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2017年07月30日  第三章  泉水生成的地质条件

2017-07-30 13:38阅读：

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第三章 泉水生成的地质条件
一、地层分布
根据地质学对各地质年代的岩层的划分，结合济南地区的实际作如下描述：

（一）太古代变质岩
济南地区最古老的岩石是太古代的变质岩，分布在长清、历城和章丘的南部山区长城岭一带。泰山就是这样的岩石，它是由原生的岩浆岩或沉积岩经受地壳变动的压力和热力变质而成。“变质岩”是个综合名称，常见的变质岩种类有花岗片麻岩、黑云母片麻岩、片岩、大理岩等。

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根据地质学知识，秦岭（地轴）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，它的北面乃至华北地区全部被海水淹没，海域沉积了寒武纪和奥陶纪石灰岩、碎屑岩层。后来地壳上升，海水退却，在石炭纪、二迭纪、侏罗纪的时候，陆地上河湖沉积了砂页岩层。侏罗—白垩纪造山运动（燕山运动），鲁西隆起，地壳表层的掀斜和断裂，形成不同断块（地质单元）。泰山以北、济南地区有以下规律：在垂直方向地层由南往北掀斜，岩层南高北低斜插，南部泰山古老变质岩翘首地面，中北部寒武、奥陶、石炭纪地层在平原倾伏于土层之下：

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泰山北麓构造变动(造山运动)岩层由南往北呈掀斜状

从下面“济南地质图”上可以看出：南部粉红色为裸露变质岩分布区，依次向北绿色为裸露寒武纪岩层分布区、灰白色为裸露奥陶纪岩层分布区，往北微红色为黄土复盖区；黄土以下亦有隐伏奥陶纪石灰岩、石炭二迭纪和侏罗纪砂、页岩等。图右上角兰色及浅绿色为裸露侏罗纪砂页岩、白垩纪火成岩分布区。深红条块为裸露火成岩侵入体；红线为断层，红虚线为黄土以下的隐伏断层。

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济南地质图

太古代以后称元古代，元古代地层在济南地少见。元古代以后称古生代、中生代、新生代；各代又划分为不同的“纪”，各纪均沉积相应的岩层系列。

（二）古生代沉积岩
寒武纪 当秦岭古陆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”，5.7—5亿年这段时间称“寒武纪”。“系”是地层单位；“纪”是时间单位。寒武系地层在济南地区厚度500米左右，分布在南部山区，由东往西围绕变质岩分布区以北呈扇状分布，见“济南地质图”。
寒武系及其以后的沉积地层，总称“沉积盖层”。其下伏的变质岩，因其组成的矿物颗粒多是晶体，称“结晶基底”。（图一）

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奥陶纪 从距今5亿年的时候起，秦岭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。其总厚在济南地区800米左右，分布于南部山区北沿，局部隐伏于山前平原土层之下，这套岩层称“奥陶系”，这段时间称“奥陶纪”。(图二)
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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9千万年之久。在此期间，地质历史上经历了志留纪与泥盆纪（S—D）。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）
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石炭纪 距今3.5亿年到2.85亿年，历时6千500万年，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6次海水侵入，相应的有6次海水退却。每次海水侵没，都沉积了一层石灰岩，共为6层。最下一层灰岩厚度10米左右，在济南、淄博地区称“徐家庄灰岩”。其它5层灰岩厚度1—4米不等。海水退后，本地属海滨地带，曾经有13次大范围森林覆盖。每次海水入侵，林木被海水和陆地泥沙迅速掩没，最终形成了煤层，共计13层。这套由6层灰岩和滨海泥沙质岩石并含煤13层的沉积建造，自上而下1—4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，分布在章丘中部、历城中北部及长清黄河岸边。（图四）
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二迭纪 从2.85—2.3亿年，历时5千500万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—4层）；中、上部含铝土矿2层。二迭系在本地区总厚1200米，主要分布在淄博、章丘、历城董家镇等地。
（三）中生代沉积岩
三迭纪 距今2.3—1.95亿年，这段时间称“三迭纪”。本地区无沉积，地层缺。也有人把二迭系顶部600米厚的凤凰山组紫色砂岩划入三迭系。
侏罗纪 距今1.95—1.37亿年，历时5千800万年。全部沉积均属陆地河湖砾砂建造，称“侏罗系”。下部含煤2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北部、历城董家、遥墙一带，。
白垩纪 距今1.37—0.67亿年，历时7千万年。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。鹊山辉长岩体，冠有学名“济南辉长岩”之称，作为建筑材料，当地称为“济南青”。侵入岩被剥出地表的还有历城柳埠桃科花岗岩。肉红色的“钾长石花岗岩”作为建筑材料，当地称为“柳埠红”。
（四）新生代沉积层
第三纪 距今0.67—0.02亿年，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，但没有完全硬结为岩石。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—白垩纪燕山运动形成的断裂体系再次“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，对济南各大泉群的形成具有重要作用。
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。
（五）燕山期岩浆岩
关于岩浆岩 岩浆岩不属于哪个系，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”或“矿脉”。它们的成因用“火成”欠妥，因此比较科学的称谓叫作“岩浆岩”，而不叫“火成岩”。
岩浆岩在本地区常见的有辉长岩、闪长岩、花岗岩等，它们是未喷出地面就冷凝的岩石，叫“侵入岩”；喷出地表后冷凝的岩浆岩叫“喷出岩”，如本地区出现的有安山岩、玄武岩、流纹岩等。火山灰沉积而成的岩石，称“火山凝灰岩”，它属于沉积岩类，见于章丘长白山。

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