第八章地下水的地质作用及地貌特征资料
地下水及其地质作用
外动力地质作用－地下水的地质作用
3.地下水地质作用－剥蚀作用
岩 溶 地 形－石芽
石芽
外动力地质作用－地下水的地质作用
3.地下水地质作用－剥蚀作用
岩 溶 地 形－石 林
石林
外动力地质作用－地下水的地质作用
3.地下水地质作用－剥蚀作用
云南 石林
外动力地质作用－地下水的地质作用
3.地下水地质作用－剥蚀作用
1.地下水的一般特征
地下水的补给与排泄
外动力地质作用－地下水的地质作用
2.地下水的基 本 类 型
地下岩土含水情况可分为两个带
包气带
固体颗粒＋水＋气，3相 固体颗粒＋水，2相
包水带
外动力地质作用－地下水的地质作用
2.地下水的基 本 类 型
按埋藏条件划分
包 气 带 水 潜 水 承 压 水
外动力地质作用－地下水的地质作用
1.地下水的一般特征
地 下 水 的 运 动 条 件 － 空 隙－裂隙
裂隙： 存在于 坚硬岩 石中的 裂缝状 空隙称 裂隙
裂隙主要是地壳运动对岩石造成破坏而形成的， 岩石成岩时及在地表遭受风化也会形成裂隙。 岩石的裂隙率一般比松散泥积物的孔隙率小得 多。裂隙率常小于3%
外动力地质作用－地下水的地质作用
隔水层
可以透水，渗透系数较大的 地层。但(目前)不一定含水
透水层
相对不透水的岩层。它可以 是饱水的粘土层，也可以是 致密完整的基岩
外动力地质作用－地下水的地质作用
1.地下水的一般特征
地下水的补给与排泄
地下水补给
含水层从外界获得水
地下水排泄
含水层失去水
大气降水
蒸发
地表水渗入
泉 泉
地下水的地质作用
地下水的地质作用一、地下水的贮存（一）岩土中的空隙1、孔隙松散岩土(如粘土、砂土、砾石等)中颗粒或颗粒集合体之间存在的空隙，称为孔隙。
岩石中孔隙体积的多少直接影响储容地下水的能力大小。
孔隙体积的多少可用孔隙度(n)表示。
孔隙度是孔隙体积(Vn)与包括孔隙在内的岩石总体积(V)的比值，用小数或百分数表示，即：或孔隙度的大小主要取决于岩土的密实程度及分选性。
此外，颗粒形状和胶结程度对孔隙度也有影响。
岩石越疏松、分选性越好，孔隙度越大。
相反，岩石越紧密图)或分选性越差，孔隙度越小。
孔隙若被胶结物充填，则孔隙度变小。
几种典型松散岩土的孔隙度的参考值2、裂隙固结的坚硬岩石受地壳运动及其它内外地质营力作用的影响产生的空隙，称为裂隙。
裂隙发育程度除与岩石受力条件有关外，还与岩性有关，坚脆的岩石裂隙发育，透水性好，质软具塑性的岩石裂隙不发育，透水性差。
裂隙的多少用裂隙率(Kt)表示，裂隙率是裂隙体积(Vt)与包括裂隙体积在内的岩石总体积的比值，用小数或百分数表示：几中岩石裂隙的参考值3、溶隙可溶岩(石灰岩、白云岩等)中的裂隙经地下水长期溶蚀而形成的空隙称溶隙。
溶隙的发育程度用溶隙率(K k)表示，溶隙率(K k )是溶隙的体积(V k )与包括溶隙在内的岩石总体积(V)的比值，用小数或百分数表示：研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙的多少，还要研究空隙的大小、空隙间的连通性和分布规律。
松散土孔隙的大小和分布都比较均匀，且连通性好，所以，孔隙度可表征一定范围内孔隙的发育情况，岩石裂隙无论其宽度、长度和连通性差异都很大，分布也不均匀，因此，裂隙率只能代表被测定范围内裂隙的发育程度；溶隙大小相差悬殊，分布很不均匀，连通性更差，所以，溶隙率的代表性更差。
（二）岩土中水的存在形式1、气态水气态水，即水蒸气，存在于未饱和的岩土空隙中。
岩土中的气态水可由大气中的气态水进人地下形成，也可由地下液态水蒸发而成。
气态水有极大的活动性，可随空气流动而流动，也可由绝对湿度大的部位向绝对湿度小的部位运移。
地下水地质作用
地下水地质作用地下水是指地球表面以下的水体，它在地下岩石层中流动，并发挥着重要的地质作用。
地下水地质作用是指地下水通过溶解、沉积、侵蚀等过程对地质体产生的变化和影响。
本文将从地下水溶解作用、地下水沉积作用和地下水侵蚀作用三个方面详细介绍地下水地质作用。
地下水溶解作用是指地下水通过溶解岩石中的溶质物质，加速了地质体的溶解作用。
地下水中含有溶解性较强的二氧化碳，当地下水与含有碳酸盐的岩石接触时，二氧化碳会与岩石中的碳酸盐反应生成碳酸，导致岩石的溶解。
这种溶解作用在石灰岩地区尤为明显，形成了众多的溶洞、地下河等地下溶蚀地貌。
例如中国的桂林地区就有着著名的喀斯特地貌，其中的龙胜地下河就是地下水溶解作用的产物。
地下水沉积作用是指地下水通过沉积作用对地质体产生变化和影响。
地下水中含有溶解的物质，在特定条件下会发生沉积作用。
当地下水中的溶解物质超过饱和度时，会发生沉积，形成沉积物。
沉积物的特点是颗粒细小、排列规则，形成了地下水沉积岩。
典型的地下水沉积岩有石英砂岩、石膏石等。
此外，地下水还能通过沉积作用形成坑穴、地下沉积湖等地下沉积地貌。
例如中国的乌鲁木齐地区有着著名的石灰岩坑穴地貌，就是地下水沉积作用的产物。
地下水侵蚀作用是指地下水通过侵蚀作用对地质体产生变化和影响。
由于地下水的流动，其所含的溶解物质会对地下岩石进行侵蚀，加速地质体的破坏和溶解。
地下水侵蚀作用主要表现为岩溶漏斗、溶洞和地下河等地貌。
例如中国的贵州地区就有着众多的喀斯特地貌，其中的黄果树大瀑布就是地下水侵蚀作用的产物。
地下水地质作用主要包括溶解作用、沉积作用和侵蚀作用。
地下水溶解作用通过溶解岩石中的溶质物质加速了地质体的溶解作用；地下水沉积作用通过沉积作用对地质体产生变化和影响；地下水侵蚀作用通过侵蚀作用对地质体产生变化和影响。
这些地下水地质作用在地质学和地貌学研究中具有重要的意义，对于人类的生产生活也有着重要的影响。
因此，加深对地下水地质作用的研究，对于认识地球的演化历史和地质过程，以及保护地下水资源具有重要的意义。
地下水的地质作用
地下水的地质作用：技术专业知识点、浏览量大标题与数值分析一、地下水的地质作用概述地下水是地球上重要的水资源之一，它在自然环境和人类生活中都起着重要的作用。
地下水的地质作用主要是指地下水在地球内部和地表的运动和变化过程中所起的作用。
地下水在岩石和土壤中流动时，会对岩石和土壤产生物理、化学和生物作用，这些作用会影响地下的稳定性和地表的变化。
因此，对地下水的地质作用进行深入的研究和理解，对于保护水资源、防止地质灾害、合理利用地下资源等方面都具有重要的意义。
二、地下水的物理性质和化学成分1.地下水的物理性质地下水的物理性质主要包括温度、颜色、气味、透明度、密度、表面张力等。
地下水的温度通常与周围环境的温度相近，但在地下深处，由于地球内部的影响，水温可能会升高。
地下水的颜色通常为无色或浅色，但受到污染或含有某些化学物质时，颜色可能会发生变化。
地下水的气味通常为无味或略有泥土味，但受到污染时，可能会出现异味。
地下水的透明度通常较低，因为水中含有大量的悬浮物和溶解物质。
地下水的密度通常比地表水低，因为地下水中含有的矿物质和溶解物质较少。
地下水的表面张力通常较低，因为水中含有大量的矿物质和溶解物质。
2.地下水的化学成分地下水中的化学成分主要取决于周围环境和岩石的性质。
地下水中的主要离子包括钙离子、镁离子、钠离子、钾离子等，这些离子主要来自于岩石的风化和溶解。
此外，地下水中还含有大量的溶解气体和有机物，这些物质的含量通常较低，但会受到污染的影响。
三、地下水的水力学特征1.地下水的流动特征地下水在地下的流动过程中，会受到周围岩石和土壤的限制和影响。
因此，地下水的流动速度通常较慢，流动路径也不规则。
在某些情况下，地下水可能会在地表以下较深处形成蓄水层，这些蓄水层的水位可能会受到气候、地形、地质等因素的影响。
2.地下水的压力特征地下水的压力通常来自于水的重力和水深度的压力。
在地下深处，由于岩石和土壤的限制，水的压力可能会增大。
第八章 地下水的地质作用及地貌特征
③隔水层底板形状：若隔水底板向下凹陷， 特别是某些河谷盆地，在枯水季节，可形 成潜水湖，此时潜水面呈水平状；而在丰 水季节水面上升超出盆地边缘的隔水底板， 又可形成潜水流；隔水底板由于构造原因 形成阶梯陡坎，此时潜水面往往出现跌水 现象。
此外，人工抽取潜水，可使潜水面形成 一个以抽水井为中心的漏斗曲面。
（2）潜水
• 是埋藏在地表以下，第一个稳定的隔水层以上， 具有自由水面的重力水（见图）。潜水一般埋藏 在第四纪松散沉积物的孔隙中或出露地表的基岩 裂隙中，潜水的自由表面称潜水面；潜水面上任 一点至地面的距离称为潜水埋藏深度。潜水面上 任一点的海拔高度，称为该点的潜水位H。潜水 面至隔水底板的距离称为潜水含水层厚度。潜水 埋藏深度和含水层厚度各处不一，往往相差很大。
D．承压水的水质变化大，从淡水直到矿化很 高的卤水都有。如承压水的补给、径流与 排泄条件好，则矿化度往往比较低，水质 接近入渗的降水及地表水；如承压水的补 给、径流、排泄条件差，水循环缓慢，则 水从岩层中溶解得到的盐类就多，水的矿 化度相应升高。
2、颜色 地下水一般是无色透明的，它含某 些化合物或胶体物质之后呈现不同的颜色， 含钙、镁离子的水为微蓝色，含2价铁离子为 灰蓝色，含3价铁离子为褐黄色等。
3、透明度 地下水的透明度决定于水中所含 的盐类、悬浮物、有机质和胶体的数量 ，分 为四个等级：
透明（水柱高度大于60厘米）
微混浊（30～60㎝）
2、气体成分 3、胶体和有机质
4、pH值
酸性侵蚀
水的类别 强酸性水 弱酸性水 中性水 弱碱性水 强碱性水
PH值
<5
5-6.5
6.5-8
8-10
>10
第二节 地下水的类型及其特征
地质地貌学第8章第2节地下水的类型及特征最新
羊 八 井 盆 地
50
米
的 井
喷
，
美 国 黄 石 公 园 老 实 泉
4．孔隙水 孔隙水 ： 指赋存于松散沉积物颗粒构成的 孔隙网络中的水。
（1）洪积扇中孔隙水 （2）冲积平原中的孔隙水
黄河下游岸边水文地质剖面图
（3）黄土高原中的地下水
黄土高原地下水水量不丰富，地 下水位埋深大，水质较差。这是岩 性、地貌、气候综合影响的结果。
包气带和饱水带
包气带和饱水带
二、地下水的类型及其特征
（一）、地下水 的分类 按地下水的埋藏条件，把地下水分为：
包气带水（土壤水，上层滞水）、 潜水、承压水
按
1.土壤水
是土壤重要的组成部分， 可呈气态水、结合水、毛管水 形式。主要消耗在植物吸收和 地面蒸发上，随季节性气候而 变化
承压水的特点：
(1）无承压水面，只存在承压水位； （2）承压水补给区与分布区、排泄区 不一 致； （3）承压水受气象水文因素影响较小，其 动态较稳定； （4）承压水参与水循环不如潜水积极，因 此资源不易补充、恢复，但因其厚度较大，
其资源具有多年调节功能。
基岩自流盆地中的承压水
西
藏
水 柱 高 近
岩溶水的垂直分带
（2）岩溶水的特点
可溶岩中裂隙系统经溶蚀作用改造
1) 岩溶水以管道流为主 尤其是南方岩溶水的主要流动形式，表现
为地下河。流速大（有的>10cm/s)，以 紊流为主。 2) 岩溶水分布的不均匀性 • 极不均匀的：个体溶洞和单一管道； • 不均匀的：管道有一定的向外延伸，接 纳支流、支管道； • 相对均匀的：岩溶管道呈网状发育，主、 支管道交叉更迭，有统一的地下水位， 水力联系各向异性小；
地下水的地质作用
透水程度 渗透系数 良透水的 ＞10 透水的 弱透水的 微透水的 不透水的
岩石名称
砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发 且很宽的岩石
10—1.0 粗砂、中砂、细沙、裂隙岩石 1.0—0.01 粘质粉土、细裂隙岩石 0.01—0.001 粉砂、粉质粘土、微裂隙岩石 ＜0.001 黏土、页岩
地下水的物理性质和化学成分
Kk=Vk/V
Kk=Vk/V ×100%
研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙的多 少，还要研究空隙的大小、空隙间的连通 性和分布规律。
松散的土 孔隙度可表征一定范围内孔隙发育情况 岩石裂隙 裂隙率只能代表被测定范围内裂隙的发育程度 溶隙 大小悬殊 分布不均匀 连通性差 溶隙率 的代表性更 差
岩石越疏松、分选性越好，孔隙度越大； 反之，岩石越紧密、分选性越差，孔隙度 越小。 岩石的孔隙表
2 裂隙 坚硬岩石受地壳运动及其他内外地质营力 作用的影响产生的空隙。 裂隙发育程度用裂隙率Kt表示 Kt=Vt/V Kt=Vt/V ×100%
3 溶隙 可溶岩（石灰岩、白云岩）中的裂隙经 地下水流长期溶蚀作用而形成的空隙 溶隙的发育程度用Kk表示
地下水的地质作用
地下水：埋藏在地表下面土中孔隙、 岩石孔隙和裂隙中的水。
赋存在岩石孔隙中的地下水有气态、液态 和固态3种。其中一液态为主。 液态岩石中地下水水又分为吸着水、薄膜 水、毛细管水和重力水。（它是地下水存 在的最主要方式）
地下水在重力作用下不停地运动着。
地下水分布很广，与人们的生产、生活和 工程活动隔水层 岩石中各种状态的地下水，由于各类岩石 的水物理性质不同，可将各类岩石层划分 为含水层和隔水层。 含水层 能够给出并透过相当数量重力水的岩层。
水文学第8章水文地质基础
2. 地质年代表
地质年代分为5个代：新生代、中生代、 古生代、元古代、太古代。代以下分纪， 纪以下分世。共有12纪，32世。较新的 世延续约10~30万年。较故的世延续约 150~200万年。
硬度 6 6 6.5 7 7
形状 块状 柱状 柱状 粒状 块状
颜色 砖红色 白 白 橄榄绿 无色
1. 岩浆岩（火成岩） 岩浆岩的主要物质成分：SiO2，Al2O3， Fe2O3 ，
FeO，MgO，CaO，K2O。 岩浆岩的主要矿物成分：石英、长石、辉石、
云母等。 常见的岩浆岩： 花岗岩，呈肉色，风化后呈黄色。 花岗斑岩，其斑晶由石英、长石构成。 正长石，微红色或浅黄色。 玄武岩，呈黑色、褐色或深灰色。
215 °∠ 32 ° ： 倾向为215 ° ，倾角为32 ° 。
在地质图上，用符号表示岩层的产状。
倾斜岩层平面与坡面交线的特征
倾斜岩层平面与坡面交线的特征
2. 褶皱构造
褶皱：岩层受到地球内力作用，局部发生隆起 或凹陷，地层发生的弯曲变形，称为褶皱。
褶皱的两种基本型态：背斜褶皱和向斜褶皱。
按从今到古的排列，有如下的地质年代 表
地质年代表
代纪
世
新
全新世Q4
第四纪 晚更新世Q3
生
Q 中更新世Q2
早更新世Q1
代
上新世N2
Kz
第三纪 R
中新世N1 渐新世E3
始新世E2
古新世E1
绝对年代 百万年
我国地史
2
第八章地下水的地质作用
是埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上、 是埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上、具有自 由表面的重力水，也称饱水带水。其自由表面称潜水面。 由表面的重力水，也称饱水带水。其自由表面称潜水面。
大气降水和地面流水通过岩石空隙不断下渗， 大气降水和地面流水通过岩石空隙不断下渗， 在下渗过程中，当遇到隔水层时， 在下渗过程中，当遇到隔水层时，阻挡了地 下水下渗， 下水下渗，就慢慢地集积起来充填于岩石的 空隙中，形成饱水带水。 空隙中，形成饱水带水。饱水带水与包
四、泉及其堆积物 泉（spring）：出露于地表的地下水 ）
按温度高低，可将泉分为： 按温度高低，可将泉分为： 冷泉--温度相当或略低于当地年平均气温 冷泉 温度相当或略低于当地年平均气温 温泉--泉水温度高于当地年平均气温 温泉--泉水温度高于当地年平均气温 温泉成因： 温泉成因： 其一，岩浆热的影响 其一， 其二， 其二，地热的影响 深层自流水补给，水温、水量稳定--能源 深层自流水补给，水温、水量稳定 能源 地热发电 矿泉（ 矿泉（mineral spring）----医疗价值 ） 医疗价值
地下水的垂直运动 溶沟,石芽 落水洞, 溶沟 石芽,落水洞 石芽 落水洞 漏斗
地下水的水平运动 溶洞 不同高度溶洞代表 地壳的阶段性升降 运动
石林
溶沟、石林 溶沟、 和石芽
（照片） 照片）
石芽
溶洞（照片） 照片）
溶洞
峰丛、 峰丛、峰林和孤峰
其中，峰顶尖锐或圆锥状竟相突出，而基部相连，宏观上似簇状者称为峰丛。 其中，峰顶尖锐或圆锥状竟相突出，而基部相连，宏观上似簇状者称为峰丛。 它是喀斯特发展较早阶段的地貌。如峰体上部挺立高大，基部仅稍许相连， 它是喀斯特发展较早阶段的地貌。如峰体上部挺立高大，基部仅稍许相连，称为 峰林。耸立于喀斯特地区平原上的孤立山峰称为孤峰。 峰林。耸立于喀斯特地区平原上的孤立山峰称为孤峰。它是峰林进一步发展的结 其相对高度一般为50--100 左右，较峰林为低，为喀斯特发育晚期的产物。 50--100m 果，其相对高度一般为50--100m左右，较峰林为低，为喀斯特发育晚期的产物。 在喀斯特山地中，通常峰丛位于山地中部，峰林位于山地边缘， 在喀斯特山地中，通常峰丛位于山地中部，峰林位于山地边缘，而孤峰则耸立 于平原之上. 于平原之上.
地下水的地质作用
地下水的地质作用地下水对岩层破坏和建造作用的总称。
地下水在流动过程中对流经的岩石可产生破坏作用，并把破坏的产物从一地搬运到另一地，在适宜的条件下再沉积下来。
因此，地下水的地质作用包括剥蚀作用、搬运作用和沉积作用。
剥蚀作用地下水的剥蚀作用是在地下进行的，所以又称为潜蚀作用。
按作用的方式分为机械潜蚀作用与化学溶蚀作用。
工程地质学中的潜蚀概念不包括可溶性岩石的化学溶蚀作用。
① 机械潜蚀作用。
地下水在流动过程中，对土、石的冲刷破坏作用。
地下水在土、石中渗透，水体分散，流速缓慢，动能很小，机械冲刷力量微弱，只能将松散堆积物中颗粒细小的粉沙、泥土物质冲走，使其结构变松，孔隙扩大。
但经过长时间的冲刷作用，也可以形成地下空洞，甚至引起地面陷落，出现落水洞和洼地。
这种现象常见于黄土发育地区。
疏松的钙质粉砂岩也易受到冲刷破坏。
地下水充满松散沉积物的孔隙时，水可润滑、削弱、以至破坏颗粒间的结合力,产生流沙现象;或浸润粘土物质,使之具有可塑性，引起粘土体积膨胀,导致土层蠕动和变形。
② 化学溶蚀作用。
地下水可溶解可溶性岩石所产生的破坏作用，又称喀斯特作用。
地下水中普遍含有一定数量的二氧化碳，这种水是一种较强的溶剂，它能溶解碳酸盐岩（如石灰岩，化学成分为碳酸钙），使碳酸盐变为溶于水的重碳酸盐，随水流失。
碳酸盐岩中常发育裂隙，更易遭受溶蚀，岩石中的裂隙逐渐扩大成溶隙或洞穴。
在碳酸盐岩地区，喀斯特作用可产生一系列如溶沟、石芽、溶洼、溶柱、落水洞、溶洞、暗河、地下湖和石林等喀斯特地形。
搬运作用地下水将其剥蚀产物沿垂直或水平运动方向进行搬运。
由于流速缓慢，地下水的机械搬运力较小，一般只能携带粉沙、细沙前进。
只有流动在较大洞穴中的地下河，才具有较大的机械动力，能搬运数量较多、粒径较大的砂和砾石，并在搬运过程中稍具分选作用和磨圆作用，这些特征类似于地表河流。
地下水主要进行化学搬运。
化学搬运的溶质成分取决于地下水流经地区的岩石性质和风化状况，通常以重碳酸盐为主，氯化物、硫酸盐、氢氧化物较少。
地下水地质作用
地下水地质作用1．地下水是自然界水的一部分。
据估算，埋藏在地下17Km以内的地下水总量约为8.4×1015m3，其中有一半埋藏在地面以下1Km的范围内。
2．地下水的储存及运动条件：地下水能在岩石中储存和运动是因为岩石具孔隙度和渗透性。
衡量孔隙大小的指标为孔隙度（porosity）孔隙度：岩石中孔隙体积占岩石总体积的百分比地下水能否在岩石中运动取决于岩石的渗透性。
衡量渗透性的指标为渗透率（permeability）透水层(permeable bed)：地下水易于通过的岩石含水层(aquifer)：能透过和保存地下水并能在重力作用下释放相当数量水的岩石。
隔水层(impervious bed)：地下水不易透过的岩石。
3.地下水的运动特点：地下水据其在孔隙中的存在形式可分为：吸附水(hydroscopic water)：受静电引力作用以分子状态吸附于岩石表面。
薄膜水(thinfilm water)：吸附水厚度大于几个到几百个水分子直径时，便形成薄膜状。
毛细水(capillary water)：当孔径小，水量增多时，水受表面张力作用逆重力方向运动，称毛细水。
重力水(gravity water)：若孔径较大，水的重力大于表面张力和静电引力时，水受重力影响垂直渗流。
4.根据地下水的运动方向：包气带(aeration zone 地下水的垂直运动带）：呈垂直方向运动的水。
饱水带(saturation zone 地下水的水平运动带)：地下水下渗时，因遇隔水层阻隔而汇聚起来，当水充满了孔隙时，称饱水带，饱水带水常沿隔水层顶面作近水平方向的运动。
5.地下水的基本类型：据地下水的运动状态、埋藏条件，可以将地下水分为：包气带水(aoration zone water)：是埋藏在包气带中的地下水，主要以吸附水、薄膜水和毛细水形成存在潜水:潜水埋藏于地表下第一个隔水层以上，是具有自由水面的地下水。
潜水的自由水面称为潜水面，其上无稳定的隔水层，可以直接接受大气降水、地表水及其他水源的补给。
第八章 地下水地质作用
第八章
地下水地质作用
喀斯特（karst) ：由于地下水的运动是发生在岩 石空隙中，水与岩石的接触面大，而且地下水流速缓慢， 因而溶蚀作用极为显著。特别是在湿热气候条件下，溶 蚀是可溶性岩石遭受破坏的主要原因，并形成特殊的地 貌。将以地下水（兼有部分地表水）对可溶性岩石进行 以化学溶蚀为主、机械冲刷为辅的地质作用以及由这些 地质作用所产生的地貌，称为喀斯特（karst）。
第八章
地下水地质作用
孔隙：是指松散堆积物和岩石颗粒之间的空间； 洞穴：则为出现于易溶岩石内大小、形态、方向均 不规则的空洞。
第八章
地下水地质作用
地下水的分布、储量及运动均由岩石空隙的数量、大 小及其连通情况决定。岩石的空隙度有如下特点： 1、堆积物的孔隙度随粒度减小而增大； 2、粒度相同时，松散堆积物孔隙度大，成岩后孔隙 度减小； 3、岩浆岩的孔隙度一般小于6%。 4、粒级相同的堆积物或沉积岩石，孔隙度随磨圆度 提高而增加，随分选性降低而减小。
第八章
地下水地质作用
透水层：孔隙连通的岩层，地下水可在其中流动，称 为透水层。 隔水层：有的岩石虽有很高的孔隙度，但孔隙过小且 连通性极差，如泥岩和粘土岩层，地下水很难在其中流动， 称为不透水层或隔水层。 含水层：透水层如果被地下水饱和就成为含水层。这 是水资源勘察开采的对象。
第八章
三、地下水类型与
第八章
地下水地质作用
二、地下水的沉积作用 1、溶洞沉积（karst cave deposit）富含Ca（HCO3）2的地下水， 沿着孔隙、裂隙渗入空旷的溶洞，由于 温度、压力改变，CO2逸出，加之蒸发 作用加强，就沉淀出CaCO3。如水自洞 顶下滴，边滴边沉淀，可形成自洞顶向 下垂直生长的石钟乳（stalactite）。 石钟乳横切面呈同心环带构造，核心常 是空的。渗出水滴落洞底后，CaCO3 就 在洞底沉淀并向上生长形成石笋 （stalagmite）。
第八章 地下水的地质作用
潜水面的高度随季节和降水量大小而变化，在 空间上还随地形高低而起伏，只是起伏程度较地形 小。潜水面的起伏特性十分重要，它造成水头势能 差而产生横向运动。潜水运动的另一个特性是主要 发生在潜水上部的潜水面附近，其流动速度也最大， 越向深部流速越小。 含于石灰岩溶洞或地下管道中的地下水其运动 则随通道断面的大小和连通情况而异，有些石灰岩 溶洞水量集中，可能成为地下河或称暗河，甚至可 能由错综复杂的暗河组成地下水系。
从地面到潜水面之间，地下水主要是竖直方向的 下渗或流动，喀斯特作用主要也是垂直方向上进行。 最初，由雨水或片流对碳酸盐类岩石进行差异溶蚀， 可形成无数起伏不大的沟纹，称溶纹；进而起伏加大， 形成深为数十厘米、甚至数十米的沟槽，称为溶沟； 纵横交错的溶沟之间的突出部分，称为石芽；大的石 芽发育区，似剑峰矗刺林立，称为石林；溶沟通常是 循岩石的节理发育而成的,在适当部位可沿一定通道向 地下渗流，可溶蚀成垂向发育的管洞系统，称为落水 洞。落水洞可深达潜水面附近。落水洞的地面出口处 因片流汇聚剥蚀形成漏斗状，称为溶斗；溶斗大小不 等，口宽数米至数百米，一般深度小于宽度，陡坡上 满布溶沟和石芽。溶斗发育南路南
石林地区出露下二叠统灰岩，厚度数百米。 随着云贵高原的抬升，灰岩上覆岩层被剥蚀， 使可溶岩石裸露。 石林地区年平均气温较高，年降水量丰富。 高原表面地形比较平坦，但洼地遍布，极少 有地表迳流外泄，大部分转入地下，地下洞 层发育，包气带厚度达30—50m。 上述条件使垂直溶蚀作用自地表向地下 顺利进行。
岩溶地形示意图
北京房山云水洞平剖面图
溶洞发育程度视潜水面在固定高度上停 留时间的长短而定，潜水面保持稳定的时间 受该地区地壳运动情况的控制，当一个地区 的地壳稳定相当长的一段时期，此时期可形 成一个溶洞层，以后如发生上升运动，然后 又稳定一段时间，这时由于河流下切，潜水 面下降至另一个水平面上稳定下来，可溶蚀 出一个新的溶洞层，上面一层溶洞系统沦为 干洞层。这种多层溶洞的发育规模、形式以 及洞层之间的距离等特征，记录了这个地区 地壳阶段性的上升和相对稳定期的历史，是 地质学调研的珍贵资料。
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一、自然界的水循环
自然界的水循环
水循环类 型
海陆间循 环
内陆循环
海上内循 环
发生领域
海洋与陆 地之间
陆地与陆 地上空之 间 海洋与海 洋上空之 间
水循环环节
作用
蒸发、输送、凝 最重要的类型。使陆地
结、降水、径流、水得到补充，水资源得
下渗等
以再生。
蒸发、植物蒸腾、补充陆地水体的水量很 凝结、降水等 少
• 隔水层：指的就是几乎不透水或透水性很低的岩 层，一般指渗透系数小于0.001m d-1的岩层,又叫 不透水层。
（七）毛管性
• 是指松散岩石中存在的毛细孔隙，具有孔 隙毛管作用的性质。
• 毛管力作用支持的水称为毛管水，这种水 在常压下不能靠重力作用流出来。在潜水 面上部常出现一个毛管上升带。水的毛管 上升高度与毛管的半径成反比，所以地下 水在松散岩石中毛管上升带的高度大致与 粒径成反比。
（五）给水性
• 指饱和含水的岩石在重力作用下，能自由 流出（排出）若干水量的性能。
• 以给水度作为数量指标。
• 给水度表示在常压下从饱和含水岩石中流 出来的水体积与饱水岩石总体积之比。给 水度在数值上等于容水度与持水度之差。 粗粒松散岩石以及具有张开裂隙的岩石， 持水度很小，给水度接近于容水度，粘土 以及具有闭合裂隙的岩石，持水度接近于 容水度，给水度几乎近于零。
• 衡量岩石透水性的指标是岩石的渗透系数K。透水 层与隔水层虽然没有严格的界限，不过目前已公 认，凡渗透系数K小于0.001md-1的岩石均列入隔 水层，大于或等于这个数值的岩石属于透水层。
Hale Waihona Puke 透系数K• 表示土或岩层透水性大小的一个参数。在数值上 等于水力坡度为1时的地下水渗流速度。其大小随 岩石性质而异，是计算地下水流量、水井涌水量、 水库和渠道渗漏水量及水工建筑物地基设计中不 可缺少的基本数据。
蒸发、凝结、降 挟带水量最大的水循环，
水
是海陆间循环的近十倍
二、地下水的来源
（1）海成的：海水等从地面渗入地下积聚而 成的，或海水伴随沉积物一起沉积而保存 起来的古水 ；
（2）渗透的：大气降水、冰雪融水、地表流 水、湖水等从地面渗入地下积聚而成的 ；
（3）凝结的：空气中的水气因降温在地面凝 聚成水滴后渗入地下积聚而成；
（4）初生的：由岩浆活动过程中冷却析离出 来的水积聚而成的，又叫原生水 ；
三、岩土的水理性质
（一）孔隙度 孔隙是指松散岩石颗粒与颗 粒集合体之间的空隙。 孔隙度=孔隙总体积/整个岩 石总体积X100
（二）裂隙度 裂隙是指固结的坚硬岩石在各种力的作用下形成 的空隙。
裂隙度=裂隙总体积/整个岩石总体积X100
裂隙
（三）容水性
• 指岩石空隙能容纳一定水量的性能，通常以容水 度来衡量
• 容水度是指岩石所能容纳的水体积与容水岩石体 积之比
• 容水度＝水体积/岩石体积×100％（小数或百分 数表示）
• 容水度在数值上与岩石的孔隙率、裂隙率、岩溶 率之和相等。但对于具有膨胀性的粘土，充水后 其体积会增大，容水度可以大于孔隙率。
2、颜色 地下水一般是无色透明的，它含某 些化合物或胶体物质之后呈现不同的颜色， 含钙、镁离子的水为微蓝色，含2价铁离子为 灰蓝色，含3价铁离子为褐黄色等。
3、透明度 地下水的透明度决定于水中所含 的盐类、悬浮物、有机质和胶体的数量 ，分 为四个等级：
透明（水柱高度大于60厘米）
微混浊（30～60㎝）
（六）透水性
• 指在一定压力梯度条件下岩石允许水透过的性能。
• 岩石的透水能力首先取决于空隙直径的大小和连 通程度，其次是空隙的多少。因为水在细粒物质 （如粘土）组成的微小孔隙中运动时，不仅由于 水与孔壁的摩擦阻力而难以通过，而且还由于小 颗粒吸附了一层结合水水膜，这种水膜几乎占满 了整个孔隙，水是很难通过的。坚硬的岩石中空 隙愈多、透水性愈强。
四、地下水的物质物理性质和化学 成分
• 地下水的物理性质 • 地下水的化学成分
闽清黄槠林
（一）地下水的物理性
• 地下水的物理性质包括：温度﹑颜色﹑透明度﹑嗅﹑味﹑ 导电性等
1、温度 地下水的温度取决于地温的变化， 自地表向下大体可以分为变温带、常温带和 增温带。根据地下水的温度，可分为过冷水 （小于0℃）、冷水（0～20℃）、热水 （20～40℃）、低温热水（40～60℃）、 中温热水（60～100℃）、高温热水、过热 水（大于100℃）几种类型。
（四）持水性
• 指由于岩石颗粒表面对水分子的吸引，而在岩石 空隙中保持若干水量的性能。
• 因为在分子力作用范围内分子力比重力大若干倍， 所以岩石所保持的这种水不受重力支配。岩石的 持水性能用持水度来衡量。
• 持水度是指受重力作用排水后，岩石空隙中保持 的水量与岩石总体积之比，在这种情况下所能保 持的水主要是结合水，它取决于岩石颗粒表面对 水分子的吸附能力。在松散沉积物中，颗粒组成 物质愈细，空隙直径愈小，则体积内的总表面积 愈大，持水度愈大。所以持水度实际上说明岩石 中结合水与毛管水含量的多少。
淡水：残渣＜1g/L
弱矿化水：1～3g/L
中等矿化水：3～10g/L
强矿化水：10～50g/L
盐水＞50g/L
2）硬度
水中钙镁离子的总量，称为水的总硬度。当水煮沸时， 一部分钙镁离子的重碳酸盐因为失去二氧化碳而成为 碳酸盐沉淀，沉淀部分叫做暂时硬度。总硬度减去暂 时硬度即为永久硬度。表示水硬度可用德国度（以一 升水中含有10㎎CaO为一度）和钙镁离子的mmol/L 来表示。1德国度等于0.35663mmol/L。
第八章 地下水的地质作用及地貌特征
• 地下水的基本性质 • 广泛埋藏于地表以下
• 地下水的类型及其特 征
的各种状态的水，统 称为地下水。
• 不同地貌区的地下水
• 岩溶地貌
• 地下水的利用
第一节 地下水的基本性质
一、自然界的水循环 二、地下水的来源 三、岩石的水理性质 四、地下水的物质物
理性质和化学 成分
混浊（小于30㎝）
极混浊（含有大量悬浮物质及胶体呈乳状者为 不透明）
4、嗅觉和味感 含碳酸钙的水清凉爽口， 含氢氧化钙的水是甜味，含硫酸镁和氯化 镁呈苦味。
5、导电性
（二）地下水的化学成分
1、主要离子成分
1）总矿化度：水的总矿化度是指水中离子、 分子和各种化合物的总含量，通常是以水 烘干后所得残渣来确定，单位为g/L。