地下水基本成因类型与化学成分形成特征

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地下水的类型及其特征

最初地下水沿石灰岩中的细小的裂隙流动、溶蚀，形成溶孔、溶隙等；然后逐步扩大形成溶蚀漏斗竖井和大溶洞，使岩溶水在局部富集成地下暗河。进一步溶蚀使分隔的地下河发生侧向连通，高势地下河系和低势地下河系。
地下水
岩溶地下水的分布
地下水
石
伏溪流
灰
岩
中
的
溶
隙
水
塌陷坑
塌陷落水洞
地下水位
不成功的井
地下水
含水层获得水的过程叫补给，失去水叫排泄.
地下水
向斜构造盆地中的承压水
地下水
水压面
潜水承压水
砂岩页岩
砂岩页岩
单斜构造中的承压水和潜水
地下水
压力面自流水井
隔水层隔水层含水层
山区高位补给承压水头很高
地下水
断快构造（承压斜地）中水的补给和排泄
地下水
4、孔隙水，指分布于松散土壤或岩层孔隙中的地下水。在不同的埋藏条件下，孔隙水分别称为孔隙－上层滞水、孔隙－潜水、孔隙－承压水。
地下水
风化裂隙水的分布
地下水
成岩裂隙中有时分布有地下水
玄武岩成岩裂隙中有时分布有地下水
地下水
地下水
构造裂隙水的分布
地下水
好井
干井
好井
变质岩中的构造裂隙水
地下水
6、岩溶水是指赋存并运移于岩溶化岩层中的地下水。岩溶是水与可溶岩相互作用的产物。岩层具有可溶性、水具有侵蚀能力和水体流动是岩溶发育的三个条件，缺一不可。
钙镁离子浓度，可将地下水分为 5 类：极软水 c＜1.5；软水 c=1.5～3.0；微硬水 c=3.0～6.0；硬水 c=6.0～9.0；极硬水 c＞9.0。

第二节地下水的类型及基本特征

第二节地下水的类型及其特征一、地下水及其分类埋藏在地表以下岩石（包括土层）的空隙（包括空隙、裂隙和空洞等）中的各种状态的水称为地下水。

地下水的分布极其广泛，它和人类的生产生活密切相关。

例如，地下水常为农业灌溉，城乡人民生活及工矿企业用水提供良好的水源。

因此，地下水是一种宝贵的地下资源。

地下水的运动和聚集，必须具有一定的岩性和构造条件。

空隙多而大的岩层能使水流通过（渗透系数大于0.001m/d），称为透水层。

贮存有地下水的透水岩层，称为含水层。

空隙少而小的致密岩层是相对的不透水岩层（渗透系数小于0.001m/d），称为隔水层。

地下水受诸多因素的影响，各种因素的组合更是错综复杂，因此，出于不同的目的或角度，人们提出了各种各样的分类。

但概括起来主要有两种：一种是根据地下水的某种单一的因素或某种特征进行分类，如按硬度分类、按地下水起源分类等；另一种是根据地下水的若干特征综合考虑进行分类。

根据地下水的埋藏条件可分为包气带水、潜水和承压水。

不论哪种类型的地下水，均可按其含水层的空隙性质分为空隙水、裂隙水和岩溶水。

地下水的类型和若干特征见表4-5。

表4-5地下水的类型及特征二、包气带水位于潜水面以上未被水饱和的岩土中的水，称为包气带水。

包气带水主要是土壤水和上层滞水。

如图4-2所示。

（一）土壤水埋藏于包气带土壤层中的水，称土壤水。

主要包括气态水、吸着水、薄膜水和毛管水。

靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水由下而上的毛细作用补给。

大气降水向下渗入，必需通过土壤层，这时渗入的水一部分保持在土壤层中，成为所谓的田间持水量（既土壤层中最大悬着毛管水含水量），多余的部分呈重力水下渗补给潜水。

土壤水主要消耗于蒸发和蒸腾，水分的变化相当剧烈，主要受大气条件的控制。

当土壤层透水性不好，气候又潮湿多雨或地下水位接近地表时，易形成沼泽，称沼泽水。

当地下水面埋藏不深，毛细管可达到地表时，由于地表水分强烈蒸发，盐分不断积累于土壤表层，则形成土壤盐渍化，从而危害农作物生长。

[理学]5地下水的物理化学性质

5.2地下水的化学成分
• 硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）：地下水中出现H2S 与CH4，其意义恰好与出现O2 相反，说明处于还原的地球化学环境。这两种气体的生成，均在与大气比较隔绝的环境中，有有机物存在，微生物参与的生物化学过程有关。其中，H2S 是SO42-的还原产物。
5.2地下水的化学成分
5.1 地下水的物理性质
• 味
5.2地下水的化学成分
• 地下水中含有各种气体、离子、胶体物质、有机质以及微生物等。 • 4.2.1 地下水中主要气体成分 • 氧（O2）、氮（N2）：地下水中的氧气和氮气主要来源于大气。它们随同大气降水及地表水补给地下水，因此，以入渗补给为主、与大气圈关系密切的地下水中含O2 及N2 较多。
5.2地下水的化学成分
• （3）地下水中的重碳酸根离子HCO3-来源 • ① 碳酸盐岩的溶解： Ca/MgCO3+H2O+CO2→2HCO3-+Ca2+/Mg2+； • ② 岩浆岩、变质岩地区铝硅酸盐矿物风化溶解（钠、钙长石）： • Na2Al2Si6O16+2CO2+3H2O→2HCO3-+2Na++ H4Al2Si2O9+4SiO2。
5.1 地下水的物理性质
• 颜色
5.1 地下水的物理性质
• 透明度
• 测量透明度的方法，用筒底装有放水嘴的量筒，量筒高100cm，直径3cm，将3mm粗的黑十字线放在量筒底部，注满水后，慢慢打开放水嘴，筒内水面缓缓下降，同时观测黑十字线，直到能看到黑十字线的清晰图象为止。记录量筒内水柱高度，按表确定水的透明度。
5.2地下水的化学成分
5.2.2地下水中离子及分子成分阳离子：H+、Na+、K+、NH4+、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、Fe2+ 阴离子：OH-、Cl-、SO42-、NO2-、NO3-、HCO3-、 CO32-、PO13主要的有6种离子： Cl-、 SO42-、 HCO3-、 Na+ （K+）、 Ca2+、Mg2+

工程地质基础—地下水

n Vn V
孔隙
岩石中的各种空隙 1.分选良好，排列疏松的砂；2.分选良好，排列紧密的砂
3.分选不良的，含泥、砂的砾石；4.经过部分胶结的砂岩
5.具有结构性孔隙的粘土
6.经过压密的粘土
7.具有裂隙的岩石
8.具有溶隙及溶穴的可溶岩
影响孔隙度大小的因素主要有：
颗粒排列方式分选程度胶结充填程度结构及次生孔隙分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔隙度愈大；反之愈小；粘性土的孔隙度还取决于其结构及次生孔隙。
3.地貌条件：在不同的地貌部位对地下水的形成关系密切。一般在平原、山前区易于储存地下水，形成良好的含水层；在山区一般很难储存大量的地下水。
4.人为因素：大量抽取地下水，会引起地下水位大幅下降；修建水库，可促使地下水位上升。
(2)水循环的类型根据水分循环的路径和规模，可分为两种：
◆大循环——海陆之间的水分交换过程，也称为海陆间循环。 ◆小循环——水仅在海洋或陆地内完成的循环过程。
潜水与地表水补给的关系
(a) 潜水补给河流 (b)河流补给潜水
(c)单侧补给
潜水与地表水之间的关系
练习题一
1.某地区潜水等水位线图见下图。试确定
①河水与潜水之间的补排关系；
②A、B两点间的平均水力坡降
（A、B两点距离近似为60m）
③若在C点处凿井，多深可见
潜水面？
承压水
充满两个隔水层之间的含水层中的重力水。含水层分区：补给区、承压区、排泄区、自流区、隔水顶板、隔水底板
H2S ：一般存在于深部地下水中，在微生物作用下由硫酸盐还原而形成。局部浅层地下水含有较多的H2S，并呈酸性，对混凝土具有侵蚀性。
CO2 ：主要来源于土壤中有机质氧化产生的CO2，还有大气中的CO2。深层地下水的CO2含量较高。含CO2较高的地下水具有侵蚀性，能腐蚀混凝土。

第六章_地下水的化学成分及其形成作用

• 地下水是宝贵的液体矿产：含大量盐类(如NaCl、KCl)或富集某些稀散元素(Br、I、B、Sr等)的地下水是
宝贵的工业原料；
某些具有特殊物理性质与化学成分的水具有医疗意义；
盐矿、油田、金属矿床所形成特定化学元素的分散晕圈是找矿的重要标志。污染物在地下水中散布,也会形成晕圈。这就需要查明有关物质的迁移、分散规律 ,确定矿床或污染源的位置。
8
矿化度与主要离子之间的关系？
四、地下水的总矿化度及化学成分表示式
• 总矿化度的概念：地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量称为总矿化度(总溶解固体）,以每升水中所含克数（g/L）表示。 • 总矿化度的表征方式： a.习惯上以105 ℃一110 ℃时将水蒸干所得的干涸残余物总量来表征； b. 在水质简分析中是用分析所得的阴阳离子含量相加，然后减去HCO3
7
钾离子（K+）： • 钾离子的来源：含钾盐类沉积岩的溶解；岩浆岩、变质岩中含钾矿物的风化溶解。 • 低矿化水中含量甚微，高矿化水中较多。 • K+大量地参与形成不溶于水的次生矿物（水云母、蒙脱石、绢云母），并易为植物所摄取，因此，地下水中K+ 的含量要比Na+少得多。 • K+的性质与Na+相近，含量少，分析比较费事，故一般情况下，将K+归并到Na+中，不另区分。
硫酸根离子（SO42-）： • 不同矿化程度水中（SO42-）的含量：高矿化水,含量仅次于Cl-,可达数g/L; 低矿化水,一般含量仅数mg/L; 中等矿化水, SO42-常成为含量最多的阴离子。 • 硫酸根离子（SO42-）来源：含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解。煤系地层含有黄铁矿；金属硫化物矿床附近。化石燃料燃烧产生的SO2与氮氧化合物，构成富含硫酸及硝酸的降水（酸雨）,使地下水中SO42-增加。

《水文地质学》第4章地下水的化学成分及其形成

•地下水的化学特征•地下水化学成分的形成作用•地下水化学成分的基本成因类型•地下水化学成分的分析内容与分类图示1、地下水中主要气体成分氧、氮、硫化氢、二氧化碳2、地下水中气体成分及其反映的地球化学环境（1）地下水中溶解氧含量越多，说明其所处的地球化学环境愈有利于氧化作用进行；（2）氮气的单独存在，常可说明地下水起源于大气并处于还原环境；（3）硫化氢的出现说明地下水处于缺氧的还原环境；（4）地下水中二氧化碳愈多，其溶解碳酸盐类的能力以及对结晶岩类进行风化作用的能力愈强。

1、地下水中主要离子成分氯离子、硫酸根离子、重碳酸根离子、钠离子、钾离子、钙离子、镁离子2、离子成分与矿化度的变化（1）矿化度发生变化，地下水中占主要地位的离子成分也随之发生变化。

低矿化度水中常以碳酸根离子、钙离子与镁离子为主；（2）高矿化水则以氯离子与钠离子为主；（3）中等矿化水中，阴离子常以硫酸根离子为主，主要阳离子可以是钠离子，也可以是钙离子。

1、微量成分Br、I、B、Sr、Ba等；2、胶体Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO2及有机质胶体；3、微生物（如硫细菌、脱氧细菌等）；4、物理性质（如温度、透明度、颜色、放射性等）。

1、地下水的总矿化度（g/L）地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量成为总矿化度；2、库尔洛夫式1、溶滤作用：在水与岩土相互作用下，岩土中的一部分物质转入地下水中，即为溶滤作用；溶滤作用结晶作用2、影响溶滤作用强度的因素（1）组成岩土的矿物盐类的溶解度；（2）岩土的空隙特征；（3）水的溶解能力；（4）水中二氧化碳、氧气等气体成分的含量决定着某些盐类的溶解能力。

水中二氧化碳含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强，氧气的含量愈高，水溶解硫化物的能力愈强；（5）水的流动状况。

3、溶滤作用在时间上的阶段性（1）溶滤作用是一种与一定的自然地理与地质环境相联系的历史过程。

（2）首先易溶物质如氯化物由岩层转入水中，成为地下水中主要化学成分，并被水流带走而逐渐贫化；然后相对易溶物质如硫酸盐溶入水中，成为地下水的主要成分；随着溶滤作用的长期持续，岩层中保留下来的几乎只是难溶的碳酸盐和硅酸盐，地下水的化学成分也就以碳酸盐和硅酸盐为主。

水文地质学基础第六章地下水的化学成分及其形成作用.

◆来源：沉积岩、岩浆岩和变质岩的溶解；海水；
5. K＋ ◆ 地下水中K＋的含量只有Na＋含量的4％～10％。 ◆ 一般将K＋归并到Na＋中进行分析，不另区分。
如Na＋（+ K＋）
6. Ca2＋（低矿化水的主要阳离子） ◆ 含量一般不超过数百mg/L ◆来源： ☆碳酸盐类沉积物及含石膏沉积物的溶解； ☆岩浆岩及变质岩中含钙矿物的风化溶解。 7. Mg2＋ ◆ 化学性质及来源与Ca2 ＋相近，但地壳组成中 Mg2＋比较少，因此含量通常较Ca2 ＋少。
化合物的当量=化合物分子量 / 阴（阳）离子价 meg/L＝mg/L /离子的当量
☆德国度（H°）：相当于1L水中含10mgCa2＋或 7.2mgMg2＋的量。
1 meg/L＝2.8 H°
4.地下水按硬度分类：
地下水类型极软水软水弱硬水硬水极硬水
硬度（mg/L，以 CaCO3计）
＜75
◆专项分析：
只分析一个或少数几个成分，分析项目根据具体任务确定。
如：在对地下水质作动态观测时，可只选有代表性的离子作定期分析；
为判明含水层之间是否有联系时，只需要作个别离子的分析；
在为寻找饮用水源进行地下水调查时，需进行水中有毒成分如As（砷）、Pb（铅）、F（氟）等项目的分析。
三、水化学分析资料整理
如：CO2可促进碳酸盐类的溶解。
二、地下水中主要离子成分
◆主要离子共7种： Cl－、SO42－、HCO3－、Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋
◆占主要地位离子随矿化度（含盐量）的变化： ☆低矿化水以HCO3－及Ca2＋，Mg2＋为主； ☆中等矿化水以SO42－及Na＋为主，阳离子也可以
是Ca2＋； ☆高矿化水以Cl－及Na＋为主。

第4章地下水的物理性质和化学成分

第四章
地下水的物理性质和化学成分
地下水有哪些物理性质和化学成分？地下水物理性质和化学成分形成的原因？研究地下水物理性质和化学成分的意义和方法。
本章内容
第一节第二节第三节第四节第五节第六节第七节
地下水的物理性质地下水的化学成分地下水主要化学性质地下水化学成分的形成地下水化学成分的基本成因类型地下水化学成分研究方法煤矿区地下水化学特征
阴离子：HCO3-、SO42-、Cl-
阳离子：Ca2+、Mg2+、K+、Na+
次要离子：CO32-、NO3-、NO2-、H+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Mn2+
岩浆岩
含钠类矿物含钾类矿物含钙类矿物含镁类矿物
K+ Na+
Ca2+
碎屑岩类
含钠类矿物（钠长石）含钾类矿物（钾长石）
盐岩类
含钙类矿物含镁类矿物
地表
生物残骸
Mg2+
其它
岩浆岩
含氯类矿物含氯类矿物
SO42-
碎屑岩类
长石类分解成HCO3
硫化物
石膏盐岩类石灰岩含氯类矿物酸雨人工污染其它
ClHCO31-
地表
海水
采空区
主要离子构成的盐类溶解度有关：
碳酸盐类 < 硫酸盐类 < 氯化物常见离子在水中的相对含量与地下水中的总固体溶解物（TDS）——或矿化度有关：矿化度(g/L) :低(<1) 阴离子: 阳离子: HCO3Ca2+ 中(1-10) SO42Ca2+,Mg2+ 高(10-30) ClNa+,K+

[地下水化学类型分类]地下水化学类型

[地下水化学类型分类]地下水化学类型篇一: 地下水化学类型地下水化学类型，指地下水化学成分的生成环境，基本特征，及水中常量元素的阴阳离子所占毫克当量百分数大小或特殊成分含量达到一定数量时划分的地下水类型。

指地下水化学成分的生成环境，基本特征，及水中常量元素的阴阳离子所占毫克当量百分数大小或特殊成分含量达到一定数量时划分的地下水类型.chemicaltypes of groundwater篇二: 苏林水型分类有关地下水与油气资源的五个问题一、油田水分类严格说来，与油气的生成、运移、聚集、逸散有关的地下水，均可称之为油田水，它是油气区地下水的一部分，并与油、气组成统一的流体系统。

［)通常所说的油田水是指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。

成因系数水的类型Na+/Cl硫酸钠型大陆水重碳酸钠型海水深层水氯化镁型氯化钙型＞1 ＜1 ＜1 ＞1 ＜0 ＜0 ＜0 ＜1 ＞1 ＞1 /SO42＜1 /Mg2+ ＜0油田水的分类必须解决的实质性问题应包括：①油田水化学标志及其与非油田水的区别；②不同类型油田水的特征及区别。

1911 年美国帕斯梅尔提出第一个油田水分类方案至今，自对油田水分类方案虽然作过多次修改和补充，但基本上都是以Na+、Mg2+、Ca2+和Cl-、SO42-、HCO3-的含量及其组合关系作为分类基础。

在各分类方案中，以苏林分类较为简明，也为国内外广泛采用，因而在此着重介绍苏林分类。

为，天然水就其形成环境而言，主要是大陆水和海水两大类。

大陆水含盐度低，其化学组成具有HCO3-＞SO42-＞Cl-，Ca2+＞Na+＜Mg2+的相互关系，且Na+ ＞Cl-，Na+/Cl-＞1。

海水的含盐度较高，其化学组成具有Cl-＞SO42-＞HCO3-，Na+＞Mg2+＜Ca2+，且Cl-＞Na+，Na+/Cl-＜1 的特点。

大陆淡水中以重碳酸钙占优势，并含有硫酸钠；而海水中不存在硫酸钠。

根据上述认识，以Na+/Cl-、/SO42-和/Mg2+这三个成因系数，将天然水划分成四个基本类型。

_地下水的分类及其特征

三、主要特征
某地潜水等水位线图（平面）
河流
河流
利用潜水等水位线图，可以解决以下实际问题：
河
（1）确定潜水流向（2流）确定潜水面的水力坡度（3）判断地表水与潜水的相互补给关系（4）确定潜水埋藏深度（5）推断含水层岩性或厚度的河变化（6）确定引水工程的位置
流
➢潜水面的形状
岩石颗粒由细变粗含水层厚度增大
潜水下沉带
33/65
裂隙水
按成因：
•风化裂隙水 •成岩裂隙水 •构造裂隙水
按埋藏条件：
•面状裂隙水 •层间裂隙水 •脉状裂隙水
34/65
岩溶水
特点：空间分布极不均匀，动态变化强烈，流动迅速，排泄集中。
35/65
地下水的搬运与沉积作用
一、地下水的机械搬运与沉积作用
由于地下水是在土壤、岩石裂隙中流动，流速极慢，因此搬运力极弱，沉积作用也极弱，一般仅形成小规模的洞穴碎屑沉积。
我国广西、贵州、云南等地是喀斯特十分发育的地区。
3.岩溶发育的条件
①有可溶性岩石的存在，特别是产状平缓、裂隙发育的厚层石灰岩是岩溶发育的有利条件。
②湿热的气候条件（水量丰富、具有流动性），尤其是在水中含有一定数量的CO2时，有较强的溶蚀能力。
泉：地下水在地表的天然露头
按水头性质分： 1. 上升泉 2. 下降泉按出露原因分： 1. 侵蚀泉 2. 接触泉 3. 断层泉
（1）判断含水层岩性和厚度的变化（2）确定测压水位的埋藏深度和承压水的水头（3）确定潜水与承压水间的相互关系
地形等高线（m）等测压水位线
含水层顶板等高线（m）
三、承压含水层的储水与释水
问题：承压含水层的变化：在储水与释水时，含水层厚度是不变的，承压含水

地下水基本成因类型及成分的形成与特征

第4章地下水基本成因类型及成分的形成与特征
.
成因类型
• 从地下水的来源和化学成分形成的基本作用出发，可以将地下水分为三个方面：
• 1.渗入成因（主要）
• 溶滤一渗入水：大气起源，其成分由水与
岩石作用形成。进一步还可分出古代的、
现代的；地表的、地下的等。
.
一、渗入成因地下水成分的形成与特征 •渗入成因地下水主要是大气降水到地面，通过与植物和土壤、岩石等相互作用，以及蒸发浓缩形成。可分为四个阶段：大气降水阶段；植物 –土壤影响阶段；水岩相互作用阶段；蒸发浓缩阶段。（1）大气降水的成分特征
•弱碱性；
•海水中溶解的无机物质与一般河水的成分恰恰相反。
•在海相沉积水形成的过程中，海水与介质发生相互作用，化学成分形成机理十分复杂。主要的作用有：
.
• 1、蒸发浓缩作用； • 2、脱硫酸作用； • 3、阳离子交换作用； • 4、次生白岩岩化作用； • 5、纳长白石话作用。
• 三、火山成因一热水循环地下水成分的形成与特征：
现代热水的分类：碳酸-硫化氢水、氢-碳酸水、碳酸水、碳酸-氮水、甲烷及甲烷-氮水、含氮热水（氮热水）。
.
• 人为因素影响下，形成酸雨，使得雨水的矿化度、成分、氧化-还原性质、侵蚀性等方面都有所变化。
• （2）大气降水成分的特征
.
• 大气降水矿化度很低→酸性较强，尚未与岩石直接发生作用。
• →已经饱和一些金属元素的氢氧化物（如铝、钛、钒、铁等）。
• eg ：日本某地的大气降水含 Al110 ppb ，苏联克里术的雨水含铝13.1ppb，(与Al的氢氧化物相平衡而存在的Al含量仅应为 1－3 ppb,以弱酸性到中性环境全部为无机形式考虑）。

第7章_地下水的化学成分及其形成作用

味道的强弱取决于地下水的温度，常温时不显，若将水加热到20~30℃时，味道显著。
4、地下水的透明度
一般是透明的，如煤矿矿井水含大量煤屑等悬浮物而呈不透明或半透明状。（水的透明度分级表）确定水的透明度：
级别透明的半透明（微浑浊）源自微透明（浑浊）不透明（极浑浊）鉴别特征无悬浮物、胶体，＞60cm水深见图像少量悬浮物，30~60cm水深见图像较多悬浮物，＜30cm水深见图像
3、研究地下水化学成分的意义阐明地下水的起源、形成与分布规律；阐明成矿机制，完善与丰富找矿理论；地下水质量评价。（1）确定饮用水、工农业用水（2）查明地下水水质污染源（3）查明地下水的侵蚀能力（4）确定含水层之间及与地表水间的水力联系（5）揭示地下水的地质作用规律，实现水质找矿（6）提取化工原料（7）医疗用水、地方病
第1节概述
1、地下水是否是纯水？地下水不是化学纯的 H2O，而是一种复杂的溶液。赋存于岩石圈中的地下水，不断与岩土发生化学反应，并在与大气圈、水圈和生物圈进行水量交换的同时，交换化学成分。
2、除水（H2O）以外，地下水中还哪些成分？它们是如何形成的？这些成分对人类的生活、生产有何影响？（1）地下水的化学成分是地下水与环境——自然地理、地质背景以及人类活动——长期相互作用的产物。（2）水是最为常见的良好溶剂。它溶解岩土的组分，搬运这些组分，并在某些情况下将某些组分从水中析出。水是地球中元素迁移、分散与富集的载体。许多地质过程（岩溶、沉积、成岩、变质、成矿）都涉及地下水的化学作用。（3）地下水含有对人体有害物质，作为饮用水危害人体健康。地下水具有特殊物理性质与化学成分的水具有医疗意义，对人体有益。（4）地下水含大量盐类（如NaCl、KCl）或富集某些稀散元素（Br、I、B、Sr 等）的地下水是宝贵的工业原料。

地下水化学成分的形成与特征

地下水基本成因类型
目前，概念尚未统一，分类原则各异，名词术语较多
按照地下水化学成分形成的基本作用，可分为：外生水
溶滤-渗入水沉积-埋藏水
内生水
地下水基本成因类型
溶滤-渗入水大气起源，溶滤作用
沉积-埋藏水封闭地质构造较环境中经历了3个演化阶段
挤压阶段：淤泥、粘土中的沉积水受挤压进入含水层
大气中的CO2 有机物的腐败和被氧化，根系植物的呼吸嫌氧下硫酸盐、硝酸盐还原
DO与黄铁矿、锰结核等矿物作用是酸性物质的来源之一土壤的生物化学作用产生许多有机酸
土壤的氧化还原条件改变金属元素的价态
二、植物-土壤影响阶段
经过植物-土壤的地下水的特征
相对于原生铝硅酸盐，未达到饱和状态，即具有强溶解能力；
含有数量可观的碳酸类化合物，未被氧化的有机化合物的进一步分解将使水中碳酸化合物含量进一步提高。
上述两点决定了地下水具有很强的与围岩介质发生反应的能力。
三、水-岩相互作用阶段溶滤作用
水与岩石的相互作用取决于
盐类的性质；水的成分；环境的热力学条件
水-岩地球化学作用类型
溶解作用氧化还原作用
表生带地下水具有分带性规律
水文地球化学分带性——地下水化学成分在空间变化的规律性，表现为自然地理上的水平分带，地质上的垂直分带
类析出
Na, K的氯化物
顺序
Mg的氯化物
Na, K和Ca的硝酸盐
地硅酸-重碳酸盐水
下
水重碳酸钠钙水
化
学成
苏打水
分
变化
Na2SO4型水
Cl-Na水和Cl-Na-Ca水
表生带地下水化学成分特征
表生带的概念

水文地质学基础_1第七讲2004

量；单位：g/L。
求算方法：（1）实验：105-1100C下烘干后残余物总量
（2）计算：阴阳离子重量之和。HCO3-含量只能计入一半，因为2HCO3-只生成1份CaCO3，另一半形成CO2逸出。按矿化度地下水可分为以下类型：
<3g/L
淡水； 1-3g/L 微咸水； 3-10g/L 咸水
10-50g/L 盐水； >50g/L 卤水
二、浓缩作用
定义：地下水在蒸发作用下，水分不断失去，盐分相对浓集，
而引起的一系列地下水化学成分的变化过程。
条件：气候——干旱半干旱；地下水埋深——浅；岩土——颗粒细小，毛细作用大；地下水系统的势汇——排泄区。结果：高TDS，易溶离子为主的地下水（Cl- 、Na+为主）
地下水由于所处地质条件不同，水化学成分呈分带性三、脱碳酸作用定义：温度升高或压力降低时CO2溶解度降低，游离CO2从水中逸出。如深部地下水上升成泉，泉口形成钙华。 Ca2+( Mg2+)+2HCO3-—> CO2+H2O+CaCO3 结果：Ca2+ 、Mg2+ 、HCO3-降低，TDS降低。
（2）水
水溶解能力水中已溶组分的多少——随着盐分在水中的含量2增加硫化物的氧化；CO2增加碳酸盐和硅酸盐类的溶解度
水的流动状况
通常刚渗入到地下的水TDS低，随着水在含水岩层的运移不断有新的盐分溶解到水中，水中TDS升高，水溶解能力降低，最终水的溶解能力降为0，溶滤作用是否停止？
化学成分表示式——库尔洛夫式
H 2SiO03.07 H 2S0.021CO02.031M3.2
Cl84.8SO144.3 Na71.6Ca27.8

第三章地下水的类型及特征

• 即山口砂砾带，中间砂砾粘土交替带，边缘粘性土带.
（2）在铅直方向上的规律
由于洪流的季节反复性堆积，使洪积扇在纵向剖面上呈相互叠置的倾斜沉积层。洪积扇的上游铅直剖面上是以粗碎屑为主的厚层组合；下游铅直剖面上是粗粒与细粒的互层，其中粗粒物质往往愈来愈细而尖灭。
（3）在成分上的规律
• 洪流碎屑物质，一般搬运距离较近，所以常常是磨圆度和分选性都较差，在纵向上随着物质搬运距离愈来愈远，其磨圆度和分选性就愈来愈好。当为冲积扇时，由于长期水流作用，故磨圆度及分选性较洪积物好。洪积扇中的水流经常集中的某些部位，也会出现分选性良好的粗粒碎屑透镜体或带状体。
(三)承压水等水压线图
绘制方法：
等水压线图绘制的方法与潜水等水位线图相同。制作时，将各钻孔及地下水的天然露头(泉)的承压水标高，标于一定比例尺的地形图上，然后以内插法求出各等间距的等水压线，即得等水压线图 (图3-15)。
承压水的等水压线图：分析承压水的形成条件，掌握承压水的补给、径流、排泄的情况，如确定地下水流向、水力坡度、各含水层及地表水之间的水力联系、含水层厚度及透水性的变化等，同时对于工程建筑及供水都有很大的实际意义
潜水面在图上的表示：剖面图，等水位线图
（1）水文地质剖面图剖面线方向，包含水位，含水层岩性、厚度、隔水层位置，以及它们的变化等。如图3—9。潜水面可以是倾斜曲线、水平线或上拱半椭圆曲线。
（2）潜水等水位线图（等高线图），图3-10
（3）潜水等水位线图的用途（1、2、3、4、5、6、7）
图3-9 甘肃古浪保和附近水文地质剖面示意图
三、承压水
承压水是充满在两隔水层或弱透水层之间含水层中的地下水。当这种含水层中未被水充满时，其性质与潜水相似，称为无压层间水。

水文地质学简答

一、洪积扇的三个带及其特征：1.冲积扇上部径流带：由厚层砂、砾石组成，地下水埋藏较深，径流条件良好，水质好，为矿化度小于0.5~1g/L，重碳酸钙型水。

2.洪积扇中部溢出带：由粗、细沉积物交错组成，地下水埋藏变浅，径流变弱，富水性降低，浅部常形成沼泽或溢出成泉，矿化度增大到1~2g/L，深部形成承压水，多是矿化度小于 1g/L。

3.洪积扇下部垂直交替带：由细粒沉积亚粘土、黄土状土、亚砂土与细粉砂的互层组成，埋藏加深，径流缓慢，一般是矿化度大于3g/L。

二、岩石水理性质的影响因素和各性质之间的关系：1.容水性与岩石空隙的多少有关。

2.持水性与颗粒的表面积和颗粒大小有关。

3.给水性取决于岩石空隙的大小，其次是多少。

4.透水性：①空隙大小②空隙最小直径③空隙的多少④颗粒的分选性⑤矿物成分⑥结构构造三、岩溶发育不均一性的主要作用：分异作用：岩溶发育前，可溶岩石中存在着宽度，频数，联通程度各不相同的裂隙。

当侵蚀水灾连通性和开启性较好的裂隙中，水流畅通，溶蚀迅速拓宽，初始分异的结果又使水流更加集中，流速更大，进一步拓宽裂隙，当裂隙被改造到一定规模后，水流又曾流变为紊流，就快了管道的扩大形成洞穴，当岩石自重超过强度时，洞顶崩塌扩大了水-岩作用面积，是洞穴扩大规模，发育至地表就形成了竖井或落水井。

四、流网及其应用五、达西定律的应用六、河流与地下水排泄、补给的关系七、地下水成分形成的作用：①溶虑作用②浓缩作用③脱碳酸作用④脱硫酸作用⑤阳离子交替吸附作用⑥混合作用⑦人类活动八、地下水化学成分的基本成因类型：1.渗入水：又称溶滤水，是大气降水、地表水或凝结水渗入地下形成的，主要分布在浅层。

2.沉积水：在沉积岩形成过程中或进入岩石中的水叫沉积水。

3.内生水：发生在地壳深部的许多地质作用，如火山喷发作用、岩浆作用和变质作用均有水产生，这些水称为内生水。

九、地下水的主要化学性质：①氧化还原电位②总矿化度③地下水硬度④地下水的侵蚀性⑤地下水的酸碱性十、各裂隙发育的影响因素：1.成岩裂隙发育的影响因素：①地下温度的变化。

地下水的化学成分及其形成作用

换化学成份； 3、人类活动影响地下水化学成份。
总之，地下水的化学成份是地下水与环境以及人类活动长期相互作用的产物。
第二节地下水的化学特征
一、地下水中的主要气体成份
常见 O2 , N2 , CO2 , CH 4 , H2S 等，尤以前三种为主。气体成份一方面能说明地下水所处的地球化学环境；另一方面，有些气体能够增强水溶解盐类的能力，促进某些化学反应。
有微生物参与了生物化学反应，（三）CO₂ 主要来源于土壤。 1、有机残骸发酵作用与植物呼吸作用使土壤
中不断产生CO₂溶入径流土壤的地下水中； 2、含碳酸盐类的岩石，在深部高温下，也可
变质生成CO₂：
CaCO3 400℃ CaO CO2
地下水中CO₂愈多，其溶解碳酸盐的能力越强。
其化学成分受岩性、气候、地形等因素的影响。绝大部分地下水属于溶滤水。二、沉积水指与沉积物大体同时生成的古地下水。河、湖、海相沉积物中的水具有不同的原始成份，
在漫长的地质年代中水质又经历了一系列复杂变化，通常是一些高矿化的咸水。
三、内生水
20世纪初，曾把岩浆看作温泉分异的产物，后来发现，在大多数情况下，温泉是大气降水渗入到深部加热后重新升到地表形成的。近年来，某些学者通过对地热系统的热均衡分析得出，仅靠水渗入深部获得的热量无法解释某些高温水的出现，认为应有10%—30%的水来自地球深部圈层的高热流体的加入，这样，源自地球深部圈层的内生水又逐渐为人们所重视。但内生水的研究，至今尚不成熟。

（2）含钠矿物的风化溶解；
5、K⁺
来源：（1）含钾盐类沉积岩的溶解；

（2）变质岩、岩浆岩盐中含钾矿物的风化溶解。
6、Ca⁺²