第二章
泉水生成的地理因素(2)
二、地貌特征
地形和地貌是反映地球表面形状的概念,地形表述地势高低,地貌描述地表形态及其成因。地貌形态是地壳内力作用和外力作用长期抗衡的结果。内力作用指地壳内部失衡引起的变动,如地震、火山喷发、地层断裂、褶皱、隆起或下沉等,即所谓“造山运动”。外力作用指日晒雨淋、热胀冷缩等物理因素造成岩石崩裂,剥蚀下来的碎石泥沙被洪水带走,粉末被大风吹散,最后在都在低洼处沉积,生成土壤,或被河流带入海洋,最后硬结成岩石。
地貌形态因不同地层岩性和地质构造而异。岩石的力学性质分为刚性、脆性、柔性三种,在内外力的作用下,刚性山体改变较慢,脆性山体容易垮落,柔性山体易被夷平。河道有时沿松软岩层走向或断层破碎带的方向前进,而山顶或山脊一定是坚硬岩石或受坚硬岩石支撑。地貌学根据一定原则对地表形态分类,一般采用形态分类和成因分类相结合的分类方法。济南地貌分类如下:
1、变质岩山地貌 分布在长清、历城南部和章丘西南部山区的长城岭,如同泰山是由变质岩—花岗片麻岩或片岩组成。其母岩为花岗岩(火成岩),受地壳运动压力热力变质而成,其特征是所含矿物如黑云母等呈定向排列。花岗片麻岩力学性质属刚性岩石,极为坚硬,其山势陡峻,山峰呈圆顶或尖峰状,冲沟向四面辐射,山体坡度40—60度,如章丘名山“鸡爪顶”。
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位于长城岭章丘段上的鸡爪顶(海拔924米)
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变质岩沟谷长年涓涓溪流
长清武家乡卧龙峪景区
2、石灰岩山地貌 又称喀斯特地貌。石灰岩由碳酸盐沉积而成,是沉积岩(或水成岩)的一种。济南山区石灰岩分布在变质岩的外围,岩层倾斜方向由章丘境内的北东、历城境内的正北,转变为长清、平阴境内的北西。倾角多在7~15度,一般形成南坡陡,北坡缓的单面山。
单面山是石灰岩山的基本形态。
石灰岩山岩层有一定倾角的称单面山,倾角平缓的称平顶山或方山。平顶山与岩层刚硬、裂隙稀疏不易垮落有关;山谷多呈U形宽谷,切割深度在200~300米,与寒武系下部柔性红页岩有关。如卧虎山、灵岩山等山顶均为寒武系张夏组灰岩,山腰及山下为寒武系红色页岩。
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章丘九顶山针子崖,山峰为寒武系凤山组石灰岩
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灵岩山
海拔683.7米
山顶为张夏灰岩方山
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卧虎山
海拔353.6米
山顶为张夏灰岩的方山或单面山
重岩叠嶂是石灰岩山区的常见现象。
山峰岩层由奥陶系马家沟组灰岩组成,地形坡度多在40~60度,山峰陡峻,岩性质脆、裂隙发育,易于向四方垮落,山谷多呈V形谷。奥陶系下部为刚性白云质灰岩,完整而少有裂隙,冲沟切割深度在200~300米,与寒武系凤山组灰岩、张夏组灰岩一样,易形成悬崖陡壁。
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章丘锦屏山西麓马家沟组灰岩的悬崖陡壁
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长清莲台山寒武系张夏组灰岩形成的悬崖削壁
溶洞发育是石灰岩独有的地质现象。
石灰岩等可溶性岩石受地下水的溶蚀作用形成各种地貌,如石芽、石沟、石林、溶洞、地下河等。石灰岩的主要成分是碳酸钙,水和二氧化碳发生化学反应生成碳酸氢钙可溶于水,于是石灰岩有空洞形成并逐步扩大。这种现象在前南斯拉夫亚德利亚海岸的喀斯特高原上最为典型,所以常把石灰岩地区的这种地形称为“喀斯特地形”。
世界上最大的溶洞是北美阿巴拉契亚山脉的犸猛洞,位于肯塔基州境内,洞深64公里,所有的岔洞连起来的总长度达250公里。洞里宽的地方像广场,窄的地方像长廊,高的地方有30米高,整个洞平面上迂回曲折,垂直面上可分出三层。雨季,整个洞内都有流水,成为地下河流,在坡折处河水跌落,形成瀑布;旱季,局部地区有水,成地下湖泊,可能还有积水很深的潭。
中国是个多溶洞的国家,尤以广西境内的溶洞著称,如桂林的七星岩、芦笛岩等。北京房山周口店附近的上方山云水洞,深612米,有七个“大厅”被一条窄长的“走廊”相连,洞的尽头是一个硕大的石笋,石笋背后即是深不可及的落水洞,有一定规模。济南南部大片石灰岩分布,同样具有喀斯特地貌特征。
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济南东郊龙 洞,洞长80多米
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济南东郊龙洞
(网载)
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章丘龙藏洞串珠状联通,有明代书法家雪蓑“通天透地”匾刻
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长清莲台山娄敬洞,最高处高40米,宽30米,全长175米
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历城彩石镇仙人堂洞
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历城彩石蟠龙山洞
洞长1000余米
游程528米
济南南部山区能进去人的溶洞至少有百座以上,近年刚被发现的大溶洞有历城孙村镇史家峪溶洞、平阴洪范镇任庄溶洞等,长度可能都在千米以上。
济南市区龙洞景区的龙洞(100米)、历城蟠龙景区的溶洞(1000余米)、九曲东北的老虎洞(270米)、蛮子庄南的羊洞、白云洞(240米)、二王寨西坡的八巴洞(210米);长清房头村南的溶洞(300米)、张夏西黄山顶的黄花洞(450米),平阴旧县北死儿山北侧的洞(200米)、旧县东北华山西侧的洞(210米)等。章丘甘泉庄的白云洞,高2.5米,宽15米,可见深25米,沿灰岩层面发育,洞顶有少量石钟乳。
这些溶洞原是在地下水位涨落带形成的,后由于燕山运动,主要是喜马拉雅运动,使地面升起,溶洞才出露在今天的高度。玉符河在西渴马一带潜入地下,北大沙河河水在前大彦潜入地下,形成新一轮的溶洞,最终去向趵突泉;南大沙河河水在前平潜入地下,于长清—孝里沿黄转化为洼地滞水,部分转化为禹成县赵官镇深井取水和煤矿排水。
3、火成岩山地貌:火成岩学名“岩浆岩”。岩浆喷出地面冷却凝固的叫喷出岩,岩浆未喷出地面即冷却凝固的叫侵入岩,其岩石力学性质均属刚性岩石。济南地区火成岩的种类:侵入岩主要有辉长岩、闪长岩(“济南青”)、花岗岩(“柳埠红”)等;喷出岩主要有玄武岩、安山岩、辉绿岩、火山凝灰岩等。
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华
山,火成岩山,海拔197米(网载)
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章丘东北部火山喷出岩山脉长白山,主峰摩訶顶 海拔826.8米
长白山南北绵延20公里,主峰摩訶顶海拔826.8米,其高度可与长城岭诸峰妣美。济南市区火成岩山首推华山,高程197米。火成岩地貌形态仍属尖顶山,山坡40—65度,V形山谷。其他如市区“齐烟九点”粟山、标山、药山、驴山、北马安山等皆一座座火成岩孤山,地貌分类应属丘岭。其中卧牛山、驴山、鹊山等“济南青”石质最佳。
4、丘陵地貌:丘陵多由石炭系、二迭系、侏罗系石英砂岩、长石石英砂岩、砂砾岩等坚硬、较坚硬岩石组成。市区丘陵“齐烟九点”由火成岩组成。丘陵分布在山区与平原的接触带,自东向西由章丘普集玉皇山到明水赭山,从埠村黄家岭到圣井危山,然后到历城董家的虞山(鱼山),沿地层的走向皆由二迭系奎山组石英砂岩组成。历城马头山、神武、章锦、章灵丘、将山、顿丘、沙沟、张马屯等火成岩山丘,沿奥陶系地层(泥灰岩夹
层)走向分布。
丘陵海拔高程一般百余米、数十米,有的孤立于山前平原之上,叫“平原残丘”。丘陵之间宽阔的平原叫“丘陵平原”;中间有大河穿过的,两岸叫“河谷平原”。“河谷阶地”是地盘垂直升降运动的产物,地盘水平上升使得河道下切、冲蚀;地盘垂直下降使的河道充填、淤积。地盘升降运动使两岸留下阶梯状河岸,称之为阶地。两岸被支流冲切,往往形成千沟万壑的地貌景象。在西巴漏河大站南北有明显的二级内迭阶地;玉符河西渴马至筐李庄也有二级内迭阶地。阶地由粘性土夹砂砾石组成,一级阶地高出河漫滩2~3米,二级阶地高出河漫滩4~6米。在济南北郊小清河沿岸,章丘白云湖、芽庄湖一带,有湖沼洼地景观。
丘陵河谷的顶端,也是河道的出山口,山间河道卵石被洪水携带出山,在山口以下扇状分布,形成“洪积扇”。水位以下的洪积扇砾石层极具富水性。
洪积物形成的倾斜平原,属山麓河谷堆积,一般由黄土状亚粘土、亚粘土、粘土夹碎石、砂砾石组成,地形坡度多在5~10‰,在章丘境内最为发育,分布宽度一般在3~10公里,冲沟比较发育,切割深度多在10~15米。在一些河谷上发育有洪积扇,如绣江河在西皋以北,玉符河自罗而庄一直延伸到北店子黄河河床下,北大沙河上的齐庄西北、南大沙河上的前平西北,皆洪积扇部位。
5、山前平原地貌:山前平原又叫“山前倾斜平原”、“冲洪积平原”等。济南的山前平原,从市区直到章丘,凡小清河南岸平原都叫山前平原。长清和平阴山前平原少,山前不远即是黄河,黄河两岸都是黄泛平原。
山前平原具有以下特征:一是地形倾斜度较大3‰,排洪通畅;二是出山口洪积扇(洪积扇相联称“洪积裾”)水源丰富,洪积扇边缘有泉水或河道源头出露,如章丘盘泉寺中的盘泉;三是河道出山后驰骋平原,河曲发育,形成“牛厄湖”,甚至袭夺其他河道,如章丘西巴漏河本属巨野河支流,河床东移最终袭夺并入绣江河;四是济南多南北向河道,由于地球自转,北半球越是高纬度角速度越小,河道冲刷右岸(东岸)现象普遍,右岸岩石裸露而左岸不显。
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山前平原——小清河南岸平原
6、黄泛平原地貌:黄河与小清河之间,东西长170公里,南北宽2—10公里,面积1020平方公里,为黄河南黄泛平原。黄河以北黄泛平原包括济阳、商河两县和天桥区大桥、桑梓店等乡镇。海拔由西南端的30米降至东北端的9米,面积3151.5平方公里,占全市总面积的38.3﹪。
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黄泛平原
三、地貌与泉水
1、长城岭不透水花岗片麻岩是地上水、地下水的天然分水岭。长城岭不仅是地表流域水系的分水岭,更是由于组成它的岩石——前寒武系花岗片麻岩不透水,所以也是地下水的分水岭。长城岭以北的低山丘陵吸纳雨水渗入,形成地下径流,至山区与平原的交界处溢出地表,有的以泉的形式溢出,有的以河道源头形式溢出。
2、济南泉水生成得益于南部山区石灰岩地貌(喀斯特地貌)。石灰岩面积约占山区面积的60%,2000平方公里左右。地下水溶解石灰岩,形成溶洞、溶槽等空间,而溶洞溶槽进一步吸纳雨水渗入,溶洞不断扩大甚至形成地下河。与地表水多的非石灰岩地区相比,地下水多地表水少。据多年统计地表水仅占全年降雨量的10%,而地下水占全年降雨量的25—27%,大部降雨量通过陆面蒸发,或被植物根系吸收而从叶面蒸腾。
3、济南泉水喷涌得益于山前丘陵不透水火成岩和煤田砂页岩阻挡。由于不透水岩体阻挡,迫使南来地下水上涌成泉。山前如果没有不透水岩体阻挡,南来地下水将以“河源”的形式下排,泉水并不突出。“泉”和“源”都属地下水“露头”,性质都是泉。但受阻上涌的泉称“上升泉”,河底自由淌出来的水叫“源”,也叫“下降泉”。下降泉不一定都在河底,山坡上自由流出的泉子亦属下降泉。