青海省河南縣某飲用天然礦泉水勘查評價

，

(1.成都理工大學環(huán)境與土木工程學院，四川 成都 610059；2.四川省華地建設工程有限責任公司，四川 成都 610081)

礦泉水是指含有一定礦物質(zhì)、微量元素、氣體或放射性成分的泉水或人工井水[1]，是在一定的地質(zhì)環(huán)境背景下形成的深層地下循環(huán)水，含有人體所需的眾多礦物質(zhì)、微量元素以及氣體成分，與一般地下水相比，具有純凈無污染的特點[2]，近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，市場對飲用天然礦泉水的需求與日俱增，礦泉水資源的開發(fā)及其相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展所帶來的社會經(jīng)濟效益越來越顯著，礦泉水事業(yè)已進入新的發(fā)展階段[3]。

青海省河南縣某礦泉水中鍶含量0.523～1.74 mg/L，礦化度0.75～0.78 mg/L，Ca2+、HCO3-毫克當量均大于75%，根據(jù)《飲用天然礦泉水(GB8537-2008)》標準，可命名為重碳酸鈣含鍶天然飲用礦泉水。本文主要分析該泉所處研究區(qū)的水文地質(zhì)條件、地下水形成機制、水化學特征等，對進一步開發(fā)和水源地保護具有一定的意義。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理概況

研究區(qū)位于青海省河南縣，總體地勢南高北低，最高點海拔4 130 m，最低點海拔3 640 m，相對高差490 m，受新構造運動地殼強烈隆升，加之地表水長期侵蝕切割，致使地貌類型復雜，按形態(tài)可劃分為侵蝕性低高山區(qū)和流水堆積的河谷平原；區(qū)內(nèi)年均氣溫9.2 ℃～14.6 ℃，年降水量597.1～615.5 mm，氣候類型屬高原亞寒帶濕潤氣候區(qū)；流域水系為澤曲河，屬黃河一級支流，研究區(qū)位于旺什加河支流的浩陶奧日河，為澤曲河的三級水系，源于南部中高山區(qū)。

1.2 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1.2.1 地層巖性

泉域地層有古生界、中生界和新生界。現(xiàn)由老至新分述如下：

1)二疊系(P)

下統(tǒng)大關山組(P1dg)：分布于研究區(qū)東南部達日喬地區(qū)，巖性主要為灰色薄層灰?guī)r夾中厚層灰?guī)r、淺灰色塊層狀灰?guī)r、灰色-深灰色厚層不純灰?guī)r，產(chǎn)蜓類化石。厚度26～228 m。

2)三疊系(T)

下統(tǒng)隆務河組(T1lh)：分布于研究區(qū)東南部的曬日果兒地區(qū)，巖性主要深灰色粉砂巖、灰色中-細粒鈣質(zhì)石英砂巖、灰色薄層灰?guī)r夾鈣質(zhì)板巖、灰色細粒長石石英砂巖、粉砂巖、板巖，產(chǎn)菊石。厚度36～322 m。

中統(tǒng)古浪堤組(T2gt)：分布于研究區(qū)西部加日果剛讓地區(qū)。巖性下部以灰色中薄層細粒長石石英砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖為主夾少量薄層灰?guī)r、水平層理、包卷層理、交錯層理；上部以粉砂質(zhì)板巖與細礫巖為主，出現(xiàn)紫紅色泥鈣質(zhì)板巖、白云質(zhì)砂巖，發(fā)育不同方向的波痕。

3)新近系(N)

中新統(tǒng)貴德群咸水河組(N1x)：分布于研究區(qū)北部，少量出露，巖性為桔黃色-雜色厚層狀礫巖夾中薄層砂巖、泥巖，偶夾石膏層。

上新統(tǒng)貴德群臨夏組(N2l)：分布于研究區(qū)中、東部大部分地區(qū)，巖性為灰黃色-灰褐色厚層狀泥巖、粉砂巖夾部分礫巖。

4)第四系(Q)

全新統(tǒng)洪沖積物(Q4al+pl)：分布于研究區(qū)旺什加河、浩陶奧日河河谷平原地區(qū)，由砂、礫石、黃土組成，構成山間緩傾斜洪沖積灘地。

1.2.2 地質(zhì)構造

研究區(qū)位于揚子準地臺西傾山臺緣褶皺帶北側(cè)，秦嶺-昆地槽褶皺系西秦嶺印支褶皺帶的南緣[4]，在NE向主壓應力的作用下，區(qū)內(nèi)構造發(fā)育。研究區(qū)內(nèi)出露的泉點主要是受扎日瑪斷裂控制呈上升泉形式出露。集中分布于北西向F2斷裂100 m破碎帶寬范圍內(nèi)。

1.2.3 地下水類型

1)松散巖類孔隙水

分布在河谷區(qū)內(nèi)，受新構造運動及地形地貌影響，第四紀堆積厚度不同，地下水富水性不一。在河谷橫向斷面上，含水層巖性多為砂礫石、中粗砂，一般近河床地下水較豐富，單井計算涌水量100～1 000 m3/d，遠離河床地下水富水性小于100 m3/d。礦化度小于1.0 g/L，水化學類型為HCO3·Cl—Ca·Na型。

2)碎屑巖類裂隙孔隙水

分布于研究區(qū)中東部區(qū)域，西部有少量分布，主要賦存于新近系貴德群咸水河組(N1x)、貴德群臨夏組(N2l)地層。上部巖性多為砂巖和泥巖互層，地下水富水性差，水量貧乏，單井涌水量小于100 m3/d；下部含水層巖性主要為砂礫巖、礫巖，具承壓性，富水性較差，計算單井涌水量100 m3/d左右。礦化度1.0 g/L，水化學類型為HCO3·SO4—Ca·Mg型。

3)基巖裂隙水

主要分布在研究區(qū)的西部和南部，含水層為三疊系中統(tǒng)古浪堤組(T2gt)、下統(tǒng)隆務河組(T1lh)砂質(zhì)板巖、砂巖夾灰?guī)r，以及二疊系下統(tǒng)大關山組(P1dg)灰?guī)r，主要接受大氣降水補給，單泉流量0.1～1.0 L/s。礦化度小于1.0 g/L，水化學類型為HCO3—Ca型。

圖1 物探剖面解譯圖

圖2 泉群水溫、流量與氣溫、降雨量動態(tài)曲線圖

2 礦泉水形成機制

構造活動是礦泉水形成的地質(zhì)條件。構造不只是地下水賴以運移與儲集的場所，更有利于水巖之間發(fā)生物理和化學反應，使水巖的化學成份相互作用更趨充分，直至達到一定的飽和狀態(tài)[5]。

礦泉水出露在新近系砂礫巖與第四系松散堆積物接觸帶處，同時位于扎日瑪斷裂破碎帶，裂隙連通性好，為豐富的地下水提供了良好的運移通道。

礦泉水的補給源為泉域南部的遠程大氣降水補給，通過基巖裂隙和斷裂破碎帶由南向北運移至F2斷裂帶處阻，以上升泉形式出露于地表。泉群沿F2阻水斷裂呈線狀分布(見圖1)。

表1 礦泉水多年水質(zhì)檢測結果 mg/L

3 礦泉水水質(zhì)分析

礦泉(群)出露于斷裂帶內(nèi)，其內(nèi)有多個上升泉，主要的礦泉點連成一片。據(jù)2000年到2015年的水質(zhì)檢測統(tǒng)計資料(表1)，單泉流量0.59～10.5 L/s，泉域流量最大值為21 901.05 m3/d，最小值為7 302.66 m3/d，平均流量為13 521.47 m3/d，最大流量與最小流量比值為0.33。礦泉水溫7 ℃ ～13 ℃，溶解總固體264～642 mg/L，泉水(泉群)表現(xiàn)為無色，無嗅，無味。微量元素有鋰、鍶、鋅等，其中鍶含量0.523～1.74 mg/L，達到《飲用天然礦泉水(GB8537-2008)》中鍶的界限指標，可命名為重碳酸鈣含鍶天然飲用礦泉水。

3.1 物理性質(zhì)

水質(zhì)無色、無嗅、清澈透明，色度與混濁度均較低，微有甘甜，常溫條件下，無懸浮物和沉淀，水溫常年始終保持7 ℃～13 ℃左右。溶解總固體264～642 mg/L，pH值6.18～8.19，屬中性低礦化水。

3.2 水量

據(jù)多年統(tǒng)計資料，單泉流量0.59～10.5 L/s，泉域平均流量為13 521.47 m3/d，泉域流量隨季節(jié)變化較大(圖2)。

3.3 水質(zhì)

3.3.1 常量元素

陽離子除K+含量較低外，Na+、Ca2+、Mg2+三者含量較高，其中Ca2+含量略高，其排列順序為Ca2+>Mg2+>Na+。HCO3-占總陰離子的93%，其次是SO42-和Cl-，可見常量元素變化范圍很小。根據(jù)這一特點，結合該地區(qū)的巖性特征可知泉水的化學成分主要是來自碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖的溶解作用。泉水中Ca2+含量之所以較高于其他離子，主要是來源于兩類巖石，即碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖的溶解。Mg2+與Ca2+相近，Na+主要來源于蒸發(fā)巖。陰離子中HCO3-含量最高，表明地下水的中性特征，SO42-較高，其次是Cl-含量。究其原因，該地區(qū)為典型的干旱氣候特征，土壤和淺部巖層中沉積大量的鹽分，其中包括KCl、NaCl(食鹽)、CaCl2、MgCl2、Na2SO4(芒硝)、MgSO4(鎂礬)、CaSO4(石膏)以及較少的硝酸鹽類(KNO3、NaNO3)等，因易受降雨和冰雪水的溶解，滲人地下形成地下水中的重要化學組分。因此，礦泉水中含有大量的鹽類。

3.3.2 微量元素

微量元素中含量最高的是Sr2+，其含量0.523～1.74 mg/L，達到飲用天然飲用礦泉水國家標準(≥0.20 mg/L)[6]。由于地下水在巖石構造裂隙和風化裂隙中貯集、運移并與富鍶的巖石礦物發(fā)生水巖作用，使鍶以離子形式遷移、富集，在構造有利部位，以礦泉形式排泄[7]。且鍶在地層中的克拉克值很大，且化學性質(zhì)活潑，易溶于水，故泉水中鍶含量最高[8]。微量元素在水中過量和缺乏都對人體產(chǎn)生不良的影響，研究區(qū)礦泉水中卻含有多種極微量的元素，如Zn、Se、As、Fe、Mn、Li、溴化物、碘化物、Co、Ni、Ti以及HBO2、H2SiO3等多種有益于人體健康的微量元素和組分。其中一些有毒元素Ag、Hg、Cr6+、Cd、As、Pb、Al等都在國家標準限定指標之內(nèi)，甚至低于標準2～3個數(shù)量級。因此，長期飲用這種礦泉水，將有助于人體健康。

綜上所述：該礦泉水中含有豐富的宏量元素和多種有益于人體健康的微量元素，這與區(qū)內(nèi)地層巖性、地質(zhì)構造以及地下水的形成條件密切相關，最終成為含多種元素的鍶礦泉水。鍶是人體必需的微量元素之一，對于促進人體骨骼發(fā)育，降低冠心病及肺心病，減少心血管死亡率有明顯作用[9-10]。

4 結語

(1)青海省河南縣某天然礦泉水屬于深部循環(huán)天然飲用礦泉水，具有無污染，易開采等特點。

(2)泉域流量最大值為21 901.05 m3/d，最小值為7 302.66 m3/d，平均流量為13 521.47 m3/d，水源地泉群的允許開采量為7 302.66 m3/d。

(3)礦泉水微量元素中含量最高的是Sr2+，其含量為0.523～1.74 mg/L，已經(jīng)達到國家飲用天然礦泉水標準，可作為優(yōu)質(zhì)的天然飲用礦泉水，具有較高的開發(fā)利用價值。

(4)建議開展研究區(qū)泉群的水質(zhì)、水量長期動態(tài)監(jiān)測工作。

[1]周津遠. 熱礦泉水對人體的醫(yī)療價值作用. 中國西部地熱資源開發(fā)戰(zhàn)略研究論文集. 北京:中國能源研究會地熱專業(yè)委員會.2001. 3:11-12.

[2]張廷雨, 隋穎, 王本利, 等. 青島地區(qū)天然礦泉水水源評價與管理. 中國衛(wèi)生工程學.1995.4(1): 32-34.

[3]王晶, 劉宇. 安德泉天然飲用礦泉水勘查過程及水質(zhì)評價方法探討. 建筑工程技術與設計.2016.(4):1557-1558.

[4]青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 青海省區(qū)域地質(zhì)志. 北京: 地質(zhì)出版社.1991:85-86.

[5]王大純，張人權，史毅虹，等. 水文地質(zhì)學基礎. 北京: 地質(zhì)出版社.1995.

[6]飲用天然礦泉水(GB 8573—2008). 北京: 中國標準出版社.2008.

[7]侯利朋, 趙振, 王萬平, 等. 青海海東地區(qū)礦泉水的形成條件及特征分析. 地下水.2016.38(05): 44-46.

[8]趙振, 陳惠娟, 羅銀飛, 等. 青海玉樹熱水溝天然礦泉水形成條件及水質(zhì)分析. 地下水.2013.35(06): 4-6.

[9]曹海蘭,閆海珠,劉惠麒,等.青海省化隆縣昂思多礦泉水的水質(zhì). 青海環(huán)境.2001.11(1):5-6.

[10]張振權. 中國天然礦泉水資源形成分布特征. 中國礦泉水發(fā)展戰(zhàn)略國際論壇論文集. 吉林: 白山市政府.2005: 77-80.