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        山東省沂源縣天然礦泉水成因及水質(zhì)評(píng)價(jià)研究

        2021-02-18 02:25:00徐仲儀
        地下水 2021年6期
        關(guān)鍵詞:沂源縣寒武紀(jì)礦泉水

        徐仲儀,關(guān) 琴

        (山東省地礦局801水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì),山東 濟(jì)南 250014)

        水是生命之源,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,水的質(zhì)量問題越來越受到人們的關(guān)注。早在1993年1月18日,第四十七屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)做出決議,確定每年的3月22日為“世界水日”,旨在喚起公眾的節(jié)水意識(shí),加強(qiáng)水資源保護(hù)。山東省具有豐富的天然礦泉水資源,其中淄博市沂源縣是著名的“中國(guó)礦泉水之鄉(xiāng)”,平均海拔四百多米,素有“山東屋脊”和齊魯生態(tài)高地之稱,是沂河、汶河、淄河、彌河的源頭,境內(nèi)森林覆蓋率超57%,區(qū)內(nèi)分布新太古代變質(zhì)巖及寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)碳酸鹽巖,斷裂構(gòu)造發(fā)育,為優(yōu)質(zhì)鍶型礦泉水的賦存提供了有利條件。

        山東省天然礦泉水資源的研究一直是山東省內(nèi)水資源研究的熱點(diǎn)之一,業(yè)界學(xué)者從不同角度對(duì)山東省礦泉水資源進(jìn)行了分析。研究的第一條主線是對(duì)山東省各地礦泉水資源的不同特點(diǎn)加以分析。早在上世紀(jì)九十年代,彭海昀(1990)[1]、張振克(1994)[2]對(duì)膠東半島地區(qū)飲用天然礦泉水的地質(zhì)背景、形成過程與基本特征進(jìn)行了分析研究;吳泉源等(1994)[3]對(duì)其中威海衛(wèi)飲用天然礦泉水的生成背景與水質(zhì)評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究;除此之外,曹欽臣等(1995)[4]和肖為國(guó)等(2013)[5]分別分析了山東省德州市和濟(jì)寧市泗水縣的礦泉水資源;吳立新(2014)[6]對(duì)淄博市淄川區(qū)飲用天然礦泉水的賦存條件和形成機(jī)理進(jìn)行了分析;而趙廣濤(1995)[7]、高楹等(2018)[8]、劉中業(yè)(2020)[9]則分別研究了山東省青島市、濟(jì)南市和臨沂市沂水縣的地下水;研究的第二條主線是從不同角度對(duì)山東省礦泉水資源進(jìn)行總體分析,比如,高殿琪(1990)[10]商廣宇等(2010)[11]從資源開發(fā)的角度分析山東省礦泉水資源;谷振峰(1997)[12]、賈德旺等(2018)[13]則從資源評(píng)價(jià)角度對(duì)山東省地下水資源進(jìn)行了研究;而張中祥等(2018)[14]從地下水環(huán)境演化角度、袁明等(2001)[15]從放射性水平及衛(wèi)生學(xué)角度對(duì)山東省礦泉水進(jìn)行了分析,等等。

        總體來說,有關(guān)山東省飲用天然礦泉水的研究成果不少,對(duì)我們的研究提供了很好的啟發(fā),但作為中國(guó)重要的礦泉水之鄉(xiāng),分析山東省沂源縣天然礦泉水資源的的文獻(xiàn)比較匱乏?;诖?,本文依托山東省國(guó)土資源廳委托項(xiàng)目,對(duì)位于山東省沂源縣南魯山鎮(zhèn)璞邱村的YY17飲用天然礦泉水井進(jìn)行了調(diào)查研究,查明了YY17井礦泉水資源的賦存條件和富集規(guī)律,通過多次檢測(cè),結(jié)果表明YY17井水質(zhì)符合《飲用天然礦泉水》(GB8537-2008)中鍶型礦泉水要求,進(jìn)一步揭示了山東省鍶型飲用天然礦泉水的分布規(guī)律,并針對(duì)該地礦泉水的開發(fā)利用提出了合理建議。

        1 區(qū)域地質(zhì)條件

        1.1 地層

        山東省沂源縣地層分區(qū)屬華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)魯西地層分區(qū)淄博-新泰地層小區(qū),主要發(fā)育新生代第四紀(jì)地層(粘土、含礫砂等),奧陶紀(jì)(灰?guī)r、白云巖、粉砂巖等),寒武紀(jì)(各式灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云巖、粉砂巖、頁(yè)巖等),如圖1所示,基底為新太古代泰山巖群斜長(zhǎng)角閃巖等。

        圖1 區(qū)域地質(zhì)略圖

        1.2 構(gòu)造

        區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造極其發(fā)育,尤以北東向斷裂最為發(fā)育,區(qū)域內(nèi)幾處泉水基本也依這個(gè)方向分布,以上五井?dāng)嗔褞榇怼?見表1)。

        表1 區(qū)域北東向斷裂一覽表

        上五井?dāng)嗔褞囚斨械貐^(qū)一條重要的斷裂構(gòu)造,根據(jù)地表觀察,北起臨朐上五井,向南延伸到新泰市龍廷,長(zhǎng)約80 km。區(qū)內(nèi)上五井?dāng)嗔褞Х浅0l(fā)育,自西南向北東延伸,由東西兩側(cè)兩條主干斷裂形成寬約0.2~1 km的斷裂帶。

        西支主干斷裂:區(qū)域內(nèi)稱璞邱-荊山斷裂,長(zhǎng)21km,寬10~50 m,走向40°,傾向130°,傾角50°。斷裂兩側(cè)地質(zhì)體明顯不同,斷裂性質(zhì)顯示先張后壓,具有多期活動(dòng)特點(diǎn),在南麻鎮(zhèn)劉家大峪村東發(fā)育擠壓褶皺。

        東支主干斷裂:區(qū)域內(nèi)北段稱為流水-光頭頂斷裂,長(zhǎng)18.2 km,南段稱為西魚臺(tái)-高莊斷裂,長(zhǎng)5 km。斷裂走向30°,北段傾向300°,南段傾向120°。斷裂中發(fā)育構(gòu)造角礫巖,充填煌斑巖脈,斷裂顯示先左行張扭、后右行壓扭的特點(diǎn),從兩側(cè)主干斷裂的規(guī)模及性質(zhì)分析,西支主干斷裂是主斷裂。此外,區(qū)域內(nèi)還有北西向斷裂、東西向斷裂、南北向斷裂,對(duì)泉水的控制較弱。

        1.3 巖漿巖

        區(qū)域內(nèi)侵入巖比較發(fā)育,廣泛分布于北部魯山凸起和南麻、魯村盆地的北側(cè),形成時(shí)代以新太古代為主,巖性以斜長(zhǎng)角閃巖、角閃石英閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖為主。

        2 礦泉水的賦存條件及成因分析

        2.1 礦泉水的賦存條件

        區(qū)域內(nèi)有YY17井,根據(jù)其地質(zhì)資料顯示,區(qū)域內(nèi)地層為第四紀(jì)山前組、寒武紀(jì)九龍群張夏組、長(zhǎng)清群饅頭組(見圖2)。

        第四紀(jì)山前組巖性為含礫粘土質(zhì)粉砂,厚度小于10 m。寒武紀(jì)九龍群張夏組下灰?guī)r段,巖性為鮞粒灰?guī)r,厚度在30 m左右,為含水層。由于厚度太小,富水性較弱。寒武紀(jì)長(zhǎng)清群饅頭組洪河砂巖段,巖性為含云母砂質(zhì)頁(yè)巖,厚度40 m左右;下頁(yè)巖段,巖性為粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾薄層灰?guī)r,厚度50 m左右;洪河砂巖段、下頁(yè)巖段的巖層含水性差,均為弱透水性,構(gòu)成了含水層的頂板。寒武紀(jì)長(zhǎng)清群饅頭組石店段,巖性為條帶狀泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖夾磚紅色鈣質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,該層未揭穿。泥巖,厚度大于120 m,為主要含水層,在斷裂破碎帶中石店段地層富水性極佳?;诪樾绿糯男遍L(zhǎng)角閃巖,透水性差,構(gòu)成含水層的底板(見圖3)。

        2.2 礦泉水成因分析

        區(qū)域內(nèi)寒武紀(jì)張夏組、饅頭組地層中含有大量的厚層狀鮞?;?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r。鍶在鮞狀灰?guī)r中含量最高,平均值為443 ppm,泥質(zhì)灰?guī)r中次之,平均值為438 ppm,均遠(yuǎn)高于鍶含量在地殼的豐度值 (375 ppm),因此,區(qū)域地層提供了豐富的鍶。

        區(qū)域處于山區(qū),植被茂密,人煙相對(duì)稀少,腐殖質(zhì)經(jīng)低礦化近中性的大氣降水淋濾后,形成富含腐殖酸的偏酸性水入滲地下。碳酸鹽巖屬易溶巖石,區(qū)域斷裂構(gòu)造又極其發(fā)育,增大了與水的接觸面積,在淋濾作用和溶解作用下,大量的鍶溶解入水,造成了地下水中鍶元素的富集,形成鍶型飲用天然礦泉水。

        3 礦泉水水質(zhì)評(píng)價(jià)

        在查明YY17井礦泉水資源的賦存條件和富集規(guī)律的基礎(chǔ)上,從權(quán)威部門多次水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果來看,YY17井礦泉水鍶含量(2.64~3.014 mg/L),色度<5度、渾濁度<2 NTU、無異臭異味、無可見物,揮發(fā)酚含量<0.002 mg/L、氰化物含量<0.002 mg/L、陰離子合成洗滌劑含量<0.050 mg/L,礦物油含量<0.005 mg/L,亞硝酸鹽(以NO2-計(jì))含量為0.0172~0.054 mg/L、放射性總β含量為0.06~0.1032 Bq/L,大腸菌群、糞鏈球菌、銅綠假單胞菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌檢驗(yàn)結(jié)果均為0,均符合《飲用天然礦泉水》(GB8537-2018)的規(guī)定,是優(yōu)質(zhì)的鍶型天然礦泉水。

        表2 山東省沂源縣YY17井礦泉水檢測(cè)結(jié)果

        圖3 YY17井礦泉水形成概念模型圖

        4 結(jié)語

        (1)目前我國(guó)人口數(shù)量超過14億,但我國(guó)人均年消費(fèi)瓶裝礦泉水(包括礦泉水和純凈水)只有5 L,與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的消費(fèi)量相差甚遠(yuǎn),比如,意大利人均年消費(fèi)礦泉水量達(dá)120 L之多,法國(guó)人均年消費(fèi)礦泉水量也有70 L。隨著人們生活水平的提高,對(duì)健康的要求越來越高,人們迫切要求喝干凈的、有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的水。我國(guó)的礦泉水行業(yè)還處于初級(jí)階段,礦泉水市場(chǎng)尚未真正啟動(dòng),礦泉水行業(yè)在我國(guó)尚屬于朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè),有著廣闊的發(fā)展前景。

        (2)沂源縣當(dāng)?shù)卣畱?yīng)當(dāng)加強(qiáng)水源地監(jiān)管保護(hù),根除周邊環(huán)境和污染物排放流入到水源地。同時(shí),加大對(duì)生產(chǎn)廠家的政策引導(dǎo)。對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)進(jìn)行整合,去劣存優(yōu)、使得山東省沂源縣的礦泉水產(chǎn)業(yè)能夠走出家門,得到全省乃至全國(guó)廣泛的認(rèn)可與認(rèn)同。

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