忻州市地下熱水化學(xué)特征分析評價

柴 茂

（山西省水文水資源勘測局奇村地下熱水實(shí)驗(yàn)站，山西 忻州 034000）

1 引言

忻州市地?zé)崴巧轿魇〉責(zé)豳Y源條件較好的地區(qū)，也是我國著名的優(yōu)質(zhì)溫泉，是氡、硅酸和硫化氫的復(fù)合泉，水溫在53～74℃之間，對心臟病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、皮膚病等有顯著療效，目前被廣泛應(yīng)用于洗浴和療養(yǎng)保健。

與冷水相比，地?zé)崴疁囟容^高，在與基巖化學(xué)反應(yīng)和溶濾作用下，其中溶解的化學(xué)成分較為復(fù)雜，礦化度較高。根據(jù)忻州市4處地?zé)峋ㄆ娲宓卣鹁帧㈩D村大隊、大營柳香園、湯頭神堂都）的水質(zhì)分析資料，在分析忻州市地下熱水水化學(xué)組分的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對其水質(zhì)進(jìn)行了質(zhì)量評價。

2 地?zé)崴x存背景

忻州市地?zé)嶂饕獮閿嗔褜?dǎo)熱，巖層由于遭受區(qū)域變質(zhì)，巖相變化劇烈，加之?dāng)嗔?、褶皺作用致使巖層破裂，裂隙發(fā)育，被不同時代巖脈穿插，地下水集中賦存于斷裂破碎帶。

忻州市4處地?zé)釁^(qū)所在的忻定盆地屬于汾渭地塹的一部分，位于東北段與中段過渡部位。該斷陷盆地的邊緣構(gòu)造多為復(fù)雜的線型或褶皺斷裂帶，內(nèi)部構(gòu)造或盆地構(gòu)造多為沿前裂各期壓性、壓扭性構(gòu)造基礎(chǔ)上發(fā)育起來的張性、張扭性升降斷塊，其雙側(cè)或單側(cè)常為同沉積斷裂。該盆地由北部的恒山、東部的五臺山、南部的系舟山以及西部的云中山所包圍。雖然地處半干旱地區(qū)，降水量偏小，對地下水資源補(bǔ)給不利，但周邊的地形特征及發(fā)育的基巖構(gòu)造斷裂便于大氣降水沿山前斷裂以地下徑流的形式向盆地中心匯集。

忻州市地?zé)釁^(qū)均屬滹沱河新裂陷地下水系統(tǒng)，且為中低溫對流型地?zé)嵯到y(tǒng)。以繁代原盆地和忻定盆地為中心，分為兩大水文地質(zhì)單元。一是水文地質(zhì)塊，主要在新生界結(jié)晶巖、碳酸鹽巖和沉積巖中發(fā)育裂隙水。二是水文地質(zhì)盆地，在新生代沉積物中賦存孔隙水。熱水運(yùn)移形式為：大氣降水在中低山區(qū)入滲補(bǔ)給后，通過基巖斷裂、裂隙中深循環(huán)形成熱水。當(dāng)淺部基巖中發(fā)育斷裂、裂隙時，熱水得以向淺部熱儲層運(yùn)移聚集，部分與第四系下部孔隙水發(fā)生混合。由于各地?zé)釁^(qū)的水均為人工揭露，在成井時對淺部第四系砂質(zhì)含水層未進(jìn)行止水，為基巖裂隙熱水與淺部孔隙水在井中混合創(chuàng)造了條件，對地?zé)崴乃瘜W(xué)成分和水溫不同程度地產(chǎn)生了影響。

3 地?zé)崴瘜W(xué)特征

此次研究所采集的地下水化學(xué)分析水樣均嚴(yán)格按照相應(yīng)野外取樣規(guī)范要求，由國土資源部太原礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心進(jìn)行化驗(yàn)，所有水樣均為無色、無味、無嗅，透明。

3.1 水化學(xué)分析

根據(jù)忻州市典型地?zé)峋瘜W(xué)分析成果，按照舒卡列夫分類法進(jìn)行分類。

由奇村地震局水化學(xué)特征檢測數(shù)據(jù)分析可知，該區(qū)地下熱水pH值為8.54，呈弱堿性；水樣總硬度（以CaCO3計）為 34.9 mg/L，屬軟水；TDS為 586 mg/L，屬低礦化度淡水。地下水中主要陽離子為Na+，毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)為90.01%；主要陰離子為Cl-，其次為SO42-，毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)分別為55.98%，21.29%。地下水水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na型，氟離子濃度10.3 mg/L，含量較高。該水質(zhì)中檢出放射性元素Rn（氡），濃度0.13 Bq/L。

由頓村大隊水化學(xué)特征檢測數(shù)據(jù)分析可知，該區(qū)地下熱水pH值為7.87，呈中性；水樣總硬度（以CaCO3計）為395 mg/L，TDS為1324 mg/L，為低礦化度硬水。地下水中主要陽離子為Na+和Ca2+，毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)分別為56.89%，41.18%；主要陰離子為SO42-，其次為Cl-，毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)分別為67.73%，23.78%。地下水水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na·Ca型，氟離子濃度4.69 mg/L，含量較低。該水質(zhì)中檢出放射性元素Rn（氡），濃度0.17 Bq/L。

表1 忻州市典型地?zé)峋瘜W(xué)分析成果表

表2 忻州市典型地?zé)峋⒘吭亟y(tǒng)計表 單位：mg/L

由大營柳香園水化學(xué)特征檢測數(shù)據(jù)分析可知，該區(qū)地下熱水pH值為8.58，呈偏堿性；水樣總硬度（以CaCO3計）為 260 mg/L，TDS為 1500 mg/L，屬低硬度、低礦化度水。地下水中主要陽離子為Na+和Ca2+,毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)分別為76.71%，22.43%；主要陰離子為Cl-，SO42-,毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)分別為51.70%，44.64%。地下水水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na·Ca型，氟離子濃度8.2 mg/L，含量較高。

由湯頭神堂都水化學(xué)特征檢測數(shù)據(jù)分析可知，該區(qū)地下熱水pH值為7.58，水樣總硬度（以CaCO3計）為835 mg/L，TDS為2206 mg/L，屬中性、極硬、低礦化度水。地下水中主要陽離子為Ca2+，Na+，毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)分別為50.14%，48.71%；主要陰離子為SO42-，其次為Cl-，毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)分別為65.44%，33.23%。地下水水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na·Ca型，氟離子濃度3.44 mg/L，含量較低。

3.2 微量元素

忻州市地?zé)崴泻?0多種對人體健康有益的微量元素及礦物質(zhì)，對風(fēng)濕病、關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)及皮膚、婦科等病癥具有較高的理療作用，同時對消除疲勞、恢復(fù)體力具有獨(dú)特療效。

水中的Rn（氡）元素不僅在洗浴時穿透皮膚進(jìn)入肌體，洗浴后在皮膚表面形成一層放射性活性薄膜，能持續(xù)發(fā)揮醫(yī)療作用約4 h，也可隨呼吸進(jìn)入體內(nèi)起到治療作用。氡對中樞神經(jīng)及植物神經(jīng)系統(tǒng)均有較好的調(diào)整作用，并可對氣管炎、支氣管哮喘具有明顯的治療作用，對血壓有雙重作用，能擴(kuò)張血管、降低血液粘稠度及改善心功能等。其他微量元素如Li（鋰）、Sr（鍶）、Zn（鋅）、Mn（錳）、Fe（鐵）等，更是維持人體正常生理功能必不可少的元素。

4 結(jié)論

根據(jù)2014年水質(zhì)分檢結(jié)果，參照《飲用天然礦泉水限量指標(biāo)》《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》《醫(yī)療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合忻州市當(dāng)?shù)責(zé)崴Y源實(shí)際情況，對該市地下熱水水質(zhì)進(jìn)行評價分析，得出如下結(jié)論：第一，忻州市各地?zé)釁^(qū)地下熱水氟含量較高，不適宜直接飲用，但各地?zé)釁^(qū)地下熱水可作為醫(yī)療熱礦水利用，并且是良好的理療保健熱礦水。第二，忻州市地下熱水呈弱堿性。第三，奇村地?zé)釁^(qū)地?zé)崴畬儆谲浰?，頓村、大營、湯頭地?zé)釁^(qū)地?zé)崴鶎傥⒂不驑O硬水。第四，奇村地?zé)釁^(qū)水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na型，頓村、大營、湯頭地?zé)釁^(qū)水化學(xué)類型均為Cl·SO4-Na·Ca型。第五，該市地下熱水氟離子和硅酸含量普遍較高，且兩者含量與水溫密切相關(guān)，水溫越高，其含量越大。第六，忻州市地下熱水中除偏硅酸、偏硼酸、氟化物含量較高外，還含有鍶、鋰、鋇、錳、鐵、硫化氫等多種微量元素。第七，奇村、頓村地?zé)釁^(qū)地?zé)崴袡z出放射性元素Rn（氡），具有較高的醫(yī)療保健價值。