克东天然苏打水形成地质条件

克东天然苏打水形成地质条件
[摘要]天然苏打水埋藏在深部地层之中，其形成受地质条件控制。

通过对克东天然苏打水地质赋存条件及其分布规律分析，提出天然苏打水形成机制，为进一步寻找天然苏打水资源提供理论依据。

[关键词]天然苏打水；地质条件；形成机制
进入二十一世纪初期，在克东县境内发现了天然苏打水。

天然苏打水埋藏于地下百米深的白垩系嫩江组地层中。

主要含水岩组岩性为中细砂岩、细砂岩，未受污染。

含有适量的重碳酸钠盐，化学成分、流量、水温等动态在天然波动范围内相对稳定。

克东一带天然苏打水，属天然矿泉水范畴。

1.天然苏打水埋藏特征
克东县位于松嫩断（坳）陷盆地北部倾没区，自中生代以来以缓慢下降为主，沉积了厚度较大的白垩系上白垩统地层，第四纪以来沉积了中更新统地层。

克东天然苏打水埋藏于白垩系嫩江组地层中，富水性较好。

克东天然苏打水勘探孔钻探深度350.09m，揭穿了白垩系嫩江组地层，终孔于姚家组地层中（详见表1）。

2.天然苏打水埋藏类型
根据钻孔地层资料，结合区域水文地质条件分析，天然苏打水含水岩组分布面积较广泛，埋藏于巨厚（>100n）泥岩隔水层之下，不能直接接受大气降水的入渗补给，补给方式为侧向径流补给，又以侧向径流的形式排泄，人工开采排泄次之，单井涌水量86.4～480m3／d不等。

地下水总体流向由北东向南西径流。

综上所述，天然苏打水属于沉积一埋藏型矿泉水类型，含水岩组埋藏条件有利于开发利用及环境保护。

3.天然苏打水水化学类型特征
以勘探孔为例，按《水文地质手册》地下水化学特征分类标准，对苏打水水化学特征类型进行评价。

按主要成分所占比例，克东苏打水水化学类型为HCO3-Na型水；总硬度7.51mg／L，按硬度分类，为极软水；pH值8.0-9.0，按酸碱度pH值分类，为弱碱性水；可溶固形物含量400-600mg／L，按固形物含量分类，为淡水。

4.天然苏打水形成机制分析
天然苏打水的形成，与含水岩组地层的沉积环境、埋藏环境、含水介质矿物成分化学特征、地下水补给、径流条件等密切相关。

（1）含水岩组地层形成的沉积环境
据勘探孔揭露地层与区域地层资料对比分析，天然苏打水含水岩组主要由嫩江组三段多层细砂岩层组成。

嫩江组（K2n）形成于距今80百万年中燕山运动后期，此时松嫩断（坳）陷已形成统一的巨大的河湖盆地。

克东县一带，位于松嫩盆地北部倾没区，嫩江组（K2n）沉积前期以浅湖相为主，沉积颗粒较细，主要岩性为粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩，相当于嫩江组一、二段地层。

嫩江组（K2n）沉积中期以河流相和三角洲相为主，浅湖相次之，沉积颗粒相对较粗，主要岩性为细砂岩夹薄层泥岩或粉砂质泥岩，相当于嫩江组三段地层。

嫩江组（K2n）沉积后期以浅湖相为主，沉积颗粒较细，主要岩性为泥岩夹粉砂质泥岩层和薄层粉细砂岩，相当于嫩江组四段地层。

勘探孔孔揭露嫩江组地层厚度为264.69m，其中嫩江组三段厚117.95m，主要沉积岩性为中细砂岩、细砂岩，是天然苏打水的主要储存空间段。

嫩江组四段地层主要沉积岩性为泥岩、粉砂质泥岩，是天然苏打水储层的良好盖层。

（2）天然苏打水特征成分形成分析
前述，克东一带的天然苏打水赋存的嫩江组（K2n）三段细砂岩含水岩组，原始沉积的地下水来源为当时的地表河湖水，当时水质与现在的浅层地下水相类似。

尔后，天然苏打水水化学成分含量及其特性的形成，与距今80百万年地质期的地质环境演化及补给源至研究区所流经地段的岩石矿物化学成分及其化学作用密切相关。

克东一带天然苏打水水化学特征成分为HCO-3、Na+、pH值和偏硼酸。

现对天然苏打水中HCO-3、Na+、pH值和偏硼酸的形成机制进行分析。

①HCO-3、Na+形成分析
HCO-3、Na+形成与含水介质中含钠铝硅酸盐、碳酸盐矿物岩石的存在有关。

嫩江组三段中细砂岩的颗粒成分主要为长石、石英和少量暗色岩石颗粒，长石又以钙长石和钠长石居多，钙长石在水中较为稳定，但钠长石在水中易形成高岭土等粘土矿物而分解出Na+，其反应式为：
2NaAiSi3O3+2H++9H2O=2Na++Ai2Si2O5（OH）4+4Si（OH）4
再有含水介质中含碳酸盐矿物的岩石，在还原环境中水解产生一定量的HCO-3，其反应式为：
CO2-3++H2O=HCO-3+OH-
在这种反应中，水分子离解为H+与OH-，H+结合于HCO3一中，而OH-存在溶液中，提高了地下水中的PH值。

从以上分析中可知，在漫长的地质时期中补给水始终保持对含钠铝硅酸盐、碳酸盐矿物岩石进行不断溶滤水解，从而使水中富集有大量的HCO-3、Na+成分。

②弱碱性特征原因分析
天然苏打水赋存的嫩江组（K2n）三段细砂岩含水岩组属半封闭还原环境，还原环境往往pH值较高。

据SKI勘探孔水质分析资料数据，天然苏打水中pH 值为8.89，总碱度426.93mg／L，其中以重碳酸盐产生的碱度（387.40mg／L）为主，硼酸盐、硅酸盐产生的碱度次之。

以此分析，含水岩组处于还原环境及水中含有大量HCO-3是天然苏打水呈弱碱性的主要原因。

综上所述，克东天然苏打水是在半封闭碱性还原环境中，补给水与含水介质岩石产生溶滤作用，使大量HCO-3、Na+和一定量的硼酸盐溶于水中，从而形成含偏硼酸重碳酸钠盐弱碱性类型的天然苏打水。

5.结论
（1）克东天然苏打水埋藏于白垩系嫩江组地层中，富水性较好。

（2）克东天然苏打水水化学类型为HCO3-Na型水；按硬度分类，为极软水；按酸碱度pH值分类，为弱碱性水；按固形物含量分类，为淡水。

（3）克东天然苏打水属于沉积－埋藏型矿泉水类型，含水岩组埋藏地质条件有利于开发利用及环境保护。