摘要：城口县北部下寒武统的鲁家坪组地层中出露的泉水含有稀有微量元素硒。通过对鲁家坪组地层出露的泉水以及岩石、土壤的含硒量检测确定了下寒武统鲁家坪组地层普遍含硒元素，鲁家坪组地层出露的泉水含硒量相对较高，是城口县潜在的硒矿泉水寻找和开发的方向。
关键词：城口；下寒武统；鲁家坪组；硒
1.引言
硒是人体必需的微量元素之一，与人类健康息息相关。在人体内硒在心脏中的含量最高，它对心肌起到保护作用。如果人体缺乏硒，机体细胞就会缺乏自我保护功能，所以全身的组织、脏器功能缺乏。在心脑血管方面表现尤为突出：脑内动脉硬化加重，脑血栓、脑栓塞的发生也会增多，而且脑动脉硬化及脑血栓、脑栓塞通常治疗效果不好；在肝脏的急、慢性炎症期，由于硒的缺乏，肝脏也会缺乏自我保护功能；在消化系统方面，由于缺硒，可出现消化性溃疡、原因不明的乳糜样腹泻。同时，缺硒后全身免疫系统的免疫功能低下，抗感染能力下降，甚至可以导致癌症的发生［1］。
2.研究区地质背景
城口县位于重庆市北部，地理坐标介于东经108°15＇—109°16＇,北纬: 31°37＇—32°12＇之间。研究区位于城口县北部与陕西接壤处；出露地层主要为下寒武统鲁家坪组碳质板岩、泥岩及硅质岩；构造上处于城巴大断裂以北岚溪—东安复式向斜展布区。
鲁家坪组地层岩系岩石具板状结构、质地致密，微透水至不透水，是广义的水文地质相对隔水层。但由于在地质应力作用下，形成一系列规模大、延伸远的构造裂隙网络，使降水可以沿构造裂隙网络渗入地下，赋存、运移形成地下水，使原本的相对隔水层成为了含水层。鲁家坪组（∈1l）黑色含碳质板岩中的构造裂隙水的赋存、运移条件直接受控于水源地的地质构造特征、规模以及任河支流切割形成的微地形地貌条件，水源地有千差万别的补给、径流、排泄条件外，它们还具有独立、分散的水文地质规律。
3.工作开展情况
3.1水样的采集
鲁家坪组地层出露区采集了泉水样品48件（表1）。检测结果显示泉水中硒含量低于0.001 mg/L的水样有8件，占泉数量的16.7%；硒元素含量在0.001-0.005 mg/L的水样有24件，占下降泉数量的50%；硒元素含量在0.005-0.01 mg/L的水样有10件，占泉数量的20.8%；硒含量达标的水样有6件，占泉数量的12.5%。
0.0025＜0.0010.00240.0037
3.2岩样的采集
鲁家坪组地层出露区采集岩样24组（表2）显示鲁家坪组地层中黑色碳质板岩中硒含量普遍较高，硒元素含量0.7-10 mg/kg的有9件，占取样总数的37.5%；硒含量在10-100 mg/kg的有12件，占取样总数的50%；硒含量大于100 mg/kg的有3件，占取样总数的12.5%。区域内硒元素含量均高于地壳硒元素丰度值0.05 mg/kg。为形成硒矿泉水提供了不可多得的地质背景和物质条件。
3.3土壤样的采集
鲁家坪组地层出露区采集土壤样样品20件（表3）显示城口县北部下寒武统鲁家坪组（∈1l）黑色碳质板岩、硅质板岩及泥岩出露区的土壤样硒含量普遍较高，硒含量达到10 mg/Kg的数据占15%，硒含量在1-10mg/Kg之间的数据达到65%。这些土壤样的硒含量远远超过了我国土壤平均硒含量水平（我国土壤硒元素含量一般为0.1 mg/Kg -2.0 mg/Kg之间），为开发利用硒矿泉水、发展硒功能农业提供了得天独厚的地质环境。
4. 城口县北部硒矿泉水形成的地球化学分析
4.1矿泉水形成的地球化学条件及原理
地表岩石→土壤→植(动)物进行化学元素迁聚平衡和降水→地表水、地下水→植(动)物完成水份供需平衡的运动过程，也是矿泉水将地下的矿物质、化学元素转移至地表的地质现象和地壳深部元素转移至地表的元素迁聚现象。同时也是本次硒矿泉水调查研究，寻找的重要依据和途径。矿泉水要使地下深部的矿物质、化学元素向地表转移必须必须具备：有矿泉水定名元素的地质体提供矿物质或化学元素；适宜物质交换、转移的地球化学环境；地下水赋存、运移的水动力条件。
4.2城口县北部矿泉水调查区硒矿泉水的形成条件
4.2.1有稳定可靠的形成硒矿泉水的物质来源
经对城口县北部下寒武统鲁家坪组（∈1l）黑色含碳质板岩出露区岩、土、水的硒元素含量检测统计，硒元素含量水平相对我国其他富硒地区高，下寒武统鲁家坪组（∈1l）黑色含碳质板岩除岩石中含有丰富的硒元素，与它相关联的风化带岩石、土壤以及环境水中都可检测到一定数量的硒元素，说明城口县北部下寒武统鲁家坪组（∈1l）黑色含碳质板岩是形成硒矿泉水稳定、可靠的地质体，是矿泉水中硒元素的物质来源。
4.2.2适宜硒元素转移的地球化学环境
泉水中的硒主要来自含硒的矿物或其他硒酸盐的溶解。硒化物的氧化使本来难溶于水中的Se以SeO42-的形式大量进入水中。如：
Se+O2 SeO2 Se2-+O2 SeO2
SeO2 +H2O 2H++SeO32- SeO32-+H2O 2H++SeO42-
硒以及硒化物被氧化形成SeO2，而SeO2溶于水形成易溶的亚硒酸盐（Se4+）、硒酸盐（Se6+）。地下水作为硒元素的载体，将可溶于水的亚硒酸盐（Se4+）和硒酸盐（Se6+）从岩石中淋滤出来，形成硒矿泉水。土壤和水溶液中硒的浓度和形态在很大程度上决定于环境介质中的PH和Eh。一般来说，通气良好的碱性介质中，元素态硒（Se*）和硒化物（Se2-）可被氧化为亚硒酸盐（Se4+）和硒酸盐（Se6+）。而在强还原或酸性介质中，氧化态硒可被还原成元素态硒（Se*）和硒化物（Se2-）［2］［3］［4］，使水中可溶的硒含量降低。地下水径流强度越低，与含硒的岩石接触时间越长，越有利于硒元素从岩石中迁移出来。硒在岩石中的富集程度不同，使岩石中的可溶性硒和不溶于水的硒含量均不相同，因此在同一富硒岩石中的地下水含硒量相差较大。
4.2.3形成硒矿泉水的地下水水动力条件
鲁家坪组地层是具板状构造的浅变质岩，它由泥质岩、粉砂岩、硅质岩经低级变质作用形成。板岩因脱水而硬度变大，在构造应力的作用下，发生脆性变形，形成密集的劈理和片理，使岩石具有了较微弱的含水特性。同时城口县北部岚溪—东安复式向斜展布地段经自北向南的强烈挤压作用，形成一系列次生逆冲断裂带，呈叠瓦状发育，它们与线形紧密褶曲在区域内构成庞大的推覆构造，一方面这些次级逆冲断裂在多期活动中，使下寒武统鲁家坪组（∈1l）黑色含碳质板岩岩体更加破碎，形成较多构造裂隙，因此改变了黑色板岩微渗透或不透水的水文地质特征，在一些地段存在弱渗透的地下水赋存、运移的构造裂隙网络。这些构造裂隙网络构成地下水赋存、运移条件，使地下水渗入“深部”参与“深循环”，从而获得硒元素，形成为硒矿泉水。因此城口县北部下寒武统鲁家坪组（∈1l）黑色含碳质板岩中的地质构造特点具备了形成硒矿泉水的地球化学环境和获得硒元素的条件。
同时城口县境内的深切割任河及其支流，随大巴山等不断隆升而持续深切，在区域内形成山高谷深的地形地貌环境，降水渗入岩体后能长期维持一定的水头差，有机会参与“深循环”接触、溶蚀、溶滤基岩中的稀有分散元素，参与深部的水化学活动，成为降水→地下水→“深循环”地下水→硒矿泉水转变和变化。城口县古老的任河及其支流在长期、持续的下切运动中，为地下水入渗参与“深循环”进行地球化学活动获得硒等稀有分散元素提供了必备的地下水动力条件。
5.结论
城口县北部的鲁家坪组地层出露的泉水部分含硒元素，但达到矿泉水标准的较少。虽有部分泉点硒达到了含硒矿泉水的界限指标（≥0.01mg/L）,是潜在的硒矿泉水方向，但仍需进一步开展工作。同时鲁家坪组岩体硒元素含量在0.74mg/kg-657.66 mg/kg，均值为36.86 mg/kg，高于地壳丰度值0.05 mg/kg，是形成硒矿泉水或富硒水的重要物质来源。区域土壤硒元素含量普遍较高，硒元素含量0.12mg/Kg-79.45mg/Kg之间，平均值为8.3mg/Kg，硒元素含量远远超过了我国土壤平均水平0.2mg/Kg，与区内岩石背景值高，地下水转移硒元素关系密切。
参考文献：
[1]微量元素与人体健康.
[2]李永华、王五一。硒的土壤环境化学研究进展.《土壤通报》，2002年6月.
[3]Bard A J, Tarsons R, Jordan J. Standard potential in aqueous solution [M]. 1985, New York : Dekker.
[4]熊远福, 李辉勇, 刘军鸽. 水稻土壤中硒的价态转化及溶解性研究[J ] .《环境化学》, 1999, 18(4):338-342.
论文作者:魏艳蕾,李晓,蒋文明
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/16
标签：城口县论文; 元素论文; 矿泉水论文; 含量论文; 板岩论文; 地下水论文; 土壤论文; 《基层建设》2017年5期论文;