延吉市朝阳川镇锶天然矿泉水赋存特征及成因分析

苗萌萌，刘海龙

（1.吉林省有色金属地质勘查六〇五队，吉林 延吉 133000；2.吉林省地质调查院，吉林 长春 130102）

饮用天然矿泉水是在特定的地质条件下形成的宝贵矿产资源，因水中富含多种对人体健康有益的化学组分及微量元素而备受广大消费者的欢迎。锶元素具有参与细胞膜蛋白和酶的合成，能够加快皮肤细胞的物质代谢，延缓皮肤衰老等多种功效，与人体骨骼和牙齿的形成密切相关[1]。延吉市朝阳川镇锶天然矿泉中锶含量0.68mg/L～1.02mg/L，勘查区面积3.75km2，在延吉市南西方向，距延吉市约10km左右，距朝阳川镇约1km，交通十分便利。朝阳川镇陆、海、空对外交通网络体系已形成。延吉国际机场坐落在朝阳川镇境内，现已开通了20多条国内及国际航线。随着人们对安全、健康饮水意识的加深，对锶型矿泉水的需求量也日益增加。对勘查区内锶天然矿泉水赋存特征的进一步勘查和矿泉水水源成因分析，有助于在延吉市周边地区对矿泉水水源的寻找和开发利用。为我市开发利用锶天然矿泉水市场，提供便利条件。

1 区域水文地质

勘查区及周围地下水类型可划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩裂隙水。

1.1 松散岩类孔隙潜水

分布于布哈通河及海兰江河流沿岸。

1.1.1 水量丰富地段

呈条带状分布在海兰江河谷地带，含水层岩性为第四纪砂砾石、砂卵石，颗粒粗大，分选较好，含水层厚度8m～13m，透水性、导水性较好，单井涌水量1000m3/d～3000m3/d，水化学类型为重碳酸钙低矿化淡水。

1.1.2 水量较丰富地段

主要分布在布哈通河河谷地带，含水层岩性为第四纪砂砾石、砂卵石，磨圆较好，分选较差，厚度不均，含水层厚度1m～5m，单井涌水量500m3/d～1000m3/d，水化学类型为重碳酸钙低矿化淡水。

1.2 碎屑岩孔隙裂隙水

工作区内分布广泛，富水性不均，贫富相差较大。

1.2.1 水量中等地段

沿布尔哈通河南侧分布，含水层岩性为白垩系龙井组中粗砂岩、含砾砂岩、砂岩等，含水层厚度及埋藏深度变化较大，地下水分布贫富不均，单井涌水量100m3/d～500m3/d，个别地段小于100m3/d，水化学类型为重碳酸钙钠低矿化淡水。

1.2.2 水量贫乏地段

分布在布尔哈通河北侧，含水层岩性为白垩系龙井组，据抽水资料表明，该地段为分水地段，单井涌水量多小于100m3/d，水化学类型为重碳酸钙钠低矿化淡水。

1.3 基岩裂隙水

1.3.1 构造裂隙水

在工作区西南部大母鹿沟一带为较好的充水断裂，受该断裂影响，白垩系龙井组下段砂砾岩较为破碎，提高了岩石的贮水和导水能力，该部位出水量较大，水量丰富。

1.3.2 风化带网状裂隙水

含水介质为花岗岩类、安山岩类岩石风化壳，风化壳厚度20m～30m，风化强度由地表向下逐渐减弱。富水性为0.1L/S～1.0L/S，水化学类型为重碳酸钙型低矿化淡水，无集中开采价值。

2 矿泉水形成条件分析

2.1 矿泉水赋存条件分析

根据矿泉水井水文地质钻探所揭露的地层岩性，从上到下为第四系冲洪积、白垩系龙井组，白垩系龙井组地层揭露厚度为100.5m[2]。结合区内地下水赋存条件、水力特征分析、同位素水文地质分析研究，矿泉水水源主要来自白垩系砂岩，裂隙率15%～25%，岩石较破碎。该含水层为承压含水层，水位年变幅小于0.2m，水量较稳定，主要补给来源为大气降水。从钻探及成井结构中看出，矿泉水井发育深度4.5m～10.8m、21.0m～29.30m，44.5m～49.6m，62.7m～65.3m、82.60m～86.70m、94.50m～97.60m间 的龙井组砂岩为主要含水层，含水层总厚度为29.50m，上部第四系、白垩系砂岩0m～6m采取止水工艺封堵。井口标高257m。

2.2 同位素水文地质分析

2020年4月在矿泉水井附近采集水样3组，水源井井水、附近采集的河水、雨水分别进行取样测试，分析测试结果见表1。

表1 环境同位素测试成果表

2.2.1 利用稳定同位素分析泉水的成因

水源地天然矿泉水的循环为降水渗入-径流型，在地质构造和岩层结构的控制下，地下水埋深较深，并赋存于龙井组沉积岩孔隙裂隙和地质构造的裂隙中。依据稳定同位素D和18O分馏作用的千分偏差值分析矿泉水的成因（见图1）。图中地表水、井水、雨水三个点的同位素值接近，说明大气降水渗入是地下水的主要补给来源，河水的来源以地下水侧向径流补给为主[3]。

图1 水源地泉水与雨水、地表水关系图

2.2.2 水源地泉水年龄

根据放射性同位素含量的测试结果分析，水源地天然泉水埋藏于断裂构造和岩层的深部，在天然条件下，泉水T含量6.9±0.7T.U，与雨水、河水放射性同位素T数值接近。地下水年龄小于30a。

2.3 矿泉水形成条件分析

勘查区内矿泉水赋存于白垩系碎屑岩孔隙裂隙中，白垩系龙井组地层中富含多种矿物质与微量元素，为矿泉水的形成提供了丰富的物质来源。由于构造裂隙的导通，使之进行了长距离的深循环[4]。当围岩受到断裂活动而产生密集的节理裂隙后，在一定的温度、压力条件下地下水沿裂隙系统赋存、运移，地下水与围岩长期接触，水岩作用时间长，白垩系碎屑岩中的锶元素溶滤进地下水中，使地下水中富含H2SiO3、Sr、Na、Ca、溶解性总固体等多种矿物成分，其中锶含量0.68mg/L～1.02mg/L，达到了《饮用天然矿泉水》（GB8537-2018）界限指标的锶型矿泉水的标准[5]。

2.4 矿泉水感官特征评价

水源井内矿泉水无色、无味、无嗅、无沉淀物和肉眼可见物，清澈透明，水温常年稳定在7℃±，饮用后清凉爽口，见表2。

表2 感官指标评价表

3 结论

勘查区内矿泉水中阴离子以重碳酸根为主，含量在171.36mg/L～231.7mg/L，阳离子以钙离子为主，含量在52.23mg/L～71.23mg/L，溶解性总固体302mg/L～364mg/L，pH值7.11～7.82，水化学类型为重碳酸钙型水，矿泉水中锶含量0.68mg/L～1.02mg/L，为锶型矿泉水。矿泉水赋存于岩石松散破碎的龙井组砂岩裂隙中，地下水类型为孔隙裂隙水，地下水主要受大气降水和侧向径流补给。含锶矿泉水中的锶含量主要取决于岩石中锶的含量及水循环条件。