解讀地球密碼叢書主編孔慶友潤物之源泉
SpringsTheSourceofMoistureforEverything本書主編賀?敬?常文博?陳素玲山東科學技術出版社圖書在版編目(CIP)數據??潤物之源——泉\/賀敬,常文博,陳素玲主編.—濟南:山東科學技術出版社,2016.?6??(解讀地球密碼)??ISBN978-7-5331-8359-2Ⅰ.①潤…Ⅱ.①賀…②常…③陳…Ⅲ.①泉-普及讀物Ⅳ.①P641.139-49??中國版本圖書館CIP數據核字(2016)第141829號叢書主編?孔慶友本書主編?賀?敬?常文博?陳素玲解讀地球密碼潤物之源——泉賀?敬?常文博?陳素玲?主編主管單位:山東出版傳媒股份有限公司出版者:山東科學技術出版社地址:濟南市玉函路16號郵編:250002電話:(0531)?82098088網址:www.?lkj.?com.?cn電子郵件:sdkj?@?sdpress.?com.?cn發行者:山東科學技術出版社地址:濟南市玉函路16號郵編:250002電話:(0531)?82098071印刷者:山東臨沂新華印刷物流集團有限責任公司地址:山東省臨沂市高新技術產業開發區新華路東段郵編:276017電話:(0539)?2925659開本:787mm×1092mm1\/16印張:9.5版次:2016年6月第1版??2016年6月第1次印刷ISBN978-7-5331-8359-2定價:38.00元賀詞自然資源、自然環境、自然災害,這些人類麵臨的重大課題都與地學密切相關,山東同仁編著的《解讀地球密碼》科普叢書以地學原理和地質事實科學、真實、通俗地回答了公眾關心的問題。相信其出版對於普及地學知識,提高全民科學素質,具有重大意義,並將促進我國地學科普事業的發展。
國土資源部總工程師編輯出版《解讀地球密碼》科普叢書,舉行業之力,集眾家之言,解地球之理,展齊魯之貌,結地學之果,蔚為大觀,實為壯舉,必將廣布社會,流傳長遠。人類隻有一個地球,隻有認識地球、熱愛地球,才能保護地球、珍惜地球,使人地合一、時空長存、宇宙永昌、乾坤安寧。
山東省國土資源廳副廳長編著者寄語★地學是關於地球科學的學問。它是數、理、化、天、地、生、農、工、醫九大學科之一,既是一門基礎科學,也是一門應用科學。
★地球是我們的生存之地、衣食之源。地學與人類的生產生活和經濟社會可持續發展緊密相連。
★以地學理論說清道理,以地質現象揭秘釋惑,以地學領域廣采博引,是本叢書最大的特色。
★普及地球科學知識,提高全民科學素質,突出科學性、知識性和趣味性,是編著者的應盡責任和共同願望。
★本叢書參考了大量資料和網絡信息,得到了諸作者、有關網站和單位的熱情幫助和鼎力支持,在此一並表示由衷謝意!
科學指導?????李廷棟?中國科學院院士、著名地質學家?????翟裕生?中國科學院院士、著名礦床學家編著委員會??
主??任?劉儉樸?李?琥副主任?張慶坤?王桂鵬?徐軍祥?劉祥元?武旭仁?屈紹東?????劉興旺?杜長征?侯成橋?臧桂茂?劉聖剛?孟祥軍主??編?孔慶友副主編?張天禎?方寶明?於學峰?張魯府?常允新?劉書才?
編??委(以姓氏筆畫為序)?????衛?偉?方?明?方慶海?王?經?王世進?王光信?????王懷洪?王來明?王學堯?王德敬?馮克印?左曉敏?????石業迎?劉小瓊?劉鳳臣?劉洪亮?劉海泉?劉繼太?????劉瑞華?呂大煒?呂曉亮?孫?斌?曲延波?朱友強?????邢?鋒?邢俊昊?吳國棟?宋誌勇?宋明春?宋香鎖?????宋曉媚?張?峰?張?震?張永偉?張作金?張春池?????張增奇?李?壯?李大鵬?李玉章?李金鎮?李勇普?????李香臣?杜聖賢?楊麗芝?陳?軍?陳?誠?陳國棟?????範士彥?鄭福華?侯明蘭?姚春梅?薑文娟?祝德成?????胡?戈?胡智勇?賀?敬?趙?琳?趙書泉?郝興中?????郝言平?徐?品?郭加朋?郭寶奎?高樹學?高善坤?????梁吉坡?董?強?韓代成?潘擁軍?顏景生?戴廣凱?
書稿統籌?宋曉媚?左曉敏目?錄Contents目錄CONTENTSPart1泉之釋—泉水知識ABC泉與地下水\/2泉水是地下水的天然露頭,要了解泉水,必須知道地下水的一些知識,知道泉水流出地表之前都藏在哪些地方,是如何存在的。
泉稱知多少\/4並不是所有的泉水都是“泉眼無聲惜細流”。
在我們生活的地球上,存在著千姿百態的泉水:有的涓涓流細,有的趵突騰空;有的滴水成冰,有的熱氣騰騰;有的奔流不息,有的斷斷續續。它們都有自己的專屬地質名稱。
Part2泉之孕—泉水形成追根源大氣凝結高山上的來客\/8蒸
降水蒸發騰
地麵
陸地“水往低處流”,地下水也不例外。我們看到徑
土壤水流入滲地下水麵泉水海洋的泉水,大部分都是雨水從山頂進入地下,潛行數地下水地下水流泉水補注不透水層千米甚至數百千米後流出成泉的。讓我們看看雨水是怎樣曆經曲折演變成泉水的。
1潤物之源——泉Springs:TheSourceofMoistureforEverything地球深處的饋贈\/15地球是一個藍色星球,不光地表儲存了海量的水,在深處的地幔也同樣有水的蹤跡。這些水在地下埋藏了千萬年後,卻又機緣巧合地來到地表。溫泉是地球送給人類的一個驚喜。
Part3泉之最—中外名泉齊薈萃世界名泉\/20地球那麼大,泉水也多種多樣,異彩紛呈。有的定時噴發,有的專治雜症;有的深藏海底,有的高入雲端;有的鮮紅如血,有的形成層層階地。
中國名泉\/26世界上沒有哪個國家的人們像中國人這樣喜愛泉水。從古至今,國人都把鄰近泉水作為生活的優選項,多處泉水被冠以“天下第一泉”的美名。我國泉水種類繁多,既有沙漠清泉、岩溶大泉等地質條件奇特的泉水,也有水火同源、扯雀醉鳥的妙趣之泉。
Part4泉之韻—山東泉水呈異彩濟南泉水甲天下\/36濟南號稱“泉城”,泉眼眾多,泉水環繞,有著“家家泉水,戶戶垂楊”的美景。在著名的“十大泉群”和“七十二名泉”襯托下,濟南好似漂浮在泉水中的一顆閃亮明珠。
2目?錄Contents泗水泉林秀齊魯\/81泗水是山東省有名的小泉城,泗水泉林中有“名泉七十二,大泉十八,小泉多如牛毛”。這裏也有趵突泉、珍珠泉、黑虎泉,泉水流淌,波光粼粼,與泉城濟南遙相呼應。
膠東溫泉冠山東\/83特殊的地理位置造就了山東的“溫泉之鄉”—膠東半島。山明水秀的膠東半島蘊藏著豐富的溫泉資源,這些溫泉不僅水溫高,泉中還含有豐富的藥物化學成分,能治療多種疾病。
泉海遺珠\/89齊魯大地上,還有一些有名的泉水,並不以大的泉群的形式存在。它們獨處一方,同樣為山東泉水增添了熠熠光輝。比較著名的有李白寓居的浣筆泉、蒲鬆齡隱居的柳泉,以及老龍灣、荊泉等。
Part5泉之用—美景好水益身心泉在眼中\/96在中國文化中,講究有山有水,所謂“有山皆圖畫,無水不文章”,水的存在為山增添了靈秀之氣,是大山中一道美麗的風景線。而水的主要來源就是泉,山高水長,泉水叮咚,如此美景,自然少不了文辭詩賦。
3潤物之源——泉Springs:TheSourceofMoistureforEverything身在泉中\/100溫泉是一劑良藥,其中含有多種礦物質、微量元素,甚至無須入口,隻要浸泡其中,即可治病救人。古往今來,無論是皇家貴族,還是平民百姓,都對溫泉充滿了向往。在著名的溫泉浴場,人們更是開發出了花樣繁多的浴療方法。
泉在身中\/106天然礦泉水不僅能滿足人們日常的飲水需要,而且有些泉水飲用後能治療人體的不適之症。人們又以泉釀酒、烹茗,名泉佳釀、清泉香茗相得益彰。
附錄一、世界名泉錄\/116二、中國名泉錄\/119三、山東名泉錄\/123四、趵突泉詩集\/127五、泗水泉林詩集\/133參考文獻\/139地學知識窗地下水的有關概念\/3?上升泉、下降泉\/6?各類泉的出露形式\/11?地球的構造\/15?層圈水、地質循環\/16?間歇泉\/184
Part1泉之釋—泉水知識ABC在我們的大自然中,分布著萬千泉眼,有的藏於深穀,有的露於鬧市,有的氤氳咆沸,有的細流無聲。一眼泉可以供養一方百姓,可以滋潤數萬花草樹木,可以成就一泓清潭,可以彙入江河湖海。
獨特的曆程,造就了大千世界形形色色的泉水。你知道泉水是如何形成的嗎?你知道地球上有多少種泉水嗎?你知道泉水能帶給我們怎樣的奇特體驗嗎?讓我們走近泉水,去領略泉水、欣賞泉水、品味泉水。
濟南泉城廣場潤物之源——泉Springs:TheSourceofMoistureforEverything“泉,水原也。像水流出成川形。字亦作洤。”—《說文》骨刻文甲骨文金文小篆隸書?圖1-1?“泉”字演化“泉”是一個象形字,最早的骨刻文“泉”字刻畫出了涓涓泉水從山崖岩石中流出的樣子,經甲骨文、金文、小篆、隸書等字體的演化,形成了我們現在的常用字體(圖1-1)。
地下水是泉水的主要來源,也是泉水命名、分類的主要依據。
泉與地下水水是地下水的天然露頭,是含水石的含水層中。所謂含水層,是指能讓水泉層或含水通道與地麵相交而產生透過的地層,如海綿一般,具有透水和儲的地下水湧出地表的表現,多出露在山間水的能力,自然界中的沙土、礫石以及裂溝穀、河流兩岸、河口堆積平原的邊緣和隙、岩溶發育的岩石都是良好的含水層。
斷層帶兩側。在石灰岩大麵積分布地區,與含水層相對的是不能透水或透水性能差岩溶大泉可形成河流的源頭,水量較小的的地層,如塑料膜一般,稱為隔水層。黏泉水可彙合成溪流,流入大河。土、頁岩、片岩是常見的隔水層,基本不形成泉水的地下水,以孔隙水、裂含水。隔水層可將一個含水層分成兩個或隙水和岩溶水等三種形式存在於土壤和岩更多的含水層。
2Part泉之釋—泉水知識ABC1—地學知識窗—地下水的有關概念(1)孔隙水:是存在於鬆散土壤或岩石(如沙土、礫石)顆粒之間空隙中的地下水,一般儲水均勻,透水性很高。
(2)裂隙水:是存在於堅硬岩石內部的破裂縫隙中的地下水。
(3)岩溶水:是存在於可以溶解的沉積岩(如石膏、石灰岩、白雲岩等)的溶蝕空洞中的地下水。
以上三種地下水的存在形式如圖1-2所示。
123?圖1-2?地下水存在形式示意圖1.孔隙含水層;2.裂隙含水層;3.岩溶含水層(4)潛水:是指地表以下,第一個穩定隔水層以上具有自由水麵的地下水。潛水主要賦存於地表沙土層、表層岩石裂隙帶或石灰岩溶洞中。潛水的自由水麵稱為潛水麵,地表至潛水麵間的距離稱為潛水埋藏深度,潛水麵到隔水底板的距離稱為潛水層的厚度(圖1-3)。
1L2M
MH
3?圖1-3?潛水埋藏特征示意圖L.潛水埋深;M.潛水層厚度;H.潛水水位;1.潛水麵;2.潛水分水嶺;3.潛水位基準麵(5)承壓水:是指兩個穩定隔水層之間的含水層中的地下水。頂部隔水層的分布範圍稱為承壓區,承壓區兩端含水層出露區也稱為潛水分布區,頂板到底板之間的距離稱為承壓水層厚度(圖1-4)。
3潤物之源——泉Springs:TheSourceofMoistureforEverythingBAabc3
12
H2H4
M12
?圖1-4?承壓盆地剖麵示意圖A.承壓水分布區;a.補給區;b.承壓區;c.排泄區;B.潛水分布區;H1.正水頭;H2.負水頭;M.承壓水層厚度;1.含水層;2.隔水層;3.承壓水位;4.承壓水流向(6)水位:是水井或者鑽孔中出現的水麵的高程值。
(7)潛水位:是指某一條剖麵線上所有潛水水位高程值的連線。潛水水位線多為連續的圓滑曲線,一般低於地表,是實際存在的。
(8)承壓水位:承壓水由於頂層隔水層的存在,水位線因存在壓力而降低,當鑽孔打穿其頂部隔水層進入含水層後,水位會有所上升,根據這個無壓水位得到的水位線,就叫承壓水等水壓線,可高於地表而在實際中不能直接觀察到。
(9)徑流:地下水在含水層或通道中的流動,我們稱之為徑流。
泉稱知多少據泉水的成因和出露形態等,我們對泉冠以不同的名稱。下麵我們來看看常見根的泉水都有哪些名稱(表1-1)。
4Part泉之釋—泉水知識ABC1表1-1?泉水分類一覽表分類泉水名稱釋義標準承壓含水層被導水斷層所切,地下水在水壓作用下,沿斷層麵或斷層上斷層泉升裂隙上升至地麵而形成的上升泉泉承壓侵蝕泉承壓含水層受侵蝕出露地表形成的泉水按泉侵蝕泉又稱侵蝕下降泉,是因為溝穀侵蝕無壓含水層而形成的泉水形態是因為地形切割達到含水層隔水底板,地下水從兩層接觸處出露而形下接觸泉成的泉降
泉是在地下水流前方出現透水性突變,或隔水底板隆起,水流受阻湧溢溢流泉於地表形成的泉按地岩溶泉岩溶水在地表的天然露頭下水類型裂隙泉裂隙水流出地表形成的泉水冷泉水溫低於20℃的自然湧出的地下水按泉嚴格意義上說,從地下自然湧出的,泉口溫度顯著高於當地年平均氣溫的地下水天然露頭叫溫泉。溫泉含有對人體健康有益的微量元素。現溫溫泉代溫泉包含從地下抽取的人工加熱配比的熱水,本書所講溫泉為自然溫泉
低溫溫泉水溫25℃~40℃的泉水中溫溫泉水溫40℃~60℃的泉水溫泉按水中高溫溫泉水溫60℃~80℃的泉水溫高溫溫泉水溫80℃~100℃的泉水沸泉水溫100℃以上的泉水普通溫泉正常出露的泉水溫泉間歇性溫泉由於地質原因不能連續出露,斷斷續續的泉水按噴噴泉泉水溫度在沸點以上,噴出高度可達數十米的泉水出形式噴氣孔泉噴出物質不是液態水,而是以氣體為主,多為二氧化碳和硫化氫礦泥泉溫泉水攜帶大量黏土,混濁、黏稠,異於常見泉水5
潤物之源——泉Springs:TheSourceofMoistureforEverything—地學知識窗—上升泉、下降泉上升泉和下降泉是按泉水出露後的流動形態進行的基本分類,幾乎能涵蓋地球上所有的泉水。
(1)上升泉:一般為承壓泉,上部和下部都有隔水層,受到地下水重力作用,遇孔隙、裂隙等通道就上升並溢出地表形成泉,也就是我們平常說的自然噴泉,如斷層泉、承壓侵蝕泉等都是上升泉。這種泉的最大特點是泉水從地下向上湧冒,翻水花,冒氣泡。地下水受到的壓力越大,向上湧出的水量也越多,噴出的高度也越高。宋朝韓拙在《山水純全集·論水》中提到:“湍而漱石者謂之湧泉,山石間有水澤潑而仰沸者謂之噴泉。”著名的上升泉有濟南市區內的趵突泉等四大泉群、濟南東郊的白泉泉群、章丘的百脈泉泉群等。上升泉的出水量、水溫、水質都比下降泉穩定,受季節和氣候變化的影響小。
(2)下降泉:是以潛水含水層為補給來源的泉。這種地下水一般埋藏比較淺,上部沒有隔水層,降雨後水很快就補給地下水,正像唐詩所雲:“山中一夜雨,樹梢百重泉。”其水流在重力作用下呈下降運動,泉水動態受氣象、水文因素影響,有季節性變化。雨多泉大,幹旱泉涸,是這類泉的最大特點。人們之所以叫它下降泉,就是因為這種地下水是從泉口自由流出或慢慢地流出地表,沒有壓力,水在泉池裏很平靜,不出現冒水泡和氣泡現象。溢流泉、侵蝕泉、接觸泉均屬這種泉。
按泉水的化學成分、酸堿度、功效等標準,也可以對泉水進行分類,其分類依據從名稱上看就一目了然,後文我們將進行介紹。
6Part2泉之孕—泉水形成追根源泉城濟南“家家泉水,戶戶垂楊”的美景,吸引自古至今萬千遊人跋山涉水一睹泉城風采。
楊貴妃“春寒賜浴華清池,溫泉水滑洗凝脂”,不管春寒料峭還是寒冬飛雪,溫泉池裏水氣氤氳,寬柔而溫暖地浸潤著熱愛溫泉的人們。
懶洋洋的間歇泉時有時無,時大時小,考驗著觀賞者的耐心。
令人疑惑的是,石縫裏怎麼會湧出清泉?噴泉因何會噴薄而出?溫泉為何在寒冷的冬天依然溫暖?間歇泉為何經常罷工?這些神奇的泉是怎樣形成的?
內華達飛翔間歇泉潤物之源——泉Springs:TheSourceofMoistureforEverything泉的成因千差萬別,不同的地形、構造、地層條件,形成了地球上各具特色、千姿百態的泉。下麵我們分別從地下水的淺部徑流和深部循環兩個方向對泉的成因進行探討。
高山上的來客0360720千米中國主要山脈的分布大
話說:“水往低處流”。我國地阿爾泰山興
俗勢總體呈西高東低之態,西部以安天山嶺長
白帕米爾高原山近東西向的喜馬拉雅山脈、昆侖山脈和山陰
昆祁連北京喀侖喇山賀蘭山太昆行山六盤山天山山脈(圖2-1)為高點,向東呈階梯侖山山巴
喜顏秦嶺喀
拉山大別山狀逐次降低至海平麵。我國主要河流,馬巫珠穆朗瑪峰脈拉橫斷山山雪
8848雅山峰武如長江、黃河等,也是發源自西部高山夷嶺
弧型山係南山台灣
南北走向山脈
山,縱有蜿蜒曲折,終向東入海。東西走向東北-西南走向地下水的運動,和地表河流一樣,西北-東南走向?圖2-1?中國主要山脈的分布大多是依靠水體自身的重力來完成的,大氣從高處向低處運動,遇到合適的地形、凝結蒸
降水蒸發地質條件,出露地表形成泉(圖2-2)。騰在平原地區,一般地勢平坦,地表以下地麵
陸地徑
土壤水流為巨厚的第四係鬆散堆積物含水層,地入滲地下水麵泉水海洋下水類型以潛水為主,因此很難獲得足地下水地下水流泉水補注夠的重力勢能將他處的地下水壓出地表不透水層而成泉,僅在河流兩岸可見少量的地下?圖2-2?水循環示意圖8
Part泉之孕—泉水形成追根源2水排泄,與印象中的泉也相去甚遠。區海拔高於泉眼。若是潛水成泉,可能泉自然界中的泉多分布在山區,因為眼周邊就是補給區(圖2-3);若是承壓山區岩層的隆起褶皺劇烈、斷層發育,岩水成泉,補給區可能相隔幾千米、數十千層經過強烈的風化剝蝕,地形變化大,含米,甚至更遠(圖2-4)。
水層受到切割、剝蝕露出地表比較普遍,泉水的補給方式以自然補給為主,成為地下水的天然出露點,而依靠重力維多為大氣降水。雨水在含水層出露範圍內持的泉水則是名副其實的“高山上的來滲入地下,經過不同的徑流途徑,對泉水客”。進行補給(圖2-5)。冰川積雪融化、雨1.泉水的補給水和海拔高的泉水形成的溪流、河流,在天下沒有無源之水,泉水要持續噴流經含水層或導水斷層時都會對低處出露湧、排泄,必須存在穩定的補給區,補給的泉水進行補給。
包氣帶水降水潛水麵地下水位含水層風向潛水泉河流隔水隔水層承壓水隔水層?圖2-3?潛水層接受降水補給示意圖?圖2-4?承壓含水層接受降水補給示意圖?圖2-5?地表水補給地下水示意圖9
潤物之源——泉Springs:TheSourceofMoistureforEverything泉水的補給具有明顯的季節性,雨隙、裂隙、溶穴、溶溝等則是地下水徑流季水量充沛,補給量高;雨雪較少的季的主要通道,猶如地下河流一般。底部隔節,補給量隨之減少。水層就是潛在的“河床”,地下水在“河山東省濟南市是全國聞名的“泉床”以上的含水層中“奔流”,當“河城”,市區內分布有“七十二名泉”,眾床”出露地表時,地下水多在“河床”與泉的補給區多位於市區以南的低山區,含含水層之間出露成泉(圖2-6)。
水層多為寒武紀、奧陶紀石灰岩、白雲岩地下水的滲流速度與地勢、含水層等可溶岩。近年來,為讓大氣降水盡可能的透水性能、流經距離等因素直接相關。
多地滲入地下,濟南市積極做好南部補給地勢高差大、含水層的透水性能好、流經區的水源涵養工作,重點開展植樹造林、距離短的地下水,滲流速度就大,一般每大力實施人工降雨等工作,通過增加降雨天能流動幾厘米到幾十厘米。大型溶洞中量和降雨入滲時間來增加補給量。的地下水流速與地表水流相差無幾,若出2.地下水的徑流露地表,就會形成岩溶大泉。
含水層是地下水徑流的載體,其孔幹旱季節時由於潛水麵的下降,此井無法抽取到地下水降水臨時飽水帶地下水補給沼澤永久飽水帶泉溪流潛水隔水層湖泊承壓水隔水層地下水排泄?圖2-6?地下水徑流示意圖10Part泉之孕—泉水形成追根源2—地學知識窗—各類泉的出露形式(1)潛水侵蝕泉:地表徑流(河流、溪流等)不斷向下衝刷、侵蝕、切割潛水含水層,當切割深度低於潛水水位線時(圖2-7a、b),地下水就會在此處溢出地表形成泉。
(2)接觸泉:地下潛水沿含水層流動,當含水層與隔水層的接觸麵出露地表時(圖2-7c),含水層在此斷開,地下水就會出露形成泉。
(3)溢流泉:很多情況下,底部隔水層會出現局部突起(圖2-7d)或連續含水層中受斷層等因素影響(圖2-7e、f)出現隔水層,使地下水的向前流動受到阻擋,含水層厚度變薄或消失,地下水位線在此抬升出地表而溢出形成泉,在山前平原地區較為常見。
(a)(b)(c)(d)(e)(f)?圖2-7?潛水成泉示意圖11潤物之源——泉Springs:TheSourceofMoistureforEverything(4)承壓水侵蝕泉:當河流、衝溝等切穿承壓含水層的隔水頂板時,就形成承壓水侵蝕泉(圖2-8)。承壓水侵蝕泉與潛水侵蝕泉的區別在於,潛水侵蝕泉為下降泉,而承壓水侵蝕泉多為上升泉。
(5)斷層泉:若是完整的隔水層和含水層,承壓?圖2-8?承壓水侵蝕泉形成示意圖水隻能在含水層出露地表時隨之出露成泉,形成承壓水侵蝕泉;若恰有斷層穿過此隔水層和含水層,並將其切斷,形成導水斷層,而此處的承壓水等壓水位又高出地表,那麼含水層中的承壓水在兩側水壓的作用下,將會沿導水斷層上爬,湧出地表,形成斷層泉(圖2-9)。斷層泉通常不是孤立的泉眼,沿著斷層會出露串珠狀的一係列上升泉。
?圖2-9?斷層泉形成示意圖(6)自流井:自流井的成因與斷層泉類似,在承壓水的上方,會出補給區承壓區排泄區自流井井現等水壓線高出地表的情況,這個區泉域就是自流盆地。在自流盆地中任何一處建井,隻要井底穿過隔水層進入隔水層承壓水位含水層,都會出現地下水自動流出或含水層水流方向噴出井口的形象,這樣的井就叫自流?圖2-10?自流井形成示意圖井(圖2-10)。等水壓線高出地表越多,地下水湧出的高度就會越大。
12Part泉之孕—泉水形成追根源2(7)岩溶泉:地球上大麵積分布著石灰岩、白雲岩等可溶性岩石。山東省內分布的可溶性岩石以寒武紀、奧陶紀石灰岩為主,主要分布在濟南-淄博-濰坊一帶以及魯中南泰安、萊蕪、濟寧、棗莊、臨沂等地。可溶性岩石多為淺海沉積岩,主要成分為碳酸鈣(CaCO3),碳酸鈣可與水、二氧化碳結合,生成可溶於水的碳酸氫鈣(Ca(HCO3)2)。地下水在岩石裂隙中流動,不斷地帶走碳酸氫鈣,然後再溶解碳酸鈣,如此反複,裂隙變得越來越寬,形成溶隙(圖2-11);地下水在可溶岩中的滲流越來越通暢,溶隙逐步發展成為溶溝、溶穴、溶洞(圖2-12),形成地下暗河(圖2-13)。
?圖2-11?可溶岩裂隙向溶隙轉化?圖2-12?可溶岩內部岩溶構造至此,地下水的流速可媲美於地表水,流量也隨之大幅度增加。當可溶岩出露地表形成岩溶泉時,泉水的流量比非岩溶泉大得多,如山西平定娘子關泉流量最大時達15.75立方米\/秒(1964年),日流量為136萬立方米,是我國流量最大的岩溶泉。根據岩溶泉的分級標準,流量在1萬立方米\/日以上的岩溶泉,稱為岩溶大泉。
石林石芽溶溝(槽)落水洞漏鬥石筍鍾乳石溶洞暗河?圖2-13?可溶岩分布區形態示意圖13潤物之源——泉Springs:TheSourceofMoistureforEverything3.泉的出露給區位於錦繡川至千佛山一帶。大麵積出“問渠那得清如許,為有源頭活水露石灰岩,地表溶溝、溶槽、落水洞以及來”(宋·朱熹)。地下水伏流於地下,岩溶裂隙較多,接受大氣降水入滲和上遊不得排泄,一旦遇到出口,就會源源不斷河流、水庫滲漏補給。地下溶洞、溶孔、湧出地表,形成泉水,但各類泉水的出露溶隙及裂隙的分布,為岩溶地下水的彙集形式各不相同。流動提供了空間與通道。在濟南老城區附4.濟南泉群成因近,石灰岩逐步傾伏於巨厚閃長岩之下,濟南總體地勢為南高北低,南部山閃長岩屬岩漿岩,為相對隔水層,透水性區屬泰山餘脈,北部延伸至黃河,地下水能較弱。岩溶地下水順地勢和岩層傾向自流向與地形一致,由南向北徑流。南部山南向北流動,遇閃長岩受阻後,在水平運區分布有厚度達1000米的寒武-奧陶係石動的強大壓力下變為垂直向上運動,沿石灰岩,岩層向北傾斜,岩體內部裂隙、岩灰岩與岩漿岩的接觸麵上升,通過石灰岩溶發育,是良好的含水層,北部為透水性溶隙、接觸麵、破碎帶等通道湧出地表,較差的岩漿岩。形成濟南諸泉(圖2-14)。
以趵突泉、五龍潭泉群為例,其補北標高南標高大澗溝長城嶺(m)(m)彙集排泄區直接補給區間接補給區800800600600石灰岩馬鞍山五龍潭趵突泉400400砂頁岩200黃河變質岩2000岩漿岩0?圖2-14?濟南泉水形成示意剖麵圖14Part泉之孕—泉水形成追根源2地球深處的饋贈下水的滲流運動,不僅僅在地表要比地表總水量大得多,隻是人類目前的地淺部進行,有些地下水還會在地科學技術水平還無法有效地進行利用。在質作用下向地球深部徑流,甚至到達地合適的地質條件下,深層地下水也會上升表下2000多千米。地球內部蘊藏著豐富至地表形成泉水,多為溫泉。