水文学第8章 水文地质基础

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,8,章 水文地质基础,1.,地球的形状,1975,年，国际大地测量和地球物理协会公布的地球形状数据为：,赤道半径：,6378.160km,两级半径：,6356.755km,平均半径：,6371.017km,8-1,地球概述,地球的物质具有一定的塑性。在地球自转离心力作用下，地球物质从两极向赤道缓慢移动。地球内部的可塑性物质存在大范围的物质对流，地球是一个不完全对称梨状球体，而不是完全对称的旋转椭球体。,2.,地球表面形态特征,地球表面分为大陆和海洋两部分。,海洋占地球面积的,70.8%,。海底平均深度,3.9km.,最深的海沟是马里亚纳海沟，深度,11.022km.,海底的山脉称为海岭。比较高的海岭称为洋脊。,海底中的长条形洼地称为海槽。较深的海槽称为海沟。海沟的深度普遍超过,6000m,。,海底比较平坦的地方称为大洋盆地，它占海底面积的,45%,。,海洋靠近大陆的浅海海底称为大陆边缘。大陆边缘的面积占海洋总面积的,15.3%,。大陆边缘包括大陆架、大陆坡和大陆基。大陆架是大陆岸边附近的浅水台地，平均水深,5070m,。大陆架外侧的海底斜坡称为大陆坡，大陆坡与大洋盆地的过渡地带称为大陆基。,3.,地球的内部构造,揭示地球内部构造的方法：地震波分析法，测量地震波在地球不同深处的传播速度，就可以推算出地球内部物质的密度。,地球的构造可分为地壳、地幔、地核三个部分。,地壳：地球表面部分，由岩石组成。地壳厚度与地球半径比为,1/400,。大洋地壳厚度约,510km,，大陆的地壳厚度约,35km,。地壳分上、下两层。上层为花岗岩，是富含硅铝的岩浆岩。下层为玄武岩，是富含铁镁的岩浆岩。,地幔：地幔的厚度约,2800km,。分为上地幔和下地幔两层。,上地幔厚度约,900km,。由超基性岩组成。密度为,3500kg/m,3,。温度,12002000,。压力达,0.4GPa,（,4000,个大气压）。,下地幔厚度,1900km,。主要成分为硅酸盐、金属氧化物和硫化物。密度为,5100kg/m,3,。温度,20002700,。压力达,150GPa,（,150,万个大气压）。,地核：半径,3470km,的球体。分内核、过渡层和外核。主要成分为含铁、镍成分的熔融液体和固体。密度为,13000kg/m,3,。温度,35004000,。压力达,360GPa,（,360,万个大气压）。,岩石圈和软流圈的概念：在上地幔厚度,900km,的范围内，还可以分为三层。上层,100km,的范围是高温高压高密度的固体的基岩固体，称为上地幔岩石圈，它与地壳组成地球的外表壳体。地幔上层的下方是软基层，其厚度为,300km,，由接近熔融的软性岩石组成，称为地幔的软流圈。其下方是上地幔的下层，厚度约,500km,。,地球板块理论,地质学家认为，地壳分为六大板块：欧亚板块、太平洋板块、美洲按快、印度澳洲板块和南极板块。,板块漂移理论,1881,年，英国费希尔认为地幔的熔融岩石存在热对流现象。,20,世纪,30,年代英国地质学家霍姆斯用地幔热对流来解析板块漂流的机理。,1968,年，法国法国地质学家勒皮雄与麦肯齐、摩根等人提出的一种完整的大陆漂移学说，他们认为六大板块各以特定的方向在地幔上作水平移动，从而产生各种地质构造现象。,4.,地球的内力地质作用,在地球内部能源动力的驱动下，地表形状发生变化，岩石圈的成分和构造也发生变化。地球内的这种作用称为内力地质作用。包括地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用。,地壳运动包括水平运动和升降运动。水平运动引起岩石圈的挤压，形成褶皱山脉和裂谷。升降运动引起地球表面大面积的上升和沉降，形成大型的隆起和凹陷。,岩浆运动是地下岩浆在巨大的压力下，沿着构造软弱带或大裂隙上升，最后冷凝成火成岩。,变质作用是地壳岩石在各种地质条件和物理化学条件下发生成分和结构的改变，形成所谓变质岩。,地震作用是大地的快速颤动或震动。其成因是地球板块的互相挤压，使得地层沿断层发生快速错动、断裂。,5.,地球的外力地质作用,地球外部的能源动力所引起的地址作用称为外力地质作用，包括风化作用和地表水的冲刷及搬运作用。,8.2,地壳的岩石,地表岩石可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩、变质岩三大类。,在地面上，沉积岩分布最广，约占陆地表面积的,75%,。岩浆岩和变质岩约占,25%,。而地下,20km,深处，沉积岩仅占,5%,，沿江沿河变质岩占,95%,。,主要岩石特征表,序号,矿物,硬度,形状,颜色,1,滑石,1,片状、块状,白、灰,2,高岭土,11.5,块状,白,3,石膏,2,板状,白,4,云母,2.53,片状,白、黑,5,方解石,3,菱柱形,白,6,褐铁矿,5,块状,褐色,7,辉石,6,柱状,白,序号,矿物,硬度,形状,颜色,8,赤铁矿,6,块状,砖红色,9,正长石,6,柱状,白,10,斜长石,6.5,柱状,白,11,橄榄石,7,粒状,橄榄绿,12,石英,7,块状,无色,1.,岩浆岩（火成岩）,岩浆岩的主要物质成分：,SiO,2,，,Al,2,O,3,，,Fe,2,O,3,，,FeO,，,MgO,，,CaO,，,K,2,O,。,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。,2.,沉积岩,沉积岩是地表岩石遭受外力地质作用进过风化、流水搬运、海洋沉积和硬化固结而形成的岩层。,沉积岩的结构：碎屑结构、泥质结构、结晶状结构。,沉积岩的分类：碎屑岩，粘土岩、生物化学岩砾。,地下水主要储存于沉积岩中。,主要沉积岩分类表,类型,名称,结构,成分,碎,屑,岩,砾岩,砾状（粒径,2mm,）,石英,角砾岩,砾状（粒径,2mm,）,成分复杂,砂岩,砂状（粒径,0.052mm,）,石英长石,粉砂岩,砂状（粒径,0.0050.05mm,）,石英,粘土岩,泥岩,泥质（粒径,2,3040,粗砂,20.2,4050,细砂,0.20.02,3050,粉土,0.020.002,4050,粘土,0.002,4555,坚硬岩石的颗粒致密，但存在裂缝。坚硬岩石的裂缝空隙称为裂隙。裂隙体积与岩体体积的比值称为裂隙率。,岩石,裂隙率,%,岩石,裂隙率,%,砂岩,315,玄武岩,0.51.5,片麻岩,1.52.4,正长岩,0.52.5,玢岩,0.57.5,花岗岩,0.052.0,2.,含水层以及地下水的分类,含水层是能够渗透并能储存重力水的岩层。,构成含水层的三个条件：岩层孔隙良好，有隔水层，有水源补给。,隔水层是不能渗透不能储存重力水的岩层。,岩层孔隙率越大，储存地下水的能力就越强。,隔水层是地下水能够储存在某处的必备条件。垂直方向的地下深处总是有不透水的基岩存在的。因此，要构成含水层，还必须有阻隔地下水沿水平方向流动的隔水层。,按照多孔介质含水层的构造特点，将地下水分成三种：孔隙水、裂隙水、岩溶水。,按照地下水是否与大气相通，将地下水分成潜水、承压水。,3.,潜水,潜水是指具有（通过孔隙）与地表和大气相通的自由表面的地下水。地下水的自由表面称为潜水面。,一个区域的潜水面的形状用潜水面等高线表示。,一个断面的潜水面的形状用潜水面剖面图表示。,潜水面的形状基本上与地形倾斜程度一致，但比地形平缓。,潜水面水位图的判读,判读内容：,(1),流向：地下水的流向就是潜水面等高线法线方向,(2),地下水单宽流量,砂砾土的渗透系数,k=8,10,-6,m/s,。,A-A,断面上的地下水单宽流量的计算式为：,(3),地下水面埋深,点号 水面埋深,B 8m-4.5m=3.5m,C 14.8m-13.5m=1.3m,D 25m-17m=8m,4.,承压水,充满于两个隔水层之间的含水层的地下水称为承压水。承压含水层上部的不透水岩层称为隔水顶板，下部的不透水岩层称为隔水底板。,承压水的特点：,静压水头线高于顶板。水流从高压区流向低压区。,承压地下水的特点用等压线描述。,蓝奥地区水文地质图,1.,地面地形,蓝奥地区是个盆地地形，最低处高程,115m,，在东、西、北方向地势逐渐抬高。东北处最高，高程达,145m,。,2.,该区有承压含水层，其顶板下表面从北向南倾斜，倾斜程度大致与地面相当。,3.,承压地下水的水压也是北高南低。,4.,自流区从西北向东南延伸。,8.7,孔隙水，裂隙水和岩溶水,1.,孔隙水,埋藏于松散沉积层的地下水称为孔隙水。孔隙水分布在山前倾斜平原地区、中部冲积平原地区以及河流三角洲的滨海平原地区。含水层主要为第四纪沉积岩。,孔隙水可分为山前倾斜平原的地下水、冲积平原地下水、,滨海平原地下水 、黄土塬地下水等,4,种类型。,(1),山前倾斜平原的地下水：,山前倾斜平原的成因是，现代地质构造运动使一部分地壳抬升，成为山脉。另一部分则下降，成为低地平原。水流在山前地带堆积很厚的堆积层，形成良好的蓄水条件。,(2),冲积平原地下水：,冲积平原是指大河流的冲积物堆积而成的大平原。我国的华北平原、黄淮平原就属于冲击平原。,冲积平原的冲积物多为颗粒细小的砂土或粘土。储水条件好。地下水埋深较浅。,(3),滨海平原地下水,我国的滨海平原分布于渤海、黄海、东海的滨海地带以及黄海、长江三角洲等地。浅层地下水含盐量高，深层存在淡水地下水，有些地方淡水,-,咸水相间。,(4),黄土塬地下水,黄土层是第四纪风沙堆积物覆盖厚度,50150m,。黄土塬地下水埋深较大。,2.,裂隙水,埋藏于岩石裂隙中的地下水称为裂隙水。,层状裂隙水：当裂隙发达的岩层下面有隔水层时，裂隙水就具有层状的规模。,褶皱地下水：当褶皱岩层同时埋藏有含水层和隔水层时，这种褶皱构造区含有丰富的地下水。,3.,岩溶水,石灰岩等可溶性岩层的溶蚀同学和裂隙中的地下水称为岩溶水。我国北方奥陶纪石灰岩和南方的石炭二叠纪、三叠纪石灰岩中都有岩溶地下水。,习题,9-1.,阅读星岗地区地形地质图，并回答下列问题：,(1),简述本区的地形特点。,(2),分析岩层的年代及产状。,(3),分析褶皱及断层。,9-2.,阅读刘家湾水文地质图。,（,1,）画出自流区。,（,2,）作,A-A,水文地质剖面图。,