山西省五臺縣發現天然礦泉水開發潛力區

孫岐發，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. 中國地質調查局哈爾濱自然資源綜合調查中心，黑龍江 哈爾濱 150081；2. 中國地質調查局東北地質科技創新中心，遼寧 沈陽 110034；3. 黑龍江省兩大平原地下水資源開發與保護省級重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150086；4. 自然資源部哈爾濱黑土地地球關鍵帶野外科學觀測研究站，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資源，在我國分布廣泛，幾乎各省都有，不僅類型多樣，且水質較好［1-4］. 為了查明山西省五臺縣礦泉水限量指標的富集性，在資料收集分析的基礎上，進行了調查和樣品采集工作. 通過化驗分析及地下水化學特征綜合研究［5-8］，發現以茹村鄉為中心區域的地下水中富含鍶，在研究區東側以及東南側區域的地下水中富含鋅.為進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域. 最終，通過探采結合工程在東龍泉村獲得豐富的礦泉水資源. 這一發現對當地健康飲水意義重大［9-13］，可為這一區域開發利用健康水資源起到示范作用.

1 研究區水文地質概況

研究區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東南側山區，該區域地形陡峭，河谷下切強烈. 石溝河、泗陽河在區內匯入清水河. 巖性分布主要有寒武系中上統的灰巖、頁巖，奧陶系下中統的白云巖、灰巖. 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）變質巖類裂隙水主要賦存在前寒武系變質巖地層，是區域內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，變質程度差異較大，構造發育. 多樣的巖性導致含水類型結構復雜，地下水類型為賦存在構造裂隙和風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中南部，覆蓋于碳酸鹽巖之上，由石炭紀、二疊紀地層構成，沿北東東向零星分布. 在研究區，碳酸鹽巖類巖溶裂隙水富含鋅，變質巖類裂隙水及松散巖類孔隙水中富含鍶.

2 地下水化學特征

研究發現，工作區內有含Zn、Sr 天然礦泉水富集開發潛力區. 采取的地下水樣品經過檢測發現部分區域Zn、Sr 含量達到礦泉水標準，Zn 最大值2.3 mg/L、Sr最大值1.17 mg/L. 富Zn、Sr 的區域分布在溝南鄉、茹村鄉和蔣坊鄉，富Zn 面積73.71 km2，富含Sr 面積134.25 km2. 富鋅水可以防治發育不良、厭食和異食癖、口腔潰瘍、痤瘡等；含鍶水能夠強壯骨骼，促進生長發育，同時對于保護心腦血管、減少心腦血管疾病的發生有一定的輔助作用. Zn、SO42-、Fe、Cl-、K+、Na+的含量區間分別為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，在區域上分布不均勻；Sr、Mg2+的含量區間分別為0.11～1.17、8.01～46.50 mg/L，變異性較大，區域上分布有差異；Ca2+、HCO3-的含量區間為38.00～134.50、443.70～1 362.00 mg/L，變異性小，區域上分布均勻. 受含水巖組不同的影響，研究區內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，變質巖地層及松散巖地層中鍶容易富集（表1、圖1），這一發現可為后續礦泉水調查研究提供參考. 同時，區域內的水資源可作為礦泉水、度假山莊、療養院、美容院、養老院等健康養生和旅游度假資源開發利用.

圖1 五臺地區富鍶和富鋅區域分布圖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含量統計表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，利用探采結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村振興.

3 結論

五臺縣部分區域地下水富含鋅和鍶，具有礦泉水開發潛力，特別是富鋅礦泉水作為稀有資源，具有較高經濟價值. 利用探采結合井，鉆遇基巖裂隙含水層，水量豐富，有力支撐五臺縣的高質量發展，為地方經濟發展和健康飲水做出貢獻，進一步推動我國健康水資源事業的發展.

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