南京大学普通地质学13普地地下水课件

普通地质学第十三章地下水及其地质作用

第十三章地下水及其地质作用

地下水undergroundwater，水文Hydrology

定义:赋存在地表以下岩层空隙中的水。是水资源重

要的组成部分。

地下水与生命密切相关；水是社会文明的标志。

第一节地下水的基本概念

一.地下水的赋存条件

1.岩石空隙：孔隙(松散沉积物或沉积岩颗粒之间的

空间)；裂隙(岩石中的破裂)；洞穴(Cave可溶性

岩石溶蚀后形成的空洞)

η=Vn/V×100%

η，孔隙度(孔隙的数量)；Vn，孔隙体积；V，沉积物或岩石总体积

影响孔隙度的4因素：颗粒粗则η低、颗粒形态不规

则则η低、分选性差则η低、胶结好则η低。2.岩石的透水性perviousness

:岩石的透水能力

取决于空隙大小与贯通程度（能否自由透水）以及空隙大小（透水多少）

●透水层：水能自由通过的地层。

●隔水层：(不透水层)水不能自由通过的地层

●含水层：饱含地下水的隔水层。

3.地下水面:某地区内地下彼此连通连续的水

面,为饱水带顶面。

●地下水位：地下水的出露高度(不同地方地下

水位高度并不同，与地表起伏无关)。

●包气带：地下水面以上部分岩层空隙中的气

体与大气相通，含不饱和液态水。

●饱水带saturatedzone

：地下水面以下的部

分,岩石空隙中充满了水。二．地下水的化学成分

1.自然界中绝大多数元素在地下水均被发现。

2.OKNaCaMgCl等以离子状态大量存在于

水中。

●OKNaCaMg克拉克值大,溶解度也大，水

中含量就高。

●Cl克拉克值小,但溶解度大,故水中含量高。

●Si，Fe克拉克值大,但溶解度小,故水中含

量就小。

3.矿化度:地下水中诸元素的总量,单位:克/升

●矿泉水（mineralwater）：含有对人体有益矿

物质的地下水。degreeofmineralization

●如地下水中含无益的矿物质，则会形成人体结石

（类似于玛瑙）和马宝（动物体内结石）。三.地下水的补给与排泄

1.含水层失去水量称排泄(drainage)，含水层

从外界获得水称补给(recharge)。

●流动的地下水称地下径流(runoff）。它从

补给区向排泄区流动。

2.补给来源：大气降水、地表水。

3.地下水的露头：地下水的人工露头为井well，

天然露头为泉spring（上升急喷的泉即喷泉，

重力向下者为下降泉）。

台湾和云南有“蝴蝶泉”;南京有“珍珠泉”、“江南

第二泉”(南宋陆游题）;济南有“趵(bao)突泉”。

第二节地下水的类型

一.根据埋藏条件分类

1.包气带水：包括气态水、结合水、毛细管水、

过路重力水、上层滞水(局部隔水层中蓄的水)

2.潜水(phreaticwater)：地面下第一个稳定

隔水层上的饱和水(saturatedwater)。

潜水层厚度=潜水面至下伏隔水层顶板的距离

潜水埋藏深度=潜水面至地表的距离

潜水面的特征：波状起伏、随季节而变化。

3.承压confined水：充满于二个隔水层中间的

含水层中的地下水。承受着一定的静水压力，

形成环境主要为向斜盆地（图13-7）压力水头高度补给区

承压区排泄区

自溢区二.根据含水层空隙性质划分的类型

1.孔隙pore水

2.裂隙fissure水（裂隙发育贯通性好者为层状

裂隙水；裂隙稀疏局部贯通者为脉状裂隙水。

3.喀斯特karst水

第三节地下热水

1.低温20-40度,中温40-60度,高温60-100度,

过热>100度。高温热泉(需具备较大的空隙、

较热的岩体、通向地表的不规则裂隙系统）

2.地下热水分布区常是地热异常区；出露地表

即成为温泉（hotspring）。

西藏羊八井、南京汤山、西安临潼华清池；冰岛、

新西兰、美国黄石YellowStone老实泉(OldFaithful)

3.地下热水的成因：与断裂有关、与地热有关、与水文地质条件有关。四川巴塘的温泉

岩溶(Karst)地貌示意图d.干谷、盲谷：河床中的落水洞，使下游断流成干

谷；上游下蚀且流水入洞成为盲谷。

e.峰丛、峰林、孤峰

f.溶洞：石灰岩地区的地下洞.层面、节理面、断裂

面最易发育。

地壳上升→潜水面下降→溶洞干涸。

溶洞一般形成于大片石灰岩分布区，如瑶林仙境、

灵山幻境、宜兴善卷洞（上洞、中洞为干洞，下洞

有水可通舟楫）。

g.溶蚀谷地、天然桥：地下暗河暴露地表,为溶蚀谷

地.未塌陷部分叫天然桥。

h.喀斯特洼地、喀斯特平原：溶斗扩大形成洼地，

进一步发展则成为喀斯特平原（地壳稳定、侧向

溶蚀充分）。岩溶（karst，喀斯特）3.影响岩溶（karst）发育的因素

a.气候：潮湿、降雨量大、常年气温高。

b.岩石：可溶性岩石，纯的石灰岩更好。

c.构造：断层、节理发育有利于karst的形成。

d.流水：溶蚀性强、流动性好，有利于karst

的形成。

e.环境：地质环境稳定,有利于karst的形成。

二.地下水的搬运作用

1.搬运：在地下进行。其余与河流无异。

2.沉积：机械沉积、化学沉积，后者重要。

2.1引起化学沉积的因素：压力降低、水温

降低、水分蒸发，Ca