第八章 地下水地质作用

动力地质学原理

长安大学资源学院 李 勇

第 八 章 地 下 水 地 质 作 用

第八章

地下水地质作用

目的要求：了解并掌握地下水的基本特征，地下水的剥蚀、搬 运和沉积作用的概念、原理、过程及其结果，同时要了解地下 水地质作用的特点及岩溶发育的条件。 课时：2学时 授课内容： 一、地下水的基本特征 二、地下水的剥蚀作用 三、地下水的搬运作用 四、地下水的沉积作用 五、岩溶作用发育的条件 重点：地下水地质作用的概念、原理、过程和特点。 难点：地下水的化学沉积原理。

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第一节 地下水的基本特征 一、地下水的概念： 地下水是指存在于地表以下松散堆积物和岩石空隙 中的水。也有气态、固态和液态三种。地下水的来源主 要是大气降水、冰雪融水和地面流水，次为大气的凝结 水、埋藏水或岩浆水等。 二、地下水的储存条件 地下水在重力、表面张力或热力的作用下，可以在 岩石和堆积物内流动，其流动性能与岩石空隙有密切关 系。岩石空隙包括孔隙、节理和洞穴。

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孔隙：是指松散堆积物和岩石颗粒之间的空间； 洞穴：则为出现于易溶岩石内大小、形态、方向均 不规则的空洞。

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地下水的分布、储量及运动均由岩石空隙的数量、大 小及其连通情况决定。岩石的空隙度有如下特点： 1、堆积物的孔隙度随粒度减小而增大； 2、粒度相同时，松散堆积物孔隙度大，成岩后孔隙 度减小； 3、岩浆岩的孔隙度一般小于6%。 4、粒级相同的堆积物或沉积岩石，孔隙度随磨圆度 提高而增加，随分选性降低而减小。

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透水层：孔隙连通的岩层，地下水可在其中流动，称 为透水层。 隔水层：有的岩石虽有很高的孔隙度，但孔隙过小且 连通性极差，如泥岩和粘土岩层，地下水很难在其中流动， 称为不透水层或隔水层。 含水层：透水层如果被地下水饱和就成为含水层。这 是水资源勘察开采的对象。

第八章三、地下水类型与

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运动1、包气带：在地表 堆积物或岩层中当地下 水不饱和时，孔隙中的 水呈薄膜状，它不受重 力驱动，水分受毛细管 作用可向上移动，称为 毛细管作用。可形成一 个水与空气混合的毛细 水带，称为包气带。

第八章三、地下水类型 与运动 2、潜水：当水 膜增厚，受重力影响 能向下方流动时，称 重力水。重力水向下 运动受阻于第一个隔 水层并在其上的透水 层中汇集起来，形成 饱和水带。该带的水 成为潜水。

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3、潜水面：浅水层有一个

自由的表面称潜水面。潜 水面的高度随季节和降水量的大小而变化。空间上还随地 形的起伏变化。 4、层间水：存在地下两个隔水层中间的水称为层间 水也称为承压水。其人工或天然开露处可称为泉和自流井。

第八章5、暗河：含于石 灰岩溶洞或地下管道 中的地下水，其运动 则随通道断面的大小 和连通情况而异。有 些石灰岩溶洞水量集 中，可能成为地下河 流，称为暗河。甚至 由复杂的暗河组成地 下水系。

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四、地下水的温度与成分 (一)、地下水的温度 地下水的温度接近或低于当地 年平均温度时，称为冷水；但深层 地下水或因局部接近热源的潜水温 度常常高于当地年平均温度，称为 热水。地下水天然出露地表时，称 为泉。根据泉的温度分为冷泉和温 泉。温泉有很高的利用价值。

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(二)、地下水的成分 地下水在岩石裂隙或孔隙内运动时。可溶解岩石中 的某些成分，使地下水含有多种矿物质，如Br、I、Ra、 H2S、CO2、F、Rn等，当其流出地表可形成矿泉。 四、地下水是改造地壳表层的一种动力 地下水依靠其特殊的运动和内在能力，主要是溶蚀 能力，能够破坏和带走可溶性岩石中的某些成分，促使 广泛的岩石循环，同时也塑造出风格独特的地貌景观， 如卡斯特地貌。

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第二节 地下水的剥蚀作用 一、地下水的潜蚀作用 地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作用称为地 下水的潜蚀作用(suffosion)。其包括溶蚀作用和机 械剥蚀两种方式： (一)、溶蚀作用(corrosion):地下水中含有 CO2 ,易溶解石灰岩或含碳酸盐类矿物的岩石。其反应 式如下： CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3此处分解而成的钙离子和碳酸氢根离子便随水消失。

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喀斯特(karst) :由于地下水的运动是发生在岩 石空隙中，水与岩石的接触面大，而且地下水流速缓慢， 因而溶蚀作用极为显著。特别是在湿热气候条件下，溶 蚀是可溶性岩石遭受破坏的主要原因，并形成特殊的地 貌。将以地下水(兼有部分地表水)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以及由这些 地质作用所产生的地貌，称为喀斯特(karst)。