地下水及其地质作用.ppt

第八章 地下水及其地质作用,第八章 地下水及其地质作用 第一节 概 述 地下水（ground water）-存在于岩石和松散堆积物空隙中的水。 与地表水相互沟通，互相补给。 人类赖以生存的最主要水资源。 影响地球表层组成、结构构造。,一、地下水的来源 1、渗透水（降雨、冰雪融水、地面流水、海湖水等渗入） 2、凝结水（空气中水在地面遇冷凝结成水滴渗入） 3、古水（在沉积作用过程中，伴随沉积碎屑保留下来的水） 4、原生水（岩浆水岩浆活动过程中冷却析离出的水） 5、再生水（脱水反应）,二、地下水的运动 受力：重力、表面张力、热力 水量少-静电引力-不能自由移动-吸附水或薄膜水。 水充满空隙（小）-表面张力-沿空隙上升-毛细水； 水充满空隙（大）-重力大于表面张力-高处下渗-重力水。,地下水的贮存、运移受岩石空隙的规模、数量、连通情况的制约。,孔隙度(porosity)-空隙占所在岩石总体积的百分比值。 粒度减小-孔隙度增大， 胶结、压实好-孔隙度小， 分选性差-孔隙度小， 磨圆度增加-孔隙度降低。,空隙的大小、数量和联通程度-岩石的透水性-地下水运动特点 透水层 不透水层或隔水层 含水层,三、地下水的化学成分 气体有：O2、CO2、H2S、CH4等， 阳离子主要有： Na+、Ca2+ 和Mg2+， 阴离子主要有：Cl-、HCO3-、SO4- 等。 形成的化合物决定地下水的基本性质-碱度、盐度和硬度。,四、地下水的基本类型 （一）根据地下水饱和与否划 饱和带水 包气带水 上层滞水,（1）潜水-第一个隔水层上含水层里具有自由表面的重力水。潜水面(water table)-潜水的自由表面。,潜水面受地形、气候和人类活动的影响而有所升降。,根据潜水面的位置将地下水分为： 包气带最高潜水面以上。 暂时饱和带最高与最低潜水面之间； 永久饱和带最低潜水面以下。,（2）层间水 (interlayer water) -两个隔水层之间透水层内的地下水。,层间水承压水(confined water) /自流水(artesian water) 补给区、承压区和泄水区。 承压水形成条件-构造坳陷或单斜构造。,2、包气带水 包气带（aeration zone）-饱和带潜水面以上的岩石空隙中未被地下水充满的地带-包气带水。,包气带水 静电引力-吸附水、薄膜水和毛细水。 处于地壳表层-植物生长、土壤物性。,上层滞水-包气带中往往夹有扁豆形的隔水层，其上部可形成局部的暂时性饱和带水。主要是大气降水向下渗流形成的。,3、上层滞水,（二）根据含水层空隙性质划分 空隙包括孔隙、裂隙和溶隙(溶洞)， 1、孔隙水 2、裂隙水 3、溶洞水 -地下河或暗河-地下湖 。,五、泉及其类型 泉( spring)-出露于地表的地下水。根据地质条件分为：1、接触泉 ；2、侵蚀泉；3、断层泉,按温度高低，可将泉分为： 冷泉-温度相当或略低于当地年平均气温。 温泉-温度高于当地年平均气温。,温泉成因： 岩浆热的影响； 地热的影响。,温泉的价值 深层自流水补给，水温、水量稳定-能源。 地热发电 矿泉(mineral spring)-医疗价值。,第二节 地下水的地质作用 一、地下水的潜蚀作用 潜蚀作用（suberosion）-地下水的剥蚀作用是在地下进行的。 包括： 机械潜蚀（冲蚀）和化学溶蚀,（一）地下水的冲蚀作用 流动缓慢-水动力小-机械冲蚀作用微弱； 细小的粉砂冲走-孔隙增大、结构疏松， 颗粒之间起润滑作用-地质灾害。,（二）地下水的溶蚀作用及岩溶地形 1、溶蚀作用 溶蚀作用-地下水在流动过程中，对岩石进行化学溶解破坏的作用。 缓慢流动-与岩石接触面积大-溶蚀。 溶剂-气体、盐类和酸类-强溶蚀力。,2、岩溶地形 岩溶或喀斯特（karst） 可溶性岩石在地下水和地面水共同作用下，发生以溶蚀作用为主的地质作用以及形成的地质现象，统称为岩溶或喀斯特（karst）。,溶沟和石牙 石林（hoodoo） 落水洞（sink hole）。 溶斗（funnel）。 溶洞（cavern） 地下河（暗河、暗湖） / 多级溶洞 溶蚀谷和天然桥。 溶蚀洼地和喀斯特平原,落水洞（sink hole） 溶斗（funnel） 溶洞（cavern）,溶洞（cavern） 地下河（暗河、暗湖） / 多级溶洞,溶蚀洼地和喀斯特平原,岩溶地形发展过程： 早期，地表水沿岩石表面裂隙向下渗流成为地下水，形成大量溶沟和石牙，出现少量落水洞和溶斗，地下河道开始形成。,中期，垂直渗流和水径流作用都很明显，溶斗和落水洞不断发育，大量形成溶蚀洼地。溶洞大量形成，地下河发育形成地下水系。 后期，溶洞进一步扩大，有的溶洞顶板塌陷，形成溶蚀谷和天然桥。,末期，长期的岩溶作用，地下水以水平为主，溶洞大量坍塌，地下河转变为地表水系，地面高程降低、残留孤峰于广阔的溶蚀平原上。,（三）影响潜蚀作用的主要因素 1、气候 2、岩石性质 3、地质构造 4、构造运动,二、地下水的搬运作用 分为机械搬运和化学搬运。 地下河-机械搬运力较强-可搬运崩落的粗砂和碎石-搬运量大-一定的分选作用和磨圆作用。,以化学溶运为主-可溶性岩石-真溶液或胶体溶液。 主要是重碳酸盐，其次有氯化物、硫酸盐、氢氧化物，此外还有二氧化硅、氧化铁等。 地下水的溶运能力与温度和压力有关，水温较高、压力大，溶运能力大。,三、地下水的沉积作用 机械沉积和化学沉积，以化学沉积作用为主。 （一）机械沉积作用 地下河-平缓、开阔-流速降低-碎石、砂和粘土矿物沉积。 水动力小-沉积物粒细、量少、分选和磨圆差。,（二）化学沉积作用（3种） 过饱和沉积作用、胶结作用、置换作用 1、过饱和沉积作用 （1）过饱和沉积的起因 压力降低 温度降低 水分蒸发,（2）过饱和沉积主要场所 裂隙沉积 如方解石脉、石英脉等、假化石（pseudofossil）。, 洞穴沉积 石钟乳、石笋、石柱，以及石帘、石幔、石帷幕、石瀑布等。, 泉口沉积 泉华，钙华和硅华, 洞穴沉积 石钟乳、石笋、石柱，以及石帘、石幔、石帷幕、石瀑布等。, 泉口沉积 泉华，钙华和硅