62地下水的地质作用

第六章水圈6.2地下水2015/4/236.2.1岩石中水的类型蒸汽状水以水蒸气的形式存在于岩石的空隙中。强结合水(图ab)依靠分子电荷吸附在岩石空隙表面的第一个水分子层。弱结合水(图cd)依靠分子电荷吸附在岩石空隙表面的若干个水分子层。毛细水依靠表面张力充填在岩石毛细管中的水。重力水(图e)能够在重力或其它水动力作用下在岩石空隙中自由流动的水。固态水以固态的形式存在于岩石空隙中的水。结晶水进入矿物晶格中的结合水。透水岩石——可以让地下水通过的岩石，如：砂岩、砾岩、石灰岩、白云岩等弱透水岩石——岩石的透水能力较差，如：泥岩、亚粘土、黄土等。隔水岩石——地下水难于通过的岩石类型，如：玄武岩、安山岩、粘土岩、结晶岩石等。岩石的透水性砂岩黄土层泥岩玄武岩碎屑物颗粒大小结构性质松散沉积物岩石裂隙大小密度裂隙岩石6.2.2地下水的成因及赋存方式•入渗地下水——大气降水入渗到透水岩石中形成的。•凝结地下水——由岩石孔隙中的气态水凝结而成。•沉积地下水——在地层沉积过程中被封存起来的地下水。•原生地下水——在岩浆冷却过程中，从岩浆中析离出来的水。•再生地下水——从含有结晶水的矿物中分离出来的水。西藏昂仁打加间歇喷泉群•上层滞留水在包气带范围内，由大气降水形成的，滞留在局部隔水岩石之上的聚集水。•局部性、季节性、临时性•规模取决于隔水岩石的大小和大气降水量。地下水的赋存形式•潜水分布于地下第一个隔水层之上的透水层中。•潜水水面所处的位置称为潜水面，从隔水层顶部到潜水面的高度称为含水层厚度。•潜水面是自由的。•潜水面与地形表面的起伏成正相关，但比地面更平缓。地下水的运动遵循达西定律：V=k•h/lV——地下水流速h——两点间的高差l——两点间的距离k——常数，与岩石性质有关h/l也称为水头梯度。地下水的流速很慢，一般只有0.5~2米/昼夜•补给区含水层标高最大的出露于地表的区域，大气降水在补给区入渗到透水层中，并沿透水层的倾向流向承压区。•泄水区是承压水出露地表的地段，其标高比补给区低。•承压区位于补给区和排泄区之间，是承压水的主要分布区。•层间水位于两个隔水层之间的地下水称为层间水。可分为层间承压水和层间非承压水。•层间承压水承压水同样受到上下隔水层的限制，且不受局部排泄作用的影响，使层间水承受一定的压力。•层间非承压水位于两个隔水层之间的透水层中。这类地下水通常分布于地形切割严重地区，而且未充满整个透水层的空间。泉地下水的天然露头下降泉非承压水的露头上升泉承压水的露头矿泉水能对人的身体起生理作用的，并被用于治疗目的的地下水思考：哪种泉的流量季节变化更大？上升泉还是下降泉？6.2.3地下水的化学成分泉水出露地表时，由于温度压力等因素的变化，泉水中所含物质沉淀在露头附近形成独特的堆积物，称之为泉华。6.2.4地下水的作用破坏作用•机械潜蚀作用由于在岩石空隙或裂隙中的地下水流动速度非常缓慢，其机械作用一般较弱，只能对细小颗粒的粉砂、粘土级别的松散碎屑物进行机械潜蚀。如果发育地下河，则可以形成与地表流水类似的侵蚀作用。•化学溶蚀作用这是地下水潜蚀作用的主要形式。并可形成各种地下岩溶地貌。一般地说，地下水的溶蚀作用主要是含有CO2的水对碳酸盐岩的溶蚀。地下水的潜蚀作用搬运能力的大小与潜蚀能力的大小成正比。机械潜蚀的产物以机械搬运为主；溶蚀的产物则以溶液的形式搬运。地下河则有很强的搬运能力。通过地下水所搬运的物质成分，可以了解地下水所通过的岩石的物质组成。地下水的搬运作用•过饱和沉积地下水在运动过程中，由于温度、压力的变化，可使地下水的溶解物产生过饱和，使搬运物沉积下来。地下水的过饱和沉积物有以下一些主要类型：•泉华钙华；硅华。•溶洞滴石由于CO2的逸出，使CaCO3沉淀下来而成，有石笋、石钟乳等•矿脉和假化石溶解了矿物质的地下水在流入岩石的裂隙后，由于压力的降低，矿物质会沉淀或结晶出来，形成矿脉。在一些较紧闭的裂隙中，有时会沉淀一些树枝状的铁、锰氧化物，称之为假化石。地下水的沉积作用机械沉积化学沉积※北京—石花洞石化作用石化作用是指地下水中溶解的矿物质与掩埋在沉积物中的生物体之间进行的物质交换。在石化过程中，生物体内能溶解的部分被地下水溶解带走，留下的空间则被地下水所携带的矿物质所充填。生物体的物质成分虽然发生了变化，但其生物结构却被保留了下来。硅化木6.2.5岩溶作用•岩溶作用流水（地表水和地下水）对易溶岩石进行溶解、淋滤、冲刷等地质作用所形成的独特的地貌景观。•岩溶发育的基本条件：•可溶性岩石具有较好的透水性（主要是裂隙）•水可以沿裂隙自由流动•水有较强的溶解能力•岩溶地貌又称为喀斯特地貌，来源于亚得里亚海附近的喀斯特石灰高原。地表岩溶形态地下岩溶形态※桂林山水甲天下象鼻山溶沟石芽石林阿诗玛落水洞垂向或倾斜的深洞，呈裂隙状或井状深入地下，能吸收地表水流。重庆奉节县小寨天坑奉节天坑溶斗广西乐业县大石围天坑江南地缝，全长37公里，宽1至500余米，深4至900米盲谷地表河流流至石灰岩地区水流流进落水洞而形成的没有谷口的死胡同或河谷。6.3冰和冰水流雪线•冰川是由于地球表面的终年积雪，在日照、升华、以及温度、压力等因素的影响下转化为冰川冰，并发生运动而形成的。•雪原降雪不能在一年之内全部融化或升华的地区，经过长年累月的累积就会形成终年积雪区，称为雪原。•雪线终年积雪区的下部界限称为雪线。•积雪厚度一般达到40m时，底部的雪就开始转化为冰川冰。•冰形成于雪线之上，但却可以运动到雪线以下。雪的密度为0.085g/cm3。•冰川冰的形成是一个长时间的复杂过程，雪经过融化、冻结和升华等作用逐渐地转变成粒雪，粒雪的密度大约在0.2—0.4g/cm3左右；在压力和结晶的继续作用下逐渐地变成冰川冰，冰川冰的密度为0.9g/cm3。•冰川冰在重力和上覆冰雪的压力作用发生运动，形成冰川。6.3.1冰川的类型•从大的方面，冰川可以分为两大类，山岳冰川和大陆冰川。•拱形冰川从同一源地向不同方向流出的冰川。•悬冰川位于陡峭的山坡上，填充在较小的盆地里，从盆地中伸出的短舌状冰川。•冰窝冰川形成于安乐椅状的山窝中.•大陆冰川目前只有南极大陆和格陵兰发育有大陆冰川。其特点是盾状形态、厚度大、不受地貌影响、冰源区在大陆中部、辐射状流动。拱型冰川悬冰川冰窝冰川7.3.2冰川体系•冰川运动的速率一般很低，其特点就是非常缓慢，在短时间里一般人很难察觉到，因此一开始人们以为冰川是不运动的。•各地区的冰川运动速率也很不一样，山岳冰川的运动速率一般是每年数十米到数百米不等，喜马拉雅山地区最大速率可以达到1300米/年。•大陆冰川的运动方式则是边缘部分较快，中间部分较慢。冰川运动冰川运动示意图由于冰川下部的流体各处快慢不同，上层坚脆的冰体強度很低，加上山岳两侧谷壁的摩擦力和冰川底下山岳地面的高低起伏地形，所以冰川表面发生许多冰隙。冰隙是冰川中最明显、最丰富的构造。冰川构造6.3.3冰川和冰水流的作用•冰川对其底部岩石的破坏作用称为刨蚀。•由于冰川的压力和破坏，使底部岩石发生破碎，这些破碎的岩石在冰川的携带运动中更增加了冰川的刨蚀能力。其结果是使冰川底部岩石形成擦痕、沟槽。可以指示冰川运动的方向。•岩石的突出部分会被刨蚀成特征的长圆形突起——羊背石。冰川刨蚀作用•在山岳冰川的刨蚀作用中常形成一些特殊的地貌，如围谷、冰斗、刃脊、角峰、U型谷等。•围谷冰川刨蚀形成的洼地•冰斗位于山坡处的漏斗状地形•刃脊被冰川刨蚀成陡峭的刃状山脊•角峰刃脊交会的山峰•U型谷冰川流动过程中对底部地形的改造形成的特殊地貌。冰斗刃脊刃脊冰斗角峰U型谷围谷•冰川具有很强的搬运能力，由冰川所携带的粗大碎屑物称为冰川漂砾。其主要特征是表面常有冰川擦痕，并常有一面以上磨平面。•所有被冰川搬运和沉积的松散碎屑物都称为冰碛物。冰碛物按照其所在冰川中的位置，又可分为侧碛、中碛、内碛、底碛、终碛等。冰川搬运和沉积作用冰川中的各种冰碛物位置示意图A－侧碛，B－中碛，C－内碛，D－底碛，E－终碛•当冰川消融时，其携带的冰碛物就会沉积下来，形成冰水沉积。冰水沉积物主要有以下一些类型：•终端冰碛物冰川的前缘长期稳定在某一位置上，冰川所携带的碎屑物也长期堆积在冰川消融的前缘位置，使大量的冰碛物堆积成不同高度的堤或梁。在冰期过后可以形成堰塞湖泊。•冰砾堤在地貌上表现为狭长的梁子，其延长方向与冰川运动的方向一致，是冰川在消融的过程中，冰川前缘不断退却时留下的终碛物。天山3号冰川的终碛堤6.3.4地质历史中的冰川与环境效应•在地质历史中有多次全球规模的冰期，并且发育了分布广泛的大陆冰川。•对人类影响最大的是第四纪冰川的发育，从新第三纪末期开始至今有四次较大冰期:群智、民德、里斯、玉木。在两次冰期之间为间冰期。•最后一次冰期玉木冰期至今大约20000—15000年。历史中的冰川北半球第四纪大陆冰川的主要分布区（图中白色区域）•晚古生代有一次大规模的冰川活动，占据了曾经连为一体的南大陆（冈瓦纳古陆），包括现在的南极洲、澳洲、非洲、南美洲和印度次大陆。这一冰川活动也是晚古生代以后，冈瓦纳古陆解体的一个证据。•有资料表明早古生代也有一次较大的冰川活动。•前寒武纪冰川活动也很频繁，我国的主要冰碛岩主要是形成于至今大约700Ma的震旦纪，分布广泛。•冰川作用对海平面的变化乃至对地球气候都有巨大影响，由赤道流向极区的洋流带去大量的热，而从高纬度区来的洋流则有相反的效应，使靠近的大陆变冷。海平面的变化，升高或降低，对洋流系统有实质性的影响。这些变化将直接影响气温、降水等，并使生物界的面貌发生巨大变化，同时造成人类生存环境的变化。冰川的环境效应6.3.5冻土带•在一些寒冷地区，地下的冰冻岩石或泥土在夏季也不能消融，成为永久的冻土带，往往会形成一些特殊的地貌。•鼓包较为潮湿的、透热性较好的地区首先冻结鼓起，形成鼓包。绒布冰川前沿积水形成的鼓包•多角形石滩由石块下动土的反复作用形成的。•泥流阶地山坡上冻土在夏天消融时发生缓慢的塑-粘性流动所形成的。6.4海洋•大洋的面积约占地球表面积的70.8%。•大洋太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋•边缘海与大洋保持自由沟通，但通常被岛弧、半岛或水下隆起所隔开的水域。•内陆海深入大陆内部或位于大陆之间的，与大洋保持有限沟通的水域。•简称海水的地质作用或海洋的地质作用。概述challenger首次进行环球科考的挑战者号考察船JOIDESResolution深海探测器Alvin请在此处输入标题•占位符文本1•占位符文本2•占位符文本3请在此处输入标题•占位符文本1•占位符文本2•占位符文本3请在此处输入标题•占位符文本1•占位符文本2•占位符文本3节分割线版式请在此处输入副标题