衡水市第四系饮用水天然矿泉水分布特征及成因分析

■张朝辉

（河北省地矿局第三水文工程地质大队 河北 衡水053000）

衡水市第四系饮用水天然矿泉水分布特征及成因分析

■张朝辉

（河北省地矿局第三水文工程地质大队 河北 衡水053000）

衡水市第四系第三、四含水组赋存锶型、碘型、锶碘型饮用天然矿泉水，本文论述了天然矿泉水的分布特征，分析了饮用天然矿泉水形成因素，为指导饮用天然矿泉水利用提供科学依据。

衡水市水文地质条件饮用天然矿泉水类型成因分析

1 区域水文地质条件

衡水市属河北平原水文地质区，按水文地质特征自西北至东南分为滹沱河冲洪积水文地质亚区、滏阳河冲湖积水文地质亚区及漳卫河冲湖积水文地质亚区。地下水类型为第四系松散岩类孔隙水，垂向上根据地下水赋存条件和动力特征，以地层形成的时代为基础，水文地质条件为要素，将第四系沉积层分成一、二、三、四含水组，相当于地层划分中的全新统（Q4）、上更新统（Q3）、中更新统（Q2）、下更新统（Q1）。

第一含水组：含水层多由粉砂、粉细砂组成，砂层厚度小于10m，单位涌水量一般小于10m3/h·m。水化学类型多为Cl·SO4—Na·Mg型，矿化度0.6～13.8g/L，为淡水—咸水。

第二含水组：含水层北部较粗，中南部为中细砂。单位涌水量一般为5～20m3/h·m，水化学类型多为SO4·Cl—Na·Mg型、Cl·SO4—Na·Mg型。第二含水组下部矿化度一般小于2g/L，在第二含水组中上部，有较厚的咸水分布。咸水底界埋深自西北向东南由20m逐渐加深至160m。

第三含水组：砂层岩性普遍较粗，以中砂、粗砂为主，单位涌水量一般为15～30m3/h·m，水化学类型多为Cl·SO4—Na、HCO3·Cl· SO4—Na型，矿化度一般小于1g/L。

第四含水组：含水砂层北部较粗，以中粗砂为主，中南部岩性细一些，以细砂为主，偶见中粗砂。单位涌水量一般小于20m3/h·m，水化学类型多为HCO3·Cl·SO4—Na、Cl·SO4—Na型，矿化度小于1g/L。

由于一、二含水组受降水入渗影响较大，且大面积有咸水分布，开发利用意义不大。第三、四含水组，地下水补给来源为侧向径流及上层越流补给，其水质成分受人为影响较小，所以第三、四含水组为主要研究层位。

2 饮用天然矿泉水分布特征

根据水质资料分析，本区第三、四含水组主要为锶型、碘型、锶碘型饮用天然矿泉水(以下简称矿泉水)。

2.1 矿泉水区平面分布特征

第三含水组矿泉水的分布面积为2392.2km2，全区面积的27.1%，分为三个区，其中锶型矿泉水分布二个区，面积为2170.9km2，占全区面积的24.6%。Ⅰ区分布在深州市、饶阳南部及武强的北部地区，面积2006.7km2，锶含量0.4～1.7mg/L。Ⅱ区分布在枣强、桃城区与冀州交界处，面积164.2km2，锶含量0.4～0.5mg/L。Ⅲ区为碘型矿泉水，主要分布在冀州市的南午村一带，分布范围较小，面积221.3km2，仅占全区面积的2.5%，碘含量0.2～0.3mg/L。

第四含水组矿泉水的分布面积4108.4km2，占全区面积的46.6%。分为二个区，Ⅰ区为锶型矿泉水，分布在深州市、安平、饶阳及武强南部、桃城区的中部及冀州大部分地区，面积4068.1km2，占全区面积的46.1%，锶含量0.4～1.4mg/L；Ⅱ区为锶碘型矿泉水。分布在冀州市南黄家庄至南午村西北小片区域，面积40.3km2，仅占全区面积的0.46%，锶含量0.2～0.4mg/L，碘含量0.2～0.4mg/L。

2.2 饮用天然矿泉水区埋藏特征

第三含水组矿泉水埋藏特征：Ⅰ区矿泉水类型为锶型矿泉水，含水层顶板埋深175～200m，底板埋深350～400m。Ⅱ区矿泉水类型为锶型矿泉水，含水层顶板埋深150～175m，底板埋深300～350m。Ⅲ区矿泉水类型为碘型矿泉水，含水层顶板埋深约175m，底板埋深约350m。

第四含水组矿泉水埋藏特征：Ⅰ区锶型矿泉水分布区，含水层顶板埋深大于400m，局部小于350m。Ⅱ区为锶碘型矿泉水，含水层顶板埋深300～350m，含水层底板埋深500～550m。

3 饮用天然矿泉水成因分析

3.1 锶型矿泉水成因分析

根据矿泉水的分布特征，锶型矿泉水成因有2种：

（1）在滹沱河冲洪积区矿泉水，处于滹沱河冲洪积扇的扇前区，广泛接受了西部山区不同地质时期冲积、洪积的洪泛堆积物，主要为西部山区、山前地带的变质岩、碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐等风化残坡积物，所以区内的砂层和土层中富含钾长石、钠长石、石英、辉石、绿泥石、绿帘石、角闪石、云母等硅酸盐类矿物，及磷灰石、重晶石、天青石、石膏、方解石、文石等磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐的矿物组。在硅酸盐、硫酸盐及碳酸盐矿物组，类质同象代替现象极为普遍而多样，矿物中的K、Na、Ca、Ba可以与Sr呈完全类质同象代替，并且平原区第四系含有大量的长石类风化砂，这些铝硅酸盐矿物具较强的水解、溶滤和阳离子交换作用，地下水随着径流途径的延长进一步溶滤砂、砾及粘性土中的含锶矿物，通过钾、钠长石为载体而置换锶进入地下水，使锶富集。此区内的矿泉水，锶含量高，其值在0.27～1.486mg/L之间，最具开发价值。

（2）分布于滏阳河冲积、湖积区矿泉水，形成环境为古河道的河床河漫滩相堆积，受古冲积、湖积平原水文地质条件控制，沉积物颗粒细，水化学类型复杂、矿泉水含水层形成于中更新世早期及早更新世，埋深在350～500m，由于古地理地貌影响，各种矿物组分随着冲洪积物的远距离搬运，较为分散，但在较高的压力和温度条件下，使得地下水的溶滤交替作用加强，加快了岩土中可溶岩向水中溶解的速度和强度，使水中锶离子含量增高，形成锶型矿泉水。此区内的矿泉水，锶含量在0.2～0.4mg/L之间，开发价值相对较低。

3.2 碘型矿泉水成因分析

衡水市第四系地下水含碘量超过0.1mg/L的区域主要分布在漳卫河冲湖积水文地质区及其影响区域。漳卫河主要由漳河、卫河两大支流组成，以发源于山西长治市长子县的浊漳及发源于山西陵川县夺火镇南岭的卫河为主要源头，在漳卫河上游，山高谷深，岩石裸露，坡陡流急，其裸露的含碘岩石矿物风化，并受水流冲蚀，使其成为水中碘含量增加的主要原因，由径流流入下游，在漳卫河冲积区，地下水中碘的含量在0.108～0.438mg/L。

4 结论

衡水市第四系第三含水组与第四含水组赋存矿泉水，矿泉水的类型主要为锶型与锶碘型。锶型矿泉水主要是通过溶滤、阳离子置换或可溶岩向水中溶解等作用形成。而碘型矿泉水则是因含碘岩石矿物风化，受水流冲蚀，流入衡水境内形成。总之通过对衡水市矿泉水的综合研究，为衡水市宏观管理，规划开发利用第四系矿泉水提供技术依据。

［1］河北省地矿局第三水文工程地质大队《衡水市饮用天然矿泉水调查评价报告》

［2］陈望和《河北地下水》

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-12-90-1