肖為國，馮鳳玲，王集寧，馮克印，付娟

（1.山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，山東濟(jì)南 250014；2.國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)南 250002）

鍶是人體必需的微量元素，人體所有組織都含有鍶，其中99%分布在骨骼和牙齒之中。鍶還有利于維持人體正常的心血管功能以及神經(jīng)和肌肉的興奮性，它與血管的作用機(jī)制是鍶在腸內(nèi)與鈉競(jìng)爭(zhēng)吸收部位，從而減少人體對(duì)鈉的吸收，增加鈉的排泄。此外，對(duì)于由副甲狀腺功能不全等原因引起的抽搦癥患者，經(jīng)常飲用含鍶礦泉水，會(huì)有一定的效果［1－4］。因此，查明礦泉水的鍶源及其形成條件，可以為今后該區(qū)域開展礦泉水調(diào)查、評(píng)價(jià)和開發(fā)利用工作提供方向。

1 礦泉水分布概況

泗水南部灰?guī)r地區(qū)礦泉水，為含鍶礦泉水。主要分布于寒武紀(jì)長(zhǎng)清群地層中，自西向東有3組天然的礦泉水礦田（上蘆城－圣水峪、押山莊－羅家莊、踅莊－南陳）展布（圖1）。這3組天然的礦泉水帶分別位于3個(gè)水文地質(zhì)單元（蘆城－安德水文地質(zhì)分區(qū)、代家莊－西高水文地質(zhì)分區(qū)、泉林－苗館水文地質(zhì)分區(qū)）的補(bǔ)給徑流區(qū)，礦泉水很大一部分處于自流或者自噴狀態(tài)，可利用天然地形自流供水，開發(fā)極為方便。

3組天然的礦泉水礦田水資源量豐富：上蘆城－圣水峪一帶資源量10 892.74m3／d，押山莊－羅家莊一帶資源量11 431.83m3／d，踅莊－南陳一帶資源量8 673.67m3／d。據(jù)多年監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，3個(gè)礦泉水礦田水資源豐富，取水井泉流量穩(wěn)定，適合建立大規(guī)模開發(fā)的礦泉水生產(chǎn)基地［5］①山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，肖為國、馮克印、羅梅等，泗水縣礦泉水資源調(diào)查評(píng)價(jià)與開發(fā)利用研究，2009年。。

2 礦泉水中鍶的來源

為查明鍶的物質(zhì)來源，于泗水南部灰?guī)r地區(qū)及周邊采集8件變質(zhì)巖樣品進(jìn)行巖礦分析（表1），測(cè)試設(shè)備為ZSX Primusll型X 熒光光譜儀。泗水縣與淄博淄川區(qū)同處于魯西地層，地層特征（巖性和深度）相似，采用類比分析評(píng)價(jià)法，泗水南部地區(qū)的頁巖及鮞狀灰?guī)r中含鍶量數(shù)據(jù)參考《淄博市淄川區(qū)礦泉水開發(fā)利用與保護(hù)研究》②山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，劉廣成等，淄博市淄川區(qū)礦泉水開發(fā)利用與保護(hù)研究，2008年。（表2）。

由表1可知，變質(zhì)巖中鍶的檢出率為100%，其中最大檢出值為736.4 mg／g，最小檢出值259.8 mg／g，變質(zhì)巖中的鍶平均含量為459.46 mg／g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鍶在地殼中的平均豐度375mg／g②。由表1和圖2可知，研究區(qū)變質(zhì)巖中鍶含量和巖樣取樣點(diǎn)地下水中鍶含量成正相關(guān)關(guān)系，說明地下水中鍶含量與變質(zhì)巖中含鍶水平密切相關(guān)。

圖1 泗水縣南部灰?guī)r地區(qū)礦泉水礦田分布圖

表1 巖礦測(cè)試結(jié)果

圖2 泗水縣南部地下水鍶含量與巖石中鍶含量的關(guān)系圖

由表2知，頁巖、灰?guī)r及鮞狀灰?guī)r中鍶的檢出率為100%，其中，鮞狀灰?guī)r中含量最高，均值為443mg／g；石灰?guī)r次之，均值為438 mg／g；頁巖最低，均值為341mg／g。石灰?guī)r和鮞狀灰?guī)r中的鍶含量遠(yuǎn)大于在地殼中鍶的平均豐度375mg／g。

表2 頁巖灰?guī)r鮞狀灰?guī)r中鍶含量統(tǒng)計(jì)（mg／g）

因此，工作區(qū)廣泛分布的變質(zhì)巖和寒武紀(jì)石灰?guī)r富含鍶，為區(qū)內(nèi)天然飲用礦泉水的形成提高了重要的物質(zhì)來源。

3 礦泉水形成條件

3.1 地質(zhì)構(gòu)造和水動(dòng)力條件

泗水南部灰?guī)r地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，以斷裂為主，尤其NW 及NWW 向斷裂十分發(fā)育，斷裂性質(zhì)多為壓扭和張性（兼具扭性），斷裂破碎帶及其影響帶裂隙巖溶發(fā)育形成了構(gòu)造裂隙網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成地下水的良好通道和富水地帶。

大氣降水滲入是礦泉水補(bǔ)給來源，大氣降水降落至低山丘陵區(qū)裸露的碳酸鹽巖和太古宙變質(zhì)巖地帶上，降水沿風(fēng)化、構(gòu)造裂隙下滲，在水頭壓力傳導(dǎo)作用下，地下水沿著構(gòu)造裂隙、裂隙溶蝕空洞運(yùn)移，經(jīng)斷裂構(gòu)造深循環(huán)，在徑流中升溫，其溶解能力增強(qiáng)，促進(jìn)水巖交換，為礦泉水淋濾、溶解和匯集微量元素提供了條件，因此，斷裂帶是礦泉水循環(huán)交替運(yùn)移的主要途徑。

3.2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

礦泉水分布區(qū)域地下水類型為碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶裂隙水。主要含水層巖性為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及硅質(zhì)灰?guī)r，巖溶發(fā)育程度中等，巖溶發(fā)育深度一般在180m 以上，主要發(fā)育段在60～160m，一般單井涌水量＜1 000m3／d。該區(qū)域巖溶裂隙水水質(zhì)良好，礦化度一般＜0.5mg／L。

3.3 形成機(jī)理分析

泗水南部灰?guī)r地區(qū)為富含鍶的地層，又有良好的地下水動(dòng)力條件。在新太古代、元古宙和中生代巖漿侵入或噴溢過程中，常伴有CO2，H2，H2S，N2，CH4等氣體成分沿著噴發(fā)活動(dòng)形成的裂隙或斷裂帶向上涌或受阻滯留在其中。外部大氣降水沿裂隙入滲，與裂隙中的氣體成分混合，使水中溶入了特種氣體成分或特種非氣體（成分）元素。

在適宜的溫度，鍶礦物（以SrCO3為主）與含侵蝕性CO2的水相互作用，即形成含鍶礦泉水。其化學(xué)反應(yīng)式為：

隨著淋濾和溶解作用的不斷進(jìn)行，地下水溶蝕能力也逐步減弱，部分巖類趨于飽和，整個(gè)地下水水化學(xué)體系達(dá)到平衡，各類組分含量相對(duì)穩(wěn)定下來，鍶含量也趨于穩(wěn)定，達(dá)到泗水縣南部灰?guī)r地區(qū)地下水中鍶含量的目前水平。

4 結(jié)語

通過對(duì)泗水南部灰?guī)r地區(qū)含鍶礦泉水的形成條件分析，說明鍶型礦泉水的形成與變質(zhì)巖、寒武紀(jì)長(zhǎng)清群灰?guī)r有著密切關(guān)系，為鍶型礦泉水的形成提供了礦物質(zhì)來源。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造所形成的構(gòu)造裂隙網(wǎng)絡(luò)，使地下水經(jīng)斷裂構(gòu)造深循環(huán)，徑流中升溫，其溶解能力增強(qiáng)，促進(jìn)水巖交換，并為含鍶水進(jìn)入提供了通道，并構(gòu)造其富集單元。

［1］ GB／8537－2008，飲用天然礦泉水［S］.2008.

［2］ 張宏陶.水質(zhì)分析大全［M］.北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1997.

［3］ 高國華，周金生，張本琪.礦泉水的評(píng)價(jià)與合理開發(fā)利用（第1版）［M］.北京：地震出版社，1990.

［4］ 沈照理，許紹倬.中國飲用天然礦泉水［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1989.

［5］ 肖為國，馮鳳玲，王集寧，等.泗水南部礦泉水分布特征及開發(fā)建議［J］.山東國土資源，2012，28（2）：15－17.