冰川与地下水地质作用.ppt

冰川与地下水地质作用 黄定华中国地质大学 武汉 地球生物学系 冰川地质作用 1 冰川的形成条件及类型 形成条件 丰富的降雪 具有大量冰雪堆积场所 年平均温度零度以下 分类 1 大陆冰川 高纬度极地区 分布面积大 厚度可达3411米2 山岳冰川 中 低纬度高山地区的冰川 主要分布于雪线以上地区 规模小 冰层薄 受地形控制 沿沟谷呈线状分布 定义 冰川及其挟带的碎屑物对冰道基岩的破坏作用 是一种纯机械作用 分为挖掘与磨蚀作用 挖掘作用 运动中的冰川将与之冻结在一起的冰床基岩碎块带走的过程 冰床底部基岩在冰川巨大的压力下极易破碎并产生裂隙 裂隙在溶水反复冻结下松动而被冰川带走 挖掘作用使冰床加深 变宽 2 冰川的剥蚀作用 磨蚀作用 冰川携带的碎屑物对冰床的锉磨作用 在冰道上可形成冰溜面 丁字型檫痕 挖掘作用与磨蚀作用可以同时进行 当冰床底部有凸时起基岩时 迎冰面以磨蚀为主 背冰面以挖掘为主 形成羊背石 2 冰川的剥蚀作用 冰蚀地形 羊背石 1 冰蚀谷 经山谷冰川刨蚀 改造而形成的谷地 冰谷地形较平直而宽阔 两壁陡立 横剖面呈 U 字型 冰蚀悬谷 复式山谷冰川的支流 因冰量较小 刨蚀能力较弱 在汇入主流处 支流的谷底常较主流谷底高出很多 当冰川消融后支冰蚀谷悬挂在主冰蚀谷的谷坡上 形成悬谷 冰蚀地形 2 冰斗 三面陡壁的围椅状洼地 3 鳍脊 两坡陡峻 山顶尖薄的山脊 4 角峰 岩壁陡立 被多个冰斗包围的山峰 如珠峰 5 冰蚀洼地 大陆冰川对底部岩石刨蚀而形成的大小不等的洼地 冰蚀地形 冰蚀地形 冰川以固态的形式运动 因此在其搬运过程中有两种主要的方式 一是载运 即冰蚀物以悬浮的形式或被包裹的形式 随冰川的运动而被搬运 另一种方式称推运 即冰川在前进过程中将冰蚀物推移向前 在所有地质营力中 冰川搬运的能力是最大的 欧洲斯堪的纳维亚半岛就是一块被第四纪冰川搬运的巨大漂砾 厚1KM 面积约数百KM2 3 冰川的搬运作用 定义 冰川运动至雪线以下 雪融区 因冰川融化造成搬运物沉积的过程 冰川沉积物统称冰碛物 冰碛物的特点 大小混杂 无分选 无磨圆 因是卸载堆积 故无层理 较大的砾石有擦痕 4 冰川的沉积作用 冰川沉积地形称冰碛地形 包括 1 终碛堤 冰舌推运物在雪线出堆积的弧型堤坝 堤坝外陡内缓 2 侧碛堤 因冰川两侧搬运物多 融化后沿谷壁堆积成的长条状垄岗地形 3 中碛堤 两冰川汇合 原侧碛堤片为中碛堤 4 鼓丘 终碛堤内一系列长轴平行冰川的椭圆型小丘 冰碛地形 冰碛地形 冰川分布 冰川自两极到赤道地区的高山都有分布 总面积约达0 162325 108km2 覆盖了地球陆地面积的11 冰川储水总量达0 292 108km2 占世界总水量的2 07 占全球淡水量的77 4 南极大陆是世界上冰川最集中的地区 不仅冰盖面积巨大 而且冰层平均厚达2000m 最大厚度超过4000m 中国冰川面积共58651 08km2 冰储量5132 22km3 如不计喜玛拉雅山和唐古拉山 中国共有冰川33483条 年平均冰川径流量约为563亿m3 冰川分布 5 冰期与间冰期 冰期 地球显著变冷 全球性冰川广泛发育的时期 冰期时 大陆冰川及山岳冰川的范围扩大 雪线降低 年平均气温降低 海平面下降 间冰期 两个冰期之间的温暖时期 其气候与冰期完全相反 由于据点温暖 有利于生物的演化和迁移 地质历史时期发生过三次大冰期 即震旦纪大冰期 石炭纪 二叠纪大冰期和第四纪大冰期 埋藏在地表以下 存在于岩石和地表松散堆积物的孔隙 裂隙及溶洞中的水 统称为地下水 全球地下水分布面积达1 3 108km2 总水量8300000km3 占全球总水量的0 59 它是重要的淡水来源 占淡水量的22 地下水地质作用 地下水主要来源于大气降水 地下水还可能在沉积岩形成的时候就将水保留下来 一直埋藏在沉积岩内 这一部分水又称为原生水 岩浆活动也可以释放一部分水分 并保留在岩层中 这是一种矿质化泉水 称为初生水 在沿海地区 海洋水通过岩石向陆地渗透 这也是地下水的一种来源 1 地下水的来源 地下水也有三态 其中以液态为主 在岩层或土壤中 液态地下水又以吸着 湿 水 薄膜水 毛细水和重力水等形式存在 地下水的存在形式取决于岩石的性质 结构和构造 地下水的存在形式 岩石的空隙类型 孔隙 裂隙和溶穴 含水层 能透过相当数量水并含有相当数量水的岩层 如砾岩 砂岩 灰岩层等 隔水层 基本上不能透过水的岩层 如泥岩等 地下水分带 包气带 以气态水和结合水为主 以垂直运动为主 饱水带 以重力水为主 以近水平运动为主 2 地下水的赋存条件 地下水的赋存与运动 3 地下 重力 水的类型 重力水的特征 1 上层滞水 包气带局部隔水层之上积聚的具有自由水面的重力水 2 潜水 饱水带中第一个隔水层之上的具有自由表面的重力水 以水平运动为主 3 潜水面 第一个隔水层之上的重力水所具有的自由水面 随地形 季节变化 3 承压水 充满在两个隔水层中的重力水 4 泉水 地下水的天然露头 常为上层滞水和潜水 少数为承压水 3 地下 重力 水的类型 定义 地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作用 分为机械潜蚀 仅在地下河中明显 和化学潜蚀作用 又称岩溶作用 可溶性岩石分布区在地下水的作用下 形成的独特地形称岩溶地形或称喀斯特地形 4 地下水的潜蚀作用 1 岩石的可溶性 应为可溶性岩类 石灰岩 大理岩 白云岩等 2 岩石的透水性 岩石的空隙率 连通性等 3 地下水的溶蚀能力 二氧化碳的含量 水的饱和状态 压力 温度等 4 地下水的流动特征 是否流动 流速快慢等 岩溶作用的发育条件 主要的岩溶地形 地表及包气带 石芽 石林 峰丛 峰林 孤峰 平原溶沟 溶蚀洼地 落水洞 溶蚀漏斗饱水带 溶洞 暗河 地下湖 岩溶作用的发展阶段 1 从地表到地下 溶沟 石芽 石林 峰丛 溶蚀漏斗 落水洞 溶蚀洼地2 从地下到地表 溶洞 暗河 坍塌 峰林 孤峰 平原 3 总体上的演化过程可以概括为 石芽 石林 峰丛 峰林 孤峰 平原 无地下水 地下喀斯特地貌 地表喀斯特地貌 地下水搬运作用的特点 地下水的运动特征是流量小 流速缓慢 故地下水的搬运方式以溶运为主 当地下河中有较大水量时 机械搬运能力较大 特点与河流相似 化学搬运作用的特点 成分取决于流域的岩石成分 风化程度和气候特征 主要以各种离子和胶体物质最为常见 5 地下水的搬运作用 6 地下水的沉积作用 化学沉积作用 地下水所溶物质 常因压力 水分蒸发 二氧化碳逸出等原因 过饱和而沉积 常见的化学沉积物 1 溶洞滴石 石钟乳 石笋 石柱和石幔 2 泉华 3 空隙和裂隙沉积物 方解石脉 硅化木等 6 地下水的沉积作用 机械沉积作用 经短距离搬运后 地下水中的溶蚀残余堆积物在洞穴低洼处的沉积 多为富铁 铝