延吉市朝陽川鎮鍶天然礦泉水賦存特征及成因分析

苗萌萌，劉海龍

（1.吉林省有色金屬地質勘查六〇五隊，吉林 延吉 133000；2.吉林省地質調查院，吉林 長春 130102）

飲用天然礦泉水是在特定的地質條件下形成的寶貴礦產資源，因水中富含多種對人體健康有益的化學組分及微量元素而備受廣大消費者的歡迎。鍶元素具有參與細胞膜蛋白和酶的合成，能夠加快皮膚細胞的物質代謝，延緩皮膚衰老等多種功效，與人體骨骼和牙齒的形成密切相關[1]。延吉市朝陽川鎮鍶天然礦泉中鍶含量0.68mg/L～1.02mg/L，勘查區面積3.75km2，在延吉市南西方向，距延吉市約10km左右，距朝陽川鎮約1km，交通十分便利。朝陽川鎮陸、海、空對外交通網絡體系已形成。延吉國際機場坐落在朝陽川鎮境內，現已開通了20多條國內及國際航線。隨著人們對安全、健康飲水意識的加深，對鍶型礦泉水的需求量也日益增加。對勘查區內鍶天然礦泉水賦存特征的進一步勘查和礦泉水水源成因分析，有助于在延吉市周邊地區對礦泉水水源的尋找和開發利用。為我市開發利用鍶天然礦泉水市場，提供便利條件。

1 區域水文地質

勘查區及周圍地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和基巖裂隙水。

1.1 松散巖類孔隙潛水

分布于布哈通河及海蘭江河流沿岸。

1.1.1 水量豐富地段

呈條帶狀分布在海蘭江河谷地帶，含水層巖性為第四紀砂礫石、砂卵石，顆粒粗大，分選較好，含水層厚度8m～13m，透水性、導水性較好，單井涌水量1000m3/d～3000m3/d，水化學類型為重碳酸鈣低礦化淡水。

1.1.2 水量較豐富地段

主要分布在布哈通河河谷地帶，含水層巖性為第四紀砂礫石、砂卵石，磨圓較好，分選較差，厚度不均，含水層厚度1m～5m，單井涌水量500m3/d～1000m3/d，水化學類型為重碳酸鈣低礦化淡水。

1.2 碎屑巖孔隙裂隙水

工作區內分布廣泛，富水性不均，貧富相差較大。

1.2.1 水量中等地段

沿布爾哈通河南側分布，含水層巖性為白堊系龍井組中粗砂巖、含礫砂巖、砂巖等，含水層厚度及埋藏深度變化較大，地下水分布貧富不均，單井涌水量100m3/d～500m3/d，個別地段小于100m3/d，水化學類型為重碳酸鈣鈉低礦化淡水。

1.2.2 水量貧乏地段

分布在布爾哈通河北側，含水層巖性為白堊系龍井組，據抽水資料表明，該地段為分水地段，單井涌水量多小于100m3/d，水化學類型為重碳酸鈣鈉低礦化淡水。

1.3 基巖裂隙水

1.3.1 構造裂隙水

在工作區西南部大母鹿溝一帶為較好的充水斷裂，受該斷裂影響，白堊系龍井組下段砂礫巖較為破碎，提高了巖石的貯水和導水能力，該部位出水量較大，水量豐富。

1.3.2 風化帶網狀裂隙水

含水介質為花崗巖類、安山巖類巖石風化殼，風化殼厚度20m～30m，風化強度由地表向下逐漸減弱。富水性為0.1L/S～1.0L/S，水化學類型為重碳酸鈣型低礦化淡水，無集中開采價值。

2 礦泉水形成條件分析

2.1 礦泉水賦存條件分析

根據礦泉水井水文地質鉆探所揭露的地層巖性，從上到下為第四系沖洪積、白堊系龍井組，白堊系龍井組地層揭露厚度為100.5m[2]。結合區內地下水賦存條件、水力特征分析、同位素水文地質分析研究，礦泉水水源主要來自白堊系砂巖，裂隙率15%～25%，巖石較破碎。該含水層為承壓含水層，水位年變幅小于0.2m，水量較穩定，主要補給來源為大氣降水。從鉆探及成井結構中看出，礦泉水井發育深度4.5m～10.8m、21.0m～29.30m，44.5m～49.6m，62.7m～65.3m、82.60m～86.70m、94.50m～97.60m間 的龍井組砂巖為主要含水層，含水層總厚度為29.50m，上部第四系、白堊系砂巖0m～6m采取止水工藝封堵。井口標高257m。

2.2 同位素水文地質分析

2020年4月在礦泉水井附近采集水樣3組，水源井井水、附近采集的河水、雨水分別進行取樣測試，分析測試結果見表1。

表1 環境同位素測試成果表

2.2.1 利用穩定同位素分析泉水的成因

水源地天然礦泉水的循環為降水滲入-徑流型，在地質構造和巖層結構的控制下，地下水埋深較深，并賦存于龍井組沉積巖孔隙裂隙和地質構造的裂隙中。依據穩定同位素D和18O分餾作用的千分偏差值分析礦泉水的成因（見圖1）。圖中地表水、井水、雨水三個點的同位素值接近，說明大氣降水滲入是地下水的主要補給來源，河水的來源以地下水側向徑流補給為主[3]。

圖1 水源地泉水與雨水、地表水關系圖

2.2.2 水源地泉水年齡

根據放射性同位素含量的測試結果分析，水源地天然泉水埋藏于斷裂構造和巖層的深部，在天然條件下，泉水T含量6.9±0.7T.U，與雨水、河水放射性同位素T數值接近。地下水年齡小于30a。

2.3 礦泉水形成條件分析

勘查區內礦泉水賦存于白堊系碎屑巖孔隙裂隙中，白堊系龍井組地層中富含多種礦物質與微量元素，為礦泉水的形成提供了豐富的物質來源。由于構造裂隙的導通，使之進行了長距離的深循環[4]。當圍巖受到斷裂活動而產生密集的節理裂隙后，在一定的溫度、壓力條件下地下水沿裂隙系統賦存、運移，地下水與圍巖長期接觸，水巖作用時間長，白堊系碎屑巖中的鍶元素溶濾進地下水中，使地下水中富含H2SiO3、Sr、Na、Ca、溶解性總固體等多種礦物成分，其中鍶含量0.68mg/L～1.02mg/L，達到了《飲用天然礦泉水》（GB8537-2018）界限指標的鍶型礦泉水的標準[5]。

2.4 礦泉水感官特征評價

水源井內礦泉水無色、無味、無嗅、無沉淀物和肉眼可見物，清澈透明，水溫常年穩定在7℃±，飲用后清涼爽口，見表2。

表2 感官指標評價表

3 結論

勘查區內礦泉水中陰離子以重碳酸根為主，含量在171.36mg/L～231.7mg/L，陽離子以鈣離子為主，含量在52.23mg/L～71.23mg/L，溶解性總固體302mg/L～364mg/L，pH值7.11～7.82，水化學類型為重碳酸鈣型水，礦泉水中鍶含量0.68mg/L～1.02mg/L，為鍶型礦泉水。礦泉水賦存于巖石松散破碎的龍井組砂巖裂隙中，地下水類型為孔隙裂隙水，地下水主要受大氣降水和側向徑流補給。含鍶礦泉水中的鍶含量主要取決于巖石中鍶的含量及水循環條件。