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1、,地下水的概念及其特征,一概念：以各种形式存在于地表之下岩石和松散堆积物空隙中的水。二、地下水的来源（一）渗透水大气降水、冰雪融水、地面流水（江、河、湖、海）等从地面渗入地下积聚成。（二）凝结水水蒸汽凝结成水滴后渗于地下。（三）岩浆水（原生水）地下岩浆活动形成的水（结晶水、水气）。（四）埋藏水（古水）地史中沉积物空隙中的水，被封闭保存下来。三、地下水的赋存状态（一）吸着水靠分子引力及静电引力吸附在土和岩石颗粒表面上的水。不受重力影响，不被植物吸收。,（二）薄膜水包围在吸着水的外层，可以从原处向薄处“移动”少部分可被植物吸收。（三）毛细管水受表面张力影响，保留在毛细管中，易被植物吸收。（四）重力
2、水受重力影响可自由流动。四、岩石的空隙类型（一）孔隙疏松未胶结好的岩石中形成的空隙颗粒之间的空隙。（二）裂隙岩石中断层、节理、缝隙等。（三）溶洞可溶性岩石被溶蚀形成的洞穴。五、岩石的透水性-岩石允许水透过的能力不仅与孔隙度有关，跟孔隙绝对大小有关，空隙大、多、连通情况好，透水能力强。（一）透水层：孔隙大、孔隙及大的砂层和砾砂层，胶结不好，砂岩、砾岩及裂隙发育的其它岩石。当透水层含水时称含水层。（二）不透水层:常见由泥岩，粘土层等组成,六、地下水与地表水的差异 地下水大多被限制在透水层中流动与自由流动的地表水有一定的差异。1。流速小、机械动能小 地下水除受重力影响由高向低流，受压力影响由高压向低
3、压流动外，在流动过程中受到透水层中岩石的阻碍，能量消耗在磨擦上，因此流速小，机械动能小。2.矿化度高、化学动力大 矿化度的大小与水中所含的离子成分有一定关系（1）矿化度高的水 Na+CL-（2）矿化物中等 SO42-Na+或a2+（3）矿化度低 HCO3-、Mg2+地下水之所以有较大的矿化度是因为：压力较大，易溶入一些气体；水温较高；与岩石接触面积大，有机会溶解元素 3。地下水随含矿物质的不同，气味等物理性质不同。acl咸味 MgSO4苦味 Fe兰绿色 CO2清凉可口，成为可供饮用的矿泉水。4。矿化度高，作为溶剂浓度大，成分复杂，有较强的溶解能力，化学动力强。,地下水的类型,一、按地下水的赋存
4、空间分：孔隙水、裂隙水、岩溶水。二、按地下水的埋藏条件分：上层滞水、潜水、承压水。（一）上层滞水及包气带 1。包气带（不饱和带）地表向下至较稳定的地下水面（潜水面）之间的土层或岩层。2。饱水带潜水面之下称饱水带 包气带和饱水带的区别在于：包气带中空隙主要是气体；饱水带中空隙带中空隙主要是充填了地下水。包气带中的水主要有：气态水，结合水（吸着薄膜水）、过路重力水及毛细管水。有时在包气带局部地区分布有面积不大，发育不稳定的融水层在其上集聚了一些重力水称上层滞水。3。上层滞水包气中局部隔水层上的重力水。特点：分布范围小，水量有限，受气候及季节变化的影响大。,（二）潜水 地表之下，第一个稳定的隔水层之
5、上的地下水。一般民用水井都是取自潜水。潜水的自由表面为潜水面也就是通常指的地下水面。补给大气降水经包气带向下渗透一些地表水如河、湖等如果切割了潜水面且水位高于潜水位。（三）承压水-两个稳定的隔水层之间的地下水。特点：承受静水压力（由于被限制在两个隔水层之间，低处的水受到高处水的静水压力）承压水的水质、水量比较稳定。三、泉-指地下水的天然露头。地下水天然流出地表的地方。（一）按泉水的运动特征分：1。上升泉泉水为承压力，具压力向上运动（由于静水压力作用）很多喷泉都是上升泉。济南被誉为我国的泉城，主要由于承压水被火成岩体阻隔后沿裂隙涌出地表，趵突泉即为上升泉。2。下降泉泉水仅在重力作用下由高向低流流
6、出地表，泉水来源主要是潜水。下降泉主要出现在遭受剥蚀的山区流水（河、洪、片）剥蚀作用使潜水面露出地表，可形成泉。山坡上下降泉多。,（二）温泉 水温高于当年平均气温的泉。不些甚至水沸腾。腾冲地区域2000多个（我国）105110。温泉对人体的某些疾病有特殊的疗效，许多温泉如北京的西山温泉，南京的汤山温泉，安徽的泮汤温泉，都是很好的疗养圣地。温泉是地热异常的一种显示。它与岩浆活动和深处的地的热有关，常常温泉出现在近代火山运动和深大断裂的附近（五大莲池附近有一些温泉，与1719年火活动有关）。目前国际上及我国对地热的开发利用都是比较重视的，天然的能源，我国西藏羊八井地热田，地下水温高，喷出的汽柱达数
7、百米，现已用于发电及工农业生产。（三）矿泉 泉水中含有较多的矿物质.1。碱泉a3 2。硫磺泉2 3。盐泉al 4。石灰泉a3及a4,地下水的地质作用,1.机械冲刷作用 通常地下水动能小对岩石的冲刷破坏是比较弱的，主要在一些较大的裂隙或洞穴，如暗河、水流集中，能够冲刷带走一些砂砾、粘土。机械冲刷在黄土地区应该引起重视，黄土末胶结成岩，较疏松，易于被冲蚀掉，下部被掏空后引起地面貌一新埸陷，称“假岩浴”。化学溶蚀作用地下水以化学反应的方式对可溶性岩石的溶解破坏。由于地下水矿物度较高，常含有多种不同的酸根离子，这种酸性水对某些岩石的溶蚀是很强烈的，一些在纯水中难溶的物质，遇到酸性水后，分解的比较快，2
8、a a()我们知道地下水中都含有一定量的，因此，在地下水丰富的石灰岩地区，由于这样的溶蚀作用，常形成一种特殊的地质现象，称喀斯特Karst（岩溶）。以地下水为主，对可溶性岩石进行的以化学溶解为主，机械冲刷为辅的地质作用及由这些地质作用所产生的特殊的地貌现象。,什么是喀斯特地貌（Karst landform）,喀斯特地貌是地表水和地下水对可溶性岩石(碳酸盐岩、石膏、岩盐)进行以化学溶蚀作用为主而形成的地貌。喀斯特是南斯拉夫西北部伊斯的利亚半岛的石灰岩高原的地名，19世纪末，南斯拉夫学者司威杰(J.Cvijic)首先对该地区进行研究，并借用喀斯特一词作为石灰岩地区一系列作用过程的现象的总称。中国是
9、世界上对喀斯特地貌现象记述和研究最早的国家，早在晋代即有记载，尤以明徐宏祖(15861641)所著的徐霞客游记）记述最为详尽。到1966年我国第二次喀特学术会建议将“喀斯特”一词改为“岩溶”。所以，喀斯特地貌亦称岩溶地貌。,第三节 喀斯特地貌,洞穴堆积地貌,石笋、石钟乳、石柱、石幔等等。,可溶性岩石的分布,碳酸盐类岩约占全球沉积岩的15，面积4100万km2，硫酸盐岩面积为1100万km2，合计5200万km2，占全球面积的10.2；中国碳酸盐类岩的分布可分为裸露、覆盖和埋藏等三种类型，面积共344.3万km2，其中裸露型面积为 90.7万km2。主要分布在桂、贵、滇，其它还有鄂西、湘西、川东
10、、鲁、晋等地。,喀斯特发育的基本条件,一、喀斯特发育的基本条件:1、岩石的可溶性:2、岩石的透水性:岩石的透水性对岩石的溶蚀速度和地下岩溶的发育有着重大影响。透水性不良的岩石，溶蚀作用只限于岩石表面，很难深入岩石内部；透水性好的岩石，地表和地下溶蚀都很强，地貌发育也好。透水性强弱取决于岩石的孔隙和裂隙大小和多少。一般石灰岩的原生孔隙度都很小3，透水性较弱；岩石的透水性主要受由构造运动形成的各种裂隙所控制。总之，岩石构造越破碎、岩石纯度越高、岩层越厚，则透水性就越好；3、水的溶蚀力:4、水的流动性:二、影响喀斯特发育的因素:1、气候:2、地质构造:3、地层的组合厚度及产状的影响:,喀斯特地貌,一
11、、地表喀斯特地貌:1、溶沟与石芽:地表水沿着可溶岩层面裂隙或节理流动，溶蚀和冲蚀形成许多凹槽称为溶沟，沟间突起的石脊称为石芽。2、漏斗:规模较小的封闭洼地，形状多呈漏斗状、裂隙状、碟状或井状，深度多小于直径。3、落水洞:喀斯特地区地表水从谷地流入地下河或地下溶洞的通道，由喀斯特垂直流水在裂隙互相交叉汇合处不断溶蚀、侵蚀并伴有重力塌陷而成。深度大于宽度。4、溶蚀洼地:是喀斯特作用形成的椭圆形封闭洼地，常由漏斗进一步溶蚀和侧向扩大，或由许多相邻的漏斗逐渐溶蚀合并而成。,石芽与溶沟1,石芽与溶沟,云南罗平,石芽与溶沟2,石芽与溶沟,云南罗平,石芽与溶沟3,石芽与溶沟,云南罗平,石芽与溶沟4,石芽与溶
12、沟,木格错，青藏高原,路南石林,阿诗玛的传说,路南石林世界地质公园,石林鸟瞰,石林鸟瞰,大理石石林,大理石石林,广西贺州，我国唯一的一个,漏斗1,漏斗,贵州兴义,漏斗2,漏斗,贵州兴义,漏斗3,漏斗,贵州兴义,漏斗群2,漏斗群,云南罗平,广西乐业“天坑”,广西乐业“天坑群”,最深613m,乐业“天坑”仰视,重庆小寨“天坑”1,重庆小寨“天坑”,深666m,重庆小寨“天坑”2,重庆小寨“天坑”,重庆小寨“天坑”3,重庆小寨“天坑”,重庆小寨“天坑”4,小寨“天坑”仰视,落水洞,天窗（落水洞）,喀斯特地貌,5、溶蚀谷地:又称坡立谷、喀斯特盆地、坝、坝子，是由溶蚀洼地进一步发育而成，代表喀斯特发育的
13、后期阶段。6、干谷和盲谷：7、峰丛、峰林和孤峰：山峰顶部被溶蚀，基部相连称为峰丛；峰林基部微微相连的成群山峰，是峰丛进一步溶蚀结果；孤峰是在喀斯特平原或盆地中，喀斯特发展到后期的产物。通常，峰丛位于山地的中心部位，峰林位于山地的边缘，而孤峰位于较大的喀斯特盆地中。8、喀斯特丘陵：峰林与孤峰的基础上，经后期溶蚀剥蚀形成的，呈平缓丘陵状，相对高度在100150m左右，坡度一般小于45。,峰丛与峰林,峰林,桂林山水甲天下,九马画山,漓江,孤峰1,孤峰,孤峰2,孤峰,坡立谷,坡立谷,坝子1,坝子,云南罗平,坝子2,坝子,云南罗平,喀斯特平原,喀斯特平原,岩溶丘陵,云南罗平,喀斯特丘陵,云南罗平,喀斯特
14、丘陵,云南罗平,喀斯特丘陵罗平,喀斯特丘陵,云南罗平,广东连山,广东连山,阳朔的月亮山,月亮山,阳朔,桂林骆驼山,桂林象鼻山,草海,岩溶湖,贵州威宁的草海，46.6 km2,广东肇庆的七星岩,七星岩,广东肇庆,肇庆市,七星岩,云南白水台,地表“石灰华”华钙泉华,黄龙五彩池 1,黄龙五彩池,黄龙五彩池 2,黄龙五彩池,九寨沟华钙,九寨沟华钙树,西藏泉华,土耳其棉花堡 1,土耳其棉花堡,土耳其棉花堡 2,土耳其棉花堡,土耳其棉花堡 3,土耳其棉花堡,黄石公园泉华,黄石公园泉华,江西石钟山,海中喀斯特,越南下龙湾“海上桂林”,下龙湾,泰国普吉岛1,泰国普吉岛,泰国普吉岛2,泰国普吉岛,侧洞,侧洞,喀
15、斯特地貌,9、喀斯特平原：长期喀斯特作用下形成的面积广大，地面近水平的地形，面积可达数百平方公里，呈现出平缓起伏的形态。二、地下喀斯特地貌 1、溶洞：是地下水沿着可溶性岩体的层面、节理面或断裂面流动，特别是沿着多组裂隙交叉的堆逐渐溶蚀而成的地下管道和洞穴系统。2、地下河：是指喀斯特管道中运动着的地下水流，位于全饱和带，并与喀斯特含水层组成一个统一的含水体，具有地表河流的特征，它有固定的河床、阶地、沉积物和地下水汇水流域。3、溶隙、溶孔,地下喀斯特地貌,地下河1,地下河,地下河2,地下河,地下河3,地下河,七星岩地下河,七星岩双源洞,地下河,地下河英西1,地下河,广东英德,地下河英西2,地下河,
16、广东英德,地下河连州,地下河,广东连州,银狐洞地下河,银狐洞地下河,北京郊区,地下河出口1,地下河出口,地下河出口2,地下河出口,地下河出口3,地下河出口,广东英德,地下瀑布,地下瀑布,地下河出口4,地下河出口,地下河出海口,地下河出海口,意大利著名的蓝洞,垂直溶洞,发育于充气带以落水洞居多,美国,200m深的溶洞,克罗地亚,水平溶洞,贵阳龙宫,石钟乳1,英德通天岩,石钟乳,石钟乳2,石钟乳,石笋1,石笋,石笋2,石笋,石笋3,喀斯特泉华“石笋”,美国加州魔鬼湖,石笋与石钟乳1,石笋与石钟乳,石笋与石钟乳2,石笋与石钟乳,石柱1,石柱,石柱2,石柱,石柱3,石柱,石幔1,石幔,石幔2,石幔,鹅
17、管,石珊瑚,卷曲石,石水果,纯净的钙质,边石堤,黄龙的边石堤,黄龙的边石堤,石缸,中国喀斯特的地带性特征,热带喀斯特以峰林洼地为代表，分布于桂、粤西、滇东和黔南等地。地下洞穴众多，以溶蚀性拱形洞穴为主。地下河的支流较多，流域面积大，故称地下水系。地表发育了众多洼地，峰丛区域平均每平方公里达2.5个，洼地间距为100300米,正地形被分割破碎，呈现峰林一洼地地貌。峰林的坡度很陡，一般大于45度。峰林又可分为孤峰、疏峰和峰丛等类型，奇峰异洞是热带喀斯特的典型特征。中国热带海洋的珊湖礁是最年轻的碳酸盐岩，大多形成于晚更新世和全新世。高出海面仅几米至10余米，发育了大的洞穴和天生桥、滨岸溶蚀崖及溶沟、
18、石芽等，构成礁岛的珊瑚礁多溶孔景观。,天生桥,溶洞坍塌而成,天生桥,天生桥1,天生桥,贵州遵义,天生桥2,天生桥,亚热带喀斯特地貌以缓丘洼地（谷地）为代表，分布于秦岭淮河一线以南。地下河较热带多而短小，洼地较少，每平方公里仅为1个左右，且从南向北减少，相反，干谷的比例却迅速增加。正地形不很典型，主要为馒头状丘陵，其坡度一般为25度左右，洞穴数量较热带大为减少，以溶蚀裂隙性洞穴居多，溶蚀型拱状洞穴在亚热带喀斯特的南部较多。温带喀斯特以喀斯特化山地干谷为代表，地下洞穴虽有发育，一般都为裂隙性洞穴，其规模较小。喀斯特泉较为突出，一般都有较大的汇水面积和较大的流量，例如趵突泉和娘子关泉等。这一带中洼地
19、极少，干谷众多。正地形与普通山地类同，惟山顶有残存的古亚热带发育的缓丘洼地和缓丘干谷等地貌。强烈下切的河流形成峡谷，局部地区，如拒马河两岸有类峰林地貌。,中国喀斯特的地带性特征,喀斯特泉,喀斯特泉,停多喷少,停多喷少,济南的泉,雨量充沛时,济南百脉泉,喀斯特泉（黄石公园）,喀斯特泉,黄石公园,喀斯特热泉（黄石公园）,喀斯特热泉,黄石公园,黄石公园喀斯特泉眼,黄石公园喀斯特泉眼,干旱地区喀斯特现象发育微弱，仅在少数灰岩裂隙中有轻微的溶蚀痕迹，有些裂隙被方解石充填，地下溶洞极少，已不能构成渗漏和地基不稳的因素。寒冻高原喀斯特。青藏高原喀斯特处于冰缘作用下,冻融风化强烈,喀斯特地貌颇具特色，常见的有
20、冻融石丘、石墙等，其下部覆盖冰缘作用形成的岩屑坡。山坡上发育有很浅的岩洞，还可见到一些穿洞。偶见洼地。喀斯特发育的多轮回和地带性特点，形成了各具特色的、千姿百态的喀斯特地貌景观和巧夺天工的洞穴奇景，是重要的旅游资源。,中国喀斯特的地带性特征,岩溶旋回,幼年期：地表面水系完整，地表岩溶开始发育，形成溶沟、石芽和少量的漏斗；青年期：地下水系发育，地表仅存河流主干，地下、地表岩溶发育，形成溶洞、漏斗、落水 洞、干谷、峰丛、溶蚀洼地等形态；中年期：岩溶发育由地下转向地表，洞顶多塌 陷，水系重回地表，峰林、溶蚀洼地、溶蚀谷 地大量形成；老年期：下伏不可溶岩层广泛出露或地面高度 接近侵蚀基准面，地表水系占
21、绝对统治地位，形成溶蚀谷地、溶蚀平原、孤峰、残丘等。,喀斯特的开发利用,喀斯特地区地表异常缺水和多洪灾，对农业生产影响很大。但地下水蕴藏丰富，在华北一些石灰岩分布地区，地下水在山前以泉的方式流出，如北京玉泉山的泉水、河南辉县的百泉、山西太原的晋祠泉、阳泉的娘子关泉和济南的趵突泉等。合理开发利用喀斯特泉，对工农业的发展有重要意义。在南方多地下河，钻井提水等方法可解决工农业用水。地下河纵剖面呈阶梯状，有丰富的水能资源，可以筑坝发电。如云南丘北六郎洞水电站,是中国第1座利用地下河的水电站。湘、黔也利用这种优越条件建造了多座400千瓦以上的地下水电站。喀斯特地区的地下洞穴，常造成水库渗漏，对坝体、交通线和厂矿建筑等构成不稳定的因素。研究和探测地下洞穴的分布,及时采取措施,是喀斯特地区建设成功的关键。喀斯特地区有丰富的矿床，例如石灰岩、白云岩、大理石、石膏和岩盐等。在喀斯特剥蚀面上和洼地中沉积有铝土矿，古溶洞和裂罅中沉积有铅、锌、硫化物、汞等砂矿体，地下溶洞也是富集石油和天然气的良好场所，华北地区的一些油田就是位于喀斯特区域。有些溶洞可作地下厂址和地下仓库。,北京房山周口店山顶洞,1929.12.,北京房山周口店龙骨山山顶洞,北京猿人头盖骨化石,1929年底，裴文中发现的第一个北京猿人头盖骨,约69万年前（直立人）,
