北京市近郊鍶型礦泉水帶的發現

楊毓桐

（北京市國土資源局，北京 100013）

北京市近郊鍶型礦泉水帶的發現

楊毓桐

（北京市國土資源局，北京 100013）

北京地區埋藏著一條自西向東鍶含量高、水量豐富的鍶型礦泉水富水帶。該礦泉水帶主要賦存在奧陶系灰巖、侏羅系洼里礫巖以及部分第四系含水層中，在地質構造上受斷裂所控制。

鍶型礦泉水帶；儲水構造；含水巖層

隨著北京市工農業生產的發展和人民生活水平的提高，用水量急劇增長。為北京供水提供新的補充水源，1975年北京市地質局責成水文地質工程地質大隊對昆明湖——洼里地區的隱伏巖溶地下水資源進行勘探，歷時4年，于1979年完成，施工鉆孔（包括地質孔、水文孔、探采結合井）42個，鉆探總進尺11262m。該項工作查明了該地區的基底構造、巖溶地下水的埋藏、分布以及資源概況。上世紀80年代以后，礦泉水業迅猛發展，一些單位在我們完成的探采結合水井以及新建的水井中取水樣化驗，檢測結果表明全部為鍶型礦泉水。經我們對該地區所取得的全部地質、水文地質資料進行綜合分析研究，發現這一地區埋藏著一條自西向東鍶含量高、水量豐富的鍶型礦泉水富水帶。

1 鍶型礦泉水帶的分布特征

鍶型礦泉水帶主要分布在西起豐臺區后甫營，經石景山區、海淀區一直向東北延伸到朝陽區的洼里、北頂一帶，長約30km，寬約2～9km。鍶含量一般在2mg/L左右，高者達3.67mg/L，水化學類型為HCO3—Ca—Mg型或HCO3—So4—Ca—Mg型，單井日出水量一般為1000～2000m3，高者達5000m3。

鍶型礦泉水帶主要賦存在奧陶系灰巖、侏羅系洼里礫巖以及部分第四系含水層中，在地質構造上受八寶山斷裂、九龍山—香峪向斜、紅廟嶺—八大處背斜、以及黃莊—高麗營斷裂所控制。奧陶系灰巖除在玉泉山和黑龍潭有零星出露外，其他地區均隱伏于地下，埋藏深度各地不一，在板井村為157m，由此往西，埋深逐漸加大，巨山農場為480余m。到福田寺一帶埋深增至1270m，再向西到北廟村、梨園村附近埋深變淺，為500～600m之間。

洼里礫巖呈條帶狀分布于清華大學以東到洼里一帶，地表無出露，均隱伏于第四系地層之下，埋藏深度一般為70～80m，龍王堂附近最淺，僅40余m。

奧陶系灰巖和洼里礫巖中的巖溶水以及北頂、姜莊湖、馬連洼一帶的第四系含水層地下水質均達到了飲用天然礦泉水標準，而且鍶含量高。第四系含水層中鍶型礦泉水，主要源于洼里礫巖和奧陶系灰巖巖溶水的頂托補給和側向補給。

2 鍶型礦泉水帶形成的地質條件

2.1 鍶型礦泉水帶的儲水構造

（1）八寶山斷裂阻水型蓄水構造和九龍山—香峪向斜、紅廟嶺—八大處背斜蓄水構造構成了奧陶系灰巖礦泉水富水帶

八寶山斷裂西起房山區牛口峪、于八寶山隱伏于地下，經海淀、清華大學向東北方向蜿蜒曲伸，全長約40余km。八寶山斷裂為一大型壓扭性逆斷層，斷距大，不透水構造巖厚度由10余米到30多米，形成了地下阻水墻幕，使斷層兩側的地下水位高差達20多米，處于斷裂下盤的奧陶系灰巖巖溶裂隙非常發育，從而形成了較好的阻水型蓄水構造。

九龍山—香峪構造為拗陷很深的大型向斜，奧陶系灰巖在其軸部埋藏千米以上，上覆很厚的隔水巖層，地下水的交替微弱，其富水部位主要位于其西北翼及其傾沒端。紅廟嶺—八大處背斜位于九龍山—香峪向斜的東南側，軸向北東東，西起魯家灘（礦泉水的補給區）東至頤和園以東，埋于第四系地層之下，經洼里向東北方向延伸。背斜的核部為奧陶系灰巖，縱張裂隙和巖溶發育，其東南側又有八寶山斷裂阻水構造，所以在九龍山—香峪向斜和紅廟嶺—八大處背斜的傾沒端形成富水地帶，玉泉山泉群、黑龍潭泉等一些大型泉水均在此出露。

（2）黃莊—高麗營斷裂蓄水構造構成洼里礫巖礦泉水富水帶

黃莊—高麗營斷裂是一條高角度大斷距和長達110km的深大斷裂，在斷裂的西北側清華大學到洼里一帶，分布著洼里礫巖礦泉水含水層。黃莊—高麗營斷裂和八寶山斷裂共同組成了北京凹陷的西北邊界，凹陷內沉積了一套上侏羅統、下白堊統和新、老第三系地層，其巖性主要為泥質巖，透水性很差，構成了洼里礫巖含水層東南側的阻水邊界，使洼里礫巖具備了良好的蓄水構造條件，形成礦泉水賦水帶。

2.2 鍶型礦泉水帶的含水巖層

鍶型礦泉水帶含水巖層為奧陶系石灰巖和侏羅系洼里礫巖（其成因和時代尚不甚明確，暫定為侏羅系）。洼里礫巖在五道口至洼里一帶為第四系地層直接覆蓋，在其西南和西北均被侏羅系髫髻山火山巖掩蓋。洼里礫巖的厚度向東南側增厚，據奧熱-1井資料，洼里礫巖在1330m被揭穿；而在其西北方的雙泉堡和清華大學一帶驟然變薄以致尖滅。78—震4孔資料顯示，奧陶系灰巖與洼里礫巖直接接觸，形成了統一的地下水系統。

礦泉水含水巖層——碳酸鹽巖為海相沉積巖層，鍶含量的本底值較高，地下水在漫長的逕流途中與碳酸鹽巖圍巖進行地球化學作用，形成含鍶豐富的礦泉水。奧陶系灰巖與洼里礫巖的成份主要是碳酸鹽礦物，是可溶性巖石，尤其洼里礫巖的孔隙裂隙發育，洼里地區的地下水溫又較高，更易溶蝕，其巖溶率高達80%。因這些碳酸鹽類巖石又都處在八寶山斷裂和黃莊—高麗營斷裂的影響帶內，巖石破碎，裂隙發育，有利于地下水沿著裂隙溶蝕擴張，形成溶隙、溶孔和溶洞，甚至可形成大型溶洞，從而構成了地下巖溶富水帶——鍶型礦泉水帶。

例如處于八寶山斷裂下盤的海淀區板井孔，當孔深183m時，僅揭露奧陶系灰巖26m，巖溶礦泉水即噴涌而出，將直徑達10cm的灰巖碎塊翻滾帶出，1977年成井時的水頭高出地面9.44m，形成高噴自流水（參照照片1）。當出水口高出地面3.8m時，日自流量可達3971m3，單位涌水量1245m3/d，鍶含量2.84mg/L，為優良礦泉水。

照片1 板井村奧陶系灰巖自流井(1977年)

又如語言學院孔，在孔深144m時，鉆遇洼里礫巖大型溶洞，并發生了大量涌沙。終孔深度752m，單位水位下降涌水量高達3714m3/d，鍶含量2.16 mg/l。

3 鍶型礦泉水帶水源的補給逕流與排泄

鍶型礦泉水帶的水源補給主要來自門頭溝區的魯家灘地區，該地區的奧陶系灰巖大面積裸露地表，灰巖表層的巖溶裂隙也十分發育；魯家灘谷地匯水面積較大，覆蓋層主要為砂卵石層，滲透性很強，雨過谷干，都有利于大氣降水的滲入補給。經初步估算，魯家灘地區降水入滲補給量每年約2387萬m3。魯家灘地區的地下水沿著紅廟嶺——八大處背斜和八寶山斷裂下盤的奧陶系灰巖向東北方向逕流，逐步形成礦泉水。經觀測地下水位西部高，東部低，水位高差39.93m，其流向與構造方向一致，當地下礦泉水流至背斜傾沒端之玉泉山、頤和園一帶時，由于奧陶系灰巖在玉泉山裸露地表，一部分礦泉水以上升泉的形式排泄出地表，形成泉群。出露在玉泉山的東側和南側共有14個泉眼，泉水總流量在豐水期每秒可達4m3。（參見圖1）

圖1 魯家灘至玉泉山水文地質剖面圖

另有大量地下礦泉水則繼續向東北方向流動，補給洼里礫巖，最終以頂托和側向排泄的方式補給了第四系含水層。據1965年洼里村南鉆孔資料，洼里礫巖承壓地下水位高出地面6.9m，日出水量達4000余立方米，鍶含量2.44mg/l。北頂、姜莊湖一帶第四系地下水也成為礦泉水(參見照片2)。

照片2 洼里地區自流水（1976年）

隱伏巖溶水的另一補給區位于門頭溝區軍莊——雁翅一帶，該地區也有較大面積的奧陶系灰巖裸露地表，除接受大氣降水滲入補給外，還有永定河水的滲漏補給。這一地區的巖溶水主要是沿著九龍山—香峪向斜的西北翼向其傾沒端的黑龍潭、白家疃一帶匯流，并形成大型泉水溢出地表，流量達6000～9600mg/d。

4 玉泉山鍶型礦泉水帶的開發與保護

玉泉山泉水早在元、明、清三代王朝時就已作為宮廷飲用水，同時也是城市供水、漕運和市區河、湖的主要水源。在明、清時，由于西直門是運水車的必經之門，因此又叫水門。用玉泉山泉水澆灌的京西稻，醇香味美，是專供御用的皇糧。

照片3 玉泉山

從上世紀80年代后期開始，北京礦泉水業的迅速發展。經初步統計，上世紀90年代中期，在這條鍶型礦泉水帶上的開發井點已達35個。據2002年調查資料，全市共有54個具有生產能力的礦泉水企業，其中鍶型礦泉水企業26個，建在這條礦泉水帶上的有18個，占70%。礦泉水鍶含量高，單井日出水量在1000～5000m3之間，北京市優質礦泉水已經由帝王家的專用飲用水走向千家萬戶。

北京市近郊鍶型礦泉水帶除了專用水廠集中開采外，還有20余眼生產井為有關單位分散開采，其中有航天工業部三院、自來水公司水源三廠、石景山區楊莊水廠以及北京大學等單位的生產井。礦泉水是一種寶貴的有限資源，應實行保護性限量開采；但目前由于無計劃過量開采，導致水位大幅度下降，自流泉水消失，其中黑龍潭泉、玉泉山泉群已于上世紀70年代中期和末期先后斷流，泉水已潛伏于地下，僅留有泉眼的遺址。

北京市鍶型礦泉水帶地處城近郊，資源豐富，水質優良，達到國家飲用天然礦泉水的標準。為科學開發與保護好這一寶貴資源，建議加強規劃管理，科學適度開發，使地下水開采量與補給均衡。魯家灘谷地是地下水的補給區，具有良好的回灌條件，建議開展地下水人工回灌，有效增加鍶型礦泉水帶的水源補給，控制地下水位的持續下降；同時還要做好水源補給區（魯家灘地區和軍莊地區）的環境保護工作，嚴格控制污染源，建立衛生防護區，使礦泉水資源可永續利用，更好地造福首都人民。

[1] 北京市地質局水文地質工程地質大隊.北京市昆明湖——洼里地區基巖供水水文地質初勘報告，1980年2月.

[2] 北京市地勘局水文地質工程地質大隊.北京市洼里地區供水水文地質勘查評價報告，2004年12月.

[3] 北京市海淀區、石景山區、豐臺區、朝陽區飲用天然礦泉水勘查報告.

[4] 北京市水文地質工程地質公司.北京泉志，1983年12月.

Discovery on the Sr-type mineral water zone in Beijing outskirts

YANG Yutong
(Beijing Municipal Bureau of Land and Resources, Beijing 100013)

There is a Sr-type mineral water zone with high-content Sr element and abundant water content, which is buried from the west to east in Beijing outskirts. This zone occurs mainly within Ordovician limestones, Jurassic Wali Formation conglomerates, and Quaternary aquifers. Tectonically, it is controlled by the fractures and faults.

Sr-type mineral water zone; water-bearing structure; water-water rock formation

P641.5+5

文章編號：1007-1903(2009)03-0043-04