第一章 地质基础知识 1-2

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,*,供水水文地质,张诗华,安徽工业大学建筑工程学院环境系,绪 论,地下水：,埋藏在地表以下岩石空隙中的水。,水文地质学研究内容：,地下水的数量和质量在空间上的变化规律，并利用此有效利用和调控地下水（兴利避害）。,供水水文地质的目的和任务,：,供水；,1,）地下水形成于埋藏、物理和,化学性质,特征、开采条件下的动态变化；,2,）水资源评价内容和方法；,3,）供水水源地勘察和选择；,4,）地下水资源的合理开发利用与科学管理。,地下水的储量：,仅在地表以下,800m,深处体积大,41710,4,km,3,是世界河流，淡水湖，水库和内陆咸水总储量的,17.5,倍。,绪 论,地下水作为供水水源的优点：,1,）水质透明，可以不净化处理,2,）不易受地表水污染，卫生条件好；,3,）水温，常年变化不大，适宜冷却用水。,4,）构筑物简单，基建费用低；,5,）水量、水质受气候影响小，供水能力 稳定；,6,）能够利用含水层调蓄地表水，增加水资源总量；,绪 论,给水排水工作者学习水文地质知识的意义：,由给水排水工作者的任务决定：选择水源地和设计取水构筑物；,1,）依据是水文地质资料；,2,）能够进行简单的水文地质计算；,3,）掌握地下水取水工程的基础知识；,第一章 地质基础知识,第一节 地球的构造和形态,第二节 矿物与岩石,第三节 岩层的地质时代,第四节 地质构造,第一节 地球构造和形态,一、地球的分圈及其主要特征,地球大致以地壳表层为界限分为地球内部层圈和地球外部层圈。内、外部层圈又进一步分成,6,个不同的层圈。,一）大气圈,大气圈是地球的最外圈。根据气温垂直变化，从下而上将大气圈进一步分为对流层、平流层（同温层）、中间层、暖层（电离层）、散逸层。,1,、对流层是大气圈的最低层，下界为地表，上界为平流层底，厚约,9,17,公里，两极最薄，赤道最厚，在气候变化中起着重要的作用。对流层的大气就是空气。,2,、平流层是对流层顶部至大约,50,公里高空的大气层，它的特点是大气以水平运动为主，其温度基本上不受地面温度的影响，平流层中存在大量的臭氧，成为地球生物的天然保护层，使生物免受紫外线的伤害。,二）水圈,固体地球表面包围着一层水体即水圈。它大部分汇聚于海洋里，其它部分分布于大陆上的湖泊、河流、冰川、土壤和浅部岩石的孔隙中，构成一个不甚规整而基本连续的水圈。海水占,97.2,，其它大陆水体占,2.8,。在大陆水体中，极地和高山的冰雪约占其体积的,78.6,，其余不足,1,4,的水为地下水、湖泊水和河流水体。,地球上的水以气、液、固三相态的形式赋存于大气、地表和地下，它不断地蒸发、凝结、降水、径流等方式交替移动，形成,水分循环系统,，这种循环在塑造地表形态的作用中起极其重要的作用。,三）生物圈,生物圈是由地球表层生命物质即生物,动物、植物和微生物组成的一个封闭的层圈，也就是有机体的分布和活动的地球外圈，包括了近地表的大气圈和地壳表层，以生物生存的最大高度（约,10,公里）和最大深度（约,3,公里）为其上下界线。出现于,33,亿年前，现在大约有,100,多万种动物、,30,多万种植物和数十万种微生物。,四）地球内部层圈及其主要特征,（一）地壳（,Crust,）,（二）地幔（,Mantle),（三）地核（,Core,）,（一）地壳（,Crust,）,定义：,固体地球在莫霍面以上的部分称为地壳，它厚约,33,公里（大陆）或,7,公里（深海），总平均厚度,16,公里，大致为地球半径的,1,400,，仅是地球表层的一层薄壳。,特征：,大陆地壳可分为上下两层，上层为花岗岩质层或硅铝层；下层为玄武岩质层或硅镁层。,（二）地幔（,Mantle,）,位置：,地幔即中间层，该层上界为,莫霍面,，下界为,古登堡,面，厚约,2900,公里，按体积比约占整个地球的,82.3,，按质量比则占,67.8,，因此它是地球的主体部分；,特征：,基本上由固态物质组成，密度大于,3.5,，从莫霍面以下到大约,1000,公里深处，称,上地幔,，,1000,2900,公里深处称,下地幔,。上地幔上部约,90,400,公里处存在一个软流层，为低速，将其上固态岩石上地幔上部和地壳统称为,岩石圈,。,（三）地核（,Core,）,位置：,地核是以古登堡面为顶界面直到地心的地球中心部分，其厚度约,3473,公里，占地球总体积,16.3,，占总质量约,l,3,。根据地震波速度变化情况可将地核分为外核、过渡层和内核三部分。,组成：,其物质组成推测为铁、镍为主，并含少量硫、硅元素。,二、地球形状和地表形态特征,一）地球形状大小的主要数据如下：,赤道半径（,A,）,6378.16,公里,两极半径（,C,）,6356.755,公里,扁率（,A,C,）,A=1,298.25,赤道周长,40075.24,公里,子午线周长,40008.08,公里,表面积,510070100,平方公里,体积,1083157900000,立方公里,二）固体地球陆地表面的一般特征,表现出,5,大特征，山地、丘陵、平原、高原、裂谷。,（,1,）山地,定义：,山地是指绝对海拔高程较高（大于,500,米）、地形起伏较大、相对高程在,200,米以上的地区。一般海拔,500,1000,米为低山，,1000,3500,米为中山，大于,3500,米者为高山。山体呈线状分布的山地称山脉，如福建的武夷山脉、新疆的天山山脉。,（,2,）丘陵,定义：,丘陵,指有一定起伏的低矮地区，一般海拔在,500,米之下，相对高差不超过,200,米，地形特征介于山地和平原之间。如福建大部分地区属于丘陵地形。,（,3,）平原,定义：,平原指面积较大、地势平坦或略有起伏的地区。其海拔小于,200,米，内部相对起伏（高差）不超过数十米。如我国华北平原、长江中下游平原。典型的平原多为冲积平原；少数不很典型的平原，其上面松散沉积物层较薄，许多基岩直接出露，这些地区不像冲积平原那样平，常有低丘，如福建沿海小平原。,（,4,）高原,定义：,高原是海拔高度较大（大于,600,米）、表面较为平坦或略有一定的起伏的广阔地区。世界著名的有青藏高原、蒙古高原、巴西高原等。,（,5,）裂谷系统,定义：,大陆上有些宏伟的线状低洼谷地，这是地壳上被拉张而裂开的地区。平面呈近,90,或更大角度的“之”字型曲折延伸，且常有分枝、合并的现象。这类谷地称为裂谷或裂谷系统。它宽,30,50,公里或更宽，两壁或一壁多为陡峭的断崖，中间为低凹下陷的谷地。世界最著名的裂谷是东非大裂谷。,三）海底表面的形态特征,海底面积占地表,71,，它具有比大陆更广阔更年轻的平原，也有更为险峻更宏伟的的山脊和海沟。,海底表面的形态特征,（,1,）海岭（,Range,）,（,2,）海沟（,Trench,）,（,3,）大洋盆地（,Oceon,Basin,）,（,4,）海山（,Seamount,）,（,5,）大陆边缘,（,6,）大陆架（,Continental Shelf,）,（,7,）大陆坡（,Continental Slope,）,（,8,）大陆基（,Continental Rise,）,第二节 矿物与岩石,一、主要造岩矿物的特征,二、岩石的分类,电气石,辉石,黄铁矿,石榴子石,石英,方解石,白榴石,1,、定义：,在地质作用下形成的具有一定化学成分,和物理性质的天然均质体，叫矿物。,2,、物理性质：,一）晶体形态：,晶体矿物：,(,组成矿物的质点为有序排列,),非晶体矿物：,(,组成矿物的质点为无序排列,),如,:,火山玻璃、胶体蛋白、水银,蛋白石,玉髓,孔雀石,晶体矿物,单体：针状、柱状,片状、板状,立方体、菱面体、菱形十二面体,集合体：纤维状、鳞片状、粒状、块状、土状、钟乳状,石英单体,石英块状集合体,常林钻石,赤铁矿肾状集合体,二）光学性质：,1,）颜色：自色：矿物吸收某一波长的光波后，其余光,波的混合色。,它色：矿物中混入色素离子的颜色。,假色：矿物表面氧化反应后的颜色。,2,）条痕：矿物粉末的颜色。,3,）光泽：矿物表面反射光的能力：,单体光泽：晶面光泽：玻璃光泽、珍珠光泽,断口光泽：油脂光泽,集合体光泽：丝绢光泽、土状光泽,透明,4,）透明度：矿物透射光的程度：半透明,不透明,表面的金黄色黄铁矿,丝绢光泽,油脂光泽,透明,半透明,不透明,三）力学性质,1,）,硬度,：抵抗外力刻划的能力（在晶面上）,摩氏硬度：,滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英,1 2 3 4 5 6 7,黄玉 刚玉 金刚石,8 9 10,硬度,矿物,抵抗外力机械刻划和磨擦,的能力。,滑石,(,硬度,1),石膏,(,硬度,2),方解石,(,硬度,3),刚玉,(,硬度,9),黄玉,(,硬度,8),金刚石,(,硬度,10),磷灰石,(,硬度,5),石英,(,硬度,7),萤石,(,硬度,4),正长石,(,硬度,6,),(,为了方便鉴定，可利用指甲,2.5,，小钢刀,5,5,.5,作辅助标准确定相对硬度,),摩氏硬度计,2,）,解理,：,外力敲击下，沿结晶薄弱面平行裂开的性能。,解理组数：,1,组,2,组,3,组,解理交角：角闪石：,124,，,56,辉石：,87,，,93,解理程度：极完全解理：解理面完全光滑,完全解理：解理面大部分平整光滑,中等解理：解理面平整光滑较小，断口发育,无解理：解理面肉眼难见平整光滑处,斜长石两组解理,3,）,断口,：外力敲击下，沿任意方向的裂开：,贝壳状,锯齿状,参差状,平坦状,贝壳状断口,水晶,二、岩石及其分类,岩石（,Rock,）是矿物的集合体，它是在地壳和上地幔由各种地质作用形成的，由一种和多种矿物或玻璃质等组成的，具有稳定外形的,固态集合体,。它不包括元定形的泥、砂等松散物及各种气、液体。,一,),、岩浆岩（,Magmatic Rock,）,1,、岩浆岩，也称火成岩。,根据对现代火山直接观测表明，地下深处有炽热的硅酸盐熔融体，即岩浆；岩浆在巨大的压力作用下，总是向地壳薄弱的地带或断裂处这些压力小的地方流动，并循裂隙侵入地壳，甚至力图冲出地表；在岩浆侵入地壳的过程中，岩浆本身的温度、压力在降低变小，其物质成分也不断地结晶和分异。当岩浆侵入到地壳而未达到地表就冷凝成岩的作用，称为,侵入作用,，其形成的岩石称,侵入岩,；若岩浆喷出地表（火山喷发）后冷凝成岩的作用，称为,喷出作用或火山作用,，其形成的岩石称,喷出岩,（狭义的火山岩）。,2,、常见岩浆岩类型及岩石学特征,（,l,）,花岗岩,该岩石颜色较浅，一般浅肉红色、灰白色，中粗粒半自形粒状结构（又称花岗结构），少数似斑状结构，块状构造为主。主要矿物为石英（大于,20,）、碱性长石（含量一般占长石总量,2,3,及以上）、中酸性斜长石；次要矿物有黑云母、角闪石等，含量一般小于,5,；副矿物有锆石、磷灰石、榍石等。该类岩石在福建沿海广布，属酸性侵人岩。,（,2,）,流纹岩,该岩石颜色多为浅色，如浅灰、灰红、粉红、黄白色等，少数为深灰或砖红色；斑状结构、隐晶质结构或玻璃质结构，流纹构造、块状构造或气孔构造。新鲜的流纹岩常具瓷状断口或贝壳状断口。它属于酸性喷出岩。除流纹岩外，其它酸性喷出岩还有英安岩、黑曜岩、珍珠岩、松脂岩等常见，在福建均有分布。,（,3,）辉长岩,该岩石颜色以灰黑、深绿色为主，中粗粒半自形粒状结构（又称辉长结构），块状构造、条带状构造，属基性侵人岩。,辉绿岩在福建多以脉状浅成侵人于中生代火山岩中。,（,4,）玄武岩,该岩石颜色总体上较深，以黑、绿、灰绿、暗紫色等为主，矿物成分同辉长岩，以辉石和基性斜长石为主。其结构以斑状结构或无斑隐晶结构为主，也有半晶质和玻璃质结构（较少），常见的斑晶为橄榄石（常蚀变变成伊丁石）、斜长石、辉石等，基质多为隐晶质；气孔构造及杏仁构造普遍发育，有时枕状构造、块状构造，有的厚层状玄武岩还有十分发育的柱状节理（如福建龙海牛头山火山口的玄武岩具典型的柱状节理，现已开发为国家级地质公园）。,二）、沉积岩,1,、定义,沉积岩是在地表或地表以下不太深的