施俊杰 陳燕 張春華 姜德強(qiáng)

摘要：本文在分析內(nèi)蒙古希熱礦泉水水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，揭示了礦泉水的賦存特征，進(jìn)行了礦泉水的成因分析。確定了新近系上新統(tǒng)黑色氣孔狀玄武巖中的二氧化硅及鍶等礦物質(zhì)為礦泉水的形成提供了豐富的物質(zhì)來(lái)源。柱狀節(jié)理、風(fēng)化裂隙與玄武巖孔洞相連通或穿插在一起，形成良好的滲流通道和儲(chǔ)水空間。

關(guān)鍵詞：賦存特征；成因分析；礦泉水；希熱

“天然、安全、營(yíng)養(yǎng)、健康”是當(dāng)今世界水飲品消費(fèi)的時(shí)尚，天然礦泉水已成為人們?nèi)粘Ｉ畋匦栾嬈?。?nèi)蒙古希熱礦泉水井始建于1998年，開(kāi)采方式為地下開(kāi)采，開(kāi)采標(biāo)高從1325m～1316m。該礦泉水井穩(wěn)定流量為190.08m³/d，穩(wěn)定降深1.74m。經(jīng)長(zhǎng)期水文觀測(cè)結(jié)果，礦泉水無(wú)嗅、無(wú)味、無(wú)肉眼可見(jiàn)物和懸浮物，清澈透明，口味純正，感官指標(biāo)良好。pH值為7.66～8.35，礦化度501mg/Lmg/L～595.05mg/Lmg/L，鍶含量為0.547mg/L～0.873mg/L，偏硅酸含量為27.7mg/L～49.40mg/L，已達(dá)到國(guó)家飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)，并檢出有鋰、鋅等多種人體必需的微量元素，綜合評(píng)定為含鍶偏硅酸重碳酸鈣鈉鎂型飲用天然礦泉水。

1.自然地理概況

內(nèi)蒙古希熱礦泉水位于烏拉特中旗新忽熱蘇木希熱廟。研究區(qū)為火山堆積熔巖臺(tái)地，向南傾斜，海拔高程1300m～1500m，相對(duì)高差200m～300m?？偟内厔?shì)是東高西低，北高南低。由于長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕作用，臺(tái)面已破壞，切割后支離破碎，巖性多為新近系上新統(tǒng)氣孔狀與致密狀玄武巖。研究區(qū)位于北溫帶干旱—半干旱氣候區(qū)，多年平均降水量?jī)H212.5mm，多年平均蒸發(fā)量高達(dá)2674.06mm。

2.區(qū)域地質(zhì)概況

2.1地層

區(qū)內(nèi)出露的地層從老至新有：新近系上新統(tǒng)、第四系更新統(tǒng)、第四系全新統(tǒng)，現(xiàn)敘述如下：

（1）新近系上新統(tǒng)（N₂）

該地層分上、下兩層，上層為黑色氣孔狀玄武巖和致密狀玄武巖互層，下伏砂巖頂面常具烘烤現(xiàn)象，該段地層厚131m；下部為紅色泥巖、砂巖夾玄武巖巖段，下伏有侏羅白堊系砂礫巖互層，該段地層厚約200m。

（2）第四系（Q）

更新統(tǒng)（Q_p^pl）：分布于現(xiàn)代河谷中的一、二級(jí)階地，由砂、礫石混合堆積，厚5m～10m。

全新統(tǒng)（Q_h^al）：分布于現(xiàn)代河谷的河漫灘中，由砂及礫石和粘性土物質(zhì)混合堆積而成，分選性差，松散，厚3m～10m。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)屬于內(nèi)蒙地軸北緣，地處陰山緯向構(gòu)造帶中段與狼山弧形構(gòu)造帶之復(fù)合部位，其次一級(jí)構(gòu)造單元為中亞帶之海流圖東西向挽近盆地，沿海流圖盆地北側(cè)有喜山期構(gòu)造斷裂，為一近東西向，向南突出之弧形斷裂。規(guī)模巨大，地表出露12km以上，斷層面向南傾。由于上盤下降、下盤上升，沿?cái)鄬有纬梢粭l規(guī)則的溝谷，西端新近系玄武巖遭受破壞，上盤玄武巖傾向南東170°，傾角70°，下盤玄武巖產(chǎn)狀近水平或傾角很緩，不超過(guò)十幾度，東端隱沒(méi)于地下。

2.3巖漿巖

本區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，廣泛分布華力西晚朗中、酸性侵入巖。

3.區(qū)域水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地下水類型比較簡(jiǎn)單：主要有松散巖類孔隙潛水、碎屑巖類孔隙裂隙水及玄武巖孔洞裂隙水三種。

3.1松散巖類孔隙潛水

主要分布于蘇亥高勒現(xiàn)代溝谷及其他支溝中，含水層主要為沖洪積的砂卵石、含礫中粗砂，厚度小，一般為厚35m，地下水位埋深淺，為0.5m～2m，水量相對(duì)較豐富，一般單井涌水量在100m³/d～500m3/d。水質(zhì)較好，礦化度小于0.5g/l，地下水類型為HCO₃-Na型水。

3.2碎屑巖類孔隙裂隙水

3.3玄武巖孔洞裂隙水

主要分布于希熱烏拉山地區(qū)，呈東西向條帶狀分布。地下水主要賦存于氣孔狀玄武巖的構(gòu)造裂隙，柱狀節(jié)理、層問(wèn)孔洞中，地下水的富水程度變化較大，分布亦極不均勻，它受地貌、含水層的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等諸多因素的控制。區(qū)內(nèi)地形切割強(qiáng)烈，溝谷一旦切入下部新近系泥巖時(shí)，其上部的地下水便以泉的形式溢出。希熱礦泉水亦賦存于新近系上新統(tǒng)黑色氣孔狀玄武巖中。

本區(qū)地形地貌利于大氣降水補(bǔ)給。據(jù)調(diào)查，民井出水量多為10m³/d～50m³/d，個(gè)別地區(qū)可大于100m³/d，泉流量一般在0.21/s左右。地下水交替循環(huán)強(qiáng)烈，水質(zhì)較好，礦化度為0.4g/l～0.5g/l，水化學(xué)類型為HCO₃-Ca·Na·Mg型水。

3.4地下水的補(bǔ)徑排條件

松散巖類孔隙潛水主要接受大氣降水、碎屑巖類孔隙裂隙水及新近系玄武巖孔洞裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，沿河谷向下游排泄；碎屑巖類孔隙裂隙水其補(bǔ)給來(lái)源除山區(qū)玄武巖孔洞裂隙水外，主要為降水的滲入補(bǔ)給。潛水徑流條件尚好，水力坡度基本上同地形坡度一致，在5‰～7‰。排泄途徑除在地形低洼處消耗于蒸發(fā)外，一般均排向于河谷，成為河谷潛水的補(bǔ)給源之一；玄武巖孔洞裂隙水以泉形式排泄或直接補(bǔ)給第四系孔隙水及碎屑巖類孔隙裂隙水。

4.礦泉水賦存特征

4.1礦泉水含水層賦存特征

礦泉井井口高程為1325m，井徑5.6m，井深8.5m，水位埋深3.97m，石砌井壁結(jié)構(gòu)，礦泉水賦存于新近系上新統(tǒng)黑色氣孔狀玄武巖中（見(jiàn)圖1）。本區(qū)屬陰山緯向構(gòu)造帶中段與狼山弧形構(gòu)造帶之復(fù)合部位。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁，伴隨巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。區(qū)內(nèi)上新統(tǒng)玄武巖分布較廣，玄武巖經(jīng)歷了多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與長(zhǎng)期的風(fēng)化作用，柱狀節(jié)理與風(fēng)化裂隙都很發(fā)育，柱狀節(jié)理、風(fēng)化裂隙往往與玄武巖孔洞相連通或穿插在一起，形成良好的滲流通道和儲(chǔ)水空間。

4.2礦泉水年齡估算

經(jīng)對(duì)本礦泉水中放射性同位素氚測(cè)定，其值為26.0±5.0Tu～38.1±4.9Tu。根據(jù)內(nèi)蒙古西部地區(qū)計(jì)算氚濃度與礦泉水年齡對(duì)比表所列數(shù)據(jù)?？梢运愠鱿釄D廟飲用天然礦泉水形成的時(shí)間為25a左右（表1）。

4.3礦泉水動(dòng)態(tài)特征

（1）礦泉水水量變化

1993年11月18日（平水期）對(duì)該礦泉水井進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，用離心泵作抽水設(shè)備，從9時(shí)開(kāi)始，18時(shí)30分結(jié)束，歷時(shí)9小時(shí)30分，水位、流量穩(wěn)定后的延續(xù)時(shí)間5h，符合有關(guān)勘察規(guī)范的要求。經(jīng)測(cè)定，穩(wěn)定流量為7.92m³/h（190.08m³/d），穩(wěn)定降深1.74m，滲透系數(shù)為7.24m/d。

2015年8月26日，再次對(duì)該礦泉水井進(jìn)行了最大落程單孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，抽水設(shè)備為潛水泵等，利用測(cè)線進(jìn)行水位觀測(cè)。從8月26日16時(shí)開(kāi)始，8月27日16時(shí)，歷時(shí)24h，水位、流量穩(wěn)定后的延續(xù)時(shí)間11h，符合有關(guān)勘察規(guī)范的要求。通過(guò)穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，希熱礦泉水開(kāi)采井穩(wěn)定流量為6.73m³/h（161.5m³/d），靜水位3.97m，穩(wěn)定降深2.18m，基本達(dá)到了含水層的一半，影響半徑26m，滲透系數(shù)7.58m/d。

（2）礦泉水水位動(dòng)態(tài)特征

礦泉水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作始于1992年12月，結(jié)束于1993年11月，為期一個(gè)水文年。該礦泉水水位變化的主要影響因素為自然條件下補(bǔ)給條件的變化，水位埋深呈現(xiàn)規(guī)律性波動(dòng)，最高水位2.84m，最低水位2.17m，水位年變幅0.67m，水溫保持在8.3℃～9.5℃，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

2013年5月～2014年4月期間，再次對(duì)該礦泉水井進(jìn)行了一個(gè)水文年的動(dòng)態(tài)觀測(cè)表明，礦泉水井實(shí)測(cè)水溫為9℃，水溫比較穩(wěn)定。水位變化的主要影響因素為自然條件下補(bǔ)給條件的變化，水位埋深呈現(xiàn)規(guī)律性波動(dòng)，最高水位3.4m，最低水位4.0m，水位年變幅0.6m，平均水位3.71m，該井水動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

（3）礦泉水水質(zhì)的變化特征

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)期間（1992年12月至1993年11月）分別在豐、平、枯三個(gè)時(shí)間段采集了礦泉水水樣，分別送內(nèi)蒙古礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所、北京地質(zhì)工程勘察院、中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生檢測(cè)所進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果溶解性總固體、重碳酸根、鍶及偏硅酸含量的變化很小，基本上不受氣候和季節(jié)變化的影響。

2014年9月28日再次采集礦泉水樣送內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)得鍶含量0.873mg/L，偏硅酸38.34mg/L，地下水質(zhì)變化不大，水化學(xué)類型為HC03-Ca·Na·Mg型，溶解性總固體及其他組分也沒(méi)有明顯的變化，表明該礦泉水水質(zhì)非常穩(wěn)定。

4.4礦泉水成因分析

礦泉水是在特定的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及地球化學(xué)環(huán)境下形成的。礦泉水井所處區(qū)域內(nèi)分布的新近系玄武巖，系火山噴發(fā)出的巖漿冷卻后凝固而成，該區(qū)玄武巖共有七個(gè)噴發(fā)回次，巖性為黑色氣孔狀玄武巖和致密狀玄武巖互層，氣孔中可見(jiàn)填充物。此外，區(qū)內(nèi)廣泛分布華力西晚期中、酸性侵入巖。巖石中含有占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的二氧化硅及鍶等礦物質(zhì)，這些成分為礦泉水的形成提供了豐富的物質(zhì)來(lái)源。

本區(qū)屬陰山緯向構(gòu)造帶中段與狼山弧形構(gòu)造帶之復(fù)合部位。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁，伴隨巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。區(qū)內(nèi)上新統(tǒng)玄武巖分布較廣，玄武巖經(jīng)歷了多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與長(zhǎng)期的風(fēng)化作用，柱狀節(jié)理與風(fēng)化裂隙都很發(fā)育，柱狀節(jié)理、風(fēng)化裂隙往往與玄武巖孔洞相連通或穿插在一起，形成良好的滲流通道和儲(chǔ)水空間。

大氣降水沿這些通道滲入后，形成地下水，并繼續(xù)向遠(yuǎn)距離運(yùn)移，徑流滯緩，水與圍巖相互作用，溶濾了圍巖中巖石分散狀態(tài)的微量元素及組分，水質(zhì)優(yōu)化，富含各種微量元素，形成了希熱飲用天然礦泉水。

5.結(jié)論

（1）1993年11月18日內(nèi)蒙古希熱礦泉水穩(wěn)定流量為190.08m3/d，穩(wěn)定降深1.74m；2015年8月26日該礦泉水井穩(wěn)定流量為161.5m³/d，穩(wěn)定降深2.18m。pH值為7.66～8.35，礦化度501mg/L～595.05mg/L，鍶含量為0.547mg/L～0.873mg/L，偏硅酸含量為27.7mg/L～49.40mg/L，可命名為含鍶偏硅酸重碳酸鈣鈉鎂型飲用天然礦泉水。

（2）內(nèi)蒙古希熱礦泉水賦存于新近系上新統(tǒng)黑色氣孔狀玄武巖中。巖石中含有占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的二氧化硅及鍶等礦物質(zhì)，這些成分為礦泉水的形成提供了豐富的物質(zhì)來(lái)源。區(qū)內(nèi)廣泛分布的上新統(tǒng)玄武巖柱狀節(jié)理與風(fēng)化裂隙都很發(fā)育，柱狀節(jié)理、風(fēng)化裂隙與玄武巖孔洞相連通或穿插在一起，形成良好的滲流通道和儲(chǔ)水空間。