岩石中的空隙与水分 岩石中水的存在形式

• • （2）研究意义（作用）：影响岩石储容地下水的能力
的大小。 • （3）测定方法： • 砂、砾等松散岩石一般用注水方法，粘土遇水膨胀 不能； • 容重-比重法：细砂，先测岩石的容重r、比重
（4）孔隙度的影响因素
颗粒排列方式：等粒状：最疏松排列----立方体--n=47.64%; 最紧密排列---四面体：n=25.95%。(未涉 及粒径大小，粒径大小不同，但等粒状、排列方式相 同时，孔隙度是相同的） 颗粒分选程度：分选性越好，孔隙度越大；分选程度 不好，大颗粒孔隙被小颗粒充填，降低孔隙。（分选 程度是指颗粒粒度的均匀程度，土力学中也称不均匀 系数。） 颗粒形状：越不规则，越疏松，孔隙度就越大。 胶结充填：孔隙被胶结充填，孔隙度减小。 对于粘性土，还与结构孔隙、次生孔隙有关。
• 六、地下水分类
• 按含水介质（空隙特征）划分： 孔隙水、裂隙水、岩 溶水
第二节 岩石中水的存在形式
一、水的存在形式及类型
二、结合水
1、概念：分布在颗粒表面受静电引力大于重力，而不能在
自身重力作用下发生运动的那部分水。 2、成因： 带电荷的固体土颗粒表面，一般带负电，主要存在于细小空 隙、裂隙； 极性分子水，水分子是偶极体，被吸入； 岩石颗粒周围水分子受到库仑力（静电引力）的作用。静电 引力受到距离的影响，结合水的自由不同
三、裂隙
1. 概念：坚硬岩石形成以后，由于各种内外营力的作用，使岩 石遭到破坏而形成的空隙。 2. 分布：主要分布在坚硬岩层：除沉积岩、变质岩、岩浆岩 等保留原生成岩孔隙外，主要是在后期构造应力作用下产生后 生裂隙。 3. 分类：按成因分
成岩裂隙
岩浆作用：侵入、喷出、冷凝收缩（岩浆岩） 沉积作用：固结、干缩 （沉积岩）。
• 二、孔隙
• 1. 概念：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒之 间或颗粒集合体之间的空隙。 • 2. 分布：最新沉积、新生界、主要在第四系沉积层 中的碎石土、砂土、粘土等，其次是胶结不完全的 第三系或中生界部分地层。 • 3. 特征：
• 多少即度量指标：孔隙度（n）
• （1）概念：某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体 积所占的比例。
• 3. 种类：溶孔（石灰岩的微空隙）、溶蚀裂隙、溶洞、 地下暗河等。 • ４．特征：
• 形状：有方向性，主要在裂隙基础上进一步溶蚀 而成，所以具有裂隙特征。 • 大小：尺寸极不均匀，暗河，主干溶蚀形成。 • 多少：岩溶率 • 分布：极不均匀（保留了原有裂隙特征） • 连通性：总体上差，局部可以很好，形成溶穴含 水系统。
3、结合水的类型及特征：按吸附能力的程度划分 强 结 合 水
密度大于1，平均2g/cm3左右 冰点： -78 ℃
类似固体，不能流动。在温度105℃ 上才能以气态的形式脱离颗粒表面
溶解盐类能力弱、不能为植物吸收 有较大的粘滞性、弹性和抗剪强度 排列规则，密度大于1，为1.3~1.774g/cm3
弱 结 合 水
局部裂隙，最好找在最大断裂带上，主干断裂， 裂隙含水系统。 多少：裂隙率。包括线裂隙率、面裂隙率和体裂隙率。 在野外研究裂隙时，测定裂隙的方向、宽度、延伸长度、充填等
• 表2-2 各种岩石裂隙率数值表（变化范围）
• 四、溶穴或岩溶
• 1. 概念：具有可溶岩石裂隙，在地下水流作用下形成。
• 2. 分布：可溶岩的沉积岩，如常见的灰岩，白云岩。
• 表2-1 松散岩石孔隙度参考数值（据弗里泽等，1987）
• 注：（１）与粒径的关系Fra bibliotek是粒径愈大则孔隙度愈大
• （２）孔隙度超过最疏松排列的47.64％，达到70％
• 大小
• （1）研究意义（作用）：影响地下水的运动。 • （2）影响因素： • 颗粒大小：尤其是颗粒的大小，颗粒越大形成 的孔隙越大。 • 颗粒排列方式：如等粒圆球状颗粒，颗粒直径 为D，孔喉直径为d， 作立方体排列时， d=0.414D；作四面体排列时，d=0.155D。 • 对于粘性土：还与结构孔隙、次生孔隙有关。
在外力作用下可产生运动，但速度十分缓慢 溶解盐类能力较弱 冰点为-15℃ 有一定的粘滞性和抗剪强度 弱结合水的外层能被植物吸收利用
三、重力水 距固相颗粒表面比较远，受其吸引力小，可以在重力下发生运 动的水。 岩土空隙中的重力水能够自由流动，井、泉取用的地下水都属 于重力水，为水文地质学的研究重点
风化裂隙：后期风化作用形成的各种裂隙 构造裂隙：后期的构造应力作用形成的各种裂隙
在岩浆岩的成岩裂隙中玄武岩（基性）柱状节理最有水文地质意义
４．特征
大小：具有级次性，如，大构造断裂带，次级造断裂带，再次 一级造断裂带，小到用显微镜进行微观裂隙观测。
连通性：总体上不好，局部可能很好，形成裂隙系统。找水，
• 五、自然界岩石空隙的复杂性
• 发育状况复杂：
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粘性土层既有孔隙也有裂隙，按水井讲，粘土 --隔水层，若粘土中有存在干缩裂隙可以为含水 层，如河南驻马店粘土层，可以为含水层（取的 是裂隙中的水）。
坚硬岩石：既有孔隙，又有裂隙，如甘肃白垩 系岩石。 可溶岩里保留原来的裂隙，甚至有孔隙存在。
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• 岩石中的空隙必须以一定方式连接起来构成 空隙网络才能成为地下水有效的储容空间和运移 通道。
粘性土的孔隙与孔隙度 1）粘土颗粒 粘性土：土体颗粒直径﹤0.005mm 粘土由于颗粒细小，比表面积大，颗粒表面常带有电荷，所 以连结力强 粘粒在悬浮推移互相接触时，就会连结起来形成“粘粒团” 细小粘粒团构成颗粒集合体，可形成比颗粒自身还大的结构 孔隙 集合体与集合体结合构成粘性土的沉积结构特征。 2）粘土孔隙 粘性土：蜂窝、絮状结构，如同海绵 结构孔隙：集合体与集合体、粘粒与粘粒之间的孔隙。 次生孔隙：虫孔、根系孔、干裂缝等。
第二章 岩石中的空隙与水分
本章内容： 岩石中的空隙 岩石中水的存在形式 岩石的水理性质
第一节 岩石中的空隙
• 一 引言 • 1. 岩石空隙在地球上的分布：地壳表层十余公里， 尤其近一、两公里以内。 • 2. 岩石空隙的水文地质意义：是地下水的赋存场 所和运移通道。 • 3. 岩石空隙的描述：形状、大小、多少、分布规 律和连通性。 • 4. 岩石空隙的水文地质分类：松散岩石中的孔隙、 坚硬岩石中的裂隙、可溶岩石中的溶穴。