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泉域地质构造


  
  岩层的产状  中生代的地壳运动—燕山运动使原来沉积的水平的岩层倾斜和断裂。各地质时代形成的岩层在济南东部朝东北方向倾斜,济南以西至长清,岩层向北、然后向西北倾斜。岩层倾斜的方向叫“倾向”,比方北偏东30° 称“北东30°”或“NE30°”。岩层倾斜的角度叫“倾角”,如“倾角∠40°”或“N∠40°E”。顺着岩层的方向叫“走向”,如“北西70°”或“NW70°”。
  用罗盘测出岩层的产状,其用途是:比方人站在趵突泉边,土层以下是那层有溶洞的白云质灰岩。根据已知区域地层厚度和岩层倾角(从千佛山裸露岩层测量得出),用三角函数计算出各组岩层的埋藏深度,判定脚底下到多么深是什么岩层。同样的方法用在千佛山断层的西侧:已知土层以下是火成岩,再往下是奥陶系马家沟组第2段灰岩,也就是南郊宾馆、八里洼一带的那层石灰岩,往北斜插到这里,计算在150米以下,这层灰岩本身厚200米。其下是泥灰岩夹火成岩,厚度约100米。再下才是白云质灰岩。计算结果450米以下才是白云质灰岩。也就是说,千佛山断层东侧白云质灰岩在地皮上,而西侧降落到450米以下了。
  断层西200米厚的第2段灰岩,岩溶裂隙发育,接受了兴济河、玉符河、北大沙河地下来水,北侧受到第3段泥灰岩夹火成岩的阻挡,向东流过来,通过千佛山断层及两侧破碎带,然后从趵突泉、黑虎泉等泉口排出。断层东的大片白云质灰岩及以下的寒武系(非破碎带)各岩层含水性差,也没有什么地下水来源,根本不可能向各泉群提供有效补给。
  关于趵突泉附近的地质构造,省八O一地质队在1956-1958年已经做了水文地质钻探详查,情况已经查明。

  背斜与向斜  人们知道最多的是地震与火山喷发。大地震使地面颤动、出现裂缝、山体塌落、地面抬高或沉陷。由震源发出的地震波如果很强大,水平岩层将被挤压弯曲,地层将出现“正弦波”一样的折曲,学名叫“褶皱”。波峰两侧的岩层朝着相反的方向倾斜,这种地质构造叫“背斜构造”。波谷两侧的岩层朝着相对的方向倾斜,这种地质构造叫“向斜构造”。整个的山脉叫“褶皱山”。岩层因为受到折曲而产生裂隙,可以想像,波峰和波谷的曲折部位裂隙最多,最宽,而且是正楔形和负楔形的。如果在水面以下,这些楔形裂隙将是地下水最好的通道。

  断层及其破碎带  当地震到一定强度,岩层要断裂,错位。地震反复进行,断层两侧的岩石一会儿挤压,一会儿张开,断面参差不齐,不断地被上下、左右摩擦,使岩石更加破碎。假如断缝张开20米宽,两侧碎石杂乱无章地掉下去,可以想像诸多碎石空隙将是地下水的主要通道。
  断层面多数70°—90°倾斜。斜面上面的一边叫“上盘”,下面的一边叫“下盘”。断层一般是下盘抬升,上盘滑落,引起两侧岩层变形。上升盘(即下盘)向上弯曲,岩层顶面出现裂隙;下降盘(即上盘)向下弯曲,岩层底面出现裂隙。地震时如果两盘先张开,后碰撞挤压,与断层面垂直或斜交方向还会出现一些次生断裂。所以,断层及其两侧往往有一个破碎带,都是地下水的通道。
  千佛山断层是什么样子?可以到千佛山的西南角,环山路和旅游路的交叉口看一看。断层方向为西北—东南,破碎带宽度数十米。断层东侧即环山路口东侧,岩壁是寒武系顶部凤山组厚层石灰岩,向北倾斜。再往北上覆奥陶系白云质灰岩出现。就是这层白云质灰岩往北斜插到趵突泉和其他泉子底下,泉水出自它的顶部裂隙溶洞。环山路口西旅游路南北两侧,就能看到奥陶系马家沟灰岩第2段厚层纯石灰岩。从这里钻井约250米到白云质灰岩,水量可达50米3/时。但如果在路口东即断层以东钻井,岩层属寒武系上部地层,裂隙岩溶均不发育,将无水或水量很小。关于各个岩层的含水性后面还要谈到。

  火成岩岩体  据地质资料,齐河——广饶大断裂是华北平原与鲁西山地两个地质板块的分界。济南火成岩可能是从这条断裂冒上来的岩浆冷凝而成。集中上涌的熔岩冷凝后叫“岩株”,顺沉积岩某些层位侵入的熔岩,厚的叫“岩盘”、薄的叫“岩床”,不顺层沿着竖缝侵入的叫“岩脉”。
  岩体对济南泉群成因具有特殊意义,大家都知道岩体起到了挡水墙的作用。市区能见到的火成岩“露头”有:华山、驴山、鹊山、无影山、药山、粟山等。岩体的分布有没有规律性?根据钻孔资料和东郊等地火成岩露头观察,岩浆侵入首先是沿着马家沟灰岩中第1、3、5段(层)松软泥灰岩侵入。其中侵入第3段泥灰岩的岩体露头有:鸡山(六山圈)、彩石、神武、章灵丘、王舍人(历城铁矿)、洪家楼等。侵入第5段的有:顿丘、东西沙沟、唐冶、张马屯、七里河、华山、药山、东西沙王庄等。侵入第3、第5段的岩体一般都比较厚,有的400余米。第3、5段岩体与石灰岩交界面不同程度含有铁矿,像顿丘、邢村、唐冶、郭店、王舍人、张马屯、七里河等地都曾开采过铁矿。第1段泥灰岩一般比较薄,有的是灰白色硬质泥灰岩,局部有侵入岩体。
  第2段纯灰岩下部含多层侵入岩体,最厚50余米,多数1—2米。第4、6段纯灰岩很少有岩体侵入。
  城区也有火成岩出露,不显山头的三山——历山、煤山、铁牛山,人们感到奇怪。历山位于历山顶街已被埋入地下。煤山位于明湖路东段汇泉寺街,被嵌入墙内,之所以称煤山,是因为第3、5段泥灰岩下部都含有一层黑色泥岩,属滨海泻湖相沉积物。铁牛山,位于后宰门里街文庙内,形状如牛,褐色,实为铁矿石。


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