8.地下水的地质作用

地下水的 地质作用

地下水：埋藏在地表以下岩石和松散堆积物中的水体，主要由地面
水下渗聚集而成。
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井和泉是地下水的人工和天然露头。
地下水分布广泛，在各种气候带均有分布。全球地下水总量约2.37×106km3， 占水圈总量1.71%.

地下水的存在形式
水量
吸着水
又称吸湿水，紧贴 于土粒表面的极薄 水膜约为20层水分 子所聚合，与土壤 间之吸引力相当 大，基本不能被植 物利用。
薄膜水
指在水蒸汽凝结时 形成的水或者是重 力水离去后遗留在 岩石中的水，在岩 石微粒上围绕吸着 水的薄膜形成较厚 的薄膜水。其特点 有不受地心引力影 响、不传导静水压 力、温度0℃以下时 结冰等。
毛细水
指的是地下水受土 粒间孔隙的毛细作 用上升的水分,是受 到水与空气交界面 处表面张力作用的 自由水。其形成过 程通常用物理学中 毛细管现象解释。
重力水
当土壤水分较多， 多余的水分不能被 毛管所吸持，就会 受重力的作用沿土 壤的大孔隙向下渗 透，这部分受重力 支配的水称重力 水。

岩石中的孔隙是地下水储存、运移的场所和通道。 孔隙率
岩石中孔隙体积与岩石总体积之比。 孔隙率越大、孔隙见连通性越好，储存地下水的空间 就越多，地下水运移能力越强。
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透水性
岩石能透过地下水的性能。 地下水易通过的岩层称为 岩石透水类型 主要岩石种类 岩石透水类型 良透水性 透水 半透水 劣透水 不透水 渗透系数 （m/day） >10 1～10 1～0.1 0.1～0.001 <0.0001
根据王大纯等资料综合，1980
透水层
卵石、砾石、沙层和具有大溶洞的岩石 沙层、砂岩、砾岩和裂隙发育的岩石 粉沙岩、泥灰岩 亚沙土和亚粘土 粘土和无裂隙的岩石

? 含水层：能透过地下水或保存地下水，并在重力作用下能释放 出相当水量的岩层。 ? 隔水层：地下水不易通过的岩层。

地下水分类
1. 包气带水
包气带：地面以下潜水面以上的地带，未被地下水充满，所以也称非饱和带，
是大气水和地表水同地下水发生联系并进行水分交换的地带,它是岩土颗粒、水、 空气三者同时存在的一个复杂系统。包气带具有吸收水分、保持水分和传递水分 的能力。
大气 降水
井壁通常干 含水很少
包气带水常以吸着水、薄膜 水、毛细水的形式存在，重力 水较少。包气带水主要做垂直 方向运动。
包气带
井壁逐渐变湿， 但井中仍然无水
有水渗出，形成水面

2. 潜水
埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，具有自由表面的重 力水，由大气降水和地表渗流在隔水层之上的岩石孔隙中逐 渐聚集形成，其自由表面称为潜水面。
岩石孔隙被水充满，潜水又称为饱和带水。
潜水面是饱 和带与包气 带的分解面
潜水层
隔水层
隔水层
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泉
潜水 面
潜 水面
非饱和带
河流
潜水面
含水层
潜水面的高度随地 形、季节而变化
季节变动带
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3. 承压水
埋藏在两个稳定隔水层之间的透水层内的重力水，又称层间水。
透水层 隔水层
潜水面 自流井
承压区
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自流井
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全国地下水质量分布图
特点： 1.利用的潜力较大； 2.不合理开采严重。
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地下水的潜蚀作用
? 定义：地下水在运移过程中对周围岩石的破坏作 用称为地下水的潜蚀作用。 ? 机械潜蚀：极其微弱。地下水流速慢，水量分 散，冲击力小。 ? 化学潜蚀：比较显著。地下水中常含有较多CO2和 各种溶剂。

化学潜蚀：地下水通过对岩石、矿物的溶解产生的破坏作用。
化学潜蚀又统称为岩溶作用。广义岩溶作用包括地面流水对岩石的溶解。
在可溶性岩石分布地区，岩溶作用使岩石的孔隙或裂隙逐渐扩大， 形成峰林和巨大洞穴等奇特地形。岩溶作用形成的各种地形通称喀 斯特地形。
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岩溶作用多发生在气 候炎热潮湿的可溶性 岩石分布地区。
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当地下水中含有较多CO2时，发生如下反应： CO2+H2O H++[HCO3]Ca2++2[HCO3]-
CaCO3+H+ +[HCO3]-
难溶的石灰岩逐渐被溶解、破坏，溶解产物随地下水流动带走。
岩溶作用发育条件： 1. 有可溶性岩石 2. 岩石透水性强 3. 地下水中CO2含量高 4. 地下水流动性好

岩溶地形
石芽
水 包气带
漏 斗
石钟乳
落 水 洞
水 潜
面
石柱
石笋
溶沟 溶洞

岩溶地形
? 溶沟、石芽：地面流水沿岩石裂隙下渗过程
中，溶解地表岩石形成的沟槽（溶沟）和脊状突 起（石芽）。
当溶沟不断加深，石芽增长，形成巨型石芽，称为石林。
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石林
Antequera - Spain
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