地下水及其地質(zhì)作用

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內(nèi)容提要3.地下水的地質(zhì)作用2.地下水的基本類(lèi)型1.地下水的一般特征外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用1.地下水的一般特征

地下水是重要的淡水資源，它不僅水量多，且分布較普遍，埋藏于地表以下1km內(nèi)的地下水占全球淡水的12.1%，為地表淡水的30倍。隨著地表水污染的日益嚴(yán)重，地下水將變得越來(lái)越重要。外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

地下水是指貯存于地面以下巖石和松散堆積物空隙中的水1.地下水的一般特征地下水的來(lái)源外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

滲透水埋藏水凝結(jié)水原生水大氣降水冰雪溶水地表水滲入地下聚集的水水蒸氣凝結(jié)后滲入地下的水地史時(shí)期沉積物空隙中被封閉保存下來(lái)的水，又稱(chēng)古水巖漿中析出的結(jié)晶水和水汽又稱(chēng)巖漿水1.地下水的一般特征地下水的賦存狀態(tài)外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

靠靜電和分子引力吸附于巖土顆粒表面，不受重力影響吸著水薄膜水毛細(xì)水重力水受重力影響可自由流動(dòng)。是地下水的主要賦存狀態(tài)和水源受表面張力作用保存于毛細(xì)管中的水，易被植物吸收吸著水表面厚度超過(guò)幾百個(gè)水分子直徑的薄層狀水1地下水的一般特征地下水的化學(xué)特征外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

地下水長(zhǎng)期在地下運(yùn)動(dòng)，可從巖石中獲得大量可溶性的物質(zhì)成分，使之成為成分復(fù)雜的溶液地下水中含大量的離子（SO4=、Cl-、

HCO3-、

Na＋、

K＋、

Ca＋＋、Mg＋＋）

以及分子和化合物，其礦化度高。地下水中常見(jiàn)的氣體成分：O2、N2、CO2及H2S.地下水中還含有大量的膠體物質(zhì)：

Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO2及以膠體形式存在的有機(jī)質(zhì)1.地下水的一般特征地下水的運(yùn)動(dòng)條件－空隙外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

松散沉積物中的孔隙空隙度一定體積巖石中空隙體積所占的比例以n表示空隙度，VP表示空隙體積，V表示巖石體積，則n=VP/V

。毛細(xì)水空隙類(lèi)型堅(jiān)硬巖石中的裂隙可溶性巖石中的溶隙、溶洞1.地下水的一般特征地下水的運(yùn)動(dòng)條件－空隙－孔隙外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

孔隙：松散沉積物是由大小不等的顆粒組成的，顆粒間普遍存在著孔隙巖土孔隙率的大小，主要與顆粒的形狀、排列情況及顆粒的分選性和壓密、膠結(jié)情況有關(guān)。松散沉積物的孔隙率一般很大，可達(dá)20%～60%1.地下水的一般特征地下水的運(yùn)動(dòng)條件－空隙－孔隙外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

沉積物孔隙率（％）分選好的砂或礫25～50砂礫混合物20～35粉砂35～50粘土35～60沉積物的孔隙率范圍礫>2mm

砂2-0.05mm粉砂0.05-0.005mm

粘土<0.005mm1.地下水的一般特征地下水的運(yùn)動(dòng)條件－空隙－裂隙外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

裂隙：存在于堅(jiān)硬巖石中的裂縫狀空隙稱(chēng)裂隙裂隙主要是地殼運(yùn)動(dòng)對(duì)巖石造成破壞而形成的，巖石成巖時(shí)及在地表遭受風(fēng)化也會(huì)形成裂隙。巖石的裂隙率一般比松散泥積物的孔隙率小得多。裂隙率常小于3%1.地下水的一般特征地下水的運(yùn)動(dòng)條件－空隙－溶隙外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

溶隙：溶隙是可溶巖（如石灰?guī)r）在地下水流長(zhǎng)期溶蝕下形成的空隙1.地下水的一般特征地下水的運(yùn)動(dòng)條件－巖石透水性外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

含水層飽含重力水而又能給出水(透水)的巖層

透水性

巖石被水透過(guò)的性能。透水性取決于空隙度、空隙大小、空隙連通性空隙較大，且相互連通的巖石，地下水可以在巖石中流動(dòng)。有些巖石雖有很高空隙度，但空隙不連通的巖石和空隙過(guò)小，且連通性不好的粘土和泥巖，地下水也很難在其中流動(dòng)透水性類(lèi)型隔水層可以透水，滲透系數(shù)較大的地層。但(目前)不一定含水透水層相對(duì)不透水的巖層。它可以是飽水的粘土層，也可以是致密完整的基巖1.地下水的一般特征地下水的補(bǔ)給與排泄外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

地下水補(bǔ)給含水層從外界獲得水大氣降水地表水滲入地下水排泄含水層失去水蒸發(fā)泉泉1.地下水的一般特征地下水的補(bǔ)給與排泄外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

2.地下水的基本類(lèi)型地下巖土含水情況可分為兩個(gè)帶外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

包氣帶包水帶固體顆粒＋水＋氣，3相固體顆粒＋水，2相2.地下水的基本類(lèi)型按埋藏條件劃分外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

包氣帶水潛水承壓水2.地下水的基本類(lèi)型按埋藏條件劃分－包氣帶水外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

包氣帶水

貼近地表的氣態(tài)水、土壤顆粒水吸附毛細(xì)水分子。這些水雖可連結(jié)起來(lái)成為液體，但因是充填在細(xì)微的孔隙中而不能自由運(yùn)動(dòng)土壤水土壤中未飽和的水；上層滯水存在于包氣帶中，局部隔水層之上的重力水2.地下水的基本類(lèi)型按埋藏條件劃分－潛水外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

潛水

位于第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上的含在透水層中的能在重力作用下流動(dòng)的地下水。此水層的水面稱(chēng)為潛水面。潛水面與地表面的形態(tài)具有相似性。2.地下水的基本類(lèi)型按埋藏條件劃分－地形與潛水面外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

2.地下水的基本類(lèi)型按埋藏條件劃分－承壓水外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

承壓水(層間水)

是指埋藏在兩個(gè)隔水層之間的透水層中的地下水。它的運(yùn)動(dòng)受到上下隔水層的約束和水壓的作用

。打井穿過(guò)上面的隔水層時(shí)，承壓水就可向上涌出來(lái)。3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用

地下水的剝蝕作用是在地下進(jìn)行的，稱(chēng)為潛蝕作用。潛蝕作用包括機(jī)械沖蝕和化學(xué)溶蝕兩種方式，以化學(xué)溶蝕作用為主外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

沖蝕作用是地下水在流動(dòng)過(guò)程中，對(duì)巖石進(jìn)行沖刷破壞的作用，除了巖洞或較大裂隙中的地下水在局部區(qū)段可具有較強(qiáng)大的機(jī)械沖蝕能力外，絕大部分地下水由于水體分散，流速緩慢，動(dòng)能很小，機(jī)械沖刷能力極弱，只能將松散的細(xì)小粉沙、泥土物質(zhì)沖走，因此，只有在松散堆積物或膠結(jié)較差的沉積物分布區(qū)其作用才較明顯。例如在黃土分布地區(qū)，由于地下水的作用可導(dǎo)致地滑等現(xiàn)象。

溶蝕作用是地下水在流動(dòng)過(guò)程中，對(duì)巖石進(jìn)行化學(xué)溶解和分離的破壞作用。巖溶事宜地下水為主，地表水為輔，二者共同與可溶性巖石（石灰?guī)r等）發(fā)生的以溶蝕為主的地質(zhì)作用及其結(jié)果的總稱(chēng)，又稱(chēng)喀斯特3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶作用的條件外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

基本條件：

喀斯特發(fā)育首先應(yīng)具備具有溶蝕性水和具有可溶性巖石?？扇苄詭r石：包括鹵化物類(lèi)巖石(食鹽、鉀鹽、鎂鹽等)，硫酸鹽類(lèi)巖石(石膏、芒硝等)及碳酸鹽類(lèi)巖石(石灰?guī)r、白云巖、大理巖等)。3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶作用的機(jī)理外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

溶蝕作用是地下水在流動(dòng)過(guò)程中，對(duì)巖石進(jìn)行化學(xué)溶解和分離的破壞作用。地下水含有多種化學(xué)成分，具有較強(qiáng)的溶解能力，當(dāng)含CO2、O2、有機(jī)酸時(shí)，溶解能力更為強(qiáng)大。因此，在濕熱氣候帶，可溶性巖石（如碳酸巖鹽）分布區(qū)，溶蝕作用非常顯著，成為影響地表景觀的重要因素，其化學(xué)反應(yīng)為：

H2CO3+CaCO3=Ca(HCO3)2

碳酸方解石重碳酸鈣石灰?guī)r在可溶性巖石中分布最廣，主要有方解石組成，當(dāng)?shù)叵滤蠧O2時(shí)可形成碳酸。碳酸與方解石發(fā)生反應(yīng)，生成易溶于水的重碳酸鈣。若地下水源源不斷的補(bǔ)給而又有良好的排泄條件，溶于水的重碳酸鈣就不斷被帶出，而不宜達(dá)到過(guò)飽和，地下水的溶蝕作用就可持續(xù)進(jìn)行。3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

地下水的溶蝕作用通常從地表水的溶蝕作用開(kāi)始，由于地表水沿著巖石裂隙和空隙向下滲透轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵滤?，在滲透過(guò)程中就可對(duì)可溶性巖石進(jìn)行不斷的溶蝕，從而改變地表的面貌，形成特殊的地形，統(tǒng)稱(chēng)為巖溶地形，又稱(chēng)作喀斯特。常見(jiàn)的巖溶地形有溶溝和牙石，溶柱和石林、落水洞、溶斗和溶洼、溶洞和地下暗河、溶蝕谷、溶盆和溶原3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－石芽外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

石芽3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－石林外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

石林3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用云南石林外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－溶溝外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

溶溝（瑞士）3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－石柱外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

石柱（法國(guó)）3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－草堆狀溶丘外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

溶丘3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－溶原外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

溶原3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－溶蝕漏斗、洼地、盆地外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

溶蝕漏斗溶蝕洼地溶蝕盆地3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－暗河、盲谷外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

暗河（伏流）盲谷3.地下水地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－溶洞外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

溶洞3.地下水的地質(zhì)作用－剝蝕作用巖溶地形－溶洞形成過(guò)程外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

3.地下水的地質(zhì)作用－搬運(yùn)作用

地下水可將其剝蝕產(chǎn)物沿垂直或水平方向搬運(yùn)，其機(jī)械搬運(yùn)能力很小，只在地下暗河中搬運(yùn)能力稍強(qiáng)，其搬運(yùn)情況與河流類(lèi)似。地下水主要以化學(xué)溶云方式搬運(yùn)著大量鹽類(lèi)和膠體溶液物質(zhì)。其搬運(yùn)物質(zhì)成分與地下水徑流地區(qū)的巖石性質(zhì)和遭受風(fēng)化能力有關(guān)。例如在巖石遭受風(fēng)化分解不徹底的干旱地區(qū)，地下水溶運(yùn)物中Cl－、SO32－、Na＋、K＋等離子較多；在巖石遭受風(fēng)化分解較徹底的濕熱地區(qū)，可溶運(yùn)呈膠體狀的SiO2、Al(OH)3以及有機(jī)酸類(lèi)；在硫酸巖分布地區(qū)可溶運(yùn)大量HCO3－、CO32－、Ca2＋、Mg2＋等離子；在有金屬礦產(chǎn)的地區(qū)，地下水的溶運(yùn)物可含有某些金屬離子，離子濃度隨離礦體的遠(yuǎn)近而變化。地下水溶運(yùn)物能力的大小和溫度有關(guān)，當(dāng)水溫較高，壓力較大時(shí)其溶運(yùn)能力就大，故可搬運(yùn)的質(zhì)量增加；當(dāng)水溫低，壓力小，溶運(yùn)能力就小，搬運(yùn)的質(zhì)量較少，甚至發(fā)生沉淀。外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

3.地下水的地質(zhì)作用－沉積作用

地下水的沉積作用包括機(jī)械沉積和化學(xué)沉積，以化學(xué)沉積為主，含溶解物質(zhì)濃度高的地下水，由于溫度、壓力和運(yùn)動(dòng)空間的變化，可發(fā)生化學(xué)沉積作用。巖石或松散堆積物的空隙特別是溶洞，使地下水沉積及沉積物貯存的空間；泉水出露的地方也是地下水沉積的重要場(chǎng)所。在不同沉積場(chǎng)所形成的產(chǎn)物具有不同特點(diǎn)：空隙沉積：常見(jiàn)的沉積物有泥質(zhì)、鈣質(zhì)和硅質(zhì)等。可溶松散物沉積物膠結(jié)起來(lái)成為堅(jiān)實(shí)的沉積巖，自身成為膠結(jié)物，當(dāng)沉積物質(zhì)在孔隙中繞某些顆粒沉積，可形成致密的團(tuán)塊，稱(chēng)為結(jié)核，如黃土中的鈣質(zhì)結(jié)核。在較大的孔洞中由于地下水中某些物質(zhì)濃度較高可生長(zhǎng)出完好的晶簇，形成晶洞。裂隙沉積：地下水沿裂隙滲透，可在其中沉積，形成方解石脈、石英脈、硅質(zhì)細(xì)脈等。溶洞沉積：地下水沿裂隙、孔隙滲入溶洞，由于運(yùn)動(dòng)空間改變，壓力降低，水分蒸發(fā)，CO2逸出等條件改變，導(dǎo)致中硫酸鈣的沉積，形成各種形態(tài)的石鐘、石筍、石柱等鐘乳石，以及石幔。溫泉區(qū)沉積：當(dāng)溫度較高，含溶質(zhì)較多的地下水成為溫泉流出地面時(shí)，由于水溫和壓力的降低，溶于其中的重碳酸鈣和二氧化硅會(huì)沉淀在溫泉附近，形成一種多孔的沉積物，稱(chēng)為泉華，例如鈣質(zhì)的石灰華和硅質(zhì)的硅華等。外動(dòng)力地質(zhì)作用－地下水的地質(zhì)作用

石鐘乳3.地下水的地質(zhì)作用－沉積作用沉