1、普通地質學之第十一章地下水的特征和地質作用地下水的運動特征地下水的地質作用地下水 指存在于地表以下松散堆積物或基巖空隙中的水 地下水長期在地下運動，可從巖石中獲得大量可溶性的物質成分，使之成為成分復雜的溶液 。地下水中含大量的離子、分子和化合物，其礦化度高。地下水中常見的氣體成分：O2、N2、CO2及H2S.地下水中還含有大量的膠體物質：Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO2及以膠體形式存在的有機質地下水的化學特征第一節地下水的運動特征地下水運動的條件 空隙度指一定體積巖石中空隙體積所占的比例 。地下水的分布、儲量及運動均受巖石空隙的多少（空隙度）支配 。以n表示空隙度，VP表示空隙體積，V

2、表示巖石體積，則n=VP/V 。第一節地下水的運動特征地下水運動的條件 透水性 巖石被水透過的性能。空隙較大，且相互連通的巖石，地下水可以在巖石中流動。有些巖石雖有很高空隙度，但空隙不連通的巖石和空隙過小，且連通性不好的粘土和泥巖，地下水也很難在其中流動。能透水的巖層稱透水層。洞隙大，且相互連通的石灰巖和白云巖以及孔隙大的礫石層和沙層是良好的透水層。巖石阻擋水通過的性質稱隔水性。具隔水性的巖層稱隔水層。粘土巖、粉砂質泥巖及節理不發育的巖漿巖和塊狀變質巖可視為隔水層。 第一節地下水的運動特征地下水的來源 （1）地表水的入滲。地表的雨水，冰雪融化的水，河流及湖泊中的水均可滲入地下而成為地下水。這是

3、地下水的最主要來源；（2）大氣中的水汽可凝結進入巖石孔隙中。在一些干旱地區，夜間因氣溫降幅較大，大氣中水的凝結也成為地下水的補充。（3）古埋藏水。古代的海洋、湖泊中的沉積物因埋深在特殊情況下可封存了其中所含的部分水體。（4）其它還有如巖漿中分異出的地下水，礦物結晶水中分離出來的地下水等。 第一節 地下水的運動特征地下水的賦存及運動地下水在巖層中的賦存形式可以是氣態，液態和固態的，其中以液態為主。在地下的賦存自上而下分為包氣帶和飽水帶： 包氣帶水 貼近地表的氣態水、土壤顆粒水吸附毛細水分子。這些水雖可連結起來成為液體，但因是充填在細微的孔隙中而不能自由運動 。第一節 地下水的運動特征地下水的賦存

4、及運動地下水在巖層中的賦存形式可以是氣態，液態和固態的，其中以液態為主。在地下的賦存自上而下分為包氣帶和飽水帶： 飽水帶：入滲的大氣降水在到達地下一定深度后，可匯聚起來，特別是遇到區域不透水層的阻礙，便可形成地下水的飽和帶，即飽水帶。在第一個區域不透水層之上，飽水帶中的地下水稱潛水。此水層的水面稱為潛水面。潛水面與地表面的形態具有相似性。 第一節 地下水的運動特征地下水的賦存及運動地下水在巖層中的賦存形式可以是氣態，液態和固態的，其中以液態為主。在地下的賦存自上而下分為包氣帶和飽水帶： 承壓水(層間水) 是指埋藏在兩個隔水層之間的透水層中的地下水。它的運動受到上下隔水層的約束和水壓的作用 。打

5、井穿過上面的隔水層時，承壓水就可向上涌出來 。 自流井第一節 地下水的運動特征地下水的賦存及運動地下水在巖層中的賦存形式可以是氣態，液態和固態的，其中以液態為主。在地下的賦存自上而下分為包氣帶和飽水帶： 飽水帶：入滲的大氣降水在到達地下一定深度后，可匯聚起來，特別是遇到區域不透水層的阻礙，便可形成地下水的飽和帶，即飽水帶。在第一個區域不透水層之上，飽水帶中的地下水稱潛水。此水層的水面稱為潛水面。潛水面與地表面的形態具有相似性。 第一節地下水的運動特征按地下水的運動方式可分為：毛細水（結合水） 在毛細作用下運動的水。巖石顆粒表面和空隙壁面在靜電吸引作用下，會吸附水分子 。這類水束縛于顆粒表面及空

6、隙壁面，不能在自身重力作用下運動。而且還可逆重力而運動（毛細運動）。重力水 在自身重力作用下產生運動的水。在巖石和松散物質的空隙中，重力水在重力作用下產生運動稱滲流(滲透) 。第一節地下水的運動特征三類地下水的運動方向.包氣帶中的重力水從地表向下作垂向運動，毛細水逆重力向上運動，氣態水很難運動。.潛水作近水平方向運動。從高處向低處流，從分水嶺向谷底流，最后流入河流、湖泊、海洋，或以噴泉的形式出露地表。.承壓水從壓力高處向壓力低處運動。第二節地下水的地質作用 地下水在巖石孔隙、裂縫中流動十分緩慢，動能較小，故而機械作用十分微弱。但內于地下水與巖石、礦物的接觸時間長，加之溶有一定量的酸類物質(如H

7、2CO3、H2SO4及有機酸)，對地下巖石、礦物具有強烈的溶解作用。就整個地下水的地質作用而言，以化學作用為主。第二節 地下水的地質作用地下水的機械地質作用 地下水機械地質作用在松散堆積層孔隙中作用明顯，把細粒物質，如粘土顆粒，粉砂沖刷掉的作用叫機械潛蝕作用。長期的機械潛蝕作用可使堆積層變得更疏松，孔隙擴大，甚至形成大的孔洞。 大的洞穴或裂隙的地區，地下水流動常形成暗河，暗河中的水流具有流量大，流速快的特點，其對洞穴或裂隙的侵蝕作用 第二節 地下水的地質作用地下水的機械地質作用 機械搬運和沉積作用微弱，僅在地下河中可見較明顯的機械搬運和沉積作用。第二節地下水的地質作用地下水的化學地質作用喀斯特

8、作用喀斯特： 指水流（主要指地下水）與可溶性巖石相互作用的過程及其所產生的各地質、地貌現象的總稱。基本條件： 喀斯特發育首先應具備具有溶蝕性水和具有可溶性巖石。可溶性巖石：包括鹵化物類巖石(食鹽、鉀鹽、鎂鹽等)，硫酸鹽類巖石(石膏、芒硝 等)及碳酸鹽類巖石(石灰巖、白云巖、大理巖等)。 第二節地下水的地質作用喀斯特作用（溶蝕作用、潛蝕作用）在包氣帶，地下水在可溶性巖石的裂縫中向下滲流，使裂縫不斷加深加寬，形成石芽，石芽不斷升高。在巖石成分較純、巖層巨厚、巖層傾角平緩的可溶性巖石地區，石芽可高達幾十米，遠望宛如樹林，稱為石林。石芽第二節地下水的地質作用喀斯特作用（溶蝕作用、潛蝕作用）在包氣帶，地

9、下水在可溶性巖石的裂縫中向下滲流，使裂縫不斷加深加寬，形成石芽，石芽不斷升高。在巖石成分較純、巖層巨厚、巖層傾角平緩的可溶性巖石地區，石芽可高達幾十米，遠望宛如樹林，稱為石林。石林云南石林第二節地下水的地質作用喀斯特作用（溶蝕作用、潛蝕作用）在包氣帶，地下水在可溶性巖石的裂縫中向下滲流，使裂縫不斷加深加寬，石芽不斷升高。在巖石成分較純、巖層巨厚、巖層傾角平緩的可溶性巖石地區，石芽可高達幾十米，遠望宛如樹林，稱為石林。規模較大者稱為峰林。峰林峰林的形成第二節地下水的地質作用喀斯特作用（溶蝕作用、潛蝕作用） 在潛水面附近，地下水在重力作用下沿層面、節理面和斷裂帶從高水位向低水位作近于水平方向的流動

10、，常形成近于水平的洞穴稱溶洞 。第二節地下水的地質作用喀斯特作用（溶蝕作用、潛蝕作用）影響潛蝕的因素：氣候：a. 干旱區潛蝕弱：少雨，地下水補充不足,潛蝕弱；b. 炎熱潮濕多雨氣候區：多雨，地下水充足，生物繁盛，分解CO2利于潛蝕，炎熱氣溫高，化學反應速度快，潛蝕強烈巖石：a. 巖性：碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物溶解度大，這些巖石最易潛蝕 b.結構：孔隙多、大，連通性好，松散，可粒狀均有利潛蝕地質構造：斷裂、破碎、褶皺發育、巖石產狀平緩有利于潛蝕，巖層傾斜不利于潛蝕構造運動：a.地殼相對上升：潛水面相對下降，落水洞、溶溝、石芽發育，但溶洞不發育;b.殼相對穩定：溶洞發育，峰林、巖溶盆地地等出現，甚至

11、出現巖溶化、準平原化;c.地殼穩定上升穩定上升:形成多層溶洞（與河谷階地意義相同）第二節地下水的地質作用地下水的化學搬運作用地下水主要為化學搬運；搬運地下水搬運的溶解物為重碳酸鹽，如Ca（HCO3）2 搬運物是真溶液或膠體溶液第二節地下水的地質作用地下水的化學沉積作用 地下水的機械沉積作用較少，主要為化學沉積作用。壓力下降，溫度下降，H2O蒸發都可引起過飽和而發生沉積。Ca（HCO3）2 = CaCO3CO2H2O 根據沉積作用因素及發生部位不同，有以下幾種情況：a. 裂隙沉積：地下水在裂隙中運移時，由于P下降，或T下降，形成過飽和沉積，沉積物呈脈狀，常見有分解石脈，石英脈等。b.洞穴沉積：含

12、有的Ca（HCO3）2的水溶液由巖石中的裂隙或斷層流入洞穴中時，由于壓力降低或溫度升高（壓力降低，溫度升高都會使CO2降低、減少、逸出），使CaCO3沉淀，形成石鐘乳，石筍、石柱等。 c.泉口沉積：在地下水攜帶著被溶解的碳酸鹽物質滲流到泉口，由于壓力減小，導致地下水中的二氧化碳逸出，碳酸氫鈣被分解成碳酸鈣而產生沉淀 。第二節地下水的地質作用地下水的化學沉積作用 在地下水攜帶著被溶解的碳酸鹽物質滲流到開闊的擴大裂隙、溶洞、泉口， 由于壓力減小，導致地下水中的二氧化碳逸出，碳酸氫鈣被分解成碳酸鈣而產生沉淀 。石鐘乳第二節地下水的地質作用地下水的化學沉積作用 在地下水攜帶著被溶解的碳酸鹽物質滲流到開闊的擴大裂隙、溶洞、泉口， 由于壓力減小，導致地下水中的二氧化碳逸出，碳酸氫鈣被分解成碳酸鈣而產生沉淀 。石鐘乳第二節地下水的地質作用地下水的化學沉積作用 在地下水攜帶著被溶解的碳酸鹽物質滲流到開闊的擴大裂隙、溶洞、泉口， 由于壓力減小，導致地下水中的二氧化碳逸出，碳酸氫鈣被分解成碳酸鈣而產生沉淀 。石鐘乳第二節地下水的地質作用地下水的化學沉積作用 在地下水攜帶著被溶解的碳酸鹽物質滲流到開闊的擴大裂隙、溶洞、泉口， 由于壓力減小，導致地下水中的二氧化碳逸出，碳酸氫鈣被分解成碳酸鈣而產生沉淀 。石鐘乳第二節地下水的地質作用地下水的化學沉積作用 在地下水攜帶著被溶解的碳酸鹽物質