一、地质构造
研究区地处临清台陷(
图2-2 区域地质构造简图
(据中国地质调查工作项目“石家庄-西柏坡经济区地质环境调查”)
1—Ⅱ级构造单元界线及编号；2—Ⅲ级构造单元界线及编号；3—Ⅳ级构造单元界线及编号；4—工作区范围
晋县断凹的走向NNE，盖层包括第四系、新近系和古近系，最大厚度5500m，盖层下伏基岩为中生界。
根据断裂的规模，区内断裂分为三级：一级断裂为紫荆关深断裂带和太行山前深断裂带。紫荆关深断裂带在太行山段为紫荆关-灵山断裂。自北而南，太行山前深断裂带包括怀柔-涞水、定兴-石家庄、邢台-安阳等三条主干断裂。定兴-石家庄深断裂的南端和邢台-安阳深断裂的北端，位于本研究区内。二级断裂主要有正定东断裂、北席断裂、藁城西断裂、藁城东断裂、晋县断裂和高迁断裂等。三级断裂，主要有古运粮河-牛山-郑村、同阁-百尺杆、良都店-鹿泉-大河和吴家窑-黄峪断裂带等。
二、地层
研究区新生界以下基岩以石炭系、二叠系、侏罗系和白垩系为主，局部分布有古元古界变质岩系及寒武系、奥陶系。基岩之上为巨厚的新生界松散堆积物覆盖，堆积物厚度自西向东由薄变厚。
1.太古宇
太古宇厚度达万米以上。由一套麻粒岩相至角闪岩相的深变质岩组成，在太行山山前断裂以西山区及丘陵区出露地表，其他地段则主要掩埋于元古宇、古生界以下；太行山山前断裂以东则掩埋在平原区深部。
2.古元古界
古元古界地层厚度4000m以上，岩性为甘陶河群板岩、长石石英砂岩、白云岩、蚀变安山岩等，与上覆中元古界呈不整合接触。在太行山山前断裂以西主要出露于鹿泉市区以南-封龙山一带的山区，山前地带隐伏分布在200m以下，其他地段掩埋于中新元古界、古生界以下；太行山山前断裂以东则主要掩埋在平原区深部。
3.中新元古界
中元古界长城系厚度600m，上部为灰色白云岩、泥质白云岩，下部为灰绿色泥岩等；蓟县系厚度550m，岩性为浅灰色、灰色、灰褐色白云岩、硅质白云岩。在太行山山前断裂以西，仅见长城系，主要分布在鹿泉市九里山山前地带，隐伏于40m以下；太行山山前断裂以东，掩埋于平原区深部。
4.古生界
寒武系厚度介于420～700m之间，下部为灰黄色、灰色、红色泥岩、页岩夹白云岩、灰岩；中部为泥页岩、浅灰色鲕状灰岩、灰岩；上部为灰色、灰褐色竹叶状灰岩和白云岩。奥陶系厚度介于650～900m之间，下部为灰黄色、灰色白云岩、灰岩；上部为浅灰色、灰褐色灰岩、泥质灰岩，石膏层发育，是基岩主要储水层。石炭系厚度不大于320m，中石炭统底部为一明显剥蚀面，常见一层赤铁矿或为铁质页岩所代替，下部灰色、灰紫色鲕状铝土页岩，夹透镜体铝土矿；上部为浅灰、深灰色砂质页岩。上石炭统为砂质页岩及页岩，夹石英砂岩、薄层致密灰岩，有5层煤，稳定可采，底部为中粒石英砂岩。二叠系厚度介于150～850m之间，本区只有中二叠统，主要岩性为砂页岩，底部为褐色砂砾岩。
古生界在太行山山前断裂以西，北部缺失上古生界石炭系、二叠系，下古生界寒武系、奥陶系主要分布于鹿泉市九里山一带，九里山山前地带隐伏于150m以下。南部主要分布于封龙山山前地带，隐伏于300m以下。太行山山前断裂以东，主要掩埋在平原区深部，无极藁城低凸起内部分地段缺失石炭系和二叠系。
5.中生界
侏罗系厚度介于100～500m之间，岩性为棕灰、灰紫色火山岩夹砂岩、泥岩。白垩系厚度介于100～2650m之间，岩性上部为紫红、灰绿、灰黑色泥岩、泥灰岩与砂岩互层，下部为砂砾岩及少量紫红色泥岩。中生界在太行山山前断裂以西缺失。太行山山前断裂以东，隐伏新生界以下，凸起区薄，局部地段缺失，正定东部的凹陷中心厚度达3000m以上。
6.新生界
古近系孔店组为一套河流-湖泊相沉积，靠近山前地带，一般沙四段与孔店组分不开，不整合于中生界及其以前的地层之上，岩性以棕红色泥岩、砂砾岩为主。沙河街组的第四段，主要岩性为红色泥岩与砂岩互层，底部为含砾砂岩，厚度介于22～230m之间，沙三段本区缺失。沙二段厚度介于200～450m之间，是一套下粗上细、以红色碎屑岩为主的沉积。沙一段厚度在300～500m之间，浅湖-滨湖相泥岩为主，间夹数层生物灰岩、白云岩、泥灰岩等。东营组厚度介于86～394m之间，为一套河湖相沉积，岩性上部紫红色、灰绿色泥岩与灰白色泥岩互层，下部为泥岩与砂岩互层，中部以具含螺泥岩为特征。古近系在太行山山前断裂以西缺失，在太行山山前断裂以东广泛分布，厚度介于100～850m之间，凸起区薄，凹陷区厚，凹陷中心厚度达1800m以上。
新近系的馆陶组厚度介于100～280m之间，为一套河流相沉积，岩性为棕红色泥岩夹灰色、灰白色砂岩、砾岩互层。明化镇组厚度介于100～700m之间，为一套河流相沉积，岩性以灰绿色、棕黄色泥岩与棕黄色砂岩互层为主。
第四系堆积物成因类型、厚度与展布方向受基底构造、古地理、古气候的控制与影响。研究区沉积物的成因主要是河流的洪积、冲积作用形成。各冲洪积扇及本区东部局部地带，有零星湖积及浅水洼地沉积。沉积物由东向西逐渐变厚，颗粒上部和下部较细，中部较粗。
第四系由新至老，概况如下：
全新统：在研究区西部，厚度介于5～10m之间，东部厚度介于10～30m之间。岩性一般以灰黄、黄灰色为主，次为深灰色及灰黑色的亚砂土、粉细砂及部分砾石。西北部粒度较粗，为中、粗砂，南、中部粒度较细，为亚砂土、亚黏土，且夹有淤积层，砂层很薄，多为粉细砂透镜体。
上更新统：自西向东底板埋深20～160m，西部山前地带较浅，一般小于20m，东部最大埋深达205m，岩层厚度一般在50～100m之间，岩性以棕黄色黏土为主；次为浅黄色及灰黄色的亚砂土及不同粒度的中粗砂、砂卵砾石。
中更新统：属于冲积、洪积及湖积相。西部山前地带底板埋深介于40～200m之间，厚度160m，东部埋深介于280～440m之间。岩性为棕红、棕黄色夹锈黄色砂卵砾石、砂及黏土。
下更新统：位于京广铁路以西，底板埋深介于180～300m之间，厚度介于72～120m之间。辛集、深泽一带，埋深大于420m，厚度介于150～170m之间，岩性以棕红、棕褐色为主，下部夹紫色、灰绿色的中粗砂、中细砂及亚黏土、黏土，砂层风化严重，呈半固结状。
三、水文地质条件
研究区第四系含水介质是一个几何形态复杂、多种类型叠加的含水层组结构，它是由多层交叠、纵横交错的砂、砾层以及间以黏土层构成的孔隙含水组，一般在垂向上缺少较大面积分布的、具有一定空间厚度的细粒堆积物，富水性和透水性良好。前人根据Qh、Qp3、Qp2和Qp1地层，相应划分为第I、II、III和IV含水层。即全新统含水层、上更新统含水层、中更新统含水层和下更新统含水层。其中第III和IV含水层为承压水，但是，由于大量泥包砾，富水性差。在太行山山前平原，混合开采钻井取水，造成第I、II含水层组之间水力联系密切，统称为“浅层地下水系统”。浅层地下水是石家庄地区主开采层位。因此，本研究侧重石家庄地区浅层地下水系统(图2-3)。
图2-3 石家庄平原区水文地质图
全新统-上更新统含水层(I、II)：底板埋深为80～120m，含水层厚度为25～40m，岩性以砾卵石为主。在滹沱河、磁河等冲洪积扇轴部，单井涌水量在70～180m3/(m·h)之间；在冲洪积扇的两翼及前缘，在10～30m3/(m·h)之间。目前，第I含水层已基本疏干，目前主要开采第Ⅱ含水层。
中更新统含水层(III)：底界埋深为120～300m。含水层岩性山前地带以卵砾石及砂砾石为主，向东逐渐变为砂层。在山前及扇间地带，含水层厚度较薄，小于20m，其他大部分地区在20～60m之间。在冲洪积扇主体部位，含水层厚度较大，多大于60m，单井涌水量5～20m3/(m·h)。
下更新统含水层(IV)：底板埋深为300～580m，含水层厚度在冲洪积扇轴部地带大于180m，山前带则小于20m，其他地区为60～80m。石家庄市区以北，京广铁路线以西含水层岩性以砂砾石层、砾卵石为主，其他区域以砂层为主。在无极城关和藁城果庄以北，新乐的西平乐-正定曲阳桥-石家庄市区以西，砂层风化较为严重，富水性差。