地球科学概论课件：地下水及其地质作用

地下水及其地质作用第一节地下水的基本概念一、地下水的赋存条件岩石空隙类型 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)（1）孔隙度（porosity）

n=Vn/Vx100%

Vn-孔隙体积，V-岩石体积孔隙度大小的影响因素①颗粒的排列方式（紧密还是疏松）；②颗粒的粗细（粘土60%，砂砾石14%）；③分选（粗砂30%，粉砂40%，两者混合12%）；④形态（磨圆度，好者孔隙度大，反之亦然）；⑤胶结和压实程度。四边形 六边形（2）裂隙（fissure）①张裂隙；②张性断层；③风化裂隙。 裂隙律

（3）洞穴（溶隙）（cavity）喀斯特率不同赋存条件的地下水的主要发育地区？火成岩地区石灰岩地区沉积岩地区2.岩石的透水性和渗透率（permeability）（1）岩石透过水的能力称为透水性。（2）透水性大小的影响因素：①孔隙大小；②孔隙多少。以①为主，所以粘土和淤泥虽然孔隙度大，但孔隙小，所以透水性弱。（3）不透水层（隔水层）、透水层和含水层。思考题一、粘土的孔隙度比砂岩大，但为什么前者为隔水层、后者却是良好的透水层？二、孔隙度只能表示孔隙的（），而不能表示孔隙的（）。二、地下水的化学成分1.地下水中含量最高的元素：Cl-，SiO42-，Na+，k+，Ca+，Mg2+，2.矿化度：地下水所含的各种元素的离子、分子和化合物的总含量。矿化度低，地下水常含HCO3-，Ca+，Mg2+等；矿化度高，常含Cl-，Na+；矿化度中等，以含SO42-，Na+，Ca2+为主。三、地下水的补给和排泄1.地下水补给的来源：大气降水，河流，湖泊，人类活动；2.地下水排泄的途径：泉，蒸发，人工开采。3.泉：地下水的天然露头（1）上升泉—具有压力；（2）下降泉---仅受重力驱动。

泉的形成原因：含水层的侵蚀；弱透水层和断层的阻挡；断层的导水作用；趵突泉泉城济南的形成原因水库调节四、地下水的基本类型1.根据地下水的埋藏条件划分（1）包气带水（vadpse,unstaturatedzone）包气带中含有的水，包括气态水，结合水，毛细管水，过路重力水，上层滞水，等等。

2.潜水（groundwater）

定义：地面以下第一个稳定隔水层以上的饱和水,具自由的表面，称为潜水面（地下水面）（watertable）。潜水层的水质、厚度、埋藏深度受自然地理环境和地形、季节的控制。潜水埋藏浅、分布广泛，是最常用的水源。

1.垂直循环带；2.季节变化带；3.水平循环带；4.深部循环带3.承压水（confinedaquifer）充满于上、下两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。具有静水压力。承压水在合适的岩性、地质构造、地形等条件相互配合下形成。水质不一，受水的循环，含水层性质等控制。含水层面积大，水量丰富，动态较稳定，是理想的水源。哪个是自流井2.根据含水层的孔隙性质划分（1）孔隙水（porewater） 一般呈连续的层状分布;（2）裂隙水（fissurewater） 层状裂隙水:裂隙发育密集、相通，有统一的水位； 脉状裂隙水：裂隙稀疏、不均匀、相对隔绝；（3）喀斯特水（karstwater）分布于可溶性岩石的裂隙洞穴、暗河，分布极不均匀；承压OR不承压?主要决定于埋藏条件五、地下热水（温泉）

地下热水：温度高于当地年平均气温的地下水 低温热水：20-400C

中温热水：40-600C

高温热水：60-1000C

过热水：>1000C四川海螺沟冰川温泉温泉是如何形成的？地球深部来的水？地表水经深部再循环。如何才能使地表水进入地球深部？如何才能使深部的地下水流出地表？第二节地下水的地质作用一、地下水的剥蚀作用和喀斯特现象1.地下水的剥蚀—潜蚀（1）机械冲刷（2）溶蚀：含碳酸根的地下水对可溶性岩石溶解

CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO-3

一、地下水的剥蚀作用和喀斯特现象2.喀斯特（karst）（岩溶）

以地下水为主、地表水为辅，对可溶性岩石进行以化学溶蚀为主、机械冲刷为辅的地质作用，也指由该作用形成的地貌。

3.喀斯特地貌溶沟和石芽；峰丛，峰林，孤峰；溶蚀谷和天生桥；干谷和盲谷；喀斯特洼地与喀斯特平原；落水洞；溶斗与喀斯特湖；溶洞和地下暗河。地表地表地下地下岩溶地貌桂林山水桂林山水越南下龙湾落水洞（sinkholeordoline）落水洞（sinkholeordoline）奉节天坑地下河洞穴的分层思考溶蚀作用有基准面吗？4.影响喀斯特发育的因素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。

5.喀斯特地貌发育的阶段性:（在地壳相对稳定的条件下）早期:以地表形貌为主;中期:以地下形貌为主,有完整的地下水系;晚期:地下形貌不断破坏,地下水系向地表水系转化;末期:地下水系全部转化为地表水系,喀斯特平原形成.二、地下水的搬运作用和沉积作用1.搬运作用主要以化学搬运作用为主—真溶液和胶体。兼有溶洞和地下河的机械搬运作用。2.沉积作用（1）机械沉积：与河流沉积相似。（2）化学沉积：钟乳石、石笋、石幔等。钟乳石思考洞穴中如果仅有碳酸盐沉积说明什么问题？如果洞穴中沉积的砾石磨圆好，成分复杂又说明什么问题？地下水的开发与利用一、