本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
啤酒被认为是世界上最古老的食物和最受欢迎的饮料之一——在超过4000年前的罐子碎片上发现了化学残留物，美索不达米亚人以死刑来保证其纯度，古埃及人认为它是来世的重要组成部分——维京神的首选饮品——今天也是地质学家的首选饮品，也被称为啤酒。
地质学家喜欢啤酒的原因很简单：它让你思考很多关于地质学的问题……（而且作为一个受欢迎的副作用，它很美味）。
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酒精饮料（谷物或水果提取物发酵的最终结果），尤其是啤酒的质量由五个因素决定：风味、酒精含量、颜色、泡沫持久性和澄清度。这些因素很大程度上取决于所使用的成分——其中最重要的成分之一是水，而水的化学性质和质量很大程度上取决于水源区域的地质和水文。
酿造过程涉及大量这种特殊成分，许多啤酒厂使用私人泉水或井水来满足他们的需求，甚至在广告中提及所谓的水质或纯度。早在中世纪，啤酒就是比简单的河水更值得信赖的饮料。
图1.天然泉水——泉水的位置和流量受到流域区域的整体地质和构造情况的显着影响。
天然水中含有四种对酿造过程特别重要的阳离子：钙 (Ca)、镁 (Mg)、钠 (Na) 和钾 (K)。
钙稳定酵母用于将淀粉分解成糖或将糖分解成酒精的酶，这种元素还会沉淀磷酸盐——也天然存在于水中——校正麦芽汁的pH值并支持微生物活性。镁具有类似的效果，也控制磷酸盐浓度，但过多的镁会使啤酒产生苦味。钠和钾也会破坏味道，更重要的是，这两种元素都可能对酗酒者产生强烈的泻药作用。
水中这些阳离子的浓度很大程度上取决于流域区域的地质以及所用泉水或井水的源岩。
在碳酸盐岩地区，泉水显示出高浓度的钙和镁。通常浓度过高，以至于麦芽汁的pH值控制成为一个主要问题。低pH值使得只能酿造相对较甜的啤酒，即使通过仔细选择其他成分仍然有可能进行变化——这对爱尔兰人来说是一个不幸，他们的岛屿主要由石炭纪石灰岩组成。然而，所用水的化学性质也使得酿造著名的都柏林黑啤成为可能。
阴离子的浓度也会影响最终产品。硫酸盐 (SO4) 源自蒸发岩，可以通过支持啤酒花中苦味油的释放并与镁反应生成硫酸镁 (Mg(HSO4)2)（一种苦味盐）来赋予啤酒所需的苦味。来自高浓度氯化物 (Cl) 和钠（源自盐矿床）的泉水也会使啤酒具有咸味至苦味——但是，在适当的比例下，氯离子的甜味可以占主导地位，从而产生经典麦芽酒的独特风味。
相比之下，砂岩地层或变质岩地区的特征是泉水和地下水溶解矿物质和离子浓度较低。酿造过程中缺乏前面提到的离子通常会导致啤酒的风味不太明显。为了弥补这一缺点，啤酒必须发酵更长时间（也增加了啤酒的酒精浓度），最好在黑暗、凉爽的环境中，如洞穴。来自中欧的经典啤酒皮尔森或拉格啤酒的名称就源于这种“储存”技术。
但不仅是啤酒，就连“uisge beathe”（盖尔语意为“生命之水”，今天被称为威士忌）的品质也取决于所用水，即使蒸馏过程更为重要，并且会增强或减弱原始水化学的某些影响。
就像啤酒的酿造过程一样，水的化学性质会影响糖的提取和发酵，可能还会影响最终产品的味道（然而，对这种饮料的研究显然较少）。传统认为，来自花岗岩的水最适合威士忌生产，然而，苏格兰的大多数酿酒厂都位于页岩和砂岩地层或变质片岩上。构成这些岩石的矿物质几乎不溶于水，因此这些地区的“软”地下水只有轻微的矿化作用。
图2.苏格兰部分威士忌酒厂的分布投影在由地质学家A. Geikie于1887年编制的地质图上。苏格兰的特征是西南-东北走向的构造单元，主要由北部的变质岩和南部的沉积岩组成。酿酒厂主要分布在缺乏碳酸盐岩和含软地下水的地区。
地质学也可能间接影响啤酒厂用水的污染。在苏格兰许多地区发现的古老红砂岩的风化作用产生了用于农业目的的肥沃土壤。因此，位于该地层中的含水层经常被从地表渗透的硝酸盐污染。
今天，借助高效的水泵和长距离输水，当地地质条件的作用已不如过去重要。许多井或泉水——尤其是在工业化地区或农业密集的地区——也受到污染物污染或过度开发，不再使用。为了克服短缺，一些啤酒厂甚至正在尝试新技术，例如先前经过人工去离子化处理然后“定制”成所需化学成分的水——具有改善卫生和更好质量控制的优点——然而，其缺点是失去了发现隐藏在饮料中的地质信息的乐趣……
参考文献
CRIBB, S.J. (2005): 啤酒地质学。见 Selley, R.C.; Cocks, L.R.M. & Plimer, I.R.: 地质学百科全书: Elsevier Academic Press: 78-81
CRIBB, S.J. (2005): 威士忌地质学。见 Selley, R.C.; Cocks, L.R.M. & Plimer, I.R.: 地质学百科全书: Elsevier Academic Press: 82-85
GEIKIE, A. (1887): 苏格兰的风景与其自然地质的联系。 Macmillian & Co., London: 481 + 1 图版