呂寶平 楊麗君 呂泓霖

（1.山東省海洋資源與環(huán)境研究院 山東煙臺(tái) 264006；2.煙臺(tái)市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 山東煙臺(tái) 264000；3.北京林業(yè)大學(xué) 北京 100083）

山東省的膠東地區(qū)是優(yōu)質(zhì)地下水產(chǎn)地，盛產(chǎn)礦泉水。以往發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的礦泉水多賦存于中生代花崗巖裂隙中，著名的如嶗山地區(qū)的礦泉水和昆崳山地區(qū)的礦泉水，均以富含偏硅酸、鍶等元素而聞名。膠萊盆地中生代地層中礦泉水分布較少，偶有產(chǎn)出，主要為偏硅酸型，如賦存于王氏群玄武巖裂隙中的膠州市安家溝村礦泉水即屬此型。2016～2017年，山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站在1∶10萬水工環(huán)調(diào)查（桃村幅）工作中，發(fā)現(xiàn)一處白堊紀(jì)復(fù)合型醫(yī)療礦水，且同時(shí)達(dá)到理療天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)處理后還可實(shí)現(xiàn)飲用礦泉功能。此富CO2、Li、Sr高礦化地下水的發(fā)現(xiàn)，為我國(guó)理療礦水增加了一種新類型，根據(jù)其水質(zhì)特征將其命名為溝南復(fù)合型礦水（簡(jiǎn)稱溝南礦水）。同時(shí)，根據(jù)所處地質(zhì)環(huán)境條件分析，通過深入開展水文地質(zhì)工作有望在盆地沉積演化、古氣候古生物演變及地質(zhì)找礦等方面取得新的成果。

一、區(qū)域地質(zhì)背景

溝南礦水位于煙臺(tái)市牟平區(qū)觀水鎮(zhèn)溝南村西北，該區(qū)處于膠萊盆地東北緣（圖1）。膠萊盆地分布總面積約14000km2，是一個(gè)受郯廬斷裂、五蓮—青島斷裂、牟（平）即（墨）斷裂控制的具有走滑拉分盆地性質(zhì)的白堊紀(jì)陸相盆地，最大沉積厚度達(dá)12000m。盆地內(nèi)的沉積地層自下而上分為三套，早白堊世萊陽群，主要為山麓洪積相、河流相、湖泊相砂巖、泥巖、礫巖等碎屑巖沉積，局部有中－酸性火山沉積；早白堊世青山群，為中基性—酸性火山巖建造，夾有少量沉積巖，有英安質(zhì)火山碎屑巖—玄武安山質(zhì)、安山質(zhì)熔巖、火山碎屑巖—流紋質(zhì)火山碎屑巖夾熔巖—粗安質(zhì)（粗面質(zhì)）熔巖夾火山碎屑巖等4類巖石組合；晚白堊世—古新世王氏群，為紅色砂巖、泥巖、礫巖等碎屑巖系。

圖1

溝南地下水出露點(diǎn)位于膠萊盆地東北緣的桃村凹陷中，這一凹陷夾持于桃村斷裂與郭城斷裂之間。凹陷周邊的基底巖系主要為新太古代TTG巖系、古元古代變質(zhì)地層和侏羅—白堊紀(jì)花崗巖類。

二、含水層水文地質(zhì)條件

溝南地下水賦存于白堊紀(jì)王氏群紅土崖組，出水深度為268米，井口自流量約80立方m3/d。紅土崖組巖性組合為由磚紅色細(xì)－粗砂巖、礫巖及泥質(zhì)粉砂巖組成的韻律層，紅土崖組底部的砂礫巖層為理療地下水的含水層，其下部被王氏群辛格莊組的泥質(zhì)粉砂巖、泥巖層阻隔，上部被紅土崖組的泥質(zhì)粉砂巖層遮擋。巖層結(jié)構(gòu)完整，周邊不發(fā)育斷裂、裂隙，屬承壓層間水。含水層與上部含水層及地表水無水力聯(lián)系。

同時(shí)，該地下水位于膠萊盆地東北邊緣的桃村凹陷北緣，牟（平）即（墨）斷裂帶桃村斷裂與郭城斷裂之間，周邊的基底巖系為花崗巖和變質(zhì)巖類，為隔水性質(zhì)，因此該處總體處于一獨(dú)立水文地質(zhì)單元中。

三、水質(zhì)特征分析及命名

（一）水質(zhì)分析結(jié)果

根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果（表1），此地下水水化學(xué)類型為HCO3·Na。

表1 溝南地下水水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果

CO32- 0.00 Pb 0.20 N O2- 0.004 揮發(fā)酚 ＜0.002 NO3- 1.00 氰化物 ＜0.004 F- 0.18 CODM 0.80 OH- 0.00 可溶性總固體 4075.86 Cl- 294.26 PH 6.96

（二）飲用天然礦泉水水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)《飲用天然礦泉水》（GB 8537－2008），飲用天然礦泉水的界限指標(biāo)為鋰≥0.2mg/L，鍶≥0.2mg/L，TDS≥1000mg/L，游離二氧化碳≥250mg/L。溝南礦泉水的水質(zhì)組分中鋰含量達(dá)8.10mg/L，是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的40倍多；鍶含量達(dá)10.31mg/L，是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的51倍多；TDS含量達(dá)4076mg/L，是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的4倍多；游離二氧化碳現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試達(dá)1039mg/L，是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的4倍多。上述4項(xiàng)離子含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在天然礦泉水中極為罕見。但因水中鈉離子含量達(dá)1589mg/L，鐵離子達(dá)0.7mg/L，氯離子達(dá)290.71mg/L，不宜直接飲用，但可通過適當(dāng)加水淡化稀釋處理實(shí)現(xiàn)飲用天然礦泉水的功能。

（三）理療熱礦泉水水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》（GB11615－2010）中《理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)溝南礦泉水進(jìn)行理療熱礦水評(píng)價(jià)，對(duì)溝南礦泉水主要指標(biāo)與國(guó)家理療熱礦水標(biāo)準(zhǔn)比較，溝南地下水中的二氧化碳和鋰含量分別是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的2倍和8倍，鍶含量略高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，溝南地下水可命名為碳酸水、鍶水、鋰水復(fù)合型理療礦水（表2）。

（四）理療天然礦泉水水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)《天然礦泉水資源地質(zhì)勘查規(guī)范》（GB13727－2016）中的《理療天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)溝南礦泉水進(jìn)行理療天然礦泉水評(píng)價(jià)（表2）。與理療天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，其TDS是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的4倍，二氧化碳含量是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的2倍。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，溝南地下水可命名為礦水、碳酸水復(fù)合型理療天然礦泉水。

表2 溝南地下水與理療熱礦水、理療天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表

偏硅酸 50mg/L[硅水] 13.00mg/L水溫 36℃[溫礦（泉）水]≥34℃溫水 19.5℃

綜上，該處地下水溝南地下水可命名為碳酸水、鍶水、鋰水復(fù)合型理療礦水，礦水碳酸水復(fù)合型理療天然礦泉水，并可通過適當(dāng)處理實(shí)現(xiàn)飲用天然礦泉水功能。為方便研究將其命名為溝南復(fù)合型礦水（簡(jiǎn)稱“溝南礦水”）。

四、成因初步分析

溝南礦水位于膠萊盆地之桃村凹陷內(nèi)。膠萊盆地分布于膠北隆起與膠南隆起之間，大致呈NE方向延伸，為東北窄而西南寬的菱形盆地，是山東省東部一個(gè)典型的晚中生代伸展斷陷盆地，面積約12000km2。膠萊盆地西側(cè)受控于NNE向的郯廬斷裂帶，南側(cè)為五蓮斷裂所控制，北界除了平度斷裂以外，大部分超覆在膠北隆起之上，東側(cè)NNE走向的牟平即墨斷裂帶將盆地分割為東西兩部分。膠萊盆地東部為海陽凹陷，其基底屬于膠南造山帶，為一個(gè)單斜的構(gòu)造單元；西部由萊陽凹陷、大野頭凸起、高密凹陷、平度凹陷、夏格莊凹陷、李黨家馬山凸起、諸城凹陷和柴溝地壘構(gòu)成，桃村凹陷分布于牟平－即墨斷裂帶內(nèi)。

根據(jù)溝南礦水水文地質(zhì)條件和水質(zhì)特征分析，該水與上、下含水層及周邊地下水均無水力聯(lián)系。根據(jù)所處古地質(zhì)環(huán)境初步分析，萊陽群在膠萊盆地內(nèi)廣泛分布，為一套河湖相沉積，水南組為盆地內(nèi)水位最深環(huán)境下沉積地層的代表。桃村凹陷鏡質(zhì)組反射率局部高于萊陽凹陷，推測(cè)可能受凹陷內(nèi)后期巖漿侵入的影響，使得有機(jī)質(zhì)成熟度增高。桃村凹陷水南組泥頁巖密度平均為2.70g/cm3，與其他各凹陷水南組泥頁巖密度值差異明顯，推測(cè)與地層抬升及上覆地層沉積、剝蝕程度有關(guān)。

據(jù)此推測(cè)該礦水系古河湖水接受沉積過程中，受后期巖漿侵入影響封存于地層中而形成，屬封存水。

五、深入研究的意義

醫(yī)療礦水是寶貴的自然資源，但因缺乏必要的和有針對(duì)性的物探、鉆探等勘察工作，溝南礦水的形成機(jī)理尚未明確，需做進(jìn)一步詳細(xì)勘察，掌握其地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、資源量等情況，以便合理開發(fā)并充分利用這一寶貴的礦泉水資源。

同時(shí)，該處地下水地質(zhì)信息豐富，具有極高的科研價(jià)值，通過進(jìn)一步研究將會(huì)在優(yōu)質(zhì)地下水開發(fā)利用、盆地沉積演化、古氣候古生物演變甚至相關(guān)地質(zhì)找礦等方面取得新的成果。

需要指出的是溝南礦水在頁巖氣勘探中具有特殊地質(zhì)指標(biāo)價(jià)值。膠萊盆地是山東省中生代白堊系沉積、保存最好的地區(qū)，綜合萊陽群沉積環(huán)境、水南組有機(jī)碳含量、生烴潛量、氯仿瀝青“A”、干酪根類型、鏡質(zhì)體反射率、泥頁巖發(fā)育厚度、埋藏深度等，優(yōu)選水南組4個(gè)遠(yuǎn)景區(qū)，桃村凹陷是其中之一。桃村凹陷埋深300～2000m，頁巖氣潛在原地資源量為165.7×108m3，具有一定潛力和勘查開發(fā)前景。封存水在油氣資源勘探中具有寶貴的指標(biāo)價(jià)值，因此對(duì)該處礦水的進(jìn)一步研究將會(huì)更好地促進(jìn)膠萊盆地油氣資源勘探。