本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，僅反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
啤酒被認為是世界上最古老的食物和最受歡迎的飲料之一——在超過4000年前的罐子碎片上發現了化學殘留物，美索不達米亞人以死刑來保證其純度，古埃及人認為它是來世的重要組成部分——維京神的首選飲品——今天也是地質學家的首選飲品，也被稱為啤酒。
地質學家喜歡啤酒的原因很簡單：它讓你思考很多關於地質學的問題……（而且作為一個受歡迎的副作用，它很美味）。
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酒精飲料（穀物或水果提取物發酵的最終結果），尤其是啤酒的質量由五個因素決定：風味、酒精含量、顏色、泡沫永續性和澄清度。這些因素很大程度上取決於所使用的成分——其中最重要的成分之一是水，而水的化學性質和質量很大程度上取決於水源區域的地質和水文。
釀造過程涉及大量這種特殊成分，許多啤酒廠使用私人泉水或井水來滿足他們的需求，甚至在廣告中提及所謂的水質或純度。早在中世紀，啤酒就是比簡單的河水更值得信賴的飲料。
圖1.天然泉水——泉水的位置和流量受到流域區域的整體地質和構造情況的顯著影響。
天然水中含有四種對釀造過程特別重要的陽離子：鈣 (Ca)、鎂 (Mg)、鈉 (Na) 和鉀 (K)。
鈣穩定酵母用於將澱粉分解成糖或將糖分解成酒精的酶，這種元素還會沉澱磷酸鹽——也天然存在於水中——校正麥芽汁的pH值並支援微生物活性。鎂具有類似的效果，也控制磷酸鹽濃度，但過多的鎂會使啤酒產生苦味。鈉和鉀也會破壞味道，更重要的是，這兩種元素都可能對酗酒者產生強烈的瀉藥作用。
水中這些陽離子的濃度很大程度上取決於流域區域的地質以及所用泉水或井水的源巖。
在碳酸鹽巖地區，泉水顯示出高濃度的鈣和鎂。通常濃度過高，以至於麥芽汁的pH值控制成為一個主要問題。低pH值使得只能釀造相對較甜的啤酒，即使透過仔細選擇其他成分仍然有可能進行變化——這對愛爾蘭人來說是一個不幸，他們的島嶼主要由石炭紀石灰岩組成。然而，所用水的化學性質也使得釀造著名的都柏林黑啤成為可能。
陰離子的濃度也會影響最終產品。硫酸鹽 (SO4) 源自蒸發巖，可以透過支援啤酒花中苦味油的釋放並與鎂反應生成硫酸鎂 (Mg(HSO4)2)（一種苦味鹽）來賦予啤酒所需的苦味。來自高濃度氯化物 (Cl) 和鈉（源自鹽礦床）的泉水也會使啤酒具有鹹味至苦味——但是，在適當的比例下，氯離子的甜味可以占主導地位，從而產生經典麥芽酒的獨特風味。
相比之下，砂岩地層或變質岩地區的特徵是泉水和地下水溶解礦物質和離子濃度較低。釀造過程中缺乏前面提到的離子通常會導致啤酒的風味不太明顯。為了彌補這一缺點，啤酒必須發酵更長時間（也增加了啤酒的酒精濃度），最好在黑暗、涼爽的環境中，如洞穴。來自中歐的經典啤酒皮爾森或拉格啤酒的名稱就源於這種“儲存”技術。
但不僅是啤酒，就連“uisge beathe”（蓋爾語意為“生命之水”，今天被稱為威士忌）的品質也取決於所用水，即使蒸餾過程更為重要，並且會增強或減弱原始水化學的某些影響。
就像啤酒的釀造過程一樣，水的化學性質會影響糖的提取和發酵，可能還會影響最終產品的味道（然而，對這種飲料的研究顯然較少）。傳統認為，來自花崗岩的水最適合威士忌生產，然而，蘇格蘭的大多數釀酒廠都位於頁岩和砂岩地層或變質片岩上。構成這些岩石的礦物質幾乎不溶於水，因此這些地區的“軟”地下水只有輕微的礦化作用。
圖2.蘇格蘭部分威士忌酒廠的分佈投影在由地質學家A. Geikie於1887年編制的地質圖上。蘇格蘭的特徵是西南-東北走向的構造單元，主要由北部的變質岩和南部的沉積岩組成。釀酒廠主要分佈在缺乏碳酸鹽巖和含軟地下水的地區。
地質學也可能間接影響啤酒廠用水的汙染。在蘇格蘭許多地區發現的古老紅砂岩的風化作用產生了用於農業目的的肥沃土壤。因此，位於該地層中的含水層經常被從地表滲透的硝酸鹽汙染。
今天，藉助高效的水泵和長距離輸水，當地地質條件的作用已不如過去重要。許多井或泉水——尤其是在工業化地區或農業密集的地區——也受到汙染物汙染或過度開發，不再使用。為了克服短缺，一些啤酒廠甚至正在嘗試新技術，例如先前經過人工去離子化處理然後“定製”成所需化學成分的水——具有改善衛生和更好質量控制的優點——然而，其缺點是失去了發現隱藏在飲料中的地質資訊的樂趣……
參考文獻
CRIBB, S.J. (2005): 啤酒地質學。見 Selley, R.C.; Cocks, L.R.M. & Plimer, I.R.: 地質學百科全書: Elsevier Academic Press: 78-81
CRIBB, S.J. (2005): 威士忌地質學。見 Selley, R.C.; Cocks, L.R.M. & Plimer, I.R.: 地質學百科全書: Elsevier Academic Press: 82-85
GEIKIE, A. (1887): 蘇格蘭的風景與其自然地質的聯絡。 Macmillian & Co., London: 481 + 1 圖版