第十一章 地下水地質(zhì)作用

1、埋藏在地表以下，存在于巖石和地表松散堆積物的孔隙、裂隙及溶洞中的水，統(tǒng)稱為地下水。全球地下水分布面積達(dá)1.3108 km2，總水量8 300 000 km3，占全球總水量的0.59%，它是重要的淡水來(lái)源，占淡水量的22%。,地下水地質(zhì)作用,1.地下水的來(lái)源 地下水主要來(lái)源于大氣降水，其次為地表水。 地下水還可能在沉積巖形成的時(shí)候就將水保留下來(lái)，一直埋藏在沉積巖內(nèi)；這一部分水又稱為原生水； 巖漿活動(dòng)也可以釋放一部分水分，并保留在巖層中，這是一種礦質(zhì)化泉水，稱為初生水； 在沿海地區(qū)，海水通過(guò)巖石向陸地滲透，這也是地下水的一種來(lái)源。,一、地下水的儲(chǔ)運(yùn)特點(diǎn)及類型,2.地下水的存在形式 地下水也有三態(tài)，

2、其中以液態(tài)為主。在巖層或土壤中，液態(tài)地下水又以吸著（濕）水、薄膜水、毛細(xì)水和重力水等形式存在。,賦存條件：巖石中的空隙（孔隙、裂隙和溶穴）是地下水儲(chǔ)運(yùn)的場(chǎng)所?？障堵屎瓦B通性決定了巖石儲(chǔ)運(yùn)地下水的能力。 透水層：地下水易通過(guò)的巖層，如砂巖、礫巖等 含水層：能透過(guò)相當(dāng)數(shù)量水并含有相當(dāng)數(shù)量水的巖層，如礫巖、砂巖、灰?guī)r層等。 隔水層：基本上不能透過(guò)水的巖層，如泥巖等。,3. 地下水的賦存條件,4.地下水的分帶,地下水分帶： 包氣帶（以氣態(tài)水和結(jié)合水為主，以垂直運(yùn)動(dòng)為主） 飽水帶（以重力水為主， 以近水平運(yùn)動(dòng)為主）,5. 地下（重力）水的類型,重力水的特征： 1. 上層滯水:包氣帶局部隔水層之上積聚的具

3、有自由水面的重力水。 2. 潛水:飽水帶中第一個(gè)隔水層之上的具有自由表面的重力水,以水平運(yùn)動(dòng)為主。 3. 潛水面:第一個(gè)隔水層之上的重力水所具有的自由水面,隨地形、季節(jié)變化。 承壓水：充滿在兩個(gè)隔水層中的重力水。 泉水：地下水的天然露頭，常為上層滯水和潛水，少數(shù)為承壓水。,上層滯水,泉,天然噴泉,6.地下水的補(bǔ)給和排泄,含水層或含水系統(tǒng)從外界獲得水量的過(guò)程稱為補(bǔ)給，失去水量的過(guò)程稱為排泄，水分由補(bǔ)給處向排泄處的運(yùn)移過(guò)程稱為徑流。 地下水的補(bǔ)給來(lái)源最重要的是大氣降水，其次為地表水。 地下水通過(guò)補(bǔ)給河湖而排泄，也可通過(guò)植物蒸發(fā)、人工抽取等方式排泄，還有自流井和泉也是其排泄方式。,1.地下水的潛蝕作

4、用 定義：地下水在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)周圍巖石的破壞作用。分為機(jī)械潛蝕（僅在地下河中明顯）和化學(xué)潛蝕作用（又稱巖溶作用）?？扇苄詭r石分布區(qū)在地下水的作用下，形成的獨(dú)特地形稱巖溶地形或稱喀斯特地形。,二、地下水的地質(zhì)作用,1）巖石的可溶性：應(yīng)為可溶性巖類（石灰?guī)r、大理巖、白云巖等）。 2）巖石的透水性：巖石的空隙率、連通性等。 3）地下水的溶蝕能力：二氧化碳的含量、水的飽和狀態(tài)、壓力、溫度等。 4）地下水的流動(dòng)特征：是否流動(dòng)、流速快慢等。,2. 巖溶作用的發(fā)育條件,3.巖溶作用的分帶性及主要巖溶地形,地表及包氣帶:垂直運(yùn)動(dòng)為主 石芽石林峰叢峰林孤峰-平原 溶溝溶蝕洼地落水洞溶蝕漏斗 飽水帶:水平運(yùn)動(dòng)為主

5、 溶洞暗河地下湖。,巖溶作用的發(fā)展階段,1. 從地表到地下: 溶溝-石芽石林峰叢溶蝕漏斗落水洞溶蝕洼地 2. 從地下到地表: 溶洞暗河（坍塌）峰林孤峰-平原。 3. 總體上的演化過(guò)程可以概括為： 石芽石林峰叢峰林孤峰-平原(無(wú)地下水),秭歸界埡巖溶地貌-石牙,巖溶地貌石林,峰叢,峰林,桂林山水（峰叢）,落水洞實(shí)例廣西樂(lè)業(yè)天坑群,地下喀斯特地貌,巖溶地形示意圖,溶洞,落水洞,落水洞,漏斗,溶溝,4.巖溶作用發(fā)育階段,早期：多在地表形成石芽、溶溝、溶蝕漏斗、落水洞等；地下則形成獨(dú)立的溶洞。 中期：地下溶洞的發(fā)展和逐漸歸并形成洞穴系統(tǒng)，潛水面附近的溶洞可形成暗河；地表可形成大型溶蝕洼地和峰林。 晚期

6、：巖溶盆地不斷擴(kuò)大，乃至形成溶蝕平原，溶蝕平原上殘留有殘丘和孤峰。,地下水搬運(yùn)作用的特點(diǎn)：地下水的運(yùn)動(dòng)特征是流量小、流速緩慢，故地下水的搬運(yùn)方式以溶運(yùn)為主；當(dāng)?shù)叵潞又杏休^大水量時(shí)，機(jī)械搬運(yùn)能力較大，特點(diǎn)與河流相似。 化學(xué)搬運(yùn)作用的特點(diǎn)：成分取決于流域的巖石成分、風(fēng)化程度和氣候特征。主要以各種離子和膠體物質(zhì)最為常見(jiàn)。,5. 地下水的搬運(yùn)作用,6. 地下水的沉積作用,化學(xué)沉積作用： 地下水所溶物質(zhì)，常因壓力、水分蒸發(fā)、二氧化碳逸出等原因，過(guò)飽和而沉積。 常見(jiàn)的化學(xué)沉積物： 1.溶洞滴石（石鐘乳、石筍、石柱和石幔）； 2.泉華； 3.空隙和裂隙沉積物（方解石脈、硅化木等）。,溶洞滴石的形成過(guò)程,北京

7、房山石花洞溶洞滴石 石鐘乳、石筍、石柱和石幔,張家界黃龍洞 石鐘乳和石筍,湖南綏寧龍宮洞 石鐘乳、石筍和石柱,湖北長(zhǎng)陽(yáng)和尚洞石筍,泉華,定義：泉口附近，泉水中的礦物發(fā)生沉淀形成的沉積物稱為泉華。 類型：按照成分可以分為鈣華，硅華，硫華 形態(tài)：常見(jiàn)錐狀、臺(tái)階狀地形,泉華實(shí)例四川九寨溝神仙池,裂隙和孔隙沉積物,定義：飽含礦物質(zhì)的地下水在裂隙和孔隙中滲流，當(dāng)環(huán)境改變時(shí)發(fā)生沉淀，形成的沉積物。 類型：方解石脈，石英脈等等，還可以見(jiàn)到鐵錳質(zhì)在緊密裂隙中沉淀形成的薄膜。（常被認(rèn)為是化石）,石英脈,錳膜假化石,交代沉積物,定義：地下水中的含礦物質(zhì)與埋藏在沉積物中的生物遺體進(jìn)行物質(zhì)交換，使得礦物在生物遺體中沉淀形成的一種特殊的化石 舉例：硅化木,硅化木,6. 地下水的沉積作用,機(jī)械沉積作用：經(jīng)短距離搬運(yùn)后，地下水中的溶蝕殘余堆積物在洞穴低洼處的沉積（多為富鐵、鋁的粘土）及溶洞坍塌與地下河帶來(lái)的碎屑物構(gòu)成的溶洞角礫沉積。,7.古巖溶與地殼運(yùn)動(dòng),巖溶發(fā)育階段的周期性循環(huán)，隨著地殼運(yùn)動(dòng)的發(fā)生而變遷：一次地殼的階段性抬升，可以在一個(gè)地區(qū)