周 訓(xùn)，李曉露，王蒙蒙，王潔青，郭 娟，劉海生，楊苗林,3，王曉翠,4，任振華，鄭玉慧,5

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地下水循環(huán)與環(huán)境演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083; 3.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九○九水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽(yáng) 621000；4.青島大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266071； 5. 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450053)

淺循環(huán)泉簡(jiǎn)析

周 訓(xùn)1,2，李曉露1，王蒙蒙1，王潔青1，郭 娟1，劉海生1，楊苗林1,3，王曉翠1,4，任振華1，鄭玉慧1,5

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地下水循環(huán)與環(huán)境演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083; 3.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九○九水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽(yáng) 621000；4.青島大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266071； 5. 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450053)

泉按照出露原因通?？梢苑譃榍治g泉、接觸泉、溢流泉(溢出泉)和斷層泉等。根據(jù)泉眼和地下水循環(huán)深度(或徑流位置)的相對(duì)關(guān)系，泉可以分為表層泉、淺循環(huán)泉和深循環(huán)泉。地下水在地下流動(dòng)(循環(huán))的最深處仍然高于泉口，這類泉稱為淺循環(huán)泉。淺循環(huán)泉出露的位置并不在地形最低處，其補(bǔ)給來(lái)源主要是大氣降水入滲，地下水受到重力作用自高處往低處流動(dòng)，在地下徑流的途徑短、時(shí)間短，流量一般不大。淺循環(huán)泉通常是常溫泉、淡水泉(也有咸泉和鹽泉)，多是常年性泉，也有部分是季節(jié)性泉或暫時(shí)性泉。廣西北竂嶺北坡泉和云南順蕩井鹽泉是典型的淺循環(huán)泉。

泉；鹽泉；溫泉；常溫泉；地下水；成因

泉是地下水的一種重要排泄方式。泉在區(qū)域地下水循環(huán)中起到重要的作用[1～2]。天然出露的泉水本身就是寶貴的水資源。一些水質(zhì)好、流量較大且穩(wěn)定的泉，可以直接用于各種目的的供水。特殊的泉，例如溫泉可以用于洗浴、取暖、溫室種植和養(yǎng)殖及理療保健等，鹽泉可以用來(lái)制取食鹽等物質(zhì)，含有有益于人體健康的微量元素或氣體成分的泉水可以作為礦泉水開發(fā)利用。泉水及其與其他景觀例如鈣華等相配合，可以作為旅游資源[3～4]。人們很久以來(lái)就一直關(guān)注、利用和研究泉水。

野外分布有各式各樣的泉。大多數(shù)泉的形成主要是由于含水層或含水帶內(nèi)地下水面與地形面相交，地下水在地形面較低處流出地面；或者是在地下水測(cè)壓水面高于地形面的區(qū)域有導(dǎo)水通道溝通含水層與地表，地下水經(jīng)由導(dǎo)水通道而涌出地表[3～4]。泉的分類很早就引起研究者的興趣。泉的成因分類是研究者最為關(guān)注的分類。前人根據(jù)出露原因可以將泉分為侵蝕泉、接觸泉、溢流泉(溢出泉)、斷層泉和接觸帶泉[5～7]。周訓(xùn)等較為系統(tǒng)地對(duì)泉的分類進(jìn)行了總結(jié)，包括侵蝕泉、接觸泉、溢流泉、涌流泉(涌出泉)和斷層泉等的成因分類，根據(jù)泉水的物理和化學(xué)指標(biāo)分類，例如冷泉、常溫泉、溫泉、沸泉和咸泉、鹽泉等，還有比較特殊的泉——水下泉、感潮泉、虹吸泉、月牙泉等[3～4]。在國(guó)外，早在1919年Bryan就根據(jù)成因?qū)⑷譃榍治g泉、接觸泉、自流泉等[8]。Bear將泉分為洼地泉、滯水泉、裂隙泉、承壓泉[9]。Alfaro等將泉分為巖溶泉、冰川泉、溫泉、礦泉[10]。Fetter將泉分為下降泉、接觸泉、斷層泉、落水洞泉、節(jié)理泉、裂隙泉[11]。Pentecost將泉分為重力泉、侵蝕泉、斷層泉、溢流泉(溢出泉)、上升泉[12]。Springer等將泉分為溶洞泉、裸露泉、噴泉、間歇噴泉、懸掛泉等[13]。Glazier對(duì)泉的分類進(jìn)行了總結(jié)，提出了灰?guī)r泉、砂巖泉、滲出泉、高位溢流泉和低位溢流泉等類型[14]。Kresic 等將泉分為裂隙泉、溶洞泉、重力泉、自流泉、接觸泉、侵蝕泉等[15]。在野外也存在不同類型的組合成因的泉水，例如兩種成因組合的泉——接觸溢流泉、侵蝕溢流泉、侵蝕斷層泉等，甚至三種成因組合的泉——侵蝕接觸溢流泉等[3～4]。同一個(gè)泉也可以根據(jù)不同分類給出其名字，例如出露于斷層帶的水溫52 ℃、總?cè)芙庑怨腆w(TDS)小于1 g/L的泉水，可以稱為斷層泉、溫泉和淡水泉等。

本文介紹一種泉的分類——根據(jù)排泄泉水的含水層中地下水循環(huán)(徑流)的位置與泉眼關(guān)系的分類，著重討論淺循環(huán)泉的特點(diǎn)，并用實(shí)例加以說(shuō)明。

1 淺循環(huán)泉的特征

在各種各樣的泉水中，涌流泉和淺循環(huán)泉是不久前才被定義和描述的泉。

在野外可以見到一種成因的泉——涌流泉(涌出泉)。當(dāng)含水層被透水性差的松散沉積物覆蓋或埋藏在相對(duì)隔水的巖層之下，含水層地下水頭高于地面，地下水可以穿過(guò)松散沉積物或堅(jiān)硬巖層局部透水性較好的地段涌出地表，這便是涌流泉或涌出泉[3～4]。其特點(diǎn)是所排泄的含水層地下水具有承壓性，而且地下水頭在泉眼附近高于地表；泉水通過(guò)上覆隔水層(或弱透水層)局部透水性較好的地段涌出地面[16]，附近沒有導(dǎo)水?dāng)鄬?。涌流泉沒有侵蝕泉、溢流泉、斷層泉等那樣多見。

圖1 表層泉、淺循環(huán)泉和深循環(huán)泉示意剖面圖(據(jù)文獻(xiàn)[3～4]，有改動(dòng))Fig.1 Schematic profiles showing the springs of surficial (a), shallow (b) and deep (c) groundwater circulation (Modified after[3～4])1—花崗巖；2—閃長(zhǎng)巖；3—石灰?guī)r；4—頁(yè)巖；5—斷層；6—地下水位；7—大氣降水入滲補(bǔ)給；8—地下水流向；9—泉

根據(jù)地下水循環(huán)深度或徑流位置和泉口的關(guān)系可以將泉分為表層泉、淺循環(huán)泉和深循環(huán)泉[3～4]。在潮濕多雨的巖溶山區(qū)的表層巖溶帶和基巖山區(qū)的表層風(fēng)化裂隙帶，分布有表層泉(圖1a)，地下水僅在表層巖溶帶和風(fēng)化裂隙帶分布和流動(dòng)。排泄表層巖溶帶地下水的表層泉又稱為表層巖溶泉。表層巖溶是指在可溶巖地區(qū)地表形成的巖溶，主要分布于熱帶亞熱帶濕潤(rùn)氣候下的峰叢山區(qū)的峰頂、埡口和峰麓地帶[17]。在基巖地區(qū)裂隙在一定深度下幾乎不發(fā)育，當(dāng)?shù)匦吻懈畹陀诹严栋l(fā)育帶，大氣降水入滲到一定深度后匯集在地形低處流出地面成泉，其特點(diǎn)是地下水循環(huán)(徑流)的最低處仍然高于泉口，這類泉稱為淺循環(huán)泉(圖1b)。如果地下水在含水層中循環(huán)(徑流)的最深處低于泉口，這類泉稱為深循環(huán)泉[3～4](圖1c)。野外所見到的大部分泉水屬于深循環(huán)泉，包括侵蝕泉、溢流(出)泉、涌流(出)泉和斷層泉等。有些地下水循環(huán)很深，獲得地下熱源加熱后，涌出地表成為溫泉。表層泉由于地下水循環(huán)的最低處大多高于泉口，也可以看成是一種特殊的淺循環(huán)泉。泉水的這種分類著重考慮了泉水所排泄的含水層中地下水循環(huán)(徑流)的位置與泉眼位置的相對(duì)關(guān)系。與深循環(huán)泉相比，表層泉和淺循環(huán)泉并不是很多見。

淺循環(huán)泉有如下特點(diǎn)。(1)地下水在地下循環(huán)(徑流)的位置淺、深度小，泉眼是其最低之處。(2)淺循環(huán)泉多見于基巖山區(qū)的山坡地帶，出露的位置并不在當(dāng)?shù)氐匦蔚淖畹吞?，通常高于附近河流?3)淺循環(huán)泉的補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水入滲，在地下徑流的途徑相對(duì)較短。(4)淺循環(huán)泉由于沒有經(jīng)歷深循環(huán)，其水溫低，通常是常溫泉，幾乎不可能是溫泉。(5)由于地下徑流途徑短，地下水與巖石接觸時(shí)間不長(zhǎng)，淺循環(huán)泉水通常為淡水泉，溶解性總固體(TDS)很低。但是，如果地下徑流流經(jīng)含鹽地層而溶濾鹽分，則淺循環(huán)泉的TDS也會(huì)很高，成為鹽泉[18～19]。(6)淺循環(huán)泉的補(bǔ)給區(qū)面積有限，其流量一般不是很大。(7)淺循環(huán)泉多是常年性泉，也有部分是季節(jié)性泉或暫時(shí)性泉，如果遇到長(zhǎng)期干旱少雨，淺循環(huán)泉就會(huì)斷流。(8)淺循環(huán)泉所排泄的基巖含水層未必存在統(tǒng)一的地下水位。(9)地下水從補(bǔ)給區(qū)向泉眼流動(dòng)并逐漸匯集，主要受到重力的作用。

2 廣西北竂嶺北坡泉

3 云南順蕩井鹽泉

表1 泉水水化學(xué)測(cè)試結(jié)果

注：/ 表示未測(cè)

圖2 泉水水樣Piper圖Fig.2 Piper diagram showing the spring water samples

圖3 泉水水樣改進(jìn)的Schoeller圖Fig.3 Modified Schoeller diagram showing the spring water samples

圖4 廣西北竂嶺北坡泉和云南順蕩井鹽泉形成示意剖面圖Fig.4 Schematic profiles showing the formation of the Beiliaoling Northern Slope spring in Guangxi and the Shundangjing salty spring in Yunnan1—大氣降水入滲補(bǔ)給；2—示意性地下水流向；3—泉

4 結(jié)論

泉可以根據(jù)很多因素進(jìn)行分類。根據(jù)泉眼和地下水循環(huán)深度(或徑流位置)的相對(duì)關(guān)系，泉水可以分為表層泉、淺循環(huán)泉和深循環(huán)泉。淺循環(huán)泉是指地下水在地下含水層中循環(huán)(徑流)的最深處仍然高于泉口的泉。深循環(huán)泉?jiǎng)t指地下水在地下含水層中循環(huán)(徑流)的最深處低于泉口的泉。由于巖石裂隙發(fā)育隨深度減弱，到一定深度甚至裂隙不再發(fā)育。當(dāng)?shù)匦吻懈畹陀诹严栋l(fā)育帶，地下水有可能以淺循環(huán)泉的形式出露。淺循環(huán)泉出露的位置并不在地形最低處，一般高于附近河流。地下水受到重力作用，在位置較高的補(bǔ)給區(qū)接受大氣降水入滲補(bǔ)給后往低處流動(dòng)并逐漸匯集流出地面。由于在地下徑流的途徑短、時(shí)間短，淺循環(huán)泉的流量一般不大，水溫與當(dāng)?shù)囟嗄昶骄鶜鉁亟咏銽DS不高。流經(jīng)和溶濾含鹽地層的淺循環(huán)泉的TDS可能比較高。廣西北竂嶺北坡泉和云南順蕩井鹽泉是典型的淺循環(huán)泉。淺循環(huán)泉多是常年性泉，也有一些是季節(jié)性泉或暫時(shí)性泉。在野外淺循環(huán)泉沒有深循環(huán)泉那樣常見。

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責(zé)任編輯：張若琳

Apreliminaryanalysisofthespringsofshallowgroundwatercirculation

ZHOU Xun1,2, LI Xiaolu1, WANG Mengmeng1, WANG Jieqing1, GUO Juan1, LIU Haisheng1, YANG Miaolin1,3, WANG Xiaocui1,4, REN Zhenhua1

(1.SchoolofWaterResourcesandEnvironment,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083,China; 2.MOEKeyLaboratoryofGroundwaterCirculationandEnvironmentalEvolution,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083,China; 3.HydrogeologyandEngineeringGeologyTeam909ofSichuanBureauofGeologyandMineralResources,Mianyang,Sichuan621000,China; 4.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,QingdaoUniversity,Qingdao,Shandong266071,China; 5.No.2InstituteofGeo-environmentSurveyofHenanBureauofGeologyProspectingandDeveloping,Zhengzhou,Henan450053,China)

Springs are classified based on their genesis into depression spring, contact spring, overflow spring and fault spring, etc. Based on the depth of groundwater circulation (or the position of groundwater flow), springs can be classified into the spring of surficial groundwater circulation, the spring of shallow groundwater circulation and the spring of deep groundwater circulation. A spring is referred to as the spring of shallow groundwater circulation when its orifice is still lower than the deepest position of groundwater flow in the subsurface. The spring of shallow groundwater circulation does not occur in the lowest topography. After receiving recharge from infiltration of precipitation, groundwater flows from high position to low position as a result of gravity. Groundwater flow path for this kind of springs is short and the groundwater residence time is not long. Springs of shallow groundwater circulation are generally ambient springs and fresh water springs (also saline springs or salty springs), and most of them are perennial springs and parts of them are seasonal springs or temporary springs. The Beiliaoling Northern Slope spring in Guangxi and the Shundangjing salty spring in Yunnan are typical springs of shallow groundwater circulation.

spring; salty spring; hot spring; ambient spring; groundwater; genesis

P641.2

A

1000-3665(2017)05-0001-05

10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2017.05.01

2017-01-08;

2017-02-15

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41572223)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2652016098、2652015426)；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2011CB403005)

周訓(xùn)(1963-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事水文地質(zhì)、地下水科學(xué)與工程專業(yè)的教學(xué)與研究。E-mail: zhouxun@cugb.edu.cn