地球科學(xué)概論 地下水冰風(fēng)課件

地下水地質(zhì)作用概述

自然界水的一部分估算，埋藏在地下17Km以內(nèi)的地下水總量約為8.4×1015m3，其中有一半在地面以下1Km的范圍內(nèi)

儲(chǔ)存及運(yùn)動(dòng)條件

地下水能在巖石中儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)是因?yàn)閹r石具孔隙度和滲透性

衡量孔隙大小的指標(biāo)為孔隙度（porosity）---巖石中孔隙體積占巖石總體積的百分比地下水能否在巖石中運(yùn)動(dòng)取決于巖石的滲透性衡量滲透性的指標(biāo)為滲透率（permeability）透水層(permeablebed)：地下水易于通過(guò)的巖石含水層(aquifer)：能透過(guò)和保存地下水并能在重力作用下釋放相當(dāng)數(shù)量水的巖石隔水層(imperviousbed)：地下水不易透過(guò)的巖石巖石孔洞一般特征地下水在巖石孔隙中的存在形式隨巖石的孔隙及含水量大小而有不同。水量少時(shí)，水分子因受靜電引力作用，可吸附在巖石顆粒表面或孔隙壁面成為吸著水

當(dāng)其厚度大于幾個(gè)到幾百個(gè)水分子直徑時(shí)，便形成薄膜狀，稱為薄膜水

若水量增多，孔隙孔徑小，水受表面張力作用逆重力方向運(yùn)動(dòng)稱毛細(xì)水

若孔隙孔徑大，水的重力大于表面張力和靜電引力時(shí)，水受重力影響而發(fā)生垂直滲流，這種水稱為重力水

多數(shù)情況下地下水都以重力水狀態(tài)運(yùn)動(dòng)

水滲入地下后，在水量多時(shí)，會(huì)以重力水狀態(tài)垂直下滲。當(dāng)水量少時(shí)，則以毛細(xì)水、薄膜水或吸著水狀態(tài)，保存在巖石孔隙中，這種地帶的水主要呈垂直方向的運(yùn)動(dòng)，故稱為地下水的垂直運(yùn)動(dòng)帶；因孔隙中并未充滿水，又稱包氣帶

地下水下滲時(shí)，因遇隔水層阻隔而匯聚起來(lái)，當(dāng)水充滿了孔隙時(shí)，則形成飽水帶。飽水帶的水具有自由水面。又稱為地下水的水平運(yùn)動(dòng)帶飽水帶與包氣帶的界面就是飽水帶的自由水面，它隨季節(jié)或氣候變化而變化。當(dāng)干旱季節(jié)，蒸發(fā)量大于補(bǔ)給量時(shí)，自由水面會(huì)下降。因而在飽水帶和包氣帶間存在一個(gè)季節(jié)變動(dòng)帶地下水的化學(xué)成分和物理性質(zhì)

溶于地下水中的氣體主要有：O2、N2、CO2、H2S等。O2含量高代表氧化環(huán)境；H2S含量高代表還原環(huán)境地下水中含有多種元素，主要陽(yáng)離子有：Na+、K+、Mg2+、Ca2+，主要陰離子有：SO42-、HCO3-等

物理性質(zhì)：透明度，與所含礦物質(zhì)和機(jī)械混入物數(shù)量有關(guān)

顏色：受化學(xué)成分影響

嗅味：與H2S和有機(jī)質(zhì)的含量有關(guān)

味感：與于水中的礦物質(zhì)，氣體有關(guān)一、機(jī)械潛蝕作用地下水對(duì)巖石的沖刷破壞作用稱機(jī)械潛蝕由于地下水流速很小，只能帶走孔隙中的細(xì)小物質(zhì)，使孔隙擴(kuò)大隨著孔隙擴(kuò)大機(jī)械潛蝕作用也會(huì)不斷增強(qiáng)膠結(jié)不緊的松散堆積物在地下水的潛蝕作用下會(huì)降低強(qiáng)度，有時(shí)會(huì)形成孔、洞，在重力作用下，引起崩塌和陷落

二、化學(xué)潛蝕作用

地下水通過(guò)對(duì)巖石、礦物的溶解所產(chǎn)生的破壞作用稱化學(xué)潛蝕作用，或巖溶作用、喀斯特作用這種作用可使巖石中的孔隙或裂隙逐漸擴(kuò)大，以至發(fā)育成巨大的洞穴，并形成一些獨(dú)特的地形形態(tài)和沉積物巖溶作用形成的地形稱巖溶地形（或喀斯特地形）這種作用及其產(chǎn)生的自然現(xiàn)象可統(tǒng)稱為巖溶現(xiàn)象或喀斯特現(xiàn)象巖溶作用的進(jìn)行條件

1．巖石的可溶性：碳酸鹽巖（石灰?guī)r、白云巖）鹽類巖石，鈣質(zhì)膠結(jié)的碎屑巖。2．巖石的透水性：透水性好，巖溶作用易于進(jìn)行，裂隙發(fā)育3．地下水的溶蝕力：取決于CO2的濃度4．地下水的流動(dòng)特征：流速越快，巖溶作用越易進(jìn)行2．飽水帶中發(fā)育的巖溶地形溶洞：處于飽水帶上部或季節(jié)性變動(dòng)帶的地下水，常沿巖層層面、裂隙和斷裂帶作近水平方向運(yùn)動(dòng)，因而在該帶因溶蝕作用形成近水平方向的空洞稱溶洞

主要的巖溶景觀溶溝與石芽落水洞溶斗與溶洼暗河溶洞(分級(jí)溶洞)地下水的沉積作用以化學(xué)沉積為主，但也有一定數(shù)量的機(jī)械沉積溶洞沉積物:石鐘乳石筍石柱泉華:灰華,硅華裂隙中:方解石脈,石英脈

古巖溶古巖溶：是指新生代以前發(fā)育的巖溶一、古巖溶的識(shí)別1．在形態(tài)上常表現(xiàn)為經(jīng)歷過(guò)巖溶作用的碳酸鹽巖的頂面在短距離內(nèi)有較大起伏，起伏面上有溶蝕痕跡（石芽、溶溝等）２．有時(shí)可發(fā)現(xiàn)巖溶殘余堆積物（赭土）和洞穴沉積（鐘乳石和巖溶角礫巖等）３．古巖溶面上可發(fā)育古風(fēng)化殼，風(fēng)化殼中的殘積物多為鐵質(zhì)和鋁土質(zhì)４．古巖溶面上的洞穴常被后期洞穴充填，呈囊狀、袋狀

二、古巖溶的研究意義：可作為分析地殼運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的重要依據(jù)：地殼長(zhǎng)期以上升為主有助于分析古地理、古氣候：溫暖、潮濕氣候、古陸剝蝕區(qū)找礦意義、石油可儲(chǔ)存于古巖溶面上的溶洞中，有些金屬礦物也與溶洞有關(guān)冰川的形成需要有兩個(gè)基本條件：一是年平均氣溫在0oC以下，以降雪為主的大氣降水比較豐富，雪的積累量大于消融量；二是要有適合冰雪大量堆積的場(chǎng)所，并具有一定的坡度，以利于冰川的流動(dòng)大陸冰川高緯度和極地地區(qū)的冰川山岳冰川中低緯度高山地區(qū)的冰川冰川的運(yùn)動(dòng)１．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：冰川是一種固體流，冰川呈塊狀運(yùn)動(dòng)２．運(yùn)動(dòng)原因：冰川由于受上層冰的壓力和重力作用而運(yùn)動(dòng)３．運(yùn)動(dòng)速度：隨季度變化；冰川的不同部位運(yùn)動(dòng)速度不同

在橫剖面上，中部較兩側(cè)快，形成冰舌:冰川最前端因中間部分流速快而形成突出的舌狀冰川的底部因與基巖的磨擦作用，速度反而下降冰退：供冰量少于消融量時(shí)，冰川前端發(fā)生萎縮冰進(jìn)：供冰量大于消融量時(shí)一、冰川的刨蝕作用

挖掘作用

在冰川運(yùn)動(dòng)過(guò)程中冰體將與其凍結(jié)在一起的冰床基巖拔起并帶走的過(guò)程磨蝕作用

凍結(jié)在冰川底部或邊部的巖塊在運(yùn)動(dòng)中，象挫刀一樣不斷研磨和刮削谷底及兩側(cè)的基巖，其本身也同時(shí)被磨損的過(guò)程

冰溜面：磨蝕作用在冰床基巖面上形成的磨光面冰溜面上常見擦痕和刻槽條痕石：冰川礫石可被磨出一或兩個(gè)磨光面，磨光面上有擦痕及刻槽，稱條痕石羊背石：冰床上凸起的石質(zhì)小丘。長(zhǎng)軸平行于冰川流動(dòng)方向；朝上游方向坡度緩，且發(fā)育冰溜面和冰川擦痕；朝下游方向坡度陡刨蝕作用形成的地形冰蝕谷：指冰川的刨蝕改造形成的谷地。冰蝕谷在橫剖面上呈“U”形，故稱“U”形谷冰斗：是刨蝕作用造成的三面壁陡的半圈形洼地。冰斗常沿雪線附近分布。角峰與刃脊:是相鄰的冰斗或槽谷的谷壁因刨蝕作用發(fā)生后退形成的地形。如果形成兩壁陡峻脊部尖薄的山脊時(shí)稱為刃脊；被三個(gè)以上冰斗包圍的，巖壁陡立的金字塔形山峰稱角峰二、冰川的搬運(yùn)作用

冰川將刨蝕的產(chǎn)物以及墜落冰面的風(fēng)化物一并凍結(jié)于冰體之中，像傳送帶一樣將它帶到冰川的前端，稱為冰川的搬運(yùn)作用冰川的搬運(yùn)物都是碎屑物，在冰川中呈固著狀態(tài)。絕大多數(shù)搬運(yùn)物在冰體內(nèi)不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)和位移，不能相互作用，因而在搬運(yùn)過(guò)程中難以受到改造

三、冰川的沉積作用

冰川的沉積作用發(fā)生在它消融的時(shí)候，沉積位置多半在雪線以下冰川的前端和大陸冰蓋的邊緣地區(qū)，雪線以上冰川局部融化時(shí)，冰磧也可以暫時(shí)堆積下來(lái)冰川的沉積作用按其介質(zhì)條件的變化情況可分為冰川沉積和冰水及冰湖沉積兩大類冰磧物的分選性極差，冰磧物的粒徑可有巨礫、礫石、乃至砂、粉砂、粘土等各種級(jí)別，而且常是大小混雜的，但以礫石為主冰川搬運(yùn)距離短，碎屑物的成分與冰川發(fā)育地帶的基巖成分基本一致多數(shù)未經(jīng)風(fēng)化，礫石多數(shù)未經(jīng)磨圓風(fēng)

地質(zhì)作用

風(fēng)的地質(zhì)作用是大氣在水平運(yùn)動(dòng)中對(duì)地表進(jìn)行破壞，并把破壞產(chǎn)物搬至它處沉積的過(guò)程作用強(qiáng)弱主要取決于風(fēng)速和地面狀況在潮濕區(qū)由于降水量大，茂密的植物保護(hù)了地面，減弱了風(fēng)速，同時(shí)，地面松散物質(zhì)又被水分子連結(jié)起來(lái)，因而風(fēng)對(duì)地面的作用比較微弱在干旱地區(qū)，由于降水量小，植物稀少，地面干燥而松散的物質(zhì)，易被風(fēng)力吹動(dòng)。同時(shí)由于干旱地區(qū)的氣溫和氣壓變化大、變化快，故風(fēng)多而且大，所以風(fēng)的地質(zhì)作用表現(xiàn)得十分強(qiáng)烈按其作用方式可分為剝蝕、搬運(yùn)和沉積

第一節(jié)風(fēng)的剝蝕作用

風(fēng)蝕作用方式吹蝕（吹揚(yáng)）作用是風(fēng)以自身的動(dòng)力吹起地面松散物的作用

磨蝕作用是風(fēng)挾帶的沙粒和石塊對(duì)地面的碰撞和磨擦作用

風(fēng)蝕作用的產(chǎn)物風(fēng)棱石特殊的風(fēng)蝕地貌：蜂窩石；風(fēng)蝕穴；石蘑菇；搖擺石；風(fēng)蝕柱；風(fēng)蝕谷；風(fēng)城

第二節(jié)風(fēng)的搬運(yùn)作用

風(fēng)是大氣的水平流動(dòng)，而氣體的密度比水小，故風(fēng)與相同流速的流水相比，其搬運(yùn)力要小得多，通常只能吹動(dòng)沙粒級(jí)以內(nèi)的顆粒方式有三種

懸移躍移推移

第三節(jié)風(fēng)的沉積作用

當(dāng)風(fēng)速減弱，紊流的上舉速度低于沙粒的沉降速度時(shí)，沙粒和塵土便堆積下來(lái)，形成風(fēng)積物，這就是風(fēng)的沉積作用由于風(fēng)力搬運(yùn)過(guò)程的分選作用，沉積作用也有明顯的分帶性一、風(fēng)成沙沉積砂粒的磨圓度較好，但顆粒表面常因撞擊而成毛玻璃狀