[工学]11-地下水冰川的地质作用.ppt

第四节 地下水的地质作用,掌握： 地下水的潜蚀作用 地下水的搬运作用和沉积作用 了解 地下水的基本类型和运动方式,英文术语,underground water; permeable bed; aquifer; impervious bed; underground erosion; underground river; karst; stone forest; karst cave; stalactite; stalagmite;,一、地下水的基本类型和运动特点,地下水under ground water：埋藏在地表以下赋存于岩石和松散堆积物中的水体。 全球地下水分布面积达1.3108 km2，总水量8 300 000 km3，占全球总水量的0.59%，它是重要的淡水来源，占淡水量的22%。,地下水的来源,地下水主要来源于大气降水。 地下水还可能在沉积岩形成的时候就将水保留下来，一直埋藏在沉积岩内；这一部分水又称为原生水； 岩浆活动也可以释放一部分水分，并保留在岩层中，这是一种矿质化泉水，称为初生水； 在沿海地区，海洋水通过岩石向陆地渗透，这也是地下水的一种来源。,一、地下水的基本类型和运动特点,地下水也有三态，其中以液态为主。 在岩层或土壤中，液态地下水又以吸着（湿）水、薄膜水、毛细水和重力水等形式存在。 重力水是地下水存在的主要形式。 地下水的存在形式取决于岩石的性质、结构和构造。,、地下水的赋存条件： 透水层、含水层与隔水层,透水层（permeable bed）：地下水容易通过的岩层（不一定是岩石层，可能是一些松散的沙砾堆积，土壤等等） 含水层（aquifer）：能够透过或者保存地下水，并且在某种条件下可以释放出一定水量的岩层 隔水层（impervious bed）：地下水不易通过的岩层。 注意：含水层一定是透水层，而透水层不一定是含水层,地下水分带,1.包气带： 岩石及土壤中未被地下水充满的地方 以气态水和结合水为主，以垂直运动为主 2.饱水带： 地下水面以下称为饱水带 以重力水为主， 以近水平运动为主,3、地下水的基本类型,1、包气带水：埋藏在包气带中的地下水， 以气态水、结合水、毛细水为主。降雨时可以出现较多的重力水,3、地下水的基本类型,2. 潜水phreatic water：饱水带中第一个隔水层之上的具有自由表面的重力水,以水平运动为主。 潜水面water table：第一个隔水层之上的重力水所具有的自由水面，随地形、季节变化。,3、地下水的基本类型,3. 承压水confined water：充满在两个隔水层中的重力水。,地下水的分带,包气带,自流井,静水压面,包气带,二、地下水的潜蚀作用,地下水在运动过程中，对周围岩石的破坏作用。 包括机械潜蚀和化学潜蚀作用两种方式。 化学潜蚀作用：地下水通过对岩石、矿物的溶解产生的破坏作用，又称岩溶作用。 但是注意：广义的岩溶作用包括地面流水对地表岩石的溶解作用。 岩溶作用形成的各种地形统称岩溶地形，又称喀斯特地形karst。,（一）岩溶作用过程和发育条件,岩溶作用发育的条件 岩石的可溶性 岩石的透水性 地下水的溶蚀能力 地下水的流动特征,可溶性岩石,石膏，石盐，灰岩，白云岩等岩石溶解性最强。 我国的西南地区，广西，贵州，云南等地区发育良好的石炭系二叠系的灰岩。,岩石的透水性,主要跟岩石裂隙、溶隙发育程度有关。 是一个正向反馈的过程： 岩石可溶性强溶解作用强裂隙发育溶隙发育水、岩接触面积大溶解作用更强,地下水的溶蚀能力,与地下水的酸度有关。酸度与二氧化碳的含量有关也和人类影响带来的酸雨有关。 与气候有关：炎热潮湿的地方，生物作用强烈的地方，岩溶作用最发育,地下水的流动特征,流动补充新鲜水更多的溶解,（二）主要的岩溶地形,地表及包气带: 石芽石林峰丛峰林孤峰-平原 溶沟溶蚀洼地落水洞溶蚀漏斗 饱水带: 溶洞暗河地下湖。,岩溶作用的发展阶段,1. 从地表到地下: 溶沟-石芽石林峰丛溶蚀漏斗落水洞溶蚀洼地 2. 从地下到地表: 溶洞暗河（坍塌）峰林孤峰-平原。 3. 总体上的演化过程可以概括为： 石芽石林峰丛峰林孤峰-平原(无地下水),（二）主要的岩溶地形,溶沟和石芽 地面流水沿岩石裂隙下渗过程中，溶解地表岩石形成的沟槽和脊状突起，沟槽为溶沟，突起为石芽。,岩溶地貌石林,主要的岩溶地形,落水洞：是地面流水沿裂隙下渗，溶解岩石所形成的与潜水面或地下溶洞相通的陡立深洞。 溶蚀漏斗：分布于地表浅处的碟状或漏斗状的小型溶蚀洼地。底部常常具有落水洞 岩溶洼地：岩溶漏斗继续扩展不断加宽形成的封闭洼地。,岩溶地形示意图,溶洞,落水洞,落水洞,漏斗,溶沟,落水洞实例广西乐业天坑群,乐业大石围天坑,波多黎各的Arecibo 射电望远镜,Another view of Acrecibo,溶洞,溶洞：潜水面附近，水平方向延伸的洞穴。 溶洞的延伸方向代表了潜水面的位置； 溶洞的形成除了溶解之外，还与崩塌作用有关 现在仍然在形成的溶洞往往存在地下河 那么存在在山顶上的溶洞说明什么？,下龙湾一个溶洞的入口,地下喀斯特地貌,岩溶作用的晚期阶段的产物,岩溶盆地溶洞垮塌后形成 峰林进一步发展形成锥状山峰成片分布 孤峰单独分布,岩溶地貌峰林,三、地下水的搬运和沉积作用,（一）搬运作用：以化学方式为主 （二）沉积作用 1. 化学沉积：地下水所溶运的矿物质，通常是以过饱和的方式发生沉积， 形成各种沉积物，如石钟乳，石笋，泉华等。,溶洞滴石石钟乳、石笋、石柱,泉华,泉口附近，泉水中的矿物发生沉淀，形成的沉积物称为泉华 按照成分可以有：钙华，硅华，硫华等等 常见锥状、台阶状地形,泉华实例四川九寨沟神仙池,裂隙和孔隙沉积物,含矿溶液在裂隙和孔隙中当环境改变时发生沉淀，形成的沉积物。 常见的：方解石脉，石英脉等等 另外还可以见到铁锰质在紧密裂隙中沉淀形成的薄膜。（常被认为是化石）,石英脉,锰膜假化石,交代沉积物,地下水中的含矿物质与埋藏在沉积物中的生物遗体进行物质交换，使得矿物在生物遗体中沉淀形成的一种特殊的化石 例子：硅化木，黄铁矿化的菊石等等。,硅化木,三、地下水的搬运和沉积作用,2. 机械沉积物： 溶蚀残余堆积物：由于岩石溶蚀后，岩石中所含的难溶物质在洞穴底部或低洼处堆积形成的物质。成分是富铁和铝的红色粘土 碎屑堆积物：崩塌形成的岩石角砾和地下河中的碎屑堆积物。常常是棱角状，称为溶洞角砾。,古岩溶,发生在新生代以前的岩溶地形称为古岩溶。 可以利用之来进行古气候分析，寻找溶洞沉积性沙矿和潜山型油气藏,岩溶与石油,石油来源于细粒的粘土和页岩 但是油气田往往见于粗粒的砂岩及具有空隙和溶隙碳酸盐岩中 地下水承载了石油并使之发生运移,第五节 冰川的地质作用,第五节 冰川的地质作用,掌握： 冰川的刨蚀作用，冰蚀地形 冰川的搬运和沉积作用 了解： 冰期与间冰期 冰川的类型及其运动,英文术语,glacier；continental glacier; mountain glaciar glacial valley; horn; ploughing depression moraine; terminal moraine; lateral morain; drumlin; glacial age; interglacial age;,一、冰川的类型及运动特点,冰川glacier：大陆上在重力作用下运动的巨大固体水流（冰体）。冰川虽运动缓慢，但具有巨大的负载能力。,冰川形成的条件,丰富的降雪、且降雪量大于消融量，年平均温度零度以下； 具有大量冰雪堆积场所（积雪盆地）。 雪线：终年积雪区的下限,冰川的分类,据气候、地形条件和冰川的形态规模，可将冰川分为 大陆冰川（冰盾、冰盖）：分布在高纬度和极地区的冰川。 山岳冰川：中、低纬度高山地区的冰川。按形态可进一步划分为冰斗冰川、悬冰川、山谷冰川和山麓冰川。,冰川形态示意图,大陆冰川,山岳冰川,雪线,二、冰川的刨蚀作用ploughing,定义：冰川及其携带的岩石碎块对河床基岩的破坏作用。 方式有挖掘和磨蚀两种。 （一）冰川刨蚀作用的方式 1.挖掘作用plucking，又称拔蚀作用，指冰川在运动过程中，将与冰川冰结在一起的冰床基岩碎块拔起带走的过程。 2.磨蚀作用abrasion，又称锉蚀作用，指冰川以其自身或者冻结搬运的岩屑（块）为工具对冰床岩石进行的锉磨。,冰川擦痕和羊背石,冰川擦痕：在冰床两侧或底部留下光滑的磨面及“丁”字形擦痕（冰川擦痕），特点为一头宽、深，一头窄、浅。 羊背石（roche moutonnee）：在冰床底部凸起的基岩块，迎冰面磨蚀作用强烈，背冰面挖掘作用强烈，当冰川消融之后，如果保留下来，称为羊背石。,冰川刨蚀作用形成的岩丘,羊背石,二、冰川的刨蚀作用,（二）、冰蚀地形 1.冰蚀谷：经山谷冰川刨蚀、改造而形成的谷地，横剖面呈“U”字形。 2.冰斗：由冰川刨蚀作用形成的三面陡壁的围椅状洼地。 3.鳍脊：两坡陡峻、山顶尖薄的山脊。 4.角峰：岩壁陡立的金字塔形山峰 5.冰蚀洼地：大陆冰川在运动过程中，对冰床基岩刨蚀而形成的大小不等的洼地。,Uvalley,Cirque,horn,三、冰川的搬运和沉积作用,（一）、搬运作用 1.定义：指冰川将冻结在冰川内部的碎屑物及冰川前端的碎屑物运移到异地的过程。,搬运作用的方式,载运：冰冻在冰川内部或冰面上的岩块，随冰川运动而被搬运原理类似传送带传送货物； 推移：冰川将前端冰床上的岩屑向前推进的用，原理类似于推土机推土。 思考：水的搬运作用方式？,冰运物,冰运物：冰川搬运的物质。 冰运物无磨圆。 冰川的搬运能力强，常常会有冰川漂砾存在。,三、冰川的搬运和沉积作用,（二）、沉积作用 1.冰碛物：冰川向雪线以下运动，随气温升高，冰川逐渐消融，其所携带的大量岩石碎屑随之堆积下来，称为冰碛物moraine。 冰碛物的特点：分选极差，磨圆较差，无层理，成分与基岩一致,冰碛地形,2.冰碛地形 终碛堤：在冰川的前端，冰碛物堆积形成的弧形堤坝。 侧碛堤：冰碛物岩谷壁堆积形成的长条形垄岗地形 鼓丘：终碛堤内形成的一些列长轴平行于冰川流动方向的椭圆形小丘。表层为冰碛物，核心为羊背石。,冰 碛 地 形,terminal moraine,medial moraine,Drumlin,四、冰期与间冰期,冰期：地球显著变冷，全球冰川广泛发育的时期。冰期时，大陆冰川及山岳冰川的范围扩大，向中、低纬度地区推进，雪线降低，年平均气温降低，海平面下降。 间冰期：两个冰期之间的温暖时期。气候特征与冰川分布与冰期完全相反。,三次大冰期,Sinian: 600-800Ma Carboniferous-Permian: 280Ma Quaternary: 2Ma,第四、五节英文术语复习,underground water; permeable bed; aquifer; impervious bed; underground erosion; underground river; karst; stone frest; karst cave; glacier；continental glacier; mountain glaciar glacial valley; horn; moraine; terminal moraine; lateral morain; drumlin; glacial age; interglacial age;,小