富锶矿泉水形成机理及赋存特征浅析

在当前国家实施新一轮找矿突破战略行动的背景下，战略性矿产资源安全保障被提升至国家安全高度。自然资源部等四部委联合印发的《战略性矿产国内找矿行动纲要》首次将饮用天然矿泉水列为“战略性新兴矿产”。为深入贯彻新一轮地质找矿突破战略行动，认真落实局地质工作要求。白银矿产勘查院环境资源中心围绕“找什么，哪里找，怎么找”核心问题进行讨论。以富锶矿泉水为研究对象，对富锶矿泉水形成区内的构造、母岩地层锶元素丰度特征、主要含锶矿物、离子置换等水岩作用进行说明，从而揭示了富锶矿泉水的形成机理，为寻找富锶矿泉水靶区提供依据。

一、地层锶元素丰度特征

根据资料分析，富锶矿泉水多分布于三叠系、二叠系、第四系等地层中。

三叠系地层含锶元素较高的岩层主要为泥质板岩、粉砂质板岩、砂岩、石英砂岩、千枚岩。根据已有采样岩矿分析统计表明，泥质板岩、粉砂质板岩中锶（Sr）元素含量最高约300μg/g，最低约90μg/g；砂岩、石英砂岩锶含量约为40μg/g；千枚岩锶含量约为100μg/g；上述三叠纪地层锶元素含量相对普遍较高。

二叠纪地层泥质板岩、粉砂质板岩锶元素含量约为170μg/g；长石石英砂岩锶元素含量约为80μg/g，上述二叠纪地层锶元素含量相对较高。

第四系含锶地层主要为砂砾土，锶含量约为45μg/g，锶元素含量比三叠系、二叠系地层含量低。

二、主要含锶矿物

蒙脱石、伊利石、方解石、长石等矿物中的钾、钠、钙、镁离子在一定条件下，可由锶、铁、铜等离子置换，而化学性质、原子半径较为相近的锶离子更多地参加了置换，形成相对富含锶矿物，使含蒙脱石、伊利石、方解石、长石的岩石锶含量较高（比如，花岗岩中长石含量较高，长石中的钾、钠、钙、镁离子易被锶、铁、铜等离子置换，部分形成SrAl₂Si₂O₈等含锶矿物）。

三、水体中锶的形成

地表水下降入渗后或相邻水体侧向补给过程中，岩土体的空隙、裂隙等为地下水运移提供了运动通道与储存空间，在这些场所里，水体与周围富锶岩体接触、融合，并与岩土体中的各类矿物发生复杂的水岩反应，矿物中离子融溶于水体中。地层中蒙脱石、伊利石、方解石、长石等与水体进行淋滤、离子交换、径流溶滤，使水体溶入地层中众多富锶矿物质。

四、构造与地层分布格局

甘肃省的富锶矿泉水资源丰富，其形成与特定的地层（尤其是三叠系和二叠系）和区域地质构造背景密切相关。以下是其在三叠系、二叠系地层中的分布、特点以及区域整体特征的分析：

1.构造分布

甘肃省矿泉水点主要沿深大断裂带和主要构造单元边界集中分布，形成三大矿泉水富集带：

河西走廊构造带（祁连山北缘断裂带），主要区域在张掖、酒泉、武威等地。以富锶型矿泉水为主，多沿山前断裂呈串珠状出露。是祁连山造山带与走廊拗陷过渡带，断裂活动强烈，地下水深循环条件优越。

陇东鄂尔多斯盆地西缘带，主要区域在平凉、庆阳等地以富锶型矿泉水为主，多以泉的形式出露。以赋存于三叠系砂岩中的深层承压富锶水为主，水质稳定，矿化度中等。

西秦岭构造带，主要区域在天水南部、陇南（武都、文县）等地。以偏硅酸型和锶型复合矿泉水突出，多与三叠系海相灰岩、碎屑岩裂隙水相关。

2.地层分布

三叠系：在甘肃的分布更为广泛，主要集中于陇东地区（鄂尔多斯盆地西缘，如平凉、庆阳）、陇南地区（西秦岭，如天水南部、陇南）、祁连山东段（如兰州－定西区域）及河西走廊部分区域。地层以陆相碎屑岩（河流-湖泊相砂岩、泥岩、板岩、千枚岩等）为主，在西秦岭地区有海相碳酸盐岩发育。

二叠系：主要分布于甘肃省的河西走廊地区（如张掖、酒泉、武威）及祁连山北麓，以及北山地区和陇东地区（鄂尔多斯盆地西缘）的部分区域。地层以海陆交互相和陆相碎屑岩（板岩、砂岩、页岩等）为主，夹有碳酸盐岩（灰岩）和火山岩。

五、结语

三叠系板岩类、砂岩类地层锶元素含量相对较高，二叠系板岩类锶元素含量相对较高，较高的锶含量地质背景值，为富锶矿泉水的形成提供了物质基础。蒙脱石、伊利石、方解石、长石等矿物中锶含量富集，富锶矿物与水体进行淋滤、离子交换、径流溶滤等过程，使较多的Sr²⁺溶入水体，形成富锶矿泉水。

这种追溯本源、分析矿物结构、离子交换的方法，对富锶矿泉水的勘查和寻找有重要的借鉴意义。