浅谈新疆天然矿泉水的成因类型
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２０１５年第３期 西部探矿工程 １５９
浅谈新疆天然矿泉水的成因类型
郑 勇 ，孙忠伟，刘 涛，师德扬，韩芳芳
（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉８３１１００）
摘要：新疆自然地理、地质条件复杂，矿泉水资源比较丰富，经过调查，初步圈定了７３处矿泉水点，
分布于全疆各个地州市，根据各矿泉水点实际的地质条件，对已调查的矿泉水点进行了归纳分析，初
步总结了新疆矿泉水的成因特点。
关键词：矿泉水；微量元素；成因类型
中图分类号：Ｐ６４文献标识码：Ｂ文章编号：１０Ｏ４—５７１６（２０１５）０３—０１５９—０５
新疆特定的自然地理、地质背景塑造了新疆天然
矿泉水形成的特定环境。其形成除取决于矿泉水运移
空间特征外，还取决于赋存的水文地球化学环境条件。
１新疆天然矿泉水的分布
天然矿泉水在全疆各地州市均有分布，分布数量
较多（数量１０处左右）的地区有乌鲁木齐一昌吉地区、
吐鲁番一鄯善地区、喀什地区、巴音郭楞蒙古自治州以
及克孜勒苏柯尔克孜族自治州，占全疆饮用天然矿泉
水总数的７６．７％；分布数量较少的地区（数量在５处左
右）有伊犁地区、阿尔泰地区、哈密地区；数量最少的是
和田地区，仅有天然矿泉水点２个。在已知的７３个水
点中，锂、锶、溴、偏硅酸、碳酸、矿物盐等６种矿泉水类
型均有分布，并以锶水和偏硅酸水含量最多。
２天然矿泉水的成因类型
经调查评价的７３处天然矿泉水，按其地质背景、分
布特征和形成机理可划分为３大类型：（１）构造断裂深
循环淋溶型；（２）裂隙浅循环淋溶型；（３）补给富集埋藏
型。
２．１构造断裂深循环淋溶型天然矿泉水
这类天然矿泉水的分布与深大断裂密切相关。由
于深大断裂切割深度比较大，给地下水创造了良好的
深循环条件，地下水在深循环的过程中获得温度和压
力，为淋溶介质中更多成份创造了条件，使特征元素或
组份得以富集，成为天然矿泉水（图１）。这类天然矿泉
水往往水温较高，其成因与近期火山构造活动有关，且
其周围同样存在地热异常，都达到了相应的水／岩平
衡，本次根据水中偏硅酸含量参照值采用Ｓｉｏ。温标公 式计算了矿泉水的循环深度及其形成处的温度（见表
１）。
３２８
言 雹３２７
团ｔ 圆 团
图１塔什库尔干县塔合曼温泉剖面图 １．花岗岩；２．断层破碎带；３．温泉
此类天然矿泉水多种元素达到国家标准，且储量
较大。如塔什库尔干县塔合曼温泉，水温７１￣Ｃ￣７３￣Ｃ，
锶含量０．６９ｍｇ／Ｌ，锂含量０．１８ｍｇ／Ｉ ，偏硅酸含量
４４．９４ｍｇ／Ｌ。又如乌鲁木齐市水磨沟温泉水温２５℃，锂
含量Ｏ．３５ｍｇ／Ｌ，偏硼酸含量５４５．１ｍｇ／Ｌ，总硫化氢
１８．８２ｍｇ／Ｌ。
２．２裂隙浅循环淋溶型天然矿泉水
这类天然矿泉水多以泉的形式出露（见表２），且主
要分布于山区沟谷两侧，受断裂控制，沿断裂带呈线状
出露，山区大气降水人渗形成基岩裂隙水，在沿裂隙向
下径流的过程中，淋溶所流经的地层岩石中含量较高
的特征元素或组份，并不断富集，在以泉水形成出露
时，特征元素含量已达标，形成天然矿泉水（图２、图３），
其形成机理为断裂裂隙性。在目前已发现的７３处天然
矿泉水中，大多属此类型，而且多为单一锶型饮用天然
收稿日期：２０１４—０３—２５ 第一作者简介：郑勇（１９８３一），男（汉族），四川南充人，工程师，现从事水文地质、工程地质、环境地质工作。
２０１５年第３期 西部探矿工程 １６１
矿泉水，少数为锶、偏硅酸型矿泉水。这种天然矿泉水
的水温与一般泉水水温相近，一般为１Ｏ℃左右或还低
一些，特征元素锶含量一般０．５－－￣３．Ｏｍｇ／Ｉ ，偏硅酸含量
２５￣ｌＯＯｍｇ／Ｌ。
２．３补给富集埋藏型天然矿泉水
此类天然矿泉水（见表３）主要分布于平原区，以井 水形式出露。如五家渠一米泉、托克逊、吐鲁番、鄯善、
喀什、哈拉峻、塔斯海等第四系冲洪积平原一带。这类
天然矿泉水含水层为第四系承压水或潜水。第四系孔
隙含水层本身特定元素并不富集，天然矿泉水之所以
能够形成，是因为在伴随地下水形成的整个过程中，特
征元素就不断被地下水从围岩中溶解而逐渐富集的这 １６２ 西部探矿工程 ２０１５年第３期
一过程在地下水进人山前第四系孑Ｌ隙含水层之前，
特征元素已经有较高的含量了。也就是说，第四系
孔隙水在接受河水人渗或山区地下水侧向补给时，
河水和山区地下水中特征元素已经有了一定程度的
富集，甚至已经到了天然矿泉水的界限指标含量。
如：托克逊县城附近的第四系承压水的锶含量为
０．３９４０．６７ｍｇ／Ｌ，而其主要补给源的白杨河、大河沿 河河水的锶含量本身已达到０．３７ｍｇ／Ｌ；又如：喀什啤
洒厂所用天然矿泉水井水中锶含量为３．２７ｍｇ／Ｌ，锂
含量０．３８ｍｇ／Ｌ，而其主要补给源的克孜勒河的支流
吐曼河河水锶含量已达到３．２６ｍｇ／Ｌ（见表４，地表水
与下游地下水锶含量对比表）。再如：鄯善园艺厂天
然矿泉水井，锶含量０．７８ｍｇ／Ｌ，而附近坎儿井（潜水）
锶含量２．１ｍｇ／Ｉ 。
表３补给富集埋藏型天然矿泉水点一览表
河水锶含量（ｍｇ／¨
地下水 锶 Ｏ．３７
０．３５～Ｏ．４２
托克逊县城 ３．２６
３．９７ 喀什市 ０．２９９
Ｏ．４２～Ｏ．５２
尼勒克县城 １．０２
Ｏ．７５～１．（）【］
库车县城
因此，这类天然矿泉水一经发现，多属于分布范围 天然矿泉水田。
较大的天然矿泉水田，如五家渠一米泉、托克逊、吐鲁 ３结束语
番、鄯善、喀什、哈拉峻、塔斯海等地区地下水均是大的 （下转第１７４页）
１７４ 西部探矿工程 ２０１５年第３期
根据高廷法 教授提出的减沉公式为：
ｒ：＝忐×Ｋ （３）
式中：ｒ——减沉率；
——减沉体积系数，中硬岩层一般取１．２～１．４，
这里取１．３；
Ｋａ陷——塌陷体积系数，应充分采动时，取０．７～
０．８，这里取０．７５；
Ｋ，——注采比。
注采比是离层内压实湿灰体体积与对应井下采出
空间体积之比，由于涉及到注浆试验和井下采出空间
的体积，这些均无可靠依据和具体数值，所以为借鉴其
它实际相关工程和估算值。本工程分析为老采空区沉
陷，所以井下采出空间体积换为现有空洞体积。当浆
液在注浆密度１．１２ｔ／ｍ。，注浆压力在Ｉ￣３ＭＰａ时分别
预测控制爆破与充填注浆和离层充填注浆后的沉陷变
形。注入干灰＝注浆量×０．３，压实湿灰体：注入干灰×
０．６９５，以上所取系数均取自相关工程开滦集团公司已
完成的唐山矿３６９６综放面、３６９４综放面的注浆减沉工
程的经验。计算得出如下结果：注浆量１Ｏ８９２７ｍ。，空洞
体积６４８００ｍ。，注入干灰４０８４７．６ｍ ，压实湿灰体
２８３８９．１ｍ ，Ｋ ＝０．４３８，计算得ｒ＝７６％。
由开滦集团公司已完成的唐山矿３６９６综放面、
３６９４综放面的注浆减沉工程的经验来看，该预测方法
是相当较保守的。
综合经验公式与有限元软件模拟结果，取二者平 均值，即减沉７６．４％。运用前述分析结果得出的最大
残余沉陷为３４４ｍｍ，则注浆后还有３４４ｘ（１－７６．４％）＝
８１．２（ｍｍ）的残余变形，与三维数值模拟结果接近。
７结论
（１）依据《采空区（空洞）勘查设计与施工治理手
册》确定工程治理范围、布置规则，以及总注浆量，并给
出了注浆控制标准和排水设计。
（２）利用三维有限元模拟注浆前后结果，发现注浆
后残余变形量减沉７６．７％，但注浆参数为根据相关文献
选取，减沉效果只能做可行性分析，若要预测更加准确
必须经过现场注浆试验提取材料力学参数。
（３）利用经验公式预测结果为减沉７６％大于有限
元模拟预测的结果，考虑可靠性，取二者残余变形减沉
平均值７６．４％，运用前述模拟结果最大残余沉陷为
３４４ｍｍ，经过注浆处理后还会有８１．２ｍｍ的残余变形，
这些变形会由采空区向地表逐渐衰减，且不会引起突
变。可在公路路堤的抗变形设计中考虑消除这种影
响。
参考文献：
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筑工业出版社，２０１１．
（上接第１６２页）
天然矿泉水的形成是需要特定的地质条件，当地
下水经过深循环长时间矿化流出地表后，才具有形成
天然矿泉水的可能。新疆地广人稀，地质条件复杂，矿
泉水成因更是复杂多变，但根据对全疆矿泉水点的调
查，归纳总结，其主要形成原因为构造断裂深循环淋溶
型、裂隙浅循环淋溶型、补给富集埋藏型。
参考文献： ［１］曾永刚，顾新鲁．新疆天然矿泉水资源调查与评价报告［Ｒ］
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