北京市近郊锶型矿泉水带的发现

杨毓桐

（北京市国土资源局，北京 100013）

北京市近郊锶型矿泉水带的发现

杨毓桐

（北京市国土资源局，北京 100013）

北京地区埋藏着一条自西向东锶含量高、水量丰富的锶型矿泉水富水带。该矿泉水带主要赋存在奥陶系灰岩、侏罗系洼里砾岩以及部分第四系含水层中，在地质构造上受断裂所控制。

锶型矿泉水带；储水构造；含水岩层

随着北京市工农业生产的发展和人民生活水平的提高，用水量急剧增长。为北京供水提供新的补充水源，1975年北京市地质局责成水文地质工程地质大队对昆明湖——洼里地区的隐伏岩溶地下水资源进行勘探，历时4年，于1979年完成，施工钻孔（包括地质孔、水文孔、探采结合井）42个，钻探总进尺11262m。该项工作查明了该地区的基底构造、岩溶地下水的埋藏、分布以及资源概况。上世纪80年代以后，矿泉水业迅猛发展，一些单位在我们完成的探采结合水井以及新建的水井中取水样化验，检测结果表明全部为锶型矿泉水。经我们对该地区所取得的全部地质、水文地质资料进行综合分析研究，发现这一地区埋藏着一条自西向东锶含量高、水量丰富的锶型矿泉水富水带。

1 锶型矿泉水带的分布特征

锶型矿泉水带主要分布在西起丰台区后甫营，经石景山区、海淀区一直向东北延伸到朝阳区的洼里、北顶一带，长约30km，宽约2～9km。锶含量一般在2mg/L左右，高者达3.67mg/L，水化学类型为HCO3—Ca—Mg型或HCO3—So4—Ca—Mg型，单井日出水量一般为1000～2000m3，高者达5000m3。

锶型矿泉水带主要赋存在奥陶系灰岩、侏罗系洼里砾岩以及部分第四系含水层中，在地质构造上受八宝山断裂、九龙山—香峪向斜、红庙岭—八大处背斜、以及黄庄—高丽营断裂所控制。奥陶系灰岩除在玉泉山和黑龙潭有零星出露外，其他地区均隐伏于地下，埋藏深度各地不一，在板井村为157m，由此往西，埋深逐渐加大，巨山农场为480余m。到福田寺一带埋深增至1270m，再向西到北庙村、梨园村附近埋深变浅，为500～600m之间。

洼里砾岩呈条带状分布于清华大学以东到洼里一带，地表无出露，均隐伏于第四系地层之下，埋藏深度一般为70～80m，龙王堂附近最浅，仅40余m。

奥陶系灰岩和洼里砾岩中的岩溶水以及北顶、姜庄湖、马连洼一带的第四系含水层地下水质均达到了饮用天然矿泉水标准，而且锶含量高。第四系含水层中锶型矿泉水，主要源于洼里砾岩和奥陶系灰岩岩溶水的顶托补给和侧向补给。

2 锶型矿泉水带形成的地质条件

2.1 锶型矿泉水带的储水构造

（1）八宝山断裂阻水型蓄水构造和九龙山—香峪向斜、红庙岭—八大处背斜蓄水构造构成了奥陶系灰岩矿泉水富水带

八宝山断裂西起房山区牛口峪、于八宝山隐伏于地下，经海淀、清华大学向东北方向蜿蜒曲伸，全长约40余km。八宝山断裂为一大型压扭性逆断层，断距大，不透水构造岩厚度由10余米到30多米，形成了地下阻水墙幕，使断层两侧的地下水位高差达20多米，处于断裂下盘的奥陶系灰岩岩溶裂隙非常发育，从而形成了较好的阻水型蓄水构造。

九龙山—香峪构造为拗陷很深的大型向斜，奥陶系灰岩在其轴部埋藏千米以上，上覆很厚的隔水岩层，地下水的交替微弱，其富水部位主要位于其西北翼及其倾没端。红庙岭—八大处背斜位于九龙山—香峪向斜的东南侧，轴向北东东，西起鲁家滩（矿泉水的补给区）东至颐和园以东，埋于第四系地层之下，经洼里向东北方向延伸。背斜的核部为奥陶系灰岩，纵张裂隙和岩溶发育，其东南侧又有八宝山断裂阻水构造，所以在九龙山—香峪向斜和红庙岭—八大处背斜的倾没端形成富水地带，玉泉山泉群、黑龙潭泉等一些大型泉水均在此出露。

（2）黄庄—高丽营断裂蓄水构造构成洼里砾岩矿泉水富水带

黄庄—高丽营断裂是一条高角度大断距和长达110km的深大断裂，在断裂的西北侧清华大学到洼里一带，分布着洼里砾岩矿泉水含水层。黄庄—高丽营断裂和八宝山断裂共同组成了北京凹陷的西北边界，凹陷内沉积了一套上侏罗统、下白垩统和新、老第三系地层，其岩性主要为泥质岩，透水性很差，构成了洼里砾岩含水层东南侧的阻水边界，使洼里砾岩具备了良好的蓄水构造条件，形成矿泉水赋水带。

2.2 锶型矿泉水带的含水岩层

锶型矿泉水带含水岩层为奥陶系石灰岩和侏罗系洼里砾岩（其成因和时代尚不甚明确，暂定为侏罗系）。洼里砾岩在五道口至洼里一带为第四系地层直接覆盖，在其西南和西北均被侏罗系髫髻山火山岩掩盖。洼里砾岩的厚度向东南侧增厚，据奥热-1井资料，洼里砾岩在1330m被揭穿；而在其西北方的双泉堡和清华大学一带骤然变薄以致尖灭。78—震4孔资料显示，奥陶系灰岩与洼里砾岩直接接触，形成了统一的地下水系统。

矿泉水含水岩层——碳酸盐岩为海相沉积岩层，锶含量的本底值较高，地下水在漫长的迳流途中与碳酸盐岩围岩进行地球化学作用，形成含锶丰富的矿泉水。奥陶系灰岩与洼里砾岩的成份主要是碳酸盐矿物，是可溶性岩石，尤其洼里砾岩的孔隙裂隙发育，洼里地区的地下水温又较高，更易溶蚀，其岩溶率高达80%。因这些碳酸盐类岩石又都处在八宝山断裂和黄庄—高丽营断裂的影响带内，岩石破碎，裂隙发育，有利于地下水沿着裂隙溶蚀扩张，形成溶隙、溶孔和溶洞，甚至可形成大型溶洞，从而构成了地下岩溶富水带——锶型矿泉水带。

例如处于八宝山断裂下盘的海淀区板井孔，当孔深183m时，仅揭露奥陶系灰岩26m，岩溶矿泉水即喷涌而出，将直径达10cm的灰岩碎块翻滚带出，1977年成井时的水头高出地面9.44m，形成高喷自流水（参照照片1）。当出水口高出地面3.8m时，日自流量可达3971m3，单位涌水量1245m3/d，锶含量2.84mg/L，为优良矿泉水。

照片1 板井村奥陶系灰岩自流井(1977年)

又如语言学院孔，在孔深144m时，钻遇洼里砾岩大型溶洞，并发生了大量涌沙。终孔深度752m，单位水位下降涌水量高达3714m3/d，锶含量2.16 mg/l。

3 锶型矿泉水带水源的补给迳流与排泄

锶型矿泉水带的水源补给主要来自门头沟区的鲁家滩地区，该地区的奥陶系灰岩大面积裸露地表，灰岩表层的岩溶裂隙也十分发育；鲁家滩谷地汇水面积较大，覆盖层主要为砂卵石层，渗透性很强，雨过谷干，都有利于大气降水的渗入补给。经初步估算，鲁家滩地区降水入渗补给量每年约2387万m3。鲁家滩地区的地下水沿着红庙岭——八大处背斜和八宝山断裂下盘的奥陶系灰岩向东北方向迳流，逐步形成矿泉水。经观测地下水位西部高，东部低，水位高差39.93m，其流向与构造方向一致，当地下矿泉水流至背斜倾没端之玉泉山、颐和园一带时，由于奥陶系灰岩在玉泉山裸露地表，一部分矿泉水以上升泉的形式排泄出地表，形成泉群。出露在玉泉山的东侧和南侧共有14个泉眼，泉水总流量在丰水期每秒可达4m3。（参见图1）

图1 鲁家滩至玉泉山水文地质剖面图

另有大量地下矿泉水则继续向东北方向流动，补给洼里砾岩，最终以顶托和侧向排泄的方式补给了第四系含水层。据1965年洼里村南钻孔资料，洼里砾岩承压地下水位高出地面6.9m，日出水量达4000余立方米，锶含量2.44mg/l。北顶、姜庄湖一带第四系地下水也成为矿泉水(参见照片2)。

照片2 洼里地区自流水（1976年）

隐伏岩溶水的另一补给区位于门头沟区军庄——雁翅一带，该地区也有较大面积的奥陶系灰岩裸露地表，除接受大气降水渗入补给外，还有永定河水的渗漏补给。这一地区的岩溶水主要是沿着九龙山—香峪向斜的西北翼向其倾没端的黑龙潭、白家疃一带汇流，并形成大型泉水溢出地表，流量达6000～9600mg/d。

4 玉泉山锶型矿泉水带的开发与保护

玉泉山泉水早在元、明、清三代王朝时就已作为宫廷饮用水，同时也是城市供水、漕运和市区河、湖的主要水源。在明、清时，由于西直门是运水车的必经之门，因此又叫水门。用玉泉山泉水浇灌的京西稻，醇香味美，是专供御用的皇粮。

照片3 玉泉山

从上世纪80年代后期开始，北京矿泉水业的迅速发展。经初步统计，上世纪90年代中期，在这条锶型矿泉水带上的开发井点已达35个。据2002年调查资料，全市共有54个具有生产能力的矿泉水企业，其中锶型矿泉水企业26个，建在这条矿泉水带上的有18个，占70%。矿泉水锶含量高，单井日出水量在1000～5000m3之间，北京市优质矿泉水已经由帝王家的专用饮用水走向千家万户。

北京市近郊锶型矿泉水带除了专用水厂集中开采外，还有20余眼生产井为有关单位分散开采，其中有航天工业部三院、自来水公司水源三厂、石景山区杨庄水厂以及北京大学等单位的生产井。矿泉水是一种宝贵的有限资源，应实行保护性限量开采；但目前由于无计划过量开采，导致水位大幅度下降，自流泉水消失，其中黑龙潭泉、玉泉山泉群已于上世纪70年代中期和末期先后断流，泉水已潜伏于地下，仅留有泉眼的遗址。

北京市锶型矿泉水带地处城近郊，资源丰富，水质优良，达到国家饮用天然矿泉水的标准。为科学开发与保护好这一宝贵资源，建议加强规划管理，科学适度开发，使地下水开采量与补给均衡。鲁家滩谷地是地下水的补给区，具有良好的回灌条件，建议开展地下水人工回灌，有效增加锶型矿泉水带的水源补给，控制地下水位的持续下降；同时还要做好水源补给区（鲁家滩地区和军庄地区）的环境保护工作，严格控制污染源，建立卫生防护区，使矿泉水资源可永续利用，更好地造福首都人民。

[1] 北京市地质局水文地质工程地质大队.北京市昆明湖——洼里地区基岩供水水文地质初勘报告，1980年2月.

[2] 北京市地勘局水文地质工程地质大队.北京市洼里地区供水水文地质勘查评价报告，2004年12月.

[3] 北京市海淀区、石景山区、丰台区、朝阳区饮用天然矿泉水勘查报告.

[4] 北京市水文地质工程地质公司.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

文章编号：1007-1903(2009)03-0043-04