泉的家族
在自然界裏,形成泉的條件是多種多樣的,因此泉的形態、種類也是很多的,它取決於許多外界因素,其中最主要的有地質構造、地貌和水文地質條件等。
一般泉的出露在山區比平原多,因為山區岩層的褶皺、隆起、上升活動都比較強烈,斷裂發育,岩層多經過強烈風化剝蝕,地形變化大,使含水層受到割切、破壞而露出地表,有的也可以起到阻攔地下水運動的作用,從而使地下水出露地表。當然,山區一般雨水也多些;平原地區,由於大部分是沉降地區,在漫長的地質年代裏沉積了厚厚的第四紀砂礫石層和土層,地形平坦,含水層不容易直接露出地麵,隻有在衝積扇的邊緣,由於土層突然變細,阻礙了地下水向前流動,故隻好湧出地表成泉,或者在河流兩岸及溝穀發育的地方出露。根據泉的形成特點,我們把泉分為以下幾種:
(1)侵蝕泉。由於河流不斷地衝刷並向地下侵蝕、割切,達到含水層時,地下水就會流出地表形成泉。這種泉在河流的兩岸出現,因為是侵蝕作用形成的泉,所以叫侵蝕泉。
侵蝕泉
(3)堤泉。由於有隔水層局部突起,使地下水向前流動時受到阻擋而流出地表形成的泉,叫堤泉。
堤泉
(3)溢出泉。在山前平原地區,如西北的甘肅、新疆地區的戈壁帶與草原綠洲帶之間,由於地層岩性發生變化,使地下水不能向前流動而溢出地麵形成泉。這種泉往往不隻是一個,大多成片出現,是與山區邊緣大致平行分布的泉群,這種泉叫做溢出泉。成片出現的泉群,水文地質學上叫地下水溢出帶。
溢出泉
(4)接觸泉。在含水層與隔水層的接觸麵,由於地下水沿著岩層表麵流動,在有出口的地方,就會出露成泉,這種泉叫接觸泉。
(5)斷層泉。當含水層被地層錯動後產生的斷層破碎帶切割而露出地表,地下水就會流出而形成泉,這樣的泉叫斷層泉。
(6)岩溶泉。石灰岩、大理岩、白雲岩等含碳酸鈣、鎂等礦物質的岩層,在常年被水侵蝕的情況下,很容易溶解而形成溶洞,在這種地區常有岩溶水出現。我國廣西桂林就是這種石灰岩廣泛分布的典型地區。由於這種岩石可溶性強,岩層內彼此連通的溶洞特別多,而水可以全部滲入地下,水在地下溶洞中的運動速度非常快。換句話說,水滲得快,流得快,流出來的速度也快。它常以泉和地下暗河的形式出露於地表。這種泉叫岩溶泉,它的特點是水量比較大,一般多為淡水,水質好。我國岩溶大泉分布非常廣,南方各省區都有分布,特別是廣西、貴州、雲南、四川等省(區),大泉很多,有的大泉可以成為地下河。在我國東北遼寧省本溪的水洞、北京的銀孤洞洞中也可以行船,山東省濟南的趵突泉、黑虎泉,山西省太原的晉祠泉、神頭泉、娘子關泉等水量也都很大。其中有些還是較為著名的風景旅遊區。
按泉水的補給來源、含水層性質、出露形態和水動力特點,人們把泉分為下降泉和上升泉兩大類。
下降泉是由最上層的潛水含水層補給的泉。這種地下水一般埋藏得比較淺,上部沒有隔水層,降雨時,水很快就下滲補給地下水,泉水的流量、水的溫度都是隨著季節和氣候的變化而變化的。這種變化非常明顯:降水多時,泉水的流量就大;大旱時泉水流量就小,如果遇到長期幹旱不下雨時,泉水就幹涸了。之所以叫下降泉是因為這種地下水從泉口自由流出或慢慢地溢出地表,沒有壓力,水在泉池(或坑)內很平靜,一般沒有冒水花和冒氣泡的現象。這種泉包括溢出泉、侵蝕泉、接觸泉和堤泉等。
上升泉是一種有水頭壓力的地下水補給的泉,它的上部和下部都有隔水層,這種泉的含水層就是承壓含水層(自流水層)。
地下水受到自身和地層的壓力很大,因此,這種類型的地下水隻要遇到空隙、裂隙等通道就要湧出地麵,所以這種泉叫上升泉。上升泉最明顯的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,水頭也越高。這種泉水的流量、水溫、水質都比下降泉穩定,一般受季節和氣候變化的影響很小。如斷層泉就是自流盆地、自流斜地中的含水層被河流、衝溝切割而形成的泉。由於這種泉的水量、水壓都比較大,又可以自流,所以這種地下水在實用方麵有比較重要的價值。在有上升泉分布的地方,一般可以打出自流井。
(1)溫泉
按泉水的溫度,泉可以分為冷水泉、溫泉和熱泉三種類型。
泉水溫度在20℃以下的為冷水泉。
泉水溫度超過20℃,低於37℃的為溫泉。
泉水溫度超過37℃的為熱泉。
溫泉冬天冒熱氣,水溫常年不變。溫泉的熱量主要來自地殼的深處。現在我們已經知道,在地下100公裏的深處溫度可達1000℃以上,地心溫度估計有5000~6000℃。地殼深處這種熱源就是通常說的地熱能。它通過火山爆發、岩漿活動,沿岩層的斷裂帶向上運動和擴散。降水(雨、雪)、地表水和地下水沿著地層中的裂隙、斷裂破碎帶向下滲透,滲得越深,水溫就越高。這樣,就形成了地下熱水,這種地下熱水流出地表,就是溫泉。由於溫泉的水多半是下滲的雨水及地下水循環至地球深處而形成的,在其很長的流程中,遇到了各種各樣的岩石,通過其自身的長期作用,勢必會攜帶一些特殊的化學成分(微量元素)、有機物和氣體,因此,它一般又多為礦泉。