南京大學-普通地質學-13普地地下水

1、2024/3/21,普通地質學,普通地質學,南京大學地球科學系 舒良樹,第十三章 地下水及其地質作用,2024/3/21,普通地質學,第十三章 地下水及其地質作用 地下水 underground water， 水文 Hydrology定義:賦存在地表以下巖層空隙中的水。是水資源重 要的組成部分。 地下水與生命密切相關；水是社會文明的標志。 第一節(jié) 地下水的基本概念一. 地下水的賦存條件1

2、.巖石空隙：孔隙(松散沉積物或沉積巖顆粒之間的 空間)；裂隙(巖石中的破裂)；洞穴(Cave 可溶性 巖石溶蝕后形成的空洞) η=Vn/V×100% η，孔隙度(孔隙的數(shù)量)；Vn，孔隙體積；V，沉積物或巖石總體積影響孔隙度的4因素：顆粒粗則η低、顆粒形態(tài)不規(guī) 則則η低、分選性差則η低、膠結好則η低。,2024/3/21,普通地質學,2.巖石的透水性perviousne

3、ss :巖石的透水能力 取決于空隙大小與貫通程度（能否自由透水）以及空隙大?。ㄍ杆嗌伲裢杆畬樱核茏杂赏ㄟ^的地層?！窀羲畬樱?不透水層)水不能自由通過的地層●含水層：飽含地下水的隔水層。3.地下水面:某地區(qū)內地下彼此連通連續(xù)的水 面,為飽水帶頂面。●地下水位：地下水的出露高度(不同地方地下 水位高度并不同，與地表起伏無關)?！癜鼩鈳В旱叵滤嬉陨喜糠謳r層空隙中的氣

4、 體與大氣相通，含不飽和液態(tài)水?！耧査畮aturated zone ：地下水面以下的部 分,巖石空隙中充滿了水。,2024/3/21,普通地質學,泉水的各種形成條件,a,b,c,i: 含水層被 侵蝕；d,e,f,g: 水流被隔水層阻擋；h:水流被斷層阻擋; j:水流沿導水斷層上升,1, 隔水層2, 透水層3, 致密基巖4,裂隙巖石5, 斷層6, 地下水面 7, 下降泉 8, 上升泉,20

5、24/3/21,普通地質學,二．地下水的化學成分1.自然界中絕大多數(shù)元素在地下水均被發(fā)現(xiàn)。2.O K Na Ca Mg Cl等以離子狀態(tài)大量存在于 水中?！?O K Na Ca Mg克拉克值大,溶解度也大，水 中含量就高?！?Cl克拉克值小,但溶解度大,故水中含量高。● Si，F(xiàn)e克拉克值大,但溶解度小,故水中含 量就小。3.礦化度:地下水中諸元素的總量,單位:克/升●礦泉水（mineral water）：含有

6、對人體有益礦 物質的地下水。degree of mineralization● 如地下水中含無益的礦物質，則會形成人體結石 （類似于瑪瑙）和馬寶（動物體內結石）。,2024/3/21,普通地質學,三.地下水的補給與排泄1.含水層失去水量稱排泄(drainage)，含水層 從外界獲得水稱補給(recharge)。 ●流動的地下水稱地下徑流(run off）。它從 補給區(qū)向排泄區(qū)流動。 2.補給來源：大氣降水、地

7、表水。3.地下水的露頭：地下水的人工露頭為井well， 天然露頭為泉 spring（上升急噴的泉即噴泉， 重力向下者為下降泉）。 臺灣和云南有“蝴蝶泉”;南京有“珍珠泉”、“江南 第二泉”(南宋陸游題）;濟南有“趵(bao)突泉”。,2024/3/21,普通地質學,第二節(jié) 地下水的類型一.根據埋藏條件分類1.包氣帶水：包括氣態(tài)水、結合水、毛細管水、 過路重力水、上層滯水(局部隔水層中蓄的水)2.潛水(phre

8、atic water)：地面下第一個穩(wěn)定 隔水層上的飽和水(saturated water)。 潛水層厚度=潛水面至下伏隔水層頂板的距離 潛水埋藏深度=潛水面至地表的距離 潛水面的特征：波狀起伏、隨季節(jié)而變化。3.承壓confined水：充滿于二個隔水層中間的 含水層中的地下水。承受著一定的靜水壓力， 形成環(huán)境主要為向斜盆地（圖13-7）,2024/3/21,普通地質學,,包氣帶與 飽水帶,2024/3/21,普通地

9、質學,,,,,,,,,,,壓力水頭高度,補給區(qū),承壓區(qū),排泄區(qū),自溢區(qū),,,,,,,2024/3/21,普通地質學,二.根據含水層空隙性質劃分的類型1.孔隙pore水2.裂隙fissure水（裂隙發(fā)育貫通性好者為層狀 裂隙水；裂隙稀疏局部貫通者為脈狀裂隙水。3.喀斯特karst水 第三節(jié) 地下熱水1.低溫20-40度,中溫40-60度,高溫60-100度, 過熱>100度。高溫熱泉(需具

10、備較大的空隙、 較熱的巖體、通向地表的不規(guī)則裂隙系統(tǒng)）2.地下熱水分布區(qū)常是地熱異常區(qū)；出露地表 即成為溫泉（hot spring）。 西藏羊八井、南京湯山、西安臨潼華清池；冰島、 新西蘭、美國黃石Yellow Stone老實泉(Old Faithful)3.地下熱水的成因：與斷裂有關、與地熱有關、與水文地質條件有關。,2024/3/21,普通地質學,四川巴塘的溫泉,2024/3/21,普通地質學,第四節(jié) 地下水

11、的地質作用一.地下水的剝蝕作用及喀斯特1.剝蝕(潛蝕suffosion)： 機械沖刷scour(水沖力小,故顆粒細); 化學溶蝕chemical corrosion(對象是可溶性巖石)。2.喀斯特karst：含二氧化碳的地下水對灰?guī)r進行的以化學溶蝕為主、機械沖刷為輔的地質作用及其地貌稱之。中國譯為巖溶?？λ固氐貐^(qū)，風景優(yōu)美，石林壯觀。所拍電影賞心悅目:阿詩瑪,劉三姐。 以下結構名稱自學a.溶溝、石牙：

12、表面溶蝕沖刷，形成溝槽（溶溝）、 突起（石牙，發(fā)育成石林）。b.落水洞：地表向下與地下河相連的近直立的洞穴。 二組直立裂隙交會處最易形成。c.溶斗(漏斗)：深度較小的凹坑，可連地下河。,2024/3/21,普通地質學,,巖溶( Karst)地貌示意圖,2024/3/21,普通地質學,d.干谷、盲谷：河床中的落水洞，使下游斷流成干 谷；上游下蝕且流水入洞成為盲谷。e.峰叢、峰林、孤峰f.溶洞：石灰?guī)r地區(qū)的地下洞

13、.層面、節(jié)理面、斷裂 面最易發(fā)育。 地殼上升→潛水面下降→溶洞干涸。 溶洞一般形成于大片石灰?guī)r分布區(qū)，如瑤林仙境、 靈山幻境、宜興善卷洞（上洞、中洞為干洞，下洞 有水可通舟楫）。g.溶蝕谷地、天然橋：地下暗河暴露地表,為溶蝕谷 地.未塌陷部分叫天然橋。h.喀斯特洼地、喀斯特平原：溶斗擴大形成洼地， 進一步發(fā)展則成為喀斯特平原（地殼穩(wěn)定、側向 溶蝕充分）。 巖溶（karst，喀斯特）,2024/3/

14、21,普通地質學,3.影響巖溶（karst）發(fā)育的因素a.氣候：潮濕、降雨量大、常年氣溫高。b.巖石：可溶性巖石，純的石灰?guī)r更好。c.構造：斷層、節(jié)理發(fā)育有利于karst的形成。d.流水：溶蝕性強、流動性好，有利于karst 的形成。e.環(huán)境：地質環(huán)境穩(wěn)定,有利于karst的形成。二.地下水的搬運作用1.搬運：在地下進行。其余與河流無異。2.沉積：機械沉積、化學沉積，后者重要。2.1 引起化學沉積的因素

15、：壓力降低、水溫 降低、水分蒸發(fā)，CaCO3濃度增加而沉淀。,2024/3/21,普通地質學,2.2 沉積方式孔隙→沉積產物像膠結塊。裂隙→具梳狀構造的方解石脈。溶洞→鐘乳石，石鐘乳:同心環(huán)狀的空心體。 →石筍:同心環(huán)狀實心體。 →流水中的CaCO3沉淀→石簾、石瀑布。溫泉→泉華，包括鈣硅華即石灰華、硅華。 第五節(jié) 地下水的開發(fā)利用1.尋找更多更好的地下水。2.要求科學開采（上海

16、過量開采，造成地面下降；后向地下注水，地面回升）。3.中科院桂林巖溶研究所、中科院水文研究所,2024/3/21,普通地質學,巖 溶 谷 - 溝 - 脊,2024/3/21,普通地質學,云 南 路 南 石 林,2024/3/21,普通地質學,廣 西 鹿 寨 石 芽,2024/3/21,普通地質學,廣西陽朔黑巖石盾,2024/3/21,普通地質學,泉華柱-西藏,2024/3/21,普通地質學,泉華蘑菇-云南,20