第7章 地下水的地质作用

地球科学学院白令安第7章地下水的地质作用Chapter7Geologicalprocessesofgroundwater什么是地下水？存在于岩石和地下沉积物空隙、裂隙和溶穴中的水。SomethingaboutGroundwaterGrandPrismaticSpring,USA大棱镜温泉黄石国家公园，直径75-91m，深49m，2000L/min，71℃的地下水。GroundwaterinCavesDeerCave,Malaysia英国探险家罗比·肖恩（RobbieShone）镜头下的洞穴美景。ExploitationofGroundwaterIndonesia’sGeothermalResources,byAsianDevelopmentBankGroundwaterexploitationFlorida,USAOver-exploitationofGroundwater——地面沉降、海水入侵Tianjin,ChinaShanghai,China7.1

地下水的来源、赋存和性质7.2地下水的类型7.3地下水的剥蚀作用7.4

地下水的沉积作用目录7.1地下水的来源、赋存和性质来源大气降水冰雪融水地表水海水7.1.1

地下水的赋存介质孔隙度：空隙体积与岩石总体积只比。渗透率：岩石允许流体穿过的能力。7.1.2

地下水的存在形式7.1.3

地下水的化学成分Central-EastCameroon矿化度：各种元素的离子、分子和化合物的总和，单位g/l；硬度：钙、镁离子总量，单位mg/l。7.2地下水的类型透水层：允许水自由通过的岩层（砂、砾岩）。隔水层：空隙细微，连通差，水难以甚至无法透过的岩层（泥岩、岩浆岩、变质岩等）。7.2.1

地下水的类型——包气带水上层滞水：包气带中透镜状隔水层之上的饱和地下水。包气带水：潜水面上未饱和的地下水。7.2.2

地下水的类型——潜水第一个稳定隔水层以上的透水层中，能在重力作用下流动的地下水。埋藏浅、易污染；分布广、水量大；补给区与分布区一致；损耗于蒸发、补给河流。7.2.3

地下水的类型——承压水两个隔水层之间的透水层中的地下水，打穿过上面的隔水层，承压水可向上涌出，形成自流井。7.3地下水的剥蚀作用剥蚀（潜蚀）作用冲蚀作用：地下水的冲刷破坏作用，仅在地下河作用显著。溶蚀作用：地下水的化学溶解作用。7.3.1

岩溶作用（喀斯特作用）地表水和地下水对可溶性岩石的化学溶解为主，机械侵蚀为辅，导致物质带出、转移和再沉积的地质过程。LiRiver,GuilinHuanjiang,Hechi到底是山让水更秀美？还是水让山更奇绝？地表岩溶和地下岩溶Camel

Hill,GuilinElephent

Hill,Guilin7.3.1

岩溶作用的基本条件——（1）可溶性岩石易溶的卤盐岩中等溶解的硫酸盐岩

难溶的碳酸盐类

石灰岩（CaCO3）

白云岩（CaMg（CO3）2）Xingping,Yangshuo7.3.1

岩溶作用的基本条件——（2）水的溶蚀性桂林地区结石高发的原因：水中含有大量的钙质。7.3.1

岩溶作用的基本条件——（3）水的流动性流动的水，可持续补充CO2，带走Ca2+，提高溶解能力，如南岭等湿热地区。7.3.1

岩溶作用的基本条件——（4）岩石的透水性Luoping,Yunnan一般岩石：孔隙度与连通性可溶岩石：裂隙度比孔隙度更为重要7.3.2岩溶水的运动方式垂直循环带季节变动带水平循环带深部循环带7.3.2岩溶水的运动方式——溶洞发育示意图7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：溶沟、石芽溶沟：地表水溶蚀深浅不一沟槽；石芽：溶沟之间犬牙交错的凸起。7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：石林StoneForestScenicNationalPark,Kunming,Yunnan230squaremilesinWesternMadagascar,makeuptheworld’slargeststoneforest.TsingydeBemarahaStrictNatureReserve大型石芽，密集的锥柱状、锥状和塔状岩体组成，相对高差±20m，可达30m，远望宛如森林，沿质纯、厚层、平缓灰岩裂隙溶蚀，云南路南最为典型。7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：峰丛、峰林、孤峰、残丘峰丛洼地泉峰林河流孤峰坡立谷岩溶平原7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：峰丛、峰林、孤峰、残丘峰丛：基部相连，相连部分大于分离部分，相对高差300-600m，滇黔桂三角地带最为典型。MaolanNationalNatureReserve,Guizhou7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：峰丛、峰林、孤峰、残丘溶蚀洼地：峰丛包围的洼地，底部平坦，覆盖残积物，可耕种，直径超100m，最大可达1-2km。FAST,Qiannan,Guizhou7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：峰丛、峰林、孤峰、残丘峰林：基部分离或少许相连，相对高差100-200m。7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：峰丛、峰林、孤峰、残丘孤峰：兀立在岩溶平原上的孤立石灰岩山峰，高数十米到百余米。Duxiufeng,Guilin7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：峰丛、峰林、孤峰、残丘残丘：孤峰进一步溶蚀而成的低矮山峰，高数十米以下。Guilin,China7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：坡立谷坡立谷：平坦开阔的盆地和谷地，长轴与构造线方向一致。GuiyangRoad,Guilin7.3.3

岩溶/喀斯特地貌——地表岩溶：岩溶平原溶蚀洼地、溶蚀谷进一步扩大、合并，形成面积广阔的溶蚀平原。Guilin,Guangxi7.3.4

岩溶/喀斯特地貌——地下岩溶：落水洞、竖井、天坑漏斗河流溶蚀洼地溶蚀竖井7.3.4

岩溶/喀斯特地貌——地下岩溶：落水洞、竖井、天坑落水洞：地表水沿断裂交叉处下渗、溶蚀，而成的漏斗状的洞穴。竖井：落水洞继续溶蚀成近于直立的深洞。7.3.4

岩溶/喀斯特地貌——地下岩溶：落水洞、竖井、天坑XiaozhaiTiankeng,Chongqing7.3.4

岩溶/喀斯特地貌——地下岩溶：溶洞、暗河、溶蚀谷和天生桥ElephantTrunkHill,GuilinMoonMountain,Yangshuo溶洞：潜水面附近，地下水沿层面、节理面和断裂从高水位向低水位流动，溶蚀形成洞穴。7.3.4

岩溶/喀斯特地貌——地下岩溶：溶洞、暗河、溶蚀谷和天生桥Lichuan,HubeiDeerCave,Malaysia暗河（伏流）：地下水汇集，或地表水沿岩石裂隙渗入地下，经过溶蚀、坍塌、冲刷而成的地下河道。7.3.4

岩溶/喀斯特地貌——地下岩溶：溶洞、暗河、溶蚀谷和天生桥NaturalBridge,GuizhouNaturalBridge,Hechi天生桥：地下河或溶洞的顶板崩塌后，残留顶板横跨河谷。溶蚀谷：失去顶板的河谷。7.4地下水的沉积作用机械沉积：沉积物量少、分选和磨圆差；化学沉积：过饱和沉积