南京大學(xué)-普通地質(zhì)學(xué)-13普地地下水

1、2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),普通地質(zhì)學(xué),南京大學(xué)地球科學(xué)系 舒良樹,第十三章 地下水及其地質(zhì)作用,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),第十三章 地下水及其地質(zhì)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(guān)；水是社會(huì)文明的標(biāo)志。 第一節(jié) 地下水的基本概念一. 地下水的賦存條件1.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) =Vn/V100% ，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

2、隙度的4因素：顆粒粗則低、顆粒形態(tài)不規(guī) 則則低、分選性差則低、膠結(jié)好則低。,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),2.巖石的透水性perviousness :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┩杆畬樱核茏杂赏ㄟ^(guò)的地層。隔水層：(不透水層)水不能自由通過(guò)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(nèi)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(wú)關(guān))。包氣帶：地下水面以上部分巖層空隙中的氣 體與大氣相通，含不飽和液態(tài)水。飽水帶saturated zone ：地下水面以下的部 分,巖石空

3、隙中充滿了水。,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),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(dǎo)水?dāng)鄬由仙?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,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),二地下水的化學(xué)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

4、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）：含有對(duì)人體有益礦 物質(zhì)的地下水。degree of mineralization 如地下水中含無(wú)益的礦物質(zhì)，則會(huì)形成人體結(jié)石 （類似于瑪瑙）和馬寶（動(dòng)物體內(nèi)結(jié)石）。,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),三.地下水的補(bǔ)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(bǔ)給(recharge)。 流動(dòng)的地下水稱地下徑流(run off）。它從 補(bǔ)給區(qū)向排泄區(qū)流動(dòng)。 2.補(bǔ)給來(lái)源：大氣降水、地表水。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

5、噴的泉即噴泉， 重力向下者為下降泉）。 臺(tái)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(jì)南有“趵(bao)突泉”。,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),第二節(jié) 地下水的類型一.根據(jù)埋藏條件分類1.包氣帶水：包括氣態(tài)水、結(jié)合水、毛細(xì)管水、 過(guò)路重力水、上層滯水(局部隔水層中蓄的水)2.潛水(phreatic water)：地面下第一個(gè)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(gè)隔水層中間的 含水層中的地下水。

6、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）,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),包氣帶與 飽水帶,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),壓力水 頭高度,補(bǔ)給區(qū),承壓區(qū),排泄區(qū),自溢區(qū),2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),二.根據(jù)含水層空隙性質(zhì)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(guò)熱100度。高溫?zé)崛?需具備較大的空隙、 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?zé)岙惓^(qū)；出露地表 即成為溫泉（

7、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(guó)黃石Yellow Stone老實(shí)泉(Old Faithful)3.地下熱水的成因：與斷裂有關(guān)、與地?zé)嵊嘘P(guān)、與水文地質(zhì)條件有關(guān)。,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),四川巴塘的 溫泉,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),第四節(jié) 地下水的地質(zhì)作用一.地下水的剝蝕作用及喀斯特1.剝蝕(潛蝕suffosion)： 機(jī)械沖刷scour(水沖力小,故顆粒細(xì)); 化學(xué)溶蝕chemical corrosion(對(duì)象是可溶性巖石)。2.喀斯特karst：含二氧化碳的地下水對(duì)灰?guī)r進(jìn)行的以化學(xué)溶蝕為主、機(jī)械沖刷為輔的地質(zhì)作用及其地貌稱之。中國(guó)譯

8、為巖溶?？λ固氐貐^(qū)，風(fēng)景優(yōu)美，石林壯觀。所拍電影賞心悅目:阿詩(shī)瑪,劉三姐。 以下結(jié)構(gòu)名稱自學(xué)a.溶溝、石牙：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(huì)處最易形成。c.溶斗(漏斗)：深度較小的凹坑，可連地下河。,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),巖溶( Karst)地貌示意圖,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),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.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

9、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(kuò)大形成洼地， 進(jìn)一步發(fā)展則成為喀斯特平原（地殼穩(wěn)定、側(cè)向 溶蝕充分）。 巖溶（karst，喀斯特）,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),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(gòu)造：斷層、節(jié)理發(fā)育有利于karst的形成。d.流水：溶蝕性強(qiáng)、流動(dòng)性好，有利于karst 的形成。e.環(huán)境：地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定,有利于karst的形成。二.地下水

10、的搬運(yùn)作用1.搬運(yùn)：在地下進(jìn)行。其余與河流無(wú)異。2.沉積：機(jī)械沉積、化學(xué)沉積，后者重要。2.1 引起化學(xué)沉積的因素：壓力降低、水溫 降低、水分蒸發(fā)，CaCO3濃度增加而沉淀。,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),2.2 沉積方式孔隙沉積產(chǎn)物像膠結(jié)塊。裂隙具梳狀構(gòu)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(shí)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(xué)開采（上海過(guò)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,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),巖 溶 谷 - 溝 - 脊,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),云 南 路 南 石 林,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),廣 西 鹿 寨 石 芽,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),廣西陽(yáng)朔黑巖石盾,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),泉華柱-西藏,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),泉華蘑菇-云南,2020/9/2,普通地質(zhì)學(xué),熱泉蒸氣凝