能改变深层地下水的补给源，同时也可能改变深层地下水的径流途径和速度，这些由地质构造产生的一系列影响都可能形成深层高氟地下水；（3）断层沟通地下高氟热水并不是导致深层高氟地下水形成的唯一原因.

关键词深层地下水；高氟；地质构造

中图分类号P641.69 文献标识码A 文章编号10002537（2013）05008606

氟是人体必需的微量元素之一，但过量的氟会破坏代谢平衡，引起机体器官病变，形成氟中毒[1].据《全国重点地方病防治规划（2004—2010年）》，饮水型氟中毒约占地方性氟中毒的2/3.地氟病发病率与饮水中的含氟量有直接关系 [2].我国生活饮用水卫生标准规定生活饮用水中氟化物不得超过1 mg/L.在许多国家和地区，地下水为主要水源，因此高氟地下水的分布规律与成因分析是国内外学者的研究热点[35]，但多集中于浅层地下水.

1研究区概况

南阳盆地位于河南省西南部，是三面环山向南开口的单断式中、新生代山间盆地.地处秦岭纬向构造带与华夏类型构造反接复合部位，地质构造及水文地质条件复杂，特别是长期活动的深断裂十分发育[8]：有南阳凹陷、新野凸起和枣襄凹陷3个构造单元，如图1（资料来源：湖北省地质局，中华人民共和国区域水文地质普查报告（襄阳幅），1977）.根据开采实践和地质结构分析，将埋深150 m以下的定为深层地下水，在山前地带接受浅层地下水补给，自北向南流动，排泄于邻区或越流排泄.

开封周口地区位于河南省东部豫东平原区，包括开封地区通许、尉氏等县的大部，许昌地区鄢陵县，周口地区扶沟、西华、太康以及商水县的小部分以及漯河地区东部.地形自西向东逐渐降低，深层地下水大体由西北向东南径流.研究区属于巨型纬向构造体系，地质构造条件复杂，构造单元主要有开封凹陷、通许凸起、周口凹陷，如图2（资料来源：中华人民共和国河南省地质图，1∶500 000）.

2深层高氟地下水的分布与成因讨论

2.1南阳盆地和开封周口地区深层高氟地下水分布

于2009年7月～8月在南阳盆地取深层地下水样89份，根据测试结果绘制南阳盆地深层地下水氟浓度等值区图（图3）可知：中氟水（含氟05～10 mg/L）分布区多呈“条带状”或“斑块状”，分布在桥头镇、郭集乡、金华乡、裴营乡大王楼、彭营乡和龙潭镇附近；高氟水（含氟大于10 mg/L）分布区呈规模很小的“孤岛状”，主要有：裴营乡鞠寨、金华乡附近、龙潭镇和郭集乡郭集村附近.

2009年7～8月，在开封周口地区布设了78个深井取样点，氟质量浓度0.04～3.7 mg/L.其中低氟水（含氟小于0.5 mg/L）25个， 中氟水20个，高氟水33个，占42.31%，表明高氟水在深部地下水中广泛分布.根据水质测试结果和采样点在研究区的分布，绘制深层地下水中氟质量浓度分布图（图4），从图中可看出，高氟地下水主要分布于：开封县东部的大李庄乡开封县城陈留镇仇楼镇一带，陈留镇附近深层地下水中氟质量浓度达3.7 mg/L；扶沟县东南部的乎庄齐庄汴岗镇一带，分布范围大且超标严重，杨村岗后府一带地下水中氟质量浓度大于3.0 mg/L；鄢陵县南部的鄢陵县城马栏镇张桥乡南坞乡一带，呈长条状分布，地下水氟质量浓度为1.0～1.5 mg/L；西华县南部的老窝镇谭庄镇汤庄乡一带和大倚岗栗楼岗一带.

2.2南阳盆地和开封周口地区深层高氟地下水成因

深层地下水由于赋存介质的空隙较小，渗透性较差，水流缓慢，水岩作用更为充分；其次，深层地下水的水动力条件主要由基底构造和深大断裂控制；最后，深层地下水中氟的来源除了补给区以及径流路径上岩土中氟的释放外，还有可能来自于地球深部含氟物质的上涌.姜月华等通过对浙江北部地区土壤、浅深层地下水、地层和区域基岩构造的综合分析，认为深层地下水的高氟与土壤、浅层地下水无关，也并非来自原地地层本身的溶解和侧向供应的地下水，高氟异常区是由于受断裂构造影响所致[10]，但具体的影响关系还有待进一步研究.国内外学者通常认为地下高氟热水通过断层补给深层地下水是导致深层高氟水出现的原因[1112].

值得注意的是：同浅层地下水一样，造成深层地下水高氟的根本原因是水动力条件的改变.由于深层地下水的水动力条件不仅由深大断裂构造控制，还受基底构造的影响，因此断层导通地下高氟热水并不是造成深层地下水高氟的唯一原因.以下将根据南阳盆地和开封周口地区的调查和实验分析资料，深入分析两地深层高氟地下水的分布与地质构造的关系.

2.2.1南阳深层中高氟地下水成因根据图3，南阳盆地深层地下水中含氟量普遍较低，但仍然存在少部分中氟水和极少部分高氟水.分析可知，中高氟水的分布主要受地质构造条件控制，表现在以下两个方面：

（1）断裂构造引起地下热水上涌.南阳盆地恒温带深30 m，16.6 ℃，地层平均地温梯度（2.6 ℃/100 m）高于地壳近似平均地温梯度（2.5 ℃/100 m），表明存在地热异常[8].温泉水温主要来自地热增温，然后沿断裂上升[9].通常温泉水含氟量较高，南阳盆地部分地区温泉水中含氟量如表1（资料来源：a河南省地勘局第一地质勘察院：河南省南阳市（城区）地热资源综合研究，2003；b河南省华夏建设勘察工程公司：南阳市能源公司医疗矿泉水评价报告，1998）.在局部存在断层的情况下，深部高氟热水可以上涌与深层地下水混合.

（2）基底构造改变深层地下水流动路径和速度.研究区地下水的流动方向为自北向南，经南阳盆地北部山区及山前地带的补给向新野凸起的方向流动，如图6（资料来源：湖北省地质局，中华人民共和国区域水文地质普查报告（襄阳幅），1977）.由于下第三系的泥岩砂岩相对于其下部白垩系泥灰岩及粉细砂岩含水量较高，渗透性较好，使得由白垩系泥灰岩及粉细砂岩组成的基底相对隔水.由图6可以看出，在新野凸起与南阳凹陷的交接带，由于新野凸起的隆升以及南阳凹陷的下沉使得本区产生了一条近东西向展布的深大断裂，形似盆状，构成了很好的储水构造.而下第三系泥岩砂岩含水层中的水继续向南流动必须越过新野凸起，新野凸起阻挡了深层地下水的流动，使得地下水在新野凸起与南阳断陷交接处的深大断裂带内聚集，同时水流速度大大降低.这种地下水流动相对滞缓的储水构造能够聚集较多的随深层地下水迁移的氟，加之深大断裂中可能有高氟地下热水上涌，为深层高氟地下水的形成创造了条件.由图3可知，在新野县的东部存在有较大范围的中氟地下水以及部分高氟地下水，无疑与本区特殊的构造条件有着密切的关系.