山西省五台县发现天然矿泉水开发潜力区
2024-03-12孙岐发王宏利孙靖尧刘昌吉崔大鹏
孙岐发,王宏利,凌 昕,卢 兵,国 林,胡 宸,孙靖尧,周 龙,李 昌,赵 剑,刘昌吉,王 旭,崔大鹏
1. 中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心,黑龙江 哈尔滨 150081;2. 中国地质调查局东北地质科技创新中心,辽宁 沈阳 110034;3. 黑龙江省两大平原地下水资源开发与保护省级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150086;4. 自然资源部哈尔滨黑土地地球关键带野外科学观测研究站,黑龙江 哈尔滨 150086
矿泉水是珍贵、稀缺的具有重要意义的矿产资源,在我国分布广泛,几乎各省都有,不仅类型多样,且水质较好[1-4]. 为了查明山西省五台县矿泉水限量指标的富集性,在资料收集分析的基础上,进行了调查和样品采集工作. 通过化验分析及地下水化学特征综合研究[5-8],发现以茹村乡为中心区域的地下水中富含锶,在研究区东侧以及东南侧区域的地下水中富含锌.为进一步确定地下水资源量,利用高密度电法确定了地下水富集区域. 最终,通过探采结合工程在东龙泉村获得丰富的矿泉水资源. 这一发现对当地健康饮水意义重大[9-13],可为这一区域开发利用健康水资源起到示范作用.
1 研究区水文地质概况
研究区主要含水类型为碳酸盐岩类岩溶裂隙水、松散岩类孔隙水、变质岩类裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水. 1)碳酸盐岩类岩溶裂隙水主要位于研究区东南侧山区,该区域地形陡峭,河谷下切强烈. 石沟河、泗阳河在区内汇入清水河. 岩性分布主要有寒武系中上统的灰岩、页岩,奥陶系下中统的白云岩、灰岩. 2)松散岩类孔隙水主要在前寒武系上层分布,集中分布在沟谷、盆地等低洼地带. 孔隙水下层含水层与下伏的裂隙水直接联通,相对于其他含水类型,孔隙水分布零散、连通性差、边界不明晰. 3)变质岩类裂隙水主要赋存在前寒武系变质岩地层,是区域内分布面积最广的含水类型. 原岩包括白云岩、板岩、石英砂岩、玄武岩等,变质程度差异较大,构造发育. 多样的岩性导致含水类型结构复杂,地下水类型为赋存在构造裂隙和风化裂隙中的基岩裂隙水. 4)碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布于研究区中南部,覆盖于碳酸盐岩之上,由石炭纪、二叠纪地层构成,沿北东东向零星分布. 在研究区,碳酸盐岩类岩溶裂隙水富含锌,变质岩类裂隙水及松散岩类孔隙水中富含锶.
2 地下水化学特征
研究发现,工作区内有含Zn、Sr 天然矿泉水富集开发潜力区. 采取的地下水样品经过检测发现部分区域Zn、Sr 含量达到矿泉水标准,Zn 最大值2.3 mg/L、Sr最大值1.17 mg/L. 富Zn、Sr 的区域分布在沟南乡、茹村乡和蒋坊乡,富Zn 面积73.71 km2,富含Sr 面积134.25 km2. 富锌水可以防治发育不良、厌食和异食癖、口腔溃疡、痤疮等;含锶水能够强壮骨骼,促进生长发育,同时对于保护心脑血管、减少心脑血管疾病的发生有一定的辅助作用. Zn、SO42-、Fe、Cl-、K+、Na+的含量区间分别为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,变异性大,在区域上分布不均匀;Sr、Mg2+的含量区间分别为0.11~1.17、8.01~46.50 mg/L,变异性较大,区域上分布有差异;Ca2+、HCO3-的含量区间为38.00~134.50、443.70~1 362.00 mg/L,变异性小,区域上分布均匀. 受含水岩组不同的影响,研究区内不同地下水类型中的富集元素不同,碳酸盐岩地层的地下水中锌富集,变质岩地层及松散岩地层中锶容易富集(表1、图1),这一发现可为后续矿泉水调查研究提供参考. 同时,区域内的水资源可作为矿泉水、度假山庄、疗养院、美容院、养老院等健康养生和旅游度假资源开发利用.
图1 五台地区富锶和富锌区域分布图Fig. 1 Distribution map of Sr- and Zn-rich areas in Wutai area
表1 地下水样品中健康物质含量统计表Table 1 Statistics of healthy substance contents in groundwater samples
在滹沱河群豆村亚群神仙垴组的白云岩地层地下水富锶区,利用探采结合井钻获富锶基岩裂隙水,出水量2 010 m3/d,有力支撑了健康饮水和乡村振兴.
3 结论
五台县部分区域地下水富含锌和锶,具有矿泉水开发潜力,特别是富锌矿泉水作为稀有资源,具有较高经济价值. 利用探采结合井,钻遇基岩裂隙含水层,水量丰富,有力支撑五台县的高质量发展,为地方经济发展和健康饮水做出贡献,进一步推动我国健康水资源事业的发展.
致谢:本研究得到中国地质调查局及东北地质科技创新中心区创基金项目支持. 感谢五台县各级政府在调查研究中的大力支持. 感谢编辑和匿名评审建设性意见和建议. 感谢自然资源部哈尔滨自然资源综合调查中心实验室的化验成果.