山西省五臺縣發(fā)現(xiàn)天然礦泉水開發(fā)潛力區(qū)

孫岐發(fā)，王宏利，凌 昕，盧 兵，國 林，胡 宸，孫靖堯，周 龍，李 昌，趙 劍，劉昌吉，王 旭，崔大鵬

1. 中國地質(zhì)調(diào)查局哈爾濱自然資源綜合調(diào)查中心，黑龍江 哈爾濱 150081；2. 中國地質(zhì)調(diào)查局東北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，遼寧 沈陽 110034；3. 黑龍江省兩大平原地下水資源開發(fā)與保護(hù)省級重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150086；4. 自然資源部哈爾濱黑土地地球關(guān)鍵帶野外科學(xué)觀測研究站，黑龍江 哈爾濱 150086

礦泉水是珍貴、稀缺的具有重要意義的礦產(chǎn)資源，在我國分布廣泛，幾乎各省都有，不僅類型多樣，且水質(zhì)較好［1-4］. 為了查明山西省五臺縣礦泉水限量指標(biāo)的富集性，在資料收集分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了調(diào)查和樣品采集工作. 通過化驗分析及地下水化學(xué)特征綜合研究［5-8］，發(fā)現(xiàn)以茹村鄉(xiāng)為中心區(qū)域的地下水中富含鍶，在研究區(qū)東側(cè)以及東南側(cè)區(qū)域的地下水中富含鋅.為進(jìn)一步確定地下水資源量，利用高密度電法確定了地下水富集區(qū)域. 最終，通過探采結(jié)合工程在東龍泉村獲得豐富的礦泉水資源. 這一發(fā)現(xiàn)對當(dāng)?shù)亟】碉嬎饬x重大［9-13］，可為這一區(qū)域開發(fā)利用健康水資源起到示范作用.

1 研究區(qū)水文地質(zhì)概況

研究區(qū)主要含水類型為碳酸鹽巖類巖溶裂隙水、松散巖類孔隙水、變質(zhì)巖類裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水. 1）碳酸鹽巖類巖溶裂隙水主要位于研究區(qū)東南側(cè)山區(qū)，該區(qū)域地形陡峭，河谷下切強烈. 石溝河、泗陽河在區(qū)內(nèi)匯入清水河. 巖性分布主要有寒武系中上統(tǒng)的灰?guī)r、頁巖，奧陶系下中統(tǒng)的白云巖、灰?guī)r. 2）松散巖類孔隙水主要在前寒武系上層分布，集中分布在溝谷、盆地等低洼地帶. 孔隙水下層含水層與下伏的裂隙水直接聯(lián)通，相對于其他含水類型，孔隙水分布零散、連通性差、邊界不明晰. 3）變質(zhì)巖類裂隙水主要賦存在前寒武系變質(zhì)巖地層，是區(qū)域內(nèi)分布面積最廣的含水類型. 原巖包括白云巖、板巖、石英砂巖、玄武巖等，變質(zhì)程度差異較大，構(gòu)造發(fā)育. 多樣的巖性導(dǎo)致含水類型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地下水類型為賦存在構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙中的基巖裂隙水. 4）碎屑巖類孔隙裂隙水主要分布于研究區(qū)中南部，覆蓋于碳酸鹽巖之上，由石炭紀(jì)、二疊紀(jì)地層構(gòu)成，沿北東東向零星分布. 在研究區(qū)，碳酸鹽巖類巖溶裂隙水富含鋅，變質(zhì)巖類裂隙水及松散巖類孔隙水中富含鍶.

2 地下水化學(xué)特征

研究發(fā)現(xiàn)，工作區(qū)內(nèi)有含Zn、Sr 天然礦泉水富集開發(fā)潛力區(qū). 采取的地下水樣品經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域Zn、Sr 含量達(dá)到礦泉水標(biāo)準(zhǔn)，Zn 最大值2.3 mg/L、Sr最大值1.17 mg/L. 富Zn、Sr 的區(qū)域分布在溝南鄉(xiāng)、茹村鄉(xiāng)和蔣坊鄉(xiāng)，富Zn 面積73.71 km2，富含Sr 面積134.25 km2. 富鋅水可以防治發(fā)育不良、厭食和異食癖、口腔潰瘍、痤瘡等；含鍶水能夠強壯骨骼，促進(jìn)生長發(fā)育，同時對于保護(hù)心腦血管、減少心腦血管疾病的發(fā)生有一定的輔助作用. Zn、SO42-、Fe、Cl-、K+、Na+的含量區(qū)間分別為0.001～2.3、0.49～245.2、0.066～1.04、4.28～51.10、0.39～6.68、3.93～52.60 mg/L，變異性大，在區(qū)域上分布不均勻；Sr、Mg2+的含量區(qū)間分別為0.11～1.17、8.01～46.50 mg/L，變異性較大，區(qū)域上分布有差異；Ca2+、HCO3-的含量區(qū)間為38.00～134.50、443.70～1 362.00 mg/L，變異性小，區(qū)域上分布均勻. 受含水巖組不同的影響，研究區(qū)內(nèi)不同地下水類型中的富集元素不同，碳酸鹽巖地層的地下水中鋅富集，變質(zhì)巖地層及松散巖地層中鍶容易富集（表1、圖1），這一發(fā)現(xiàn)可為后續(xù)礦泉水調(diào)查研究提供參考. 同時，區(qū)域內(nèi)的水資源可作為礦泉水、度假山莊、療養(yǎng)院、美容院、養(yǎng)老院等健康養(yǎng)生和旅游度假資源開發(fā)利用.

圖1 五臺地區(qū)富鍶和富鋅區(qū)域分布圖Fig. 1 Distribution map of Sr- and Zn-rich areas in Wutai area

表1 地下水樣品中健康物質(zhì)含量統(tǒng)計表Table 1 Statistics of healthy substance contents in groundwater samples

在滹沱河群豆村亞群神仙垴組的白云巖地層地下水富鍶區(qū)，利用探采結(jié)合井鉆獲富鍶基巖裂隙水，出水量2 010 m3/d，有力支撐了健康飲水和鄉(xiāng)村振興.

3 結(jié)論

五臺縣部分區(qū)域地下水富含鋅和鍶，具有礦泉水開發(fā)潛力，特別是富鋅礦泉水作為稀有資源，具有較高經(jīng)濟價值. 利用探采結(jié)合井，鉆遇基巖裂隙含水層，水量豐富，有力支撐五臺縣的高質(zhì)量發(fā)展，為地方經(jīng)濟發(fā)展和健康飲水做出貢獻(xiàn)，進(jìn)一步推動我國健康水資源事業(yè)的發(fā)展.

致謝：本研究得到中國地質(zhì)調(diào)查局及東北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心區(qū)創(chuàng)基金項目支持. 感謝五臺縣各級政府在調(diào)查研究中的大力支持. 感謝編輯和匿名評審建設(shè)性意見和建議. 感謝自然資源部哈爾濱自然資源綜合調(diào)查中心實驗室的化驗成果.