山東省沂源縣天然礦泉水成因及水質評價研究

徐仲儀，關 琴

(山東省地礦局801水文地質工程地質大隊，山東 濟南 250014)

水是生命之源，隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，水的質量問題越來越受到人們的關注。早在1993年1月18日，第四十七屆聯合國大會做出決議，確定每年的3月22日為“世界水日”，旨在喚起公眾的節水意識，加強水資源保護。山東省具有豐富的天然礦泉水資源，其中淄博市沂源縣是著名的“中國礦泉水之鄉”，平均海拔四百多米，素有“山東屋脊”和齊魯生態高地之稱，是沂河、汶河、淄河、彌河的源頭，境內森林覆蓋率超57%，區內分布新太古代變質巖及寒武紀、奧陶紀碳酸鹽巖，斷裂構造發育，為優質鍶型礦泉水的賦存提供了有利條件。

山東省天然礦泉水資源的研究一直是山東省內水資源研究的熱點之一，業界學者從不同角度對山東省礦泉水資源進行了分析。研究的第一條主線是對山東省各地礦泉水資源的不同特點加以分析。早在上世紀九十年代，彭海昀(1990)[1]、張振克(1994)[2]對膠東半島地區飲用天然礦泉水的地質背景、形成過程與基本特征進行了分析研究；吳泉源等(1994)[3]對其中威海衛飲用天然礦泉水的生成背景與水質評價進行了研究；除此之外，曹欽臣等(1995)[4]和肖為國等(2013)[5]分別分析了山東省德州市和濟寧市泗水縣的礦泉水資源；吳立新(2014)[6]對淄博市淄川區飲用天然礦泉水的賦存條件和形成機理進行了分析；而趙廣濤(1995)[7]、高楹等(2018)[8]、劉中業(2020)[9]則分別研究了山東省青島市、濟南市和臨沂市沂水縣的地下水；研究的第二條主線是從不同角度對山東省礦泉水資源進行總體分析，比如，高殿琪(1990)[10]商廣宇等(2010)[11]從資源開發的角度分析山東省礦泉水資源；谷振峰(1997)[12]、賈德旺等(2018)[13]則從資源評價角度對山東省地下水資源進行了研究；而張中祥等(2018)[14]從地下水環境演化角度、袁明等(2001)[15]從放射性水平及衛生學角度對山東省礦泉水進行了分析，等等。

總體來說，有關山東省飲用天然礦泉水的研究成果不少，對我們的研究提供了很好的啟發，但作為中國重要的礦泉水之鄉，分析山東省沂源縣天然礦泉水資源的的文獻比較匱乏。基于此，本文依托山東省國土資源廳委托項目，對位于山東省沂源縣南魯山鎮璞邱村的YY17飲用天然礦泉水井進行了調查研究，查明了YY17井礦泉水資源的賦存條件和富集規律，通過多次檢測，結果表明YY17井水質符合《飲用天然礦泉水》(GB8537-2008)中鍶型礦泉水要求，進一步揭示了山東省鍶型飲用天然礦泉水的分布規律，并針對該地礦泉水的開發利用提出了合理建議。

1 區域地質條件

1.1 地層

山東省沂源縣地層分區屬華北地層大區晉冀魯豫地層區魯西地層分區淄博-新泰地層小區，主要發育新生代第四紀地層(粘土、含礫砂等)，奧陶紀(灰巖、白云巖、粉砂巖等)，寒武紀(各式灰巖、泥灰巖、白云巖、粉砂巖、頁巖等)，如圖1所示，基底為新太古代泰山巖群斜長角閃巖等。

圖1 區域地質略圖

1.2 構造

區域內斷裂構造極其發育，尤以北東向斷裂最為發育，區域內幾處泉水基本也依這個方向分布，以上五井斷裂帶為代表。(見表1)。

表1 區域北東向斷裂一覽表

上五井斷裂帶是魯中地區一條重要的斷裂構造，根據地表觀察，北起臨朐上五井，向南延伸到新泰市龍廷，長約80 km。區內上五井斷裂帶非常發育，自西南向北東延伸，由東西兩側兩條主干斷裂形成寬約0.2～1 km的斷裂帶。

西支主干斷裂：區域內稱璞邱-荊山斷裂，長21km，寬10～50 m，走向40°，傾向130°，傾角50°。斷裂兩側地質體明顯不同，斷裂性質顯示先張后壓，具有多期活動特點，在南麻鎮劉家大峪村東發育擠壓褶皺。

東支主干斷裂：區域內北段稱為流水-光頭頂斷裂，長18.2 km，南段稱為西魚臺-高莊斷裂，長5 km。斷裂走向30°，北段傾向300°，南段傾向120°。斷裂中發育構造角礫巖，充填煌斑巖脈，斷裂顯示先左行張扭、后右行壓扭的特點，從兩側主干斷裂的規模及性質分析，西支主干斷裂是主斷裂。此外，區域內還有北西向斷裂、東西向斷裂、南北向斷裂，對泉水的控制較弱。

1.3 巖漿巖

區域內侵入巖比較發育，廣泛分布于北部魯山凸起和南麻、魯村盆地的北側，形成時代以新太古代為主，巖性以斜長角閃巖、角閃石英閃長巖、正長花崗巖、二長花崗巖為主。

2 礦泉水的賦存條件及成因分析

2.1 礦泉水的賦存條件

區域內有YY17井，根據其地質資料顯示，區域內地層為第四紀山前組、寒武紀九龍群張夏組、長清群饅頭組(見圖2)。

第四紀山前組巖性為含礫粘土質粉砂，厚度小于10 m。寒武紀九龍群張夏組下灰巖段，巖性為鮞粒灰巖，厚度在30 m左右，為含水層。由于厚度太小，富水性較弱。寒武紀長清群饅頭組洪河砂巖段，巖性為含云母砂質頁巖，厚度40 m左右；下頁巖段，巖性為粉砂質頁巖夾薄層灰巖，厚度50 m左右；洪河砂巖段、下頁巖段的巖層含水性差，均為弱透水性，構成了含水層的頂板。寒武紀長清群饅頭組石店段，巖性為條帶狀泥質灰巖、泥質白云巖夾磚紅色鈣質粉砂巖、粉砂質泥巖，該層未揭穿。泥巖，厚度大于120 m，為主要含水層，在斷裂破碎帶中石店段地層富水性極佳。基底為新太古代的斜長角閃巖，透水性差，構成含水層的底板(見圖3)。

2.2 礦泉水成因分析

區域內寒武紀張夏組、饅頭組地層中含有大量的厚層狀鮞粒灰巖、泥質灰巖。鍶在鮞狀灰巖中含量最高，平均值為443 ppm，泥質灰巖中次之，平均值為438 ppm，均遠高于鍶含量在地殼的豐度值 (375 ppm)，因此，區域地層提供了豐富的鍶。

區域處于山區，植被茂密，人煙相對稀少，腐殖質經低礦化近中性的大氣降水淋濾后，形成富含腐殖酸的偏酸性水入滲地下。碳酸鹽巖屬易溶巖石，區域斷裂構造又極其發育，增大了與水的接觸面積，在淋濾作用和溶解作用下，大量的鍶溶解入水，造成了地下水中鍶元素的富集，形成鍶型飲用天然礦泉水。

3 礦泉水水質評價

在查明YY17井礦泉水資源的賦存條件和富集規律的基礎上，從權威部門多次水質檢測結果來看，YY17井礦泉水鍶含量(2.64～3.014 mg/L)，色度<5度、渾濁度<2 NTU、無異臭異味、無可見物，揮發酚含量<0.002 mg/L、氰化物含量<0.002 mg/L、陰離子合成洗滌劑含量<0.050 mg/L，礦物油含量<0.005 mg/L，亞硝酸鹽(以NO2-計)含量為0.0172～0.054 mg/L、放射性總β含量為0.06～0.1032 Bq/L，大腸菌群、糞鏈球菌、銅綠假單胞菌和產氣莢膜梭菌檢驗結果均為0，均符合《飲用天然礦泉水》(GB8537-2018)的規定，是優質的鍶型天然礦泉水。

表2 山東省沂源縣YY17井礦泉水檢測結果

圖3 YY17井礦泉水形成概念模型圖

4 結語

(1)目前我國人口數量超過14億，但我國人均年消費瓶裝礦泉水(包括礦泉水和純凈水)只有5 L，與西方發達國家的消費量相差甚遠，比如，意大利人均年消費礦泉水量達120 L之多，法國人均年消費礦泉水量也有70 L。隨著人們生活水平的提高，對健康的要求越來越高，人們迫切要求喝干凈的、有營養價值的水。我國的礦泉水行業還處于初級階段，礦泉水市場尚未真正啟動，礦泉水行業在我國尚屬于朝陽產業，有著廣闊的發展前景。

(2)沂源縣當地政府應當加強水源地監管保護，根除周邊環境和污染物排放流入到水源地。同時，加大對生產廠家的政策引導。對現有產業進行整合，去劣存優、使得山東省沂源縣的礦泉水產業能夠走出家門，得到全省乃至全國廣泛的認可與認同。