地理视域下汶上马庄泉形成机制与水文特征研究

摘要

马庄泉坐落于山东省汶上县义桥镇马庄村东侧，地处鲁中南低山丘陵与鲁西平原过渡地带，是古汶水故道（大沙河/民间赵王河）流域典型的平原沙层承压上升泉，也是汶上南泉河的源头。本文从自然地理、沉积地质、水文动力等维度，系统剖析马庄泉的形成条件与演化机制，研究表明：马庄泉的形成是区域地貌格局、古河道沉积、地层结构、水力梯度及局地地层薄弱带多重地理要素耦合的结果。古汶水长期冲积形成的巨厚沙层为其提供了含水层基础，上覆黏土层构成隔水顶板形成承压环境，区域东北高西南低的地势造就水力坡度，驱动地下水承压上升，沿古河道地层薄弱带出露地表成泉，且泉水径流方向与区域地貌格局高度契合。马庄泉不仅是鲁西南平原罕见的天然泉群，更是古汶水河道变迁的重要水文印记，为沙丘城地望、古中都地理环境研究提供了关键自然地理佐证。

关键词：马庄泉；形成机制；古汶水故道；沙层承压水；平原泉；汶上地理

一、引言

汶上县地处鲁西南腹地，属淮河流域，境内无大型山体，以平原地貌为主，马庄泉作为区域少见的天然泉群，素有“平原出泉”的独特地理景观，且与古汶水故道、沙丘城遗址、古中都县城形成紧密的地理文化关联。长期以来，关于马庄泉的记载多见于地方方志，民间多将其与赵王河传说绑定，而从自然地理层面的系统性成因研究较为匮乏。

从地理学科视角来看，马庄泉的形成并非偶然，而是区域长期地质演化、水文循环、河流沉积共同作用的产物，其泉群分布、涌水特征、径流走向均严格受自然地理条件控制。厘清马庄泉的科学成因，既能填补鲁西南平原承压泉研究的局部空白，也能为古汶水河道考证、区域水文环境复原提供坚实的自然科学依据，同时进一步印证沙丘城、古中都与古河道的地理依存关系。本文基于区域地理调查、地层数据及水文特征，全面阐释马庄泉的形成条件、动力机制与演化规律，还原其完整的地理成因链条。

二、马庄泉区域自然地理背景

（一）地貌区位特征

汶上县整体位于泰沂山脉西南前缘、鲁西黄泛冲积平原过渡带，属于山前倾斜平原向平原地貌的过渡区域，全域地势呈现东北高、西南低的平缓倾斜格局，海拔高度在35米至50米之间，地面坡降约0.3‰-0.5‰，无明显山地、丘陵、峡谷等地形，是典型的鲁西南平原地貌单元。

马庄泉位于汶上县城东南约9公里，义桥镇马庄村东部，恰好处于这一倾斜平原的核心段，周边地势平坦开阔，完全发育于平原地貌之上，不具备山区裂隙泉、岩溶泉、侵蚀泉的地形条件，其成泉完全依赖平原区古河道的水文地质结构，这也是其区别于山地泉的核心地理特征。

（二）古河道地理格局

马庄泉全域严格坐落于唐代古汶水故道（今称大沙河，汶上民间称赵王河） 主干河道范围内，该古河道是古汶水下游的主泓通道，走向自东北向西南，横贯汶上县大秦、贾柏、南站、潘村、义桥，延伸至兖州小孟、新驿、颜店一带，覆盖义桥镇全境。

在漫长的地质历史时期，古汶水作为区域主要河流，长期在此径流、摆动、淤积，塑造了宽阔的古河道谷地与深厚的河流沉积层，奠定了马庄泉形成的核心地貌与沉积基础。古河道的走向、沉积厚度，直接决定了马庄泉的位置、规模与径流方向，二者存在不可分割的地理依存关系。

（三）区域气候与水文条件

汶上县属温带季风性气候，四季分明，雨热同期，年平均降水量约650-750毫米，降水集中于夏季，为区域地下水补给提供了充足的水源。区域地表水系虽不发达，但地下水资源丰富，东北部山前地带的大气降水、地表径流下渗，形成稳定的地下径流，顺着地势向西南平原区汇集，为马庄泉提供了持续的水源补给。

同时，古汶水虽历经河道变迁，但其地下沙层含水层并未消亡，依旧承担着地下水储存、运移的作用，与现代地下水系统形成连通，保障了马庄泉常年涌水、旱季不枯的稳定水文特征。

三、马庄泉形成的核心地理地质条件

（一）沉积地层条件：古汶水冲积沙层含水层

马庄泉的形成，首要依赖古汶水长期冲积形成的巨厚沙层含水层，这是其成泉的物质基础。古汶水发源于泰沂山区，上游流经山地丘陵，携带了大量风化破碎的砂粒、细砾等碎屑物质，进入汶上平原后，河道展宽、水流速度骤减，河流搬运能力大幅下降，携带的泥沙逐渐沉积。

历经千万年的持续冲积、淤积，在古汶水主河道范围内，形成了厚度达5-12米的松散沙层，沙层以中粗砂、细砂为主，颗粒分选均匀、含泥量低、孔隙度大，透水性与储水性极强，形成了巨型的地下孔隙含水层，相当于天然的“地下水库”，能够大量储存、运移地下水。马庄泉所处位置，正是古汶水主泓沉积中心，沙层厚度最大、质地最纯净，储水条件最优，为地下水富集提供了绝佳空间。

（二）地层结构条件：二元结构与承压环境

泉区地层呈现典型的河流相二元沉积结构，这是形成承压水的关键。沙层含水层上方，覆盖着一层厚度2-4米的粉质黏土与重壤土，该黏土层由河流泛滥沉积形成，质地致密、孔隙细小、透水性极差，构成了封闭性良好的隔水顶板。

下部松散沙层为透水含水层，上部黏土层为隔水层，二者上下组合，形成了封闭的承压水文地质结构。这种结构使得地下沙层中的水体无法向上自由散溢，在水源持续补给下，地下水压力不断累积，形成承压水系统，为地下水向上抬升、出露地表提供了动力基础。若缺失这层隔水顶板，地下水将自由下渗、蒸发，无法形成承压泉，这也是平原地区难以形成天然泉群的核心原因。

（三）地势动力条件：水力坡度驱动

区域东北高、西南低的宏观地势格局，为马庄泉提供了核心动力。东北部靠近泰沂山前，海拔较高，大气降水与地表径流在此大量下渗，形成地下水补给区；西南部为平原腹地，海拔较低，属于地下水排泄区，两者之间的地势高差，形成了稳定的东北-西南向水力坡度。

在重力作用下，补给区的地下水顺着沙层含水层，持续向西南方向的排泄区径流、汇集，不断挤压沙层中的水体，使承压水水头持续抬升，最终高于地表高程，具备了向上喷溢的势能。这种由地势高差造就的水力梯度，是推动地下水运动、形成承压水的根本动力，也是马庄泉能够常年稳定涌水的关键。

（四）局地出露条件：古河道地层薄弱带

承压水要突破隔水层出露地表，需要具备局地地层薄弱带，而马庄泉恰好位于古汶水故道的地层薄弱区域。古汶水长期的下切、侵蚀与河道摆动，使得泉区位置的上覆黏土层厚度变薄、结构破碎，垂向裂隙发育，成为整个隔水顶板中最脆弱的地段。

同时，古河道沙层在此处微微隆起，形成河道沙脊，进一步压缩了隔水层厚度，降低了承压水突破的阻力。高压承压水在水头压力驱动下，沿黏土层裂隙、沙层薄弱通道向上抬升，最终突破隔水顶板，在地表集中涌出，形成连片泉群。这一局地薄弱带，决定了马庄泉的具体出露位置，是承压水转化为地表泉的最后一环。

四、马庄泉的成泉机制与演化过程

马庄泉的形成是多重地理要素循序渐进、耦合作用的结果，其完整成泉过程可分为四个阶段：

第一阶段为沉积造层阶段。自新生代以来，古汶水在汶上平原持续径流，携带山区砂粒不断沉积，逐渐形成厚层、纯净的沙层含水层，后期河流泛滥沉积黏土层，覆盖于沙层之上，最终形成“下砂上黏”的二元地层结构，奠定泉群形成的地层基础。

第二阶段为地下水补给富集阶段。区域夏季降水、东北部山前地表径流下渗，转化为地下水，顺着地势坡度汇入古河道沙层含水层，地下水不断富集，水量持续增加，填满整个沙层孔隙。

第三阶段为承压增压阶段。上覆黏土层的封闭作用，使得沙层地下水无法排泄，随着水源持续补给，地下水压力不断升高，承压水水头逐渐抬升，突破地表高程，形成具备喷溢势能的高压承压水系统。

第四阶段为出露成泉阶段。高压承压水沿古河道黏土层薄弱带、地层裂隙向上运移，突破隔水层，在地表平缓低洼处集中出露，形成大小不一的泉眼，连片分布构成马庄泉群。泉水出露后，顺应东北高西南低的地势，向西南方向径流，最终汇入南泉河，完成地下水向地表水系的转化。

在后续演化过程中，古汶水主河道北移，地表河道逐渐淤塞为大沙河，但地下沙层含水层依旧保持完整，地下水循环系统未被破坏，使得马庄泉得以长期保存，成为古汶水河道遗留的天然水文印记。

五、马庄泉水文特征与地理成因的关联性

马庄泉独特的水文特征，均由其地理成因决定，二者高度契合：

其一，沙中出水。马庄泉泉眼直接从细沙中喷溢而出，水质清澈、不含泥石，这是因为其水源完全来自古河道沙层含水层，无其他地层杂质干扰，是典型沙层承压泉的直观表现。

其二，平原出泉。泉群地处无山无谷的平原地带，区别于常规山地泉，核心原因在于其成泉依赖古河道沉积与承压结构，而非地形高差，是平原区特殊水文地质条件造就的独特景观。

其三，径流方向固定。泉水出露后，始终自东北向西南流淌，径流路径与古汶水故道走向完全一致，这是区域东北高西南低的地势格局、古河道走向共同控制的结果。

其四，流量稳定、旱季不枯。得益于巨厚沙层的调蓄作用与承压水系统的稳定补给，马庄泉四季涌水均匀，不受短期干旱影响，流量常年保持稳定，展现出良好的水文稳定性。

其五，明流与伏流并存。泉水上游为明流，下游逐渐渗入沙层，形成地下伏流，这一特征源于沙层含水层的强透水性，也是古河道水文系统的典型表现。

六、结论与地理意义

（一）研究结论

马庄泉是鲁西南平原地区，由古河道沉积、地层结构、地势动力、局地薄弱带四大地理要素耦合形成的沙层承压上升泉，其核心成因可总结为：古汶水千万年冲积形成的巨厚沙层，为地下水储存提供了含水层；上覆致密黏土层封闭沙层，形成承压水环境；区域东北高西南低的地势，造就水力坡度，驱动地下水承压抬升；承压水沿古河道地层薄弱带突破地表，最终形成平原泉群，且泉水顺应地势向西南径流。

整个成泉过程无外力人为干预，完全是自然地理演化的结果，是平原地区古河道水文地质结构的典型产物，也是古汶水河道变迁的重要实物见证。

（二）地理意义

从区域地理角度来看，马庄泉的成因研究，不仅还原了平原承压泉的形成规律，填补了鲁西南地区同类泉群研究的空白，更重要的是，其与古汶水故道（大沙河/赵王河）、沙丘城遗址、古中都县城形成了完整的地理链条。马庄泉作为古汶水地下水文系统的地表出露，直接印证了古汶水故道的走向与分布，为沙丘城地望考证、李白东鲁活动地理环境复原，提供了坚实的自然科学依据，进一步佐证了沙丘城位于汶上义桥、古中都为李白东鲁活动核心的地理结论，兼具自然地理研究与历史地理考证的双重价值。