趵突泉科普小知识(完整版)

1、前 言 济南市在重新审定七十二名泉的同时，从地理和旅游的角度划分了十大泉群。它们是：济南市区趵突泉泉群、黑虎泉泉群、珍珠泉泉群、五龙潭泉群以及市区以外的济南东郊白泉泉群，章丘明水百脉泉泉群，历城彩石玉河泉泉群，历城柳埠涌泉泉群，长清万德袈裟泉泉群，平阴洪范池泉群。十大泉群均属广义的“济南泉群”。从水文地质学的角度划分，以趵突泉为代表的市区“四大泉群”实际是一个泉群，属狭义的“济南泉群”。它们同一个水源、同一个补给区，统称“趵突泉群”，其补给区称“趵突泉泉域”。柳埠涌泉泉群和万德袈裟泉群位于市区“四大泉群”的补给区，即趵突泉泉域，各个小泉子彼此没有水力联系，两个小泉群之间也没有水力联系，但这些泉

2、水沿河道渗漏，最终流向市区泉群。 以白泉为代表的济南东郊白泉泉群，也是同一个水源、同一个补给区，其补给区称“白泉泉域”。彩石玉河泉群位于白泉泉群的补给区，即白泉泉域，这些泉水沿河道渗漏，最终流向白泉泉群。因大量开采，白泉泉群常年断流。 以百脉泉为代表的章丘明水泉群，其补给区称“明水泉泉域”。该泉域地跨淄博、章丘两地，其类型与趵突泉、白泉泉群和泉域完全相同，同属济南市三大泉群、三大泉域。（见济南市三大泉域示意图）以洪范池为代表的平阴洪范泉群，位于长城岭以南，地表水地下水自成体系，皆流向大汶河，其泉群类型与历城采石玉河泉群相同。洪范泉水并非直接流去大汶河，而是沿途渗漏，补给孔村孝直水源地，亦即石横

3、电厂水源地。 一、泉 的 分 类 泉是地下水天然露头。地下水从固定地点自然流出地表就叫泉。井也是地下水的露头，地点固定，但不是天然露头，也不流出地表，不能叫泉。河道出现明流地点不固定，丰水期出现在上游，枯水期出现在下游，虽是地下水天然露头，但不叫泉水，而叫河水。河槽或岸边常年流水的固定点也叫泉。天然的湾坑或水塘，水面与附近地下水位相同，但肉眼看不出流动，仍不叫泉，而叫“湾”或“塘”。有人会问：济南市区的五龙潭、舜井、官家池、章丘明水的东麻湾、西麻湾，平阴的洪范池名称都不带“泉”字，为什么归类为泉呢？因为它们的实质是泉，符合泉的定义，只是泉口垒砌和修饰形式不同罢了。 上升泉与下降泉。泉水按承压和

4、无压分为上升泉和下降泉两类。泉水从泉口垂直往上冒的叫上升泉，从泉口往下淌的叫下降泉。上升泉的形成应俱备三个条件：1地层条件。地层包括成层的岩石、土层以及土层中夹有的砂砾石层。有裂隙的岩层和有孔隙的砂砾石层，其裂隙和孔隙中充水的称“含水层”。裂而无隙的岩层和孔隙度极差的粘土层，几乎不含流动的地下水，称“隔水层”。“含水层”的存在是泉水形成的首要条件。2地质构造条件。指地震或岩浆活动引起地壳变动（造山运动），使沉积岩层断裂错位，或产生褶曲。含水层与隔水层在纵向剖面上相抵触，或含水层与不透水的岩浆岩体相抵触，阻断了地下水的去路，地下水被迫溢出地表。3地形条件。泉或泉群的上游应有足够的补给面积，各含水

5、层接受大气降水的充分补给。 济南市内趵突泉等四大泉群、济南东郊白泉泉群、章丘百脉泉群都是上升泉。济南南部山区大部分泉都是上升泉，如历城柳埠的突泉、四季村宾馆附近的涌泉。“上升泉”形成的原理，就像倒虹吸管、联通器原理一样，从高的一端注入水，低的一端就往上冒水，低的一端可比喻泉水。由于重力作用和水路压力传导阻力，泉口喷涌水位永远达不到高端水位。既然“联通器”有高低水位之差，在补给区地下水无大量开采的情况下，降雨多少只影响泉群流量增减，上升泉从理论上讲不会干涸。 下降泉与上升泉的不同在于地质构造不同，下降泉不存在阻水岩层或岩体。地下水在山腰悬崖沿含水层自然流出，不往上冒，只往下流，这样的泉子叫下降泉

6、。下降泉亦称“悬挂泉”，如历城柳埠药乡森林公园冰冻台下的“冰冰泉”，水量甚微，冬季结成冰棱悬挂于山崖。地下水在山区冲沟或山前河道自然流出、地点固定的也属下降泉，如历城柳埠的泥淤泉等。 什么是间歇泉？顾名思义汛后流水、旱季断流的泉子就是间歇泉。断流的原因无非是补给面积小，降雨入渗补给量少。这类泉子多数是下降泉，例如柳埠四门塔神通寺西路边的“滴水泉”，山头为面积不大的张夏组石灰岩，裂隙接受降雨垂直入渗补给，下部不透水的紫红页岩是托水底板，渗水沿底板层面的倾斜方向流动，至滴水泉口流出。泉子流一点，汛期补给的水就少一点，流完为止。次年再降雨，再出泉，周而复始。靠雨水补给的叫于“雨源型”泉。 有的泉子出

7、自深层大断裂的地下热水，喷一次，停一次，有规律地进行，是真正的间歇泉。泉喷后裂隙出现负压真空，冷空气乘机被吸入，水温暂时下降。待地热积蓄，超过沸点再喷。这样的泉子属“非雨源型”泉。 泉群为什么干涸？大家都知道，济南市区100多个泉子，泉口高程是不一样的，黑虎泉27.22米，趵突泉27.01米，五龙潭26.2米，高低相差1米。因为降雨少，补给水量少，泉口较高的黑虎泉、趵突泉先一步干掉。但是根据虹吸管、联通器原理，泉口较低的五龙潭或泉口更低的泉子是不会干掉的，只是无人注意罢了。雨，每年总是要降的，济南地区最少的年份380毫米。当地下水埋藏深度超过4米时，潜水不会蒸发，泉口低的泉子应该照流不误。什么

8、原因导致泉水位低于五龙潭泉口、泉池干涸呢？一是泉群附近或补给区开采量大于泉的来水量。开采集中的地方地下水面形成了漏斗。当漏斗中心的水位低于五龙潭泉口时，泉水倒流，泉子全部干掉。二是泉头附近打防空洞、盖楼深挖地基，破坏了泉水赖以存在的地质结构。形成了若干条低于五龙潭泉口的地下水通道，降低泉头水位，削减泉水流量，破坏了原有的生态平衡。三是泉水补给区上游大量修水库、塘坝拦截地表水和地下水，减少了地下水补泉量。怎样才能保持泉水永不干涸呢？只能用减少开采量的办法，比如用黄河水代替抽取岩溶泉水；也可将水库拦蓄之水，在旱季放水补泉，泉水断流是可以避免的。但是破坏了地质结构，失去了泉群赖以存在的条件，泉水断流

9、是无法恢复的。 泉群为什么会复喷？泉群补给区降水量多了，比方年降水量600毫米，相应泉群日均流量49万立方米，这时补给区的开采量与泉头附近的跑水量（因局部地质结构破坏）之和也是49万立方米，泉水位应该不升不降，与泉口持平。但事实上由于不同水文年降水量不同，年内逐月降水量也不同，泉喷量也随之不同，呈现汛后泉水喷涌，旱季断流现象。如果年降雨量800毫米，泉群日均来水量80万立方米，远远大于开采量和非泉口跑水量49万立方米，泉群就常年喷涌了。 平原涝洼有没有上升泉？济南东郊的白泉地处涝洼，涝洼存水几乎是死水，平地冒泉怎么解释？这与地质构造有关。白泉是上升泉而不是下降泉，泉水来源于厚度70米土层以下的

10、石灰岩裂隙，其位置恰巧是石灰岩含水层与不透水的煤田砂页岩交界处，另有断层等因素，地下水受阻而上涌。厚厚的土层盖住了怎么会上涌？因为这里的土层是几千万年逐渐沉积而成的，洪水携带的岩土碎屑沉积一层，被石灰岩承压水冲开一次。细粒粘土被冲走，泉口附近剩下较粗的砂砾，泉水通过松散砂砾之间的孔隙冒出地面，始终保持着泉水上涌的状态。这种情况类似人们常言的“管涌”。 自流井是怎么回事？遥墙和齐河县的某些深井，深度700多米，穿透几百米的土层和含煤砂页岩，打入下伏石灰岩，石灰岩岩溶承压水（即济南泉水）上涌。因当地地面低于济南泉口，形成自流井，自流井就是上升泉。喷井或喷泉的出现，使当地人惊喜，也使业内人士担忧。当

11、这样的喷井或抽水井达到几百眼的时候，趵突泉就挪到齐河去了。不是有了不透水的火成岩（岩浆岩）阻水，才有济南泉群出现吗？怎么石灰岩泉水通到齐河去了？因为岩浆是顺石灰岩中某些软质泥灰岩层侵入的，尽管厚度大小不一，只不过是石灰岩中的夹层而已，在黄河北插到700米以下或更深处了。千佛山断层通过趵突泉向西北延伸去，北店子已经在断层西侧了。这里土层厚度200余米，以下是含煤地层，再往下便是石灰岩。有人企图在这里开采煤矿，矿坑排水将吸引大量岩溶地下水，削减泉流量，降低泉水位，也会造成济南泉水断流。 二、什么是泉域 泉域与流域。汇集泉水的地下水流域叫泉域，也可以说转化成泉水的地下水流域叫泉域。地下泉域是对地表流

12、域而言的。大家都知道长江流域，黄河流域，山东有小清河流域。地球上大小河流都有它的流域。地表水流域是人们能看的见的流域，地下水流域包括泉域是人们看不到的流域。地表流域在水文学上分为“闭合流域”和“非闭合流域”。 什么是闭合流域？地表水和地下水流向一致的流域叫闭合流域。河道某一断面以上的基岩不漏水，洪水一点不剩地从这条断面流过。垂直渗入岩石表面风化裂隙和浅部基岩裂隙的雨水，重返河道，这部分水叫“基流”。基流也一点不少地从这条断面流过。这条断面以上的流域就叫“闭合流域”。 在闭合流域内降水量包括降雨量和降雪量，等于流经断面的地表水、地下水，以及流域内水的蒸发量之和。流域内水的蒸发量包括陆面蒸发量、水

13、面蒸发量、潜水蒸发量和植物叶面蒸腾量。修建水库选择坝址一定要选在这样的断面上。济南地区章丘的垛庄水库、长清的武庄水库建在完全不透水的花岗片麻岩上，属闭合流域。历城的锦绣川水库、卧虎山水库建在基本不透水的红页岩上，也属于闭合流域。水库不但栏截洪水，也拦截基流。基流在卧虎山水库上游的锦绣川、锦阳川、锦云川随处可见。雨洪过后这些河道里仍然流水涓涓，终年不涸，这就是基流。基流又包括眼睛看到的明流和眼睛看不到的潜流。洪水是短暂的，下大雨才有洪水。基流是长久的，或常年出现在河道，或时隐时现出没在河道。 什么是非闭合流域？地表水和地下水流向不一致的地面流域，叫“非闭合流域”。玉符河从卧虎山水库坝下到北店子入

14、黄河的河段，其流域就是非闭合流域。这段河道的洪水包括卧虎山水库溢洪和两岸支流来洪，直入黄河。由于这段河道流经大片石灰岩地区，渗漏严重。洪水过后，河道见不到基流，变成了干河。部分洪水漏下去了，渴马村上游来的河道基流也漏下去了。在漏水的河段不是没有基流，而是基流漏到地下深处，并且通过兴济河流域的石灰岩裂隙向趵突泉流去。泉水的实质就是基流。趵突泉泉水不只是某一流域的基流，而是多个流域的基流，包括北大沙河、玉符河、兴济河的基流。 泉域是地下水的“闭合流域”。闭合流域与非闭合流域是地表水的专业名词。泉域是流域的演绎，泉域也可以比喻为“地下水的闭合流域”。章丘明水泉泉域是一个彻头彻尾的地下水闭合流域，因为

15、泉域地下水只从明水一个地方流出。趵突泉泉域基本上属于地下水闭合流域。因为当地下水水位高的时候，西郊腊山、峨嵋山山脚下也出泉。玉符河睦里闸址是小清河的源头，闸址附近到处渗水。不能说地下水都去了趵突泉。但是枯水期水位下降的时候，情况就不同了。腊山、峨嵋山泉子干了，睦里闸不渗水了，地下水不去趵突泉又往那里去呢？可以说，当地下水位降低，西郊泉和跑水点消失以后，玉符河流域和长清北大沙河流域全部地下来水，都经过西郊流往趵突泉。 有人会说，地下水会从黄河底下钻到齐河去。应该说这种可能性不大。黄河在这里是地上河，多数情况下黄河水面高于两侧地下水位，河床以下的土层、沙层含水量处于饱和状态。孔隙度小、渗透系数小，

16、对南来地下水应有顶托作用。另外，匡山、药山、粟山、无影山等火成岩岩体阻挡，地下水过不了黄河。如果真的有大量地下水从玉符河河床穿过黄河底打去了齐河县，齐河那边应该平地冒大泉，或有什么重要河道的源头出现。 打深井、开煤矿破坏泉子。齐河方面打深井取石灰岩水、开采煤矿大量排断层导入的岩溶水，西郊和长清岩溶地水会从黄河底钻过去。石灰岩岩溶裂隙透水性特别强，不同于黄河泥沙。打深井和挖煤矿，都要大量抽取西郊和长清的岩溶地下水，即市内泉群的补给水，就像“釜底抽薪”，最终断送趵突泉。国家矿产资源法规定：“自然保护区、重要风景区、国家重点保护的不能移动的历史文物和名胜古迹所在地”、“具有重大科学文化价值的罕见的地

17、质现象及文化古迹，应当加以保护”。 山东省地质环境保护条例规定：“在本省行政区域内从事矿产资源勘查开采、地质遗迹保护、地质灾害防治以及工程建设等与地质环境有关活动的，应当遵守本条例” 、“本条例所称地质环境，是指影响人类生存和发展的各种岩体、土体、地下水、矿藏等地质体及其活动的总和。” “对具有典型意义的地质遗迹，可以按照国家和省有关规定建立地质遗迹自然保护区或者地质公园。” 国家矿产资源法和山东省地质环境保护条例为保护济南泉群这一“具有重大科学文化价值”、“罕见的地质现象”、“具有典型意义的地质遗迹”、“具有科学研究价值和地质地貌景观”及“重要风景区”、“城市规划区”、“名胜古迹所在地”,提

18、供了法律依据。近年齐河在北展区打的“自流井”，还有其他“热水井”，应依法进行关闭。对企图挖煤的行为，应严加制止。 长清北大沙河地下水往哪里流？小崮山栏河坝以下，长清城关和平安店一带大片石灰岩分布，土层以下全是石灰岩，与西郊腊山、峨嵋山是同一层岩石。石灰岩属脆性岩石与可溶性岩石，裂隙岩溶极为发育，地下水通透性极强。无论是降雨垂直入渗，还是小崮山栏河坝以上河道弃水，至此大部渗漏，汛后变成干河。多年地下水水位观测资料证明，岩溶地下水位由西往东逐渐降低，趵突泉口更低。根据“重力流理论”，水往低处流，长清北大沙河的岩溶地下水也往趵突泉流去。 西郊腊山峨嵋山老水源地和平安店新水源地（济西水源地）抽水，在降

19、雨量900毫米的丰水年，地下水位高，玉清湖里湖外一片汪洋，日抽水30万立方米，趵突泉水位根本看不出影响。但是降雨量450毫米的时候，地下水补给量不是减少一半，而是减少的更多，不成正比。西郊日抽水30万、甚至50万立方米，抽水漏斗中心水位低于趵突泉口高程时，泉水倒流，泉群将出现干涸。 济南西郊有“几碗水”？ 长清西郊趵突泉是“一碗水”、“两碗水”、还是“三碗水”，随着资料积累和工作深入，至今已有了明确的结论。最早有人提出趵突泉和西郊腊山水源地是两碗水的主张，暂称 “老两碗水”。这在当时是“采外补内”的根据，这时建了大杨庄水厂。1982年农业区划水资源调查，市水利局课题组根据水文地质调查和460多

20、处水井及地面水体水位观测，尤其对261处纯石灰岩深井反复进行了水位观测。其中，省八0一地质队对市区及市郊60多眼纯石灰岩深井同时做了观测。确定 长清西郊趵突泉是“一碗水”。其中，对袁柳庄、后魏华庄、东红庙一带“高水位”深井专门作了考查，证明这几处不是纯石灰岩深井，而是“子母井”。即上部土层为大口井，井底基岩为石灰岩钻孔。袁柳庄子母井(水位30.67米)以东30米处机床二厂院里岩溶井水位27.78米。围绕“高水区”的西、南和东三个方面：张庄水位28.533米、井家沟28.456米、后龙28.50米、王官27.228米，完全证实“高水区”是浅层水与深层岩溶水的混合水位。同年6月做实际调查，后魏华庄

21、子母井岩溶水位已低于“子井”井口1米左右，目击浅层水漩涡状注入钻孔内。这一事实表明，后魏华、袁柳庄一带根本不存在一个岩溶水的“高水区”，相反地根据等水位线图，这里恰巧是一个等水位线凹槽，朝东北方向开口，直奔趵突泉，是岩溶水最流畅的地段。原认为“高水区”地下分水岭把西郊和市区分成“两碗水”，现在以统一水位观测为手段，用绘制等水位线图的方法，证明了趵突泉西郊是“一碗水”。 1996年12月2日，山东省师范大学在西渴马村深井投入钼酸铵22公斤，192小时趵突泉检出。2003年11月12日又在岳而庄深井投入钼酸铵40多公斤，15日趵突泉及其他各泉检出，沿途布设观测井均依次检出（见试验报告）。钼酸铵示踪

22、实验，是以水质检测为手段，再次证明趵突泉西郊是“一碗水”。 近年有人承认腊山老水源地和趵突泉是一碗水，但长清平安店“济西水源地”是另一碗水的“新两碗水”主张。长清平安店“济西水源地”抽水试验结果，特别在旱季抽水试验结果，对趵突泉水位有明显影响。因此，从地层岩性、地质构造、水位观测、水质化验、抽水试验等诸多方面的研究，都证明长清西郊趵突泉是“一碗水”。“老两碗水”和“新两碗水”的主张，从理论到实践都是不正确的。济南东郊有“几碗水”？1981年前后有人提出市内泉群与东郊白泉泉群是“两碗水”，两碗水的界限是东梧断层。这是“采外补内”的根据。当时新建中李家庄水厂。另外一种说法是东梧断层西侧的八涧堡、圣

23、佛寺“子母井”高水区，把趵突泉泉域和白泉泉域划为两个泉域。根据1982年6月实地调查，圣佛寺、八涧堡附近的六眼“子母井” 所谓“高水区”，由于岩溶水位下落，已不能顶托补给浅层水，浅层水同样出现倒灌钻孔现象，这里是假高水区。另外刘志远村东东梧断层和港沟断层斜交隆起的地块（棉花山北），岩石属白云质岩，含水性差，水位较石灰岩岩溶水位高，同样是假高水区。而东梧断层西侧的牛旺庄、贤文庄、石河岭，丁家、二钢、往西到姚家，往北到八涧堡、圣佛寺；东梧断层以东的徐家、殷陈、王舍人，都是奥陶系纯石灰岩分布区，东梧断层在这里不起阻水作用。从地表水系看，发源于龙洞的大辛河，及其以西的中井、下井、浆水泉诸条冲沟，地表水

24、沿河渗漏，地下水位朝白泉依次降低，牛旺庄（1970年代该村打过38眼岩溶深井）、徐家庄（有单井涌水量300立方米/时岩溶深井）是岩溶水最流畅地地段。故东梧断层以西这片纯石灰岩分布区，根据水的重力流理论和地层学、构造地质学理论和水文地质钻探实践，应划入白泉泉域。 1982年3月1日全市地下水位统一观测发现，在还乡店、肉联厂、生物制药厂附近拟建自来水厂，打井三眼，因火成岩太厚水量太小而废。这些井抽水前和抽水后都没有真水位。其中一眼抽水时水位高程降到6米，抽水后水位恢复极慢。另一眼井3月1日统测水位水位21米，比白泉水位还要低。 这次水位统测还发现，洪家楼殷家小庄一眼400米深井，土层以下全部为火成

25、岩，地下水类型属“上层滞水”，而不是石灰岩岩溶水水位。 东郊白泉附近3月1日水位是25.625.7米，当天趵突泉水位是266米。两泉之间的洪家楼、七里河，由西往东4眼井的水位是31.17、32.05、29.06、29.39米，比白泉和趵突泉水位都高。 葛家庄灯泡厂一眼深井水位27.53米，往东窑头村南井水位27.43米，往西趵突泉水位是266米，灯泡厂井比东西两侧水位都高。从不透水的羊头峪白云质灰岩，到灯泡厂闵子骞墓洪家楼殷小庄肉联厂还乡店，一路看来，都是厚层火成岩岩体与泥灰岩、石灰岩穿插混杂，附近铁矿废坑随处可见，岩溶水通透性差，应定为趵突泉泉域与白泉泉域的界线。 有人会问：火成岩不管多么厚

26、，底下都是石灰岩，岩溶水在趵突泉和白泉之间能不联通吗？从理论上讲，总有联通的地方，但至少是通透性不强。这里要指出的是，市内四大泉群实为一个泉群，相距遥远的白泉是另外一个泉群。泉群是泉域地下水的集中排泄口，就像黄河口是黄河流域的唯一排泄口一样。市内泉群和白泉泉群如果是一个泉域，就不能有两个排泄口。 有人会问：西郊腊山、峨嵋山泉和趵突泉不是一个泉域、两个排泄口吗？要知道前者泉口高、流量小，旱年断流。后者泉口低、流量大，如无过量开采旱年也不断流，主次不能倒置。趵突泉群是主流泉群恐怕无人怀疑。再看白泉和趵突泉：白泉泉口比趵突泉泉口低，水位相差1米，如果是一个泉域，水往低处流，两个泉群的水应集中从白泉一

27、个泉口流出，趵突泉顶多像峨嵋山泉那样，是一个不起眼的泉子，或本来就不应该存在。两个泉域、“两碗水”的界限问题，最根本依据是通过大量野外勘察、地质钻探、抽水试验、水位水量观测等手段，弄清地质构造、岩层的含水性和通透性。从建国50多年地质部门和水利部门做的工作来看，结论是明确的。 三、 解读济南泉群 济南十大泉群。济南市在重新审定七十二名泉的同时，从地理和旅游的角度划分了十大泉群。它们是济南市区趵突泉泉群、黑虎泉泉群、珍珠泉泉群、五龙潭泉群，市区外东郊白泉泉群，章丘明水百脉泉泉群，历城彩石玉河泉泉群、历城柳埠涌泉泉群，长清万德袈裟泉泉群，平阴洪范池泉群。 趵突泉泉群从水文地质学的角度划分，市区“四

28、大泉群”实际是一个泉群，它们同一个来源、同一个补给区，应统称“趵突泉泉群”，它的补给区应统称“趵突泉泉域”。柳埠涌泉泉群和万德袈裟泉群位于市区“四大泉群”的泉水补给区，各个小泉子彼此没有水力联系，两个小泉群之间也没有水力联系。但这些山泉的泉水通过河道渗漏，最终流向市区四大泉群。以趵突泉为代表的济南市区泉群，即狭义的“济南泉群”，位于千佛山石灰岩与华山、鹊山、无影山那样的火成岩（岩浆岩）阻水体的接触部位，其成因符合上升泉形成的三个条件：就地层条件而言，石灰岩含水层向北倾斜，地下水向北流动，遇到火成岩阻水体的阻挡和覆盖，无压潜水产生承压力，转化成承压水，即形成趵突泉群和黑虎泉群。再往北至泉城路北侧

29、，上覆火成岩变厚，裂隙度变小，下伏石灰岩承压水沿裂隙逸出地表，只冒泡不喷涌，即五龙潭泉群，珍珠泉群。再往北由于火成岩厚度增大，裂隙减少或没有裂隙，地面见不到泉子。当然，在此打钻穿过土层、火成岩，打入下伏石灰岩含水层，只要地面高程低于趵突泉泉口，即可出现自流喷泉。这样做会造成泉口转移，破坏泉水名胜，应严加禁止。 白泉泉群其补给区称“白泉泉域”。彩石玉河泉群位于白泉泉群的补给区，玉河泉的类型，属寒武系张夏灰岩出水的上升泉。补给面积比一些山区石灰岩夹层小泉来水量大，但这些泉水流经山前奥陶系纯石灰岩分布区全部沿河渗漏，最终流至白泉排泄。白泉泉群因泉域地下水大量开采已多年断流，只有连续丰水年泉水才能重现

30、。 百脉泉泉群以百脉泉为代表的明水泉泉群，补给区地跨淄博、章丘两地，称“明水泉泉域”。其性质与趵突泉、白泉泉群和泉域完全相同，都是奥陶系岩溶大泉，并称济南市三大泉群、三大泉域。（见“济南市三大泉域示意图”）洪范池泉群平阴洪范池泉群位于长城岭以南，泉的类型属寒武系张夏灰岩出水的上升泉，长城岭南地表水地下水自成体系，流向大汶河。洪范泉水并非直接流去大汶河，而是经过孝直、孔村以及相邻的肥城石横纯石灰岩地区，沿途渗漏，补给孔孝水源地，亦即石横电厂水源地。 市区泉群为什么局限在一定范围? 为什么趵突泉五龙潭及西泺河以西、黑虎泉珍珠泉及东泺河以东没有泉子？这要讲地质构造。济南老城区，东西两侧存在二条大断裂

31、（即断层），西侧千佛山断裂，走向北北西。东侧羊头峪断裂，从羊头峪村西向北延伸(推测)。两条断裂，外侧地层下落，内侧地层抬升。抬升的断块专业名词叫“地垒”。地垒两侧，也就是白云质灰岩岩溶含水层的两侧，都是下陷的巨厚的火成岩阻水体，岩溶承压水冲破上覆土层和较薄的火成岩阻水体涌出地表，形成济南泉群，即趵突泉等四大泉群。济南泉群分布范围，南至黑虎泉、护城河；东、西也是护城河，即东、西泺河；北至省人大、省政府大院，面积约2.6平方公里。在此范围内，到处涌泉，挖地成泉。 既然2.6平方公里范围内到处涌泉，挖地成泉，为什么泉子集中在沟底或低洼处呢？就地形条件而言，低洼处覆盖层较薄，承压水易从薄弱环节突破。就

32、地质构造而言，泉子相对集中在断层破碎带上。千佛山断层分布着趵突泉、五龙潭泉群。羊头峪断层分布着黑虎泉、珍珠泉群（推测）。两条断层相近，其间基岩也有裂隙存在，同样有泉眼零星分布。 泉水喷涌为什么形态不同？为什么趵突泉三股流水，被古人喻为“泺水发源天下无，平地涌出白玉壶”、“泉源上奋，水涌若轮”呢？为什么黑虎泉水不垂直上冒，从石雕虎口喷出呢？为什么珍珠泉、五龙潭只冒水泡而不出现雪涛翻滚呢？为什么金线泉水面上出现一条线呢？等等。济南泉水类型属石灰岩岩溶地下水。石灰岩主要物质成份是碳酸钙，白云质灰岩主要成分是碳酸钙和碳酸镁，都是可溶性岩石。在地下水的长期作用下，有的岩石裂隙被溶蚀并扩大为溶洞。在地下水

33、的排泄区，溶洞尤为发育。推测趵突泉水至少从相邻三条岩石裂缝冒出。历代整修泉池，同时对泉口作相应处理，如将块石垒砌三井，以凿孔石板盖之，或三条裂隙置入铁管使其三股水沿管孔喷涌，使泉形更为壮观。黑虎泉水出自护城河岸坡石窟，上覆胶结砾岩亦有裂隙。人工将泉水分三股通入石雕虎口，改垂直上涌为水平喷吐，使泉名与泉形相符。五龙潭、珍珠泉等冒水泡的泉子实际也是岩溶承压水垂直上涌，但要通过上覆火成岩裂隙和砂砾石孔隙到达地面，此裂隙和孔隙度与碳酸盐岩石的裂隙溶洞空间无法相比，承压水被均匀分散逸出，裂隙中的空气同时被水流带出，呈现串串气泡。其实趵突泉、黑虎泉也有气泡逸出，只是水流湍急，叫人无法分辨而已。金线泉应有两

34、股泉流并发，两个圆波相碰相挤，拢起一线。从理论上讲，两股水的承压力与各自波及的泉池面积应该相等。这与泉池形状和泉点在池中的位置有关。 四、各泉域的界定 为弄清各泉域的边界，济南市水利局根据农业区划水资源调查任务，组织章丘、历城、长清水利局及乡镇水利站等近千名职工于1982年3月1日举行了全市地下水位统一观测活动。市区由山东省地矿局八O一地质队观测，资料与水利部门交换使用。这次观测共完成石灰岩深井261眼（八O一队62眼），浅层井246眼。在同一天，还测量了黄河各险工段11处、小清河各桥闸10处、其他河道11处、水库2处的地表水位。 从济南地质图上，可以看到自西向东有四条北西30方向的大断层，即

35、马山断层、千佛山断层、东梧断层（刘志远断层）、文祖断层。它们平行排列，各断层的东盘岩层皆向北平移，而各断层的西盘岩层，皆向南平移；垂直方向上，东盘岩层上抬，西盘岩层下落，规律性极强。断裂使本来连续成层岩石断开和错位，东、西两盘一边是石灰岩强透水层，一边是不透水的火成岩或煤田砂页岩，石灰岩岩溶水只能沿断层破碎带和透水性极强的石灰岩裂隙岩溶通道向下游泉口流去，泉群依断层而存在（见“济南市三大泉域示意图”） 济南地区的岩溶水自东向西划分为明水泉泉域、白泉泉域、趵突泉泉域和长孝水源地四个单元。各泉域几乎囊括了山区全部地下水。各泉域在排泄区分别以文祖断层、东梧断层、千佛山断层为界。马山断层以西为“长孝水

36、源地”（详见泉域示意图）。各泉域在中上游的分界线，属变质岩、寒武系闭合流域的，以分水岭为界。断层两侧都是奥陶系石灰岩的，要用统一观测岩溶水区域水位的方法，编制等水位线图加以确认。当然，找出的地下水分水岭（泉域边界）与地质构造、岩层含水性、岩浆侵入等因素也应该吻合。 趵突泉泉域。马山断层与千佛山断层之间的奥陶纪纯石灰岩分布区，由于石灰岩裂隙岩溶十分发育，具有广泛的储水空间，就像一个巨大的地下水库，接受多方来水。其中包括分布区本身降雨垂直入渗补给、上游洪水过境沿河渗漏补给、上游基流侧向补给。这里说的“上游”指北大沙河流域、玉符河流域、兴济河流域的上游。可以说这个“水库”囊括了三个流域的地下来水和部

37、分地表水渗漏。沿着一定的水力坡度流向趵突泉。也正是因为具有“水力坡度”，与泉口承压水头存在压差，如上所述，五龙潭泉口是趵突泉泉域内的最低点，不管流域内降水少到什么程度，最低泉口不会干涸。各流域水情说明如下： 北大沙河 小崮山拦河坝（现在的大学城人工湖）以上属“闭合流域”。上游洪水与雨洪过后的河道基流，越过坝址溢洪道，部分洪水泄入黄河，其余沿河渗漏。渗入马山断层以东、分布在长清城关、平安店一带的大片纯石灰岩地区，变成岩溶地下水。向西受马山断层阻挡，往北受黄河水顶托，岩溶水只能向西郊运动。请看以下数字：1982年3月1日统测水位，北大沙河入黄河口的黄河水位是29.89米，玉符河入黄河口的黄河水位是

38、29.11米。济平公路两侧岩溶地下水位由西往东是：名庄30.15米、藤屯29.53米、杜庙29.55米、丰齐29.28米、古城28.96米、峨嵋山水厂28.71米、大杨庄水厂28.86米、趵突泉26.63米。数据表明黄河水及河床泥沙持水层，至少在玉符河以西对岩溶水有顶托作用。岩溶水位由西往东渐次降低，表明长清岩溶水向趵突泉补给。（见1982年3月1日全市地下水等水位线图） 玉符河 卧虎山水库以上亦属“闭合流域”。上游洪水和雨洪过后的河道基流越过坝址溢洪道，部分泄入黄河，其余沿河渗入石灰岩裂隙，变成岩溶地下水。此水向北受到大金庄、段店一线的火成岩体阻挡，向东直奔趵突泉流去。扣除腊山、大杨庄、峨嵋

39、山水厂年开采量和厂矿单位、农村人畜用水量，其余即为市内泉群年出流量。 兴济河 流域范围较小，东侧为千佛山断层。断层东侧有千佛山、橛子山、黑峪顶等；村庄有搬倒井、白土岗等，地面属兴济河流域。地下深部含水层位于断层破碎带附近，地下水仍属本流域。流域内土屋、八里洼、十六里河、英雄山及兴济河支流九曲、文庄、七贤、井家沟一带，分布大片纯石灰岩，暴雨洪水流入小清河，50毫米降雨形不成地面径流，全部渗漏，是趵突泉的直接补区。 此外市区以南还有几个小流域，如山水沟、羊头峪，西郊106医院上游饮马河等，也在泉域范畴。 趵突泉泉域北界 从羊头峪起始，经珍珠泉、五龙潭，向南至马鞍山路、经十一路、二七新村、梁庄，沿兴

40、济河至段店，往西经大金庄、睦里庄，直至黄河，然后沿黄河至长清老县城西，到马山断层为止。西界 沿长清北大沙河与南大沙河分水岭至长城岭。南界 沿长城岭经界首、药乡森林公园、梯子山、至七星台。东界自七星台沿玉符河与小清河流域分界线，经瓦岗寨、溜马岭、金刚纂、青铜山、黑龙寨、猪耳顶、黑峪顶，经搬倒井村至羊头峪。泉域面积1220平方公里，地下多年平均水资源量1.8亿立米。 白泉泉域。文祖断层与东梧断层之间，东梧断层与千佛山断层之间，两个断块含水性最好的奥陶纪纯石灰岩分布区出现在文祖、埠村、曹范、孙村、郭店、姚家、王舍人一带，是白泉泉域岩溶地下水的富集区。区内各条河流上游，包括垛庄水库、狼猫山水库、蟠龙水

41、库、岩棚水库、孟家水库、浆水泉水库等闭合流域的洪水、基流，至本区大部渗漏，最终由白泉泉群排泄。白泉泉口为泉域内地势最低点。 白泉泉域的边界：西界自羊头峪村东的燕子山起，经马家庄、闵子骞墓、洪家楼、黄台铁矿、生物制药厂、还乡店，沿小清河至洪家园。沿线泥灰岩被火成岩岩浆穿插，多处含铁矿石，透水性不好。小清河北岸为华山、驴山、卧牛山等火成岩岩体。南界由燕子山往南经搬倒井、黑峪顶、猪耳顶、金刚纂、溜马岭、瓦岗寨到七星台。由七星台沿长城岭章丘段至蒲篁岭。东界由蒲篁岭沿锦屏山山脊线至文祖镇长水村。北界由长水村沿煤田与石灰岩界线，经埠村、曹范、西卢、孙村、郭店、重型机械厂、谢家屯、孙家卫、冷水沟、水坡，至洪

42、家园。泉域总面积496平方公里，多年平均水资源量1.38亿立米。 目前，白泉泉域地下水开采量大于补给量，白泉泉群全年断流已20余年，2003年降雨900毫米开始复涌。 明水泉泉域。 文祖断层与淄博市禹王山断层之间的地块，南至长城岭，北至石炭系与中奥陶系交界线，为明水泉泉域。明水泉口为泉域内地势最低点。三德范村以南，文祖断层两侧皆奥陶纪纯石灰岩，因受断层牵引，西盘岩层向东倾斜，水位观测资料证明，西盘水位越往西越高，故将此小流域，即锦屏山分水岭以东划入明水泉域。泉域面积355平方公里，地下水资源量1.2亿立米。 长孝水源地。长清马山断层以西，“长孝水源地”接纳长清南大沙河及清水沟流域地下来水。根据

43、地质构造分析，长清城关与归德之间马山断层北段，东侧是奥陶系石灰岩，西侧是煤田，东侧奥灰顶部也是煤田。地质构造酷似济南东郊白泉和明水泉群构造。在地质历史上这里应该是一个规模可观的泉群。在有记载的历史上，这里先后经历了济水、大清河、黄河变迁。沉积了数百米厚的第四系覆盖层，泉子完全被掩埋。作为水文地质单元，与其他泉域没有区别。但因为没有地面泉群，只能叫“水源地”。其补给区也不叫泉域。 孔孝水源地。平阴洪范泉群位于长城岭以南，地表水地下水自成体系，流向大汶河。泉水并非直接流去大汶河，平阴山南孝直、孔村以及相邻的肥城石横地区，属奥陶系石灰岩地区，大量接受地表水渗漏补给，岩溶水丰富。石横电厂的供水井，打在

44、平阴地盘上。这里可叫作“孔孝水源地”。 平阴水源地。平阴山北大面积分布下奥陶系白云质灰岩，田山电灌站黄河河底出露白云质灰岩。县城东北局部为奥陶系纯石灰岩，面积约60平方公里。可叫平阴水源地。平阴山北地表、地下水大部排入黄河。奥陶系纯灰岩分布在黄河北东阿县。东阿县城水源地开采的是平阴水。 以上三大泉群、三个水源地及其泉域和流域，包容了全部济南山区地下水资源。富水地带集中在山前纯石灰岩分布区。其中，最富水地段集中在济南市内泉群、东郊白泉泉群、章丘明水泉群的排泄区；次富水地段集中在章丘圣井鸡山断裂带、西郊邵而丰齐古城断裂带、长清马山断裂带、平阴山南石横断裂带。每个富水段，都与断裂带有关、与奥陶系石灰

45、岩有关、与泉域或补给区地形最低凹的排泄点有关。 五、泉域岩层分布 济南地区最古老的岩石是以花岗片麻岩为主的变质岩，分布在长清、历城和章丘的南部山区。泰山也是这样的岩石，它是由原生的岩浆岩或沉积岩变质而成。“变质岩”是个综合名称，常见的花岗片麻岩、黑云母片麻岩、片岩、大理岩等均属变质岩类。一、济南泉群与泉域 泰山及其周围在地质历史上长期处在陆地状态，直到距今5.7亿年的时候，它的周围被海水淹没，但泰山本身及其附近仍为山丘和陆地。平阴、长清、历城、章丘乃至华北地区都是当时的海域。不同的岩层大多在海洋生成，也有在陆地河流、湖泊沉积而成的，其生成时期，在地质学上做了如下划分： （一）寒武纪 当泰山古陆

46、被风化剥蚀的碎屑物质随地表水带入海洋，滨海地区沉积以泥沙为主，后来变成了页岩和泥质灰岩；较深海域溶解在水中的碳酸盐，沉淀析出，后来形成了石灰岩。到距今5亿年为止，历时7千万年的这套沉积岩层称“寒武系”，5.75亿年这段时间称“寒武纪”。“系”是地层单位，“纪”是时间单位。寒武系及其以后的沉积地层，总称“沉积盖层”，而其下伏的变质岩，称“结晶基底”，因为组成变质岩的矿物颗粒多是晶体。（图一） 一、济南泉群与泉域 （二）奥陶纪 从距今5亿年的时候起，泰山周围的海洋进一步下沉，海水入浸范围不断扩大，到距今4.4亿年为止，历时6千万年沉积了一套以碳酸岩即石灰岩为主的沉积建造，其总厚在本地区600800

47、米。这套岩层称“奥陶系”，这段时间称“奥陶纪”。(图二) 一、济南泉群与泉域 （三）志留纪和泥盆纪 从距今4.4亿年始，已沉积的寒武系与奥陶系地层上升为陆地，海水向更远的地方退去。奥陶系地层顶面长期受到风化剥蚀，达九千万年之久。在此期间，地质历史上经历了志留纪与泥盆纪（SD）。这两个纪在我国北方无沉积，但在南方仍然是海洋，沉积了很厚的岩系。（图三） 一、济南泉群与泉域 （四）石炭纪 距今3.5亿年到2.85亿年，历时六千五百万年地史上称“石炭纪”。在此期间被风化剥蚀的奥陶系岩层陆面，曾经六次海水侵入，相应的有六次海水退却。每次海水侵没，都沉积了一层石灰岩，共为六层。最下一层灰岩厚度10米左右，

48、称“徐家庄灰岩”。其它五层厚度14米不等。海水退后，本地属海滨地带，曾经有十三次大范围森林覆盖，每次林木被海水或陆地泥沙迅速掩没，最终都形成了煤层，共计十三层。这套由六层灰岩和滨海泥沙质岩石并含煤十三层的沉积建造，自上而下14层煤及其相间砂页岩，属“二迭系”（P）。由第五层煤往下称“石炭系”（C）。石炭系在本地区约200米厚。（图四） 一、济南泉群与泉域 （五）二迭纪 从2.852.3亿年，历时五千五百万年的地质历史时期称“二迭纪”。本地区二迭系属陆地河湖砾砂沉积建造（P），其岩层是陆地水成岩，因气候炎热氧化剧烈，一些含铁质较高的沉积层变为红色岩层，称“红层”，主要由砂页岩组成，其下部含煤（1

49、4层）；中、上部含铝土矿2层。二迭系在本地区总厚1200米，主要分布在章丘、淄博等地。 （六）三迭纪 距今2.31.95亿年，这段时间称“三迭纪”。本地区无沉积，地层缺。 （七）侏罗纪 距今1.951.37亿年，历时五千八百万年。全部沉积均属陆地河湖砾砂建造，称“侏罗系”。下部含煤二层。岩层多属灰色或绿色，代表了温凉的气候环境。该系地层分布于章丘中部、历城董家、遥墙一带。 （八）白垩纪 距今1.370.67亿年，历时七千万年。本地区无沉积岩层，但本纪初期距今约1.3亿年的时候，地壳发生了大规模的造山运动，我国北方燕山山脉隆起，泰山继续隆起，使寒武纪、奥陶纪、石炭纪、二迭纪、侏罗纪沉积的水平岩层

50、隆起并向北倾斜，同时产生一系列北西方向的断裂，如文祖断裂、东梧断裂、千佛山断裂、马山断裂等，经过亿万年的流水冲刷剥蚀，形成现在的济南山区和丘陵地形地貌。伴随造山运动，地壳深处的岩浆沿大断裂上涌，其喷出的岩流冷凝而成安山岩、玄武岩等。其喷发的火山灰降落后，形成火山凝灰岩。未喷出地表的岩浆侵入到以上各系地层中。济南市区岩浆侵入岩体，经风化剥蚀裸露地表的有华山、鹊山、无影山、药山、粟山等。岩浆沿奥陶系泥灰岩侵入，其接触带局部生成铁矿石，如张马屯、郭店等处铁矿。这个时期形成的岩浆岩，凡喷出地表的，称“燕山期喷出岩”，凡侵入其它岩层的，称“燕山期侵入岩”。本地区岩浆岩的种类有辉长岩、闪长岩等。鹊山辉长岩

51、体，有专业名词“济南辉长岩”，作为建筑材料俗称“济南青”。侵入岩被剥出地表的还有历城柳埠宅科的花岗岩，肉红色的属“钾长石花岗岩”，作为建筑材料俗称“柳埠红”。 （九）第三纪 距今0.670.02亿年，地史上称“第三纪”。这段时间的沉积建造称“第三系”。第三系仍为陆地河湖砾砂沉积层，但没有硬结为岩石。土层比常见的黄土、红土更坚硬一些。其色调为黄、白、灰等呈斑驳状，砾石也呈半胶结状态，黑虎泉洞穴底部就是这层砾岩。丘陵与平原交界处有时见到“淡水灰岩”，是湖泊中沉积的次生性的白色石灰岩。在第三纪地壳发生了大规模的造山运动，喜马拉雅山脉隆起，对本地区地质构造产生影响。比如强烈的地震将侏罗白垩纪燕山运动形

52、成的断裂体系 “震活”，同时产生新的断裂和裂隙，增强了断裂带及岩层裂隙的导水性，对各大泉群的形成具有重要作用。 （十）第四纪 指距今200万年到目前的地质时期。沉积物以黄土、红土、古河道与今河道之砂砾石为主。山坡及冲沟内的松散沉积或堆积物亦属第四系。 关于地层岩系的划分，最早研究地层的地质学家曾把各个地质时代的岩层或松散沉积物按不同岩土性质或密实程度划分为四个岩系： “第一系” 指5.7亿年前的变质岩系。即从45亿年前地球形成到5.7亿年之间形成的岩石。原生岩石也分为变质岩、沉积岩、岩浆岩三大类。它们经受了历次地壳运动和火山活动的热力和压力的作用。原生的岩石已变的面貌全非，岩性发生了根本性的变

53、化。例如原来是岩浆岩的花岗岩，经高温和挤压使构成岩石的矿物呈定向排列，取名“花岗片麻岩”。也就是说花岗片麻岩是变质岩的一种，而不再属于岩浆岩类。再如原来是石灰岩经热力和压力作用，变成了白色结晶状的“大理岩”。也就是说，大理岩是变质岩的一种，而不再属于沉积岩类。地质学家最早将变质岩类称“第一系”。后来将第一系进一步划分为两部分，其上部称“元古界”，其下部更古老的岩石称“太古界”。“界”是比“系”更大的地层单位。相应界的时间单位称“代”。代是比“纪”历时更长的时间单位。第一系的上部称“元古界”，相应的时间单位称“元古代”，元古界地层在本地缺失。下部称“太古界”，相应的时间单位称“元古代”。泰山片麻

54、岩属“太古代”形成的岩石。“第一系”这个名词现在已经不用了。 “第二系” 指5.7亿年到6700万年的沉积岩系，包括寒武、奥陶、志留、泥盆、石炭、二迭、三迭、侏罗、白垩九个岩系，它们的共同特点是成层的，它们的多数是由流水搬运和沉积而成的岩石，所以叫“水成岩”，但成层岩石并非都是水成岩，比如火山灰或大风吹起的黄土沉积在大陆或海水中，也形成成层岩石，因此一般不称水成岩，而称“沉积岩”。 第二系历时5亿多年，沉积了巨厚的地层，其内容太庞杂了。后来，地质学家又把前六个系即寒武、奥陶、志留、泥盆、石炭、二迭系，归纳为一个“界”，称“古生界”。也就是说，这六个系的岩层加起来叫古生界，相应的地质时期称“古生

55、代”；把后三个系即三迭、侏罗、白垩系归纳为另一个“界”，称“中生界”，其相应的地质时期称“中生代”。每个纪之间，即在一个纪结束、而另一个纪开始的时候，地球表面在一些地域发生地壳变动。地壳变动的阶段性和地域性，决定了沉积物质的差异性。同样都是寒武系地层，在欧洲和亚洲有不同的相貌，在一个国家的不同地方，沉积物相貌也有不同。岩石相貌称“岩相”，岩相不仅反映组成岩石的物质成分，也反映岩石形成的环境。如“红岩层”反映气候炎热的氧化沉积环境，“绿岩层”反映气候温凉的还原沉积环境。“第二系”这个名称现在已不使用了。 第三系 第三系的主要特征是“半成岩”状态，它即不同于古生代和中生代地层岩性，也不同于第四系完

56、全松散的沉积层。它是致密成层岩石和松散成层沉积物的中间过渡类型，它是非岩非土的沉积层。“第三纪”和“第三系”名称至今仍然沿用。 第四系 指从距今200万年到现在的沉积层，它也是成层的，但又是以松散为特征的。它是未硬结成岩的近代沉积物。地表大面积覆盖的土层、河道中的砂砾石、山坡上的堆积物、乃至新风化崩裂的岩石碎屑，都属于“第四系”。相应的时间单位叫“第四纪”。两种名称至今仍然沿用。第三纪和第四纪历时6700万年，这段时间地史上叫“新生代”。第三纪6500万年地史上划分五个时段，称：古新世、始新世、渐新世、中新世、上新世。中新世后期喜马拉雅山隆起，这次造山运动波及本地。大地震使本地区原有地质构造和

57、地貌形态再次变动，济南各大泉群的总体布局从这时形成。以后经历数千万年，泉群位置有变动。地盘上升必然引起河道下切，叫作“向源侵蚀”。原来泉的位置代表了当时的“侵蚀基准面”，现在抬高到山半腰了。可以想像一些山半腰存在的溶洞，当初曾在地下水面以下。不同高度的溶洞代表了不同时期的“侵蚀基准面”，即地下水面。第四纪200万年地史上划分两个时段，称：更新世和全新世。全新世历时5万年，相当考古学的“新石器时代”。 关于岩浆岩。它不属于哪个系，也不是成层岩石。顺层侵入的岩浆岩看起来成层，但它本身是不成层的。在地质历史的长河中，岩浆喷发总是相伴地壳构造运动而发生。岩浆岩也叫“火成岩”，“火成”是对“水成”而言的。岩浆沿地壳断裂上涌，伴随有热液和气体。热液中含有大量矿物质成份，当冷却和沉淀析出时，充填了裂隙而形成“岩脉