地下水的地質(zhì)作用

1、第十三章地下水的地質(zhì)作用 . 地下水的概念及其特征一概念：以各種形式存在于地表之下巖石和松散堆積物空隙中的水。二 、地下水的來源（一）滲透水大氣降水、冰雪融水、地面流水（江、河、湖、海）等從地面滲入地下積聚成。（二）凝結(jié)水水蒸汽凝結(jié)成水滴后滲于地下。（三）巖漿水（原生水）地下巖漿活動形成的水（結(jié)晶水、水氣）。（四）埋藏水 （古水）地史中沉積物空隙中的水， 被封閉保存下來。三 、. 地下水的賦存狀態(tài)（一）吸著水靠分子引力及靜電引力吸附在土和巖石顆粒表面上的水。不受重力影響，不被植物吸收。（二）薄膜水包圍在吸著水的外層，可以從原處向薄處 “移動”少部分可被植物吸收。（三）毛細(xì)管水受表面張力影響，保

2、留在毛細(xì)管中，易被植物吸收。（四）重力水受重力影響可自由流動。四、巖石的空隙類型（一） 孔隙疏松未膠結(jié)好的巖石中形成的空隙顆粒之間的空隙。、地層常見，孔隙大小與碎屑顆粒有關(guān)。顆粒磨圓差不等粒則孔隙小（圖）磨圓差好，近等粒則孔隙大（圖）孔隙度（二）裂隙巖石中斷層、節(jié)理、縫隙等。（三）溶洞可溶性巖石被溶蝕形成的洞穴。五、巖石的透水性巖石允許水透過的能力不僅與孔隙度有關(guān)， 跟孔隙絕對大小有關(guān)，空隙大、多、連通情況好，透水能力強。（一）透水層：孔隙大、孔隙及大的砂層和礫砂層， 膠結(jié)不好，砂 巖、礫巖及裂隙發(fā)育的其它巖石。透水系數(shù)：米晝當(dāng)透水層含水時稱含水層。良透水層透水層( 二) 不透水層 : 常見由

3、泥巖，粘土層等組成六、 地下水與地表水的差異1地下水大多被限制在透水層中流動與自由流動的地表水有一定的差異。流速小、機械動能小地下水除受重力影響由高向低流，受壓力影響由高壓向低壓流動外，在流動過程中受到透水層中巖石的阻礙，能量消耗在磨擦上，因此流速小，機械動能小。礦化度高、化學(xué)動力大水中各種元素的離子、分子、化合物的總量。Mg/e g/e礦化度高的水礦化物中等礦化度低Na+CL -礦化度的大小與水中所含的SO2-Na+ 或 a2+離子成分有一定關(guān)系HCO 3、MG 2+壓力較大，易溶入一些氣體地下水之所以有較大的礦化度水溫較高與巖石接觸面積大，有機會溶解元素地下水隨含礦物質(zhì)的不同，氣味等物理性

4、質(zhì)不同。acl 咸味MgSO4苦味Fe蘭綠色CO2清涼可口，成為可供飲用的礦泉水。礦化度高，作為溶劑濃度大，成分復(fù)雜，有較強的溶解能力，化學(xué)動力強。七、地下水的補給、徑流和排泄 .地下水的類型一、按地下水的賦存空間分：孔隙水、裂隙水、巖溶水。二、按地下水的埋藏條件分：上層滯水、潛水、承壓水。（一）上層滯水及包氣帶包氣帶（不飽和帶）地表向下至較穩(wěn)定的地下水面（潛水面）之間的土層或巖層。飽水帶潛水面之下稱飽水帶包氣帶和飽水帶的區(qū)別在于：包氣帶中空隙主要是氣體；飽水帶中空隙帶中空隙主要是充填了地下水。包氣帶中的水主要有：氣態(tài)水，結(jié)合水（吸著薄膜水）、過路重力水及毛細(xì)管水。2氣態(tài)水上層滯水結(jié)合水包氣帶

5、重力水毛細(xì)管水飽水帶有時在包氣帶局部地區(qū)分布有面積不大，發(fā)育不穩(wěn)定的融水層在其上集聚了一些重力水稱 上層滯水 。上層滯水包氣中局部隔水層上的重力水。特點：分布范圍小，水量有限，受氣候及季節(jié)變化的影響大。（二）潛水 地表之下，第一個穩(wěn)定的隔水層之上的地下水。一般民用水井都是取自潛水。潛水的自由表面為潛水面也就是通常指的地下水面。大氣降水經(jīng)包氣帶向下滲透補給 一些地表水如河、湖等如果切割了潛水面且水位高于潛水位。（三）承壓水兩個穩(wěn)定的隔水層之間的地下水。 （圖略）特點：承受靜水壓力（由于被限制在兩個隔水層之間，低處的水受到高處水的靜水壓力）對承壓的靜水我們以水頭高度來表示承壓水水頭高度穿透上部隔水

6、層時，承壓水能達(dá)到的水位高度。承壓水的水質(zhì)、水量比較穩(wěn)定。三、 泉指地下水的天然露頭。地下水天然流出地表的地方。（一）按泉水的運動特征分：上升泉 泉水為承壓力， 具壓力向上運動 （由于靜水壓力作用）很多噴泉都是上升泉。3濟(jì)南被譽為我國的泉城，主要由于承壓水被火成巖體阻隔后沿裂隙涌出地表，趵突泉即為上升泉。下降泉 泉水僅在重力作用下由高向低流流出地表，泉水來源主要是潛水。下降泉主要出現(xiàn)在遭受剝蝕的山區(qū)流水（河、洪、片）剝蝕作用使?jié)撍媛冻龅乇?，可形成泉。山坡上下降泉多。（二）溫泉水溫高于?dāng)年平均氣溫的泉。 不些甚至水沸騰。騰沖地區(qū)域 2000 多個（我國） 105 110。溫泉對人體的某些疾病有

7、特殊的療效，許多溫泉如北京的西山溫泉，南京的湯山溫泉，安徽的泮湯溫泉，都是很好的療養(yǎng)圣地。溫泉是地?zé)岙惓５囊环N顯示。它與巖漿活動和深處的地的熱有關(guān)，常常溫泉出現(xiàn)在近代火山運動和深大斷裂的附近（五大蓮池附近有一些溫泉，與 1719 年火活動有關(guān)）。目前國際上及我國對地?zé)岬拈_發(fā)利用都是比較重視的，天然的能源，我國西藏羊八井地?zé)崽?，地下水溫高，噴出的汽柱達(dá)數(shù)百米，現(xiàn)已用于發(fā)電及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。（三）礦泉泉水中含有較多的礦物質(zhì).堿泉 a 3硫磺泉 - 2鹽泉 a石灰泉 a 3 及 a 43.地下水的地質(zhì)作用一、 地下水的潛蝕作用地下水的剝蝕作用我們稱潛蝕沖刷潛蝕溶蝕1 .機械沖刷作用通常地下水動能小對巖石

8、的沖刷破壞是比較弱的，主要在一些較大的裂隙或洞穴，如暗河、水流集中，能夠沖刷帶走一些砂礫、粘土。強調(diào)：機械沖刷在黃土地區(qū)應(yīng)該引起重視，黃土末膠結(jié)成巖，較疏松，易于被沖蝕掉，下部被掏空后引起地面貌一新埸陷，稱“假巖浴” ?；瘜W(xué)溶蝕作用 地下水以化學(xué)反應(yīng)的方式對可溶性巖石的溶解破壞。由于地下水礦物度較高，常含有多種不同的酸根離子，這種酸性水對某4些巖石的溶蝕是很強烈的，一些在純水中難溶的物質(zhì)，遇到酸性水后，分解的比較快，最典型常見的是2 a a( ) （易溶、重碳酸鈣）我們知道地下水中都含有一定量的 ，因此，在地下水豐富的石灰?guī)r地區(qū)，由于這樣的溶蝕作用， 常形成一種特殊的地質(zhì)現(xiàn)象， 稱喀斯特 Ka

9、rst （巖溶）?？λ固?( 專用術(shù)語 ) 以地下水為主，對可溶性巖石進(jìn)行的以化學(xué)溶解為主，機械沖刷為輔的地質(zhì)作用及由這些地質(zhì)作用所產(chǎn)生的特殊的地貌現(xiàn)象。常見喀斯特地貌 溶溝、石芽和石林：這是喀斯特發(fā)育的最初地貌形態(tài)。流水沿地表的溝槽流石溶動，并發(fā)生溶蝕沖刷，使芽溝間槽加寬擴(kuò)大， 形成溶溝，溶溝之間石脊稱石芽。石芽進(jìn)上小發(fā)育且大面積出現(xiàn)，形成石林，如著名的云南路南石林。 落水洞和溶斗流水沿巖石的垂直裂隙流動，使裂隙不斷溶解擴(kuò)大。深 寬落水洞兩組直立裂隙高叉處寬深溶斗峰林流水在厚度較大且裂隙發(fā)育的石灰?guī)r地區(qū)形成的山峰、孤峰、峰叢、峰林。 溶洞及地下河（暗河）溶洞石灰?guī)r地區(qū)的地下洞穴（溶蝕作用）。

10、形成機理：潛水面附近，地下水沉巖層裂隙及層理面，節(jié)理面等空隙流動，5發(fā)生強烈的溶蝕作用使隙擴(kuò)大洞穴。溶洞小不足米；大可達(dá)上千米長，如廣西桂林附近的七星巖洞長達(dá)到公里，洞頂高達(dá)幾千米。美國 240 公里。杭州附近的瑤林仙境、靈山洞，宜興的張公洞、善卷洞、云谷洞等都是較大的溶洞。溶洞中發(fā)育了大量的鐘乳石及千奇百怪的巖石形態(tài)“石象” 、石馬”。地下河 溶洞進(jìn)一步擴(kuò)大，并相互連通，使地下水匯集暢流而形成。如果地殼上升，潛水面下降，溶洞、暗河就高出潛水面，這時在潛水面附近，又會由于溶蝕形成溶洞，假如地殼間歇性的多次上升，則會形成上、下重疊的多層深洞。宜興善卷洞，就有上、中、下三層溶洞。多層溶洞有助于對地

11、殼運動史的研究。溶蝕谷和天然橋溶蝕谷溶洞頂巖石失去支撐而塌落下來，形成兩壁陡峭的深谷。天然橋溶蝕谷各上局部殘留的連接兩壁的地方。中國巖溶畫冊影響喀斯特發(fā)育的因素氣候：流水尤其是豐富的地下水是karst發(fā)育的前提。顯熱地區(qū)：降雨量大，地下水充足，有利于喀斯特發(fā)育。如我國兩廣、云南、貴州等地普遍發(fā)育喀斯特地貌。干冷地區(qū)：地下水缺乏，如我國西北、東北，雖然有石灰?guī)r分布，但喀斯特發(fā)充緩慢。巖性：巖石成分的影響：只有可溶性巖石，主要是灰?guī)r地區(qū)才有喀斯特發(fā)育可溶性成分越純?nèi)芪g越強烈。巖石結(jié)構(gòu)的影響：結(jié)晶顆粒大則喀斯特發(fā)育。地質(zhì)構(gòu)造：一些地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的地區(qū)，如斷層帶附近，褶皺的軸部，出現(xiàn)大量的裂隙，多組節(jié)理

12、，都為地下水提供了良好的通道，促進(jìn)了喀斯特的發(fā)育。水的作用：水中 含量：氣溫高溶入量大。 流動性：帶走溶解物，增加溶解量。地下水的搬運作用化學(xué)搬運（溶運）強，溶運是地下水的主要搬運方式，僅暗河中有較明顯的機械搬運當(dāng)?shù)叵滤芙饬酥車鷰r石的同時，就把溶解下業(yè)的物質(zhì)以真溶液或膠體溶液的方式托運到其它地方。全世界每年約億噸溶解物被搬運到海洋，絕大部分源于地下水。6溶運物：真溶液和膠體以重碳酸鹽類型主，氯化物、硫酸鹽及氫氧化物。成分金屬陽離子e+ 、 Cu+ 、Pb+ 、 n+ 、 Sb+石灰?guī)r地區(qū)溶運 白云巖地區(qū)溶運三 地下水的沉積作用機械沉積：碎屑沉積，量小，沉積物類似于河流有一定的分選和磨圓化學(xué)沉

13、積：地下水的運溶物在一定條件下沉淀下來 原因：壓力降低： a(HCO3) 2 H2O+CO2 +CaCO3 水溫降低： IO2 沉淀。水分蒸發(fā)：溶液濃度增大，發(fā)生沉淀。 凝膠作用，膠體顆粒電性中和化學(xué)沉積方式 ： 過飽和沉積：這是最普遍的一種方式。在引起地下化學(xué)沉積的因素中， 前三條的本質(zhì)都是在一定條件下的溶液過飽和，而使多余的溶質(zhì)沉淀下來。泉華：沉淀在泉水出口處的疏松多孔的物質(zhì)。分幾種類型：a 華：泉水出口處，壓力降低a(HCO3) 2轉(zhuǎn)化為H2O+CO2 CaCO3Si 華：溫泉出口處，水溫降低IO2化學(xué)沉積類型1溶洞滴石：地下水沉裂隙式或斷層帶流入溶洞時，壓力 CO2 CaCO3在裂隙附近沉淀下來。石鐘乳石柱石簾（幔）石筍7礦脈及假化石：地下水帶的礦物質(zhì)沿裂隙沉淀下來，常見方解石脈、石脈真實為面）有時在一些密集而細(xì)小的裂隙中， e、 n 等某礦物沉淀下來， 看上去如樹枝化石， 俗稱“假化石”。3石化作用（置換作用）地下水中溶解的礦物質(zhì)與掩埋在沉積物內(nèi)的生物體之間的物質(zhì)交換，礦物質(zhì)交換了生物體的有機質(zhì)。地層中的一些古生物化石就是以這種方式形成的。生物遺體埋藏后，有機質(zhì)隨水流失，其空間充填了地下水帶入的礦物質(zhì)（ iO2、 aC3）當(dāng)這些物質(zhì)交換是以分子形式進(jìn)行時，化石中仍然能夠保留很微細(xì)的生物構(gòu)造。如硅