8.地下水的地质作用

地下水的地质作用
地下水：埋藏在地表以下岩石和松散堆积物中的水体，主要由地面水下渗聚集而成。

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井和泉是地下水的人工和天然露头。

地下水分布广泛，在各种气候带均有分布。

全球地下水总量约2.37×106km3，
占水圈总量1.71%.
重力水
Image from /datas/photo/2004-11-5/039dlsw/djs1_133.jpg
•含水层：能透过地下水或保存地下水，并在重力作用下能释放出相当水量的岩层。

•隔水层：地下水不易通过的岩层。

岩石孔隙被水充满，潜水又称为饱和带水。

潜水层
隔水层
隔水层
河流
潜水
面
潜水面
含水层
潜水面
泉
非饱和带
潜水面的高度随地形、季节而变化
/wiki/Water_table
季节变动带
潜水面
自流井透水层隔水层
承压区
自流井
/wiki/Artesian_well
全国地下水质量分布图
特点：
1.利用的潜力较大；
2.不合理开采严重。

/content/2006-10/10/20061010165219.htm
地下水的潜蚀作用
•定义：地下水在运移过程中对周围岩石的破坏作用称为地下水的潜蚀作用。

•机械潜蚀：极其微弱。

地下水流速慢，水量分散，冲击力小。

•化学潜蚀：比较显著。

地下水中常含有较多CO2和各种溶剂。

化学潜蚀：地下水通过对岩石、矿物的溶解产生的破坏作用。

化学潜蚀又统称为岩溶作用。

广义岩溶作用包括地面流水对岩石的溶解。

在可溶性岩石分布地区，岩溶作用使岩石的孔隙或裂隙逐渐扩大，
形成峰林和巨大洞穴等奇特地形。

岩溶作用形成的各种地形通称喀
斯特地形。

Image from /wikipedia/commons/e/e9/Karst_minerve.jpg
/wiki/Guilin
岩溶作用多发生在气
候炎热潮湿的可溶性
岩石分布地区。

CO 2+H 2O H ++[HCO 3]-
CaCO 3+H + +[HCO 3]-
Ca 2++2[HCO 3]-
当地下水中含有较多CO 2时，发生如下反应：难溶的石灰岩逐渐被溶解、破坏，溶解产物随地下水流动带走。

岩溶作用发育条件：
1.有可溶性岩石
2.岩石透水性强
3.地下水中CO 2含量高
4.地下水流动性好
岩溶地形
溶沟
溶洞
落水洞石钟乳石笋石柱漏
斗
石芽
包气带水潜水面
岩溶地形
•溶沟、石芽：地面流水沿岩石裂隙下渗过程
中，溶解地表岩石形成的沟槽（溶沟）和脊状突
起（石芽）。

当溶沟不断加深，石芽增长，形成巨型石芽，称为石林。

Image from /wikipedia/commons/4/4d/Yunnanshilin2.jpg
石林
Antequera-Spain
/wiki/Karst
• 落水洞：地面流水沿裂隙下渗，溶解岩石后形成
的与潜水面或地下溶洞相通的陡立深洞。

• 溶蚀漏斗：分布于地表及浅处的碟状或漏斗状
溶蚀洼地。

其形成除受溶蚀作用外，还遭受重力 崩塌作用。

/wiki/File:Karst_Dent-de-Crolle-8.jpg


溶洞：在潜水面附近，地下水作近水平运动，因而溶蚀作
用沿水平方向发展，形成与沿水平方向延伸的洞穴，称溶 洞。

溶洞延伸的方向大致可以代表潜水面的位置。

溶洞的形成除溶蚀作用外还与重力坍塌有关。

Source of the river Loue, a karst spring
潜水面延伸出溶洞，往往 成为河流的源头
墨西哥，溶洞里面的地下水流出变成小溪




Diepolder Cave, Florida, 1998


Cave Diver, Florida, 1998


溶洞发生崩塌，形成岩溶盆地。

岩溶盆地中孤立分布的石灰岩锥状山峰，称为孤峰，通称峰林。

地下水的搬运作用
地下水的搬运以化学搬运为主，机械搬运能力通常较弱。

但当溶洞内发 育地下暗河时，其暗流搬运能力较强，搬运方式与河流相似。

地下水的化学搬运物来源于溶蚀的围岩及部分风化的岩石，包括各种离 子和胶体。

不同气候和岩石分布区，地下水搬运的物质有一定差异。

搬 运量与岩石性质、风化程度有关。

地下水的沉积作用——溶洞滴石
饱含Ca(HCO3)2的地下水，由裂隙进入溶洞，压力降低，水中CO2逸出，水分蒸 发，过饱和的CaCO3在渗出口不断沉淀。

/wiki/Karst
石钟乳、石笋、石柱统称为溶洞滴石


October 20, 2008–Xe Bang Fai River cave in central Laos.
/news/2008/10/photogalleries/river-caves-photos/index.html/


婆罗洲的溶洞


芦笛岩溶洞，桂林


新墨西哥龙舌兰洞
15 meters


新墨西哥龙舌兰洞
由潜水面不断上升下降导致水波状碳酸钙沉淀


碳酸钙在溶洞的小水池中围绕沙粒沉淀形成。

地下水的沉积作用——泉华
在泉口附近，泉水中的矿物质发生过饱和沉积，形成的沉淀物。

按成分可分为钙华（CaCO3）、硅华（SiO2）和硫华（S）。

九寨沟泉华
Image frpm /2009/03/jiuzhaigou/hoagland-text


阿里地区的温泉和泉华


康定泉华滩：贡嘎山西坡的玉龙溪水直接流入泉华滩，大量含有化学物质的泉水在地
表产生钙化沉淀，型成独特的自然地貌。

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地下水的沉积作用——裂隙和孔隙中的沉积物
饱含矿物质的地下水在裂隙或孔隙中流动时因为压力降低等原因造成过饱和， 在裂隙或孔隙中发生沉淀。

常见方解石脉和石英脉。

地下水中的矿物质可以与埋 藏的生物遗体进行置换，使 矿物质在生物体中沉淀，形 成化石。

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