地球科学概论 地下水冰风课件

地下水地质作用概述

自然界水的一部分估算，埋藏在地下17Km以内的地下水总量约为8.4×1015m3，其中有一半在地面以下1Km的范围内

储存及运动条件

地下水能在岩石中储存和运动是因为岩石具孔隙度和渗透性

衡量孔隙大小的指标为孔隙度（porosity）---岩石中孔隙体积占岩石总体积的百分比地下水能否在岩石中运动取决于岩石的渗透性衡量渗透性的指标为渗透率（permeability）透水层(permeablebed)：地下水易于通过的岩石含水层(aquifer)：能透过和保存地下水并能在重力作用下释放相当数量水的岩石隔水层(imperviousbed)：地下水不易透过的岩石岩石孔洞一般特征地下水在岩石孔隙中的存在形式随岩石的孔隙及含水量大小而有不同。水量少时，水分子因受静电引力作用，可吸附在岩石颗粒表面或孔隙壁面成为吸着水

当其厚度大于几个到几百个水分子直径时，便形成薄膜状，称为薄膜水

若水量增多，孔隙孔径小，水受表面张力作用逆重力方向运动称毛细水

若孔隙孔径大，水的重力大于表面张力和静电引力时，水受重力影响而发生垂直渗流，这种水称为重力水

多数情况下地下水都以重力水状态运动

水渗入地下后，在水量多时，会以重力水状态垂直下渗。当水量少时，则以毛细水、薄膜水或吸着水状态，保存在岩石孔隙中，这种地带的水主要呈垂直方向的运动，故称为地下水的垂直运动带；因孔隙中并未充满水，又称包气带

地下水下渗时，因遇隔水层阻隔而汇聚起来，当水充满了孔隙时，则形成饱水带。饱水带的水具有自由水面。又称为地下水的水平运动带饱水带与包气带的界面就是饱水带的自由水面，它随季节或气候变化而变化。当干旱季节，蒸发量大于补给量时，自由水面会下降。因而在饱水带和包气带间存在一个季节变动带地下水的化学成分和物理性质

溶于地下水中的气体主要有：O2、N2、CO2、H2S等。O2含量高代表氧化环境；H2S含量高代表还原环境地下水中含有多种元素，主要阳离子有：Na+、K+、Mg2+、Ca2+，主要阴离子有：SO42-、HCO3-等

物理性质：透明度，与所含矿物质和机械混入物数量有关

颜色：受化学成分影响

嗅味：与H2S和有机质的含量有关

味感：与于水中的矿物质，气体有关一、机械潜蚀作用地下水对岩石的冲刷破坏作用称机械潜蚀由于地下水流速很小，只能带走孔隙中的细小物质，使孔隙扩大随着孔隙扩大机械潜蚀作用也会不断增强胶结不紧的松散堆积物在地下水的潜蚀作用下会降低强度，有时会形成孔、洞，在重力作用下，引起崩塌和陷落

二、化学潜蚀作用

地下水通过对岩石、矿物的溶解所产生的破坏作用称化学潜蚀作用，或岩溶作用、喀斯特作用这种作用可使岩石中的孔隙或裂隙逐渐扩大，以至发育成巨大的洞穴，并形成一些独特的地形形态和沉积物岩溶作用形成的地形称岩溶地形（或喀斯特地形）这种作用及其产生的自然现象可统称为岩溶现象或喀斯特现象岩溶作用的进行条件

1．岩石的可溶性：碳酸盐岩（石灰岩、白云岩）盐类岩石，钙质胶结的碎屑岩。2．岩石的透水性：透水性好，岩溶作用易于进行，裂隙发育3．地下水的溶蚀力：取决于CO2的浓度4．地下水的流动特征：流速越快，岩溶作用越易进行2．饱水带中发育的岩溶地形溶洞：处于饱水带上部或季节性变动带的地下水，常沿岩层层面、裂隙和断裂带作近水平方向运动，因而在该带因溶蚀作用形成近水平方向的空洞称溶洞

主要的岩溶景观溶沟与石芽落水洞溶斗与溶洼暗河溶洞(分级溶洞)地下水的沉积作用以化学沉积为主，但也有一定数量的机械沉积溶洞沉积物:石钟乳石笋石柱泉华:灰华,硅华裂隙中:方解石脉,石英脉

古岩溶古岩溶：是指新生代以前发育的岩溶一、古岩溶的识别1．在形态上常表现为经历过岩溶作用的碳酸盐岩的顶面在短距离内有较大起伏，起伏面上有溶蚀痕迹（石芽、溶沟等）２．有时可发现岩溶残余堆积物（赭土）和洞穴沉积（钟乳石和岩溶角砾岩等）３．古岩溶面上可发育古风化壳，风化壳中的残积物多为铁质和铝土质４．古岩溶面上的洞穴常被后期洞穴充填，呈囊状、袋状

二、古岩溶的研究意义：可作为分析地壳运动性质的重要依据：地壳长期以上升为主有助于分析古地理、古气候：温暖、潮湿气候、古陆剥蚀区找矿意义、石油可储存于古岩溶面上的溶洞中，有些金属矿物也与溶洞有关冰川的形成需要有两个基本条件：一是年平均气温在0oC以下，以降雪为主的大气降水比较丰富，雪的积累量大于消融量；二是要有适合冰雪大量堆积的场所，并具有一定的坡度，以利于冰川的流动大陆冰川高纬度和极地地区的冰川山岳冰川中低纬度高山地区的冰川冰川的运动１．运动状态：冰川是一种固体流，冰川呈块状运动２．运动原因：冰川由于受上层冰的压力和重力作用而运动３．运动速度：随季度变化；冰川的不同部位运动速度不同

在横剖面上，中部较两侧快，形成冰舌:冰川最前端因中间部分流速快而形成突出的舌状冰川的底部因与基岩的磨擦作用，速度反而下降冰退：供冰量少于消融量时，冰川前端发生萎缩冰进：供冰量大于消融量时一、冰川的刨蚀作用

挖掘作用

在冰川运动过程中冰体将与其冻结在一起的冰床基岩拔起并带走的过程磨蚀作用

冻结在冰川底部或边部的岩块在运动中，象挫刀一样不断研磨和刮削谷底及两侧的基岩，其本身也同时被磨损的过程

冰溜面：磨蚀作用在冰床基岩面上形成的磨光面冰溜面上常见擦痕和刻槽条痕石：冰川砾石可被磨出一或两个磨光面，磨光面上有擦痕及刻槽，称条痕石羊背石：冰床上凸起的石质小丘。长轴平行于冰川流动方向；朝上游方向坡度缓，且发育冰溜面和冰川擦痕；朝下游方向坡度陡刨蚀作用形成的地形冰蚀谷：指冰川的刨蚀改造形成的谷地。冰蚀谷在横剖面上呈“U”形，故称“U”形谷冰斗：是刨蚀作用造成的三面壁陡的半圈形洼地。冰斗常沿雪线附近分布。角峰与刃脊:是相邻的冰斗或槽谷的谷壁因刨蚀作用发生后退形成的地形。如果形成两壁陡峻脊部尖薄的山脊时称为刃脊；被三个以上冰斗包围的，岩壁陡立的金字塔形山峰称角峰二、冰川的搬运作用

冰川将刨蚀的产物以及坠落冰面的风化物一并冻结于冰体之中，像传送带一样将它带到冰川的前端，称为冰川的搬运作用冰川的搬运物都是碎屑物，在冰川中呈固着状态。绝大多数搬运物在冰体内不能自由转动和位移，不能相互作用，因而在搬运过程中难以受到改造

三、冰川的沉积作用

冰川的沉积作用发生在它消融的时候，沉积位置多半在雪线以下冰川的前端和大陆冰盖的边缘地区，雪线以上冰川局部融化时，冰碛也可以暂时堆积下来冰川的沉积作用按其介质条件的变化情况可分为冰川沉积和冰水及冰湖沉积两大类冰碛物的分选性极差，冰碛物的粒径可有巨砾、砾石、乃至砂、粉砂、粘土等各种级别，而且常是大小混杂的，但以砾石为主冰川搬运距离短，碎屑物的成分与冰川发育地带的基岩成分基本一致多数未经风化，砾石多数未经磨圆风

地质作用

风的地质作用是大气在水平运动中对地表进行破坏，并把破坏产物搬至它处沉积的过程作用强弱主要取决于风速和地面状况在潮湿区由于降水量大，茂密的植物保护了地面，减弱了风速，同时，地面松散物质又被水分子连结起来，因而风对地面的作用比较微弱在干旱地区，由于降水量小，植物稀少，地面干燥而松散的物质，易被风力吹动。同时由于干旱地区的气温和气压变化大、变化快，故风多而且大，所以风的地质作用表现得十分强烈按其作用方式可分为剥蚀、搬运和沉积

第一节风的剥蚀作用

风蚀作用方式吹蚀（吹扬）作用是风以自身的动力吹起地面松散物的作用

磨蚀作用是风挟带的沙粒和石块对地面的碰撞和磨擦作用

风蚀作用的产物风棱石特殊的风蚀地貌：蜂窝石；风蚀穴；石蘑菇；摇摆石；风蚀柱；风蚀谷；风城

第二节风的搬运作用

风是大气的水平流动，而气体的密度比水小，故风与相同流速的流水相比，其搬运力要小得多，通常只能吹动沙粒级以内的颗粒方式有三种

悬移跃移推移

第三节风的沉积作用

当风速减弱，紊流的上举速度低于沙粒的沉降速度时，沙粒和尘土便堆积下来，形成风积物，这就是风的沉积作用由于风力搬运过程的分选作用，沉积作用也有明显的分带性一、风成沙沉积砂粒的磨圆度较好，但颗粒表面常因撞击而成毛玻璃状