普通地質(zhì)學(xué)第十三章地下水及其地質(zhì)作用

第十三章地下水及其地質(zhì)作用

地下水undergroundwater，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)

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(jié)好則η低。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?/p>

●透水層：水能自由通過的地層。

●隔水層：(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(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saturatedzone

：地下水面以下的部

分,巖石空隙中充滿了水。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.OKNaCaMgCl等以離子狀態(tài)大量存在于

水中。

●OKNaCaMg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（mineralwater）：含有對(duì)人體有益礦

物質(zhì)的地下水。degreeofmineralization

●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）。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(runoff）。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”。

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、

過路重力水、上層滯水(局部隔水層中蓄的水)

2.潛水(phreaticwater)：地面下第一個(gè)穩(wěn)定

隔水層上的飽和水(saturatedwater)。

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。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）壓力水頭高度補(bǔ)給區(qū)

承壓區(qū)排泄區(qū)

自溢區(qū)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（hotspring）。

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YellowStone老實(shí)泉(OldFaithful)

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)。四川巴塘的溫泉

巖溶(Karst)地貌示意圖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）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)，Ca