豫北對流型地熱區熱礦水的特點及理療作用

姜寶良, 張石磊, 豆敬磊, 余晨

(1.華北水利水電大學,河南 鄭州450045; 2.河南省地質博物館,河南 鄭州450016)

豫北對流型地熱區熱礦水的特點及理療作用

姜寶良1, 張石磊1, 豆敬磊2, 余晨1

(1.華北水利水電大學,河南 鄭州450045; 2.河南省地質博物館,河南 鄭州450016)

在豫北發現的兩處對流型地熱區，由于對水質特征及利用價值認知不足，使這一寶貴的地熱資源沒有發揮應有的作用。本文通過對豫北兩處地熱區的地質背景、熱礦水水化學特征的分析，依據國家有關標準對熱礦水進行評價，并詳細論述了熱礦水中的各種成分的理療作用。這兩處熱礦水含有多種對人體有益的礦物質和微量元素及放射性氣體?，F代醫學研究證明：用該熱礦水進行長期洗浴，具有很好的理療作用。研究成果可指導類似地熱資源的合理開發利用，使寶貴的熱礦水資源發揮應有的價值，造福人類。

對流型地熱區；熱礦水；化學特征；理療作用

地熱資源作為新能源中唯一的地下礦藏，集熱、礦、水為一體，具有潔凈、廉價、易開采、用途廣泛等特點，受到世界各國的廣泛重視[1]。開發利用地熱資源，在改善生態環境，提高人們健康水平，促進相關產業經濟發展，擴大就業等方面具有重要意義，也是構建“資源節約型、環境友好型”社會提倡的礦產資源。國務院2013年頒布的《大氣污染防治行動計劃》(國發〔2013〕37號)首次將地熱能開發利用排在第一位。開發利用地熱資源也完全符合中共中央十八大五中全會提出的“堅持綠色發展”的基本國策。

目前，在豫北發現了兩處對流型地熱異常區(簡稱地熱區)，均是當地打井時無意發現的。一處位于濟源市五龍口鎮省莊村北部(簡稱五龍口溫泉)，于1984年發現；另一處在輝縣市張村鄉滑峪村東北部的龍溪溫泉(簡稱龍溪溫泉)，于2014年發現。由于對熱礦水水質及利用價值認識不足，影響了熱礦水的合理開發利用，造成了資源的巨大浪費，使這一寶貴的地熱資源沒有發揮應有的價值。

通過多年調查研究和水質分析，豫北地熱區不僅蘊含豐富的地熱資源，且其水中含有多種對人體有益的礦物質和微量元素，具有良好的理療作用。

1 研究區地質背景

豫北的兩處地熱區均位于太行山的低山丘陵和山前平原的交接地帶，在數條深大斷裂帶的交匯部位，是地下熱巖漿與沿斷裂破碎帶滲入地殼深處的大氣降水接觸后，經幾十年甚至上百年的演變、滲透，最終轉移到地表淺部，被人們發現而開發利用。兩處地熱區地熱井深300 m左右，水溫均超過50 ℃，最高達100 ℃[1]。

兩處地熱區的地層從上到下，主要為奧陶系中統灰巖、下統白云巖和白云質灰巖；寒武系上統泥質條帶白云巖和白云質灰巖、中統厚層狀鮞狀灰巖、下統的頁巖；元古界的石英巖狀砂巖；太古界的片麻巖。石炭系和二疊系的砂巖、泥巖及煤系地層有零星分布。含水層為奧陶系和寒武系中上統的灰巖、白云質灰巖及白云巖為主的裂隙巖溶含水層，寒武系下部的頁巖為隔水保溫層；熱儲層為元古界的石英巖和石英砂巖及太古界的裂隙含水儲熱層。區域均有巖漿巖存在，即有火山活動的痕跡，為地熱區提供了地熱源[2]。

2 地下水化學特征

巖石的地球化學條件是地下水水質形成的基礎，不同時代、不同性質的巖石具有不同的地球化學特征。熱礦水的形成，是特定地質環境中的地下水在一定的水溫、水壓及水動力條件下，水巖長期作用，經溶濾、陰陽離子交換吸附、生物地球化學等一系列的物理化學作用，巖石中的有益元素進入到地下水中，形成不同類型的熱礦水[1]。

豫北對流型地熱區熱礦水是沿構造裂隙深部循環形成的，大氣降水滲入地下深處，受高溫、高壓影響，溶解了地下水滯留區內的部分礦物質，隨后在地下水流動過程中又溶解了通道中的一些化學組分，同時隨著水文地球化學環境的改變，又有些礦物質沉淀下來，有的呈氣體逸散出來。因而形成了與淺層地下水(水溫20 ℃左右的冷水)化學成分截然不同的熱礦水，見表1。由表1可知，地熱區熱礦水和冷水的化學成分截然不同，特別是熱礦水中的氟、溴、鍶、鋰、偏硼酸、偏硅酸、溶解性總固體、鉀、鈉、氯離子、硫酸根等的含量比冷水中的高得多，重碳酸根、鈣、鎂的含量比冷水中的少；水化學類型完全不同，熱水為Cl·SO4—Na型，冷水為HCO3—Ca·Mg型。

表1 豫北地熱區熱礦水與冷水主要化學成分對比 mg/L

3 熱礦水的特點

豫北對流型地熱區熱礦水有三大特點：

2)含有大量的氟和偏硅酸。熱礦水中氟離子和偏硅酸的含量遠比一般地下水高，這主要是由于溫度對溶濾作用的影響(熱礦水中大多數礦物質的溶解度隨溫度的升高而增大)。

3)熱礦水中含有較多的重金屬及各種無機鹽類。如鋰、鍶、鋇、錳、鐵、鋁等含量均較高，見表1。

4 理療熱礦水水質評價及理療作用

我國是一個擁有豐富溫泉資源的國家，利用溫泉進行理療保健的歷史非常悠久，史料中關于溫泉的記載也相當多。漢代著名科學家張衡所著的《溫泉賦》中就說：“有疾病兮，溫泉泊焉?！薄端涀ⅰ酚涊d：“大融山兮出溫湯，療治百病?！泵鞔顣r珍在他的《本草綱目》一書中記載：“溫湯亦名溫泉、沸泉，種類甚多。溫泉主治筋骨孿縮，肌皮頑痹，手足不遂，眉發脫落以及各種疥癬等癥?！边€寫到：“廬山有溫泉，方士往往教患疥癬、風痛、楊梅瘡者，飽食入池久浴，得汗出乃止?！辈蒯t學經典《四部醫典》也有對溫泉浴療作用的相關論述，其中提到溫泉沐浴能“除垢去臭息體熱，壯陽增力并延年”的記載。熱礦水之所以具有理療作用，主要是因為其中含有豐富的對人體有益的多種礦物質和微量元素，當這些礦物質和微量元素的含量達到醫療熱礦泉水水質標準時，熱礦水就具有較高的理療價值。

古代醫學家沒有將藥物礦物和熱礦水水質聯系起來，限制了他們對熱礦水的進一步認識。雖然知道溫泉對治療疾病、強身健體和延年益壽有效果，但不能確切了解其化學組分。其實，熱礦水水質的形成，正是溶解藥物礦物所致。

4.1 理療熱礦水水質評價

豫北對流型地熱區熱礦水的氟質量濃度高，超過《飲用天然礦泉水》(GB 8537—2008)[3]限量指標(<1.5 mg/L)的要求，也超過《生活飲用水水質標準》(GB 5749—2006)[4]毒理學指標(<1.0 mg/L)的要求，長期飲用易得斑牙、骨硬化(氟骨病)等疾病，有損人體健康；另外，氯離子、硫酸根、溶解性總固體等一般化學指標也超標，因此豫北這兩處對流型熱礦水不能作為飲用水直接飲用。

根據《地熱資源地質勘查規范》(GB/T 11615—2010)附錄E理療熱礦水水質標準[5]，分別對豫北對流型熱礦水水質進行理療熱礦水評價，見表2。

表2 理療熱礦水水質標準 mg/L

由表2可知：五龍口溫泉的氟、偏硅酸達到命名礦水濃度，為氟硅復合型理療熱礦水，鋰和偏硼酸達到有醫療價值濃度或礦水濃度；龍溪溫泉的氟達到命名礦水濃度，為氟型理療熱礦水。兩處溫泉的溫度均超過50 ℃，還含有其他對人體有益的微量元素和礦物質及放射性氡。因此，豫北地熱區的五龍口溫泉和龍溪溫泉具有很好的理療作用。

4.2 理療熱礦水的理療作用

溫泉浴的理療作用包括溫度作用、機械作用和化學作用，前兩者又統稱為物理作用，其物理作用與普通淡水浴相同，而化學作用是溫泉(理療熱礦水)浴獨特的特異性作用[6-9]。

4.2.1 物理作用

熱水的溫熱能使毛細血管擴張，促進血液循環；而水的機械浮力與靜水壓力作用，有按摩、收斂、消腫、止痛的功效。熱礦水和一般熱水均有該作用。

4.2.2 化學作用

溫泉理療作用主要體現在化學作用方面，通過溫泉中的各種陽離子、陰離子、游離氣體、微量元素及放射性物質等因子，不斷刺激體表及體內感覺器官，將這些復合刺激傳向大腦皮層，改善中樞神經系統的病理狀態，有助于消除肌體的病理過程，從而使其機能恢復正常。沐浴時，溫泉的化學成分進入人體有3種途徑。一種是通過皮膚進入人體內，如鐵、錳、銅、碘等微量元素均可經皮膚進行吸收；二是有些不能經皮膚吸收的，則是附著在皮膚表面形成有醫療作用的“生物薄膜”并發揮作用，或者刺激皮膚感受器，發射性地對機體產生某些調節作用；三是有些氣體成分和揮發物質可經呼吸道進入人體，如氡、二氧化碳、硫化氫等，這些物質是脂溶性的，既能通過皮膚進入人體，又可將其揮發部分經呼吸道吸入體內。

4.3 理療熱礦水不同化學成分的理療作用

熱礦水的化學成分不同，會有不同程度的理療效果，這就是溫泉的化學作用。不同熱礦水中微量元素、礦物質及放射性氣體的理療功能詳述如下。

4.3.1 溴

溴是人體必需的微量元素之一。無論用于理療、沐浴或飲療，都具有鎮靜和調節中樞神經的作用，適用于神經官能癥、失眠癥、更年期綜合癥、植物神經紊亂癥、神經痛、高血壓等癥。禁忌癥為：出血性體質、肺結核、代償功能障礙性心血管病、急性發熱疾病、急性炎癥等。

五龍口溫泉溴的質量濃度為0.7～1.8 mg/L，龍溪溫泉溴的質量濃度為0.9～1.0 mg/L。

4.3.2 氟

氟可參與骨骼與牙齒的組成及代謝，促進鈣、磷在骨骼中的作用和沉積，在牙釉質中形成堅硬的氟磷灰質保護層，使骨骼發育保持正常，氟水適用于骨質疏松及齲齒等癥。

五龍口溫泉氟的質量濃度為5.0～10.0 mg/L，龍溪溫泉氟的質量濃度為4.5～5.5 mg/L。均達到命名礦水濃度，為氟型熱礦水。

4.3.3 硫化氫

主要用于理療和沐浴，對治療風濕癥、痛風、皮膚病等有良好的醫療效果。同時還可以治療心血管系統、末梢血管系統、神經系統、肢體運動器官、婦科等病癥。

五龍口和龍溪溫泉有臭雞蛋味，是硫化氫存在的標志。由于取樣的原因，化驗結果顯示其含量不高。

4.3.4 氯化鈉

氯化鈉泉的浴療作用：

1)由于氯化鈉具有刺激皮膚，引起皮膚血管擴張的特性，因此其可以改善血液循環，旺盛汗腺和皮脂腺的分泌，促進炎癥滲出物的吸收，助長組織新生。另外，洗浴時鹽類結晶附著皮膚表面形成保溫層，限制體溫放散，故有顯著的溫熱感。浴后可保溫1 h以上，這也是與一般溫浴不同的特點。

2)由于溫熱和鹽類共同刺激皮膚神經、反射性地對體內各系統的機能產生良好的刺激，因此具有以下作用：①促進新陳代謝，增加尿和尿素的排出量，降低血糖，增加白細胞；②鎮靜神經，調整植物神經的緊張性； ③改善體質，特別是對身體虛弱的兒童有良好的效果；④有鎮痛、消炎和脫敏作用；⑤調整內分泌腺功能。

3)高濃度氯化鈉泉具有比重高和浮力大的特點，利用它進行自動或他動的水中肢體活動，能加速關節機能的恢復，緩解肌腱的攣縮，軟化瘢痕組織，故對運動系統疾病有良好的效果。

4)氯化鈉泉浴用適應癥：濕疹、牛皮癬、神經性皮炎、皮膚瘙癢癥、慢性胃炎、胃酸減少癥、慢性膽囊炎、神經痛、神經炎、神經衰弱、慢性附件炎、不孕癥、更年期綜合癥、創傷、下肢潰瘍、外傷后遺癥、慢性風濕痛、骨關節病、糖尿病、肥胖病、靜脈炎等。

五龍口溫泉氯化鈉的質量濃度為975.42～1 028.6 mg/L，龍溪溫泉氯化鈉的質量濃度為425.5 ～491.0 mg/L。

4.3.5 鍶

鍶是人體必須的微量元素，鍶可降低人體對鈉的吸收，有利于心血管的正?；顒?，降低心血管疾病的死亡率。鍶水對便秘、腸胃疾病、口腔潰瘍、齲齒、腰腿病、風濕病、高血壓、糖尿病等癥有減輕和消除的療效。

五龍口溫泉鍶的質量濃度為1.40～2.74 mg/L，龍溪溫泉鍶的質量濃度為1.33～1.41 mg/L。

4.3.6 鋰

鋰元素能安定情緒，對人體中樞神經系統活動有調節作用，還可以改善造血功能，提高人體的免疫機能。

五龍口溫泉鋰的質量濃度為0.50～1.13 mg/L，龍溪溫泉鋰的質量濃度為0.31～0.37 mg/L。

4.3.7 偏硼酸

偏硼酸有消炎和消毒作用，因而在治療皮膚病和關節炎方面有顯著療效。

五龍口溫泉偏硼酸的質量濃度為1.40～7.94 mg/L，龍溪溫泉偏硼酸的質量濃度為0.38～0.39 mg/L。

4.3.8 偏硅酸

偏硅酸是機體生長必不可少的一種元素，是高等有機物和哺乳動物正常生長和骨骼鈣化不可缺少的元素，也是生命不可缺少的元素。古詩亦載：“溫泉水滑洗凝脂”，即泡溫泉有“水滑”的感覺，大多是偏硅酸所起的作用。偏硅酸對皮膚的黏膜有清潔、消炎的作用，可用于治療各種皮膚病和婦女生殖器官黏膜病，軟化皮膚角質，防止皮膚衰老，使皮膚光滑。

偏硅酸適應于治療神經系統的三叉神經痛，面神經炎，神經根和神經叢疾病，多發性神經炎，植物神經系統疾病，中樞神經系統疾病和損傷；靜脈炎，謝栓性靜脈炎后遺癥；非結核性關節炎和多關節炎，關節周炎；強制性脊椎炎，脊椎炎，軟骨炎，外傷性脊椎病，花骨炎，肌炎，纖維炎，肌痛；皮膚系統銀屑病，神經性皮炎，脂溢性濕疹，職業性、過敏性濕診等癥。

五龍口溫泉偏硅酸的質量濃度為78.0～116.6 mg/L，龍溪溫泉偏硅酸的質量濃度為37.7～46.8 mg/L。五龍口溫泉達到理療命名硅水濃度，龍溪溫泉達到礦水濃度。

4.3.9 硫酸鹽

硫酸鹽適應于治療慢性濕疹、糖尿病、中風、動脈硬化、肥胖癥、便秘、跌打損傷、燒傷、割傷等癥。

五龍口溫泉硫酸根的質量濃度為510.4～589.8 mg/L，龍溪溫泉硫酸根的質量濃度為261.28～286.26 mg/L。

4.3.10 鐵

鐵適應于治療風濕、更年期障礙、慢性濕疹、腳氣等癥。

五龍口溫泉鐵的質量濃度為3.48～7.78 mg/L，龍溪溫泉鐵的質量濃度為0.14～0.38 mg/L。

4.3.11 碘

碘具有治療甲狀腺腫和消毒殺菌的作用。碘在水中以碘離子存在，當與鈉、鉀、鈣離子結合時，對祛痰、慢性支氣管炎、梅毒有療效。

五龍口溫泉碘的質量濃度為0.02～0.29 mg/L，龍溪溫泉碘的質量濃度為小于0.05 mg/L。

4.3.12 氡

氡(Rn)是鐳(Ra)在蛻變過程中產生的一種弱放射性氣體，氡的半衰期為3.825 d。氡的理療作用主要靠氡及其蛻變產物不斷釋放的α、β、γ射線對機體發揮特殊的生物學作用。氡作用于機體的途徑有3種：①氡與機體直接接觸，在機體表面形成一種放射性活動薄膜；②氡經皮膚與黏膜進入機體，散布到全身各器官；③經呼吸器官吸入到人體內散布全身各器官。一般機體所受的作用是三者的結合。

現代科研結果表明：氡泉對人體具有很大功效。第一，能抗衰老。氡是一種氣體，當它進入人體神經組織和皮膚后，幫助促進人體組織和皮膚的新陳代謝，對保養皮膚和美容、平衡女性分泌失調、助于睡眠、減輕疲倦和疼痛、治療多種老年性疾病療效顯著。有人稱氡泉為“返老還童泉”。第二，對多種慢性病有顯著療效。泡氡溫泉對冠心病、閉塞性動脈內膜炎、高血壓、心肌炎、周圍神經炎、脊髓神經根炎、慢性關節炎、坐骨神經痛，各種麻痹、糖尿病、痛風、慢性附件炎、更年期綜合征、不孕癥、慢性濕疹、神經性皮炎、牛皮癬、過敏性皮炎等有一定的療效，是任何人工合成藥物無法替代的。

五龍口溫泉氡的質量濃度為4.51～5.33 Bq/L[10]，龍溪溫泉氡的質量濃度為 (25.03±1.75) Bq/L。

豫北對流型地熱區熱礦水中含有多種對人體有益的礦物質和微量元素，是集熱、礦、水三位一體的具有多種用途的清潔、理療資源。

與豫北地熱區熱礦水類似的北京小湯山溫泉，亦為氟硅理療熱礦水，據小湯山療養院多年的醫療實踐表明，小湯山溫泉對風濕類、關節炎、皮膚病、心血管疾病等慢性疾病有特殊功效，對運動損傷也有較好的輔助療效。

現代醫學研究認為長期溫泉浴具有獨特的理療作用，可治療：①肌肉關節病變：風濕病性關節炎、腰椎間盤突出癥、頸椎病、肩周炎、腰肌勞損、坐骨神經痛等；②消化系統疾?。何讣笆改c潰瘍、胃酸過多、膽石癥及外痔肛裂；③心血管疾?。焊哐獕?、高血脂癥及非胰島素依賴型糖尿病等；④生殖系統疾?。喝缗枨谎?、慢性附件炎及男性前列腺增生癥；⑤皮膚病(非傳染性)：神經性皮炎、濕疹、皮膚瘙癢癥、脂溢性皮炎等20余種病癥；⑥呼吸系統疾?。褐夤苎?、哮喘等。對各種老年病的康復有一定作用，有延年益壽之效；也可滋潤、漂白皮膚，具有美容養顏的效果。

溫泉浴療適應癥廣，療效顯著，方法簡便，易于操作，使用安全，毒副作用小，深受廣大浴療愛好者的青睞。

溫泉浴療所能治療的疾病大多是慢性病，高齡老人溫泉浴療偶爾可發生虛脫，潰瘍初期、晚期高血壓、心功能不全、心力衰竭、急慢性傳染病、腦血管病、癲癇、腫瘤、多功能衰竭等危重疾病患者不宜溫泉浴療。

5 結 語

1)豫北的兩處地熱區均位于太行山的低山丘陵和山前平原的交接地帶，在數條深大斷裂帶的交匯部位，是地下熱巖漿與沿斷裂破碎帶滲入地殼深處的大氣降水接觸后，經幾十年甚至上百年的演變、滲透，最終轉移到地表淺部，被人們發現而開發利用的。

2)豫北對流型地熱區熱礦水的化學特征與淺層地下水(冷水)截然不同，水化學類型也完全不同，熱水為Cl·SO4—Na型，冷水為HCO3—Ca·Mg型。

3)豫北對流型地熱區的五龍口溫泉和龍溪溫泉中的氟、偏硅酸、鋰、鍶、溴、碘、鐵、偏硼酸、溶解性總固體、氯化鈉、硫酸鹽及氡等含量均較高，五龍口溫泉氟、偏硅酸達到命名礦水濃度，鋰和偏硼酸達到有醫療價值濃度或礦水濃度，為氟硅復合型理療熱礦水；龍溪溫泉的氟達到命名礦水濃度，偏硅酸達到礦水濃度，為氟型理療熱礦水。因此，豫北地熱區的五龍口溫泉和龍溪溫泉均具有理療作用。

4)豫北地熱區的五龍口溫泉和龍溪溫泉，通過浴療，不僅對多種疾病均有療效，而且有護膚、美容、療養之功效。長期洗浴可解除病痛，消除疲勞，煥發青春活力。這兩處溫泉均具有很好的開發利用價值。

[1]姜寶良,余晨,張石磊,等.濟源五龍口地熱區熱礦水化學特征及成因[J].華北水利水電大學學報(自然科學版),2015,36(5):14-17.

[2]高曉,景金明,楊書民,等.濟源市省莊地熱區地質 條件及成因分析[J].地質找礦叢,2007，22(3):228-231.

[3]中國輕工業聯合會.飲用天然礦泉水：GB 8537—2008 [S].北京：中國標準出版社，2008.

[4]中華人民共和國衛生部.生活飲用水衛生標準：GB 5749—2006 [S]. 北京：中國標準出版社，2006.

[5] 中華人民共和國國土資源部.地熱資源地質勘查規范：GB/T 11615—2010 [S]. 北京：中國標準出版社，2011.

[6]大塚吉則[日].溫泉療法——通往康復之路[M].北京:華夏出版社,2012:10-50.

[7]楊建,邱燕燕,王心義.地熱水醫療保健作用評價[J].焦作工學院學報：自然科學版,2004,23(6):447-450.

[8]關鋅.我國地熱資源開發利用現狀及對策與建議[J].中國礦業,2010,19(5):7-9.

[9]華北水利水電大學,濟源市國土資源局.濟源市五龍口 地熱區地熱資源綜合研究[R].鄭州：華北水利水電大學, 2014：148-154.

[10]河南省地質礦產廳地質二隊.河南省濟源市省莊地熱 普查報告[R].鄭州：河南省地質礦產廳地質二隊，1989.

(責任編輯:喬翠平)

Chemical Characteristics and Physiotherapy Effects of Thermal Mineral Water in Convection Type Geothermal Areas in the North of Henan Province

JIANG Baoliang1, ZHANG Shilei1, DOU Jinglei2, YU Chen1

(1.North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China; 2.Henan Geological Museum, Zhengzhou 450045, China)

Due to the insufficient of cognition of water quality features and utilization value, two convection type geothermal areas found in the north of Henan did not play a proper role. In this paper, we analyzed the geological background of the two geothermal areas and the chemical characteristics of thermal mineral water, and evaluated thermal mineral water according to the relevant national standards, also discussed the physiotherapy effects of the various components of the thermal mineral water in detail. The thermal mineral water in two convection type geothermal areas contains multiple beneficial minerals, microelements and radioactive gases. Modern medical research has shown that taking baths with thermal mineral water has good physiotherapy effects. The research results can also guide the rational development and utilization of similar geothermal resources, so that the precious thermal mineral water resources play a necessary role to benefit mankind.

convection type geothermal area; thermal mineral water; chemical characteristics; physiotherapy effects

2015-12-24

國家自然科學基金項目(41372260)。

姜寶良(1962—),男,河南宜陽人,教授,碩導,主要從事水文地質、工程地質、環境地質等方面的研究。E-mail：1801521595@qq.com。 張石磊(1989—),男,內蒙古赤峰人,碩士研究生,主要從事水文地質、工程地質、環境地質等方面的研究。E-mail：791312785@qq.com。

10.3969/j.issn.1002-5634.2016.02.07

TV213.9;P641.5

A

1002-5634(2016)02-0041-06

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