地下水的搬运作用和沉积作用,动图展示地下水漏斗的形成
地下水的搬运作用和沉积作用,动图展示地下水漏斗的形成
地下水的搬运作用和沉积作用是地质学中的重要概念,它们不仅影响着地下水资源的分布,还塑造了地球表面的许多自然景观。本文将通过图文结合的方式,详细介绍地下水的搬运方式、沉积类型及其形成过程,并延伸到冰川运动、沙丘形成等自然地理现象。
搬运作用
除溶洞水能有较强的机械搬运能力外,其他地下水主要以真溶液及胶体溶液两种方式进行搬运。搬运物以重碳酸盐为主,有时也有氯化物、硫酸盐、氢氧化物、二氧化硅、酸盐、氧化锰以及氧化铁等。
沉积作用
按沉积的方式进行分类
机械沉积
地下暗河流到开阔地段时,因流速降低,使其携带的碎屑物如细砾、砂和黏土等堆积下来。它们略有分选和磨圆,总体量少,有时混有某些有用的矿物。对这些矿物进行研究,可帮助确定地下水的补给源地,甚至指导寻找盲矿体。
机械作用下的分选
化学沉积
以化学方式搬运的物质所发生的堆积作用称化学沉积。引起化学沉积的主要原因有:
- 当地下水上升,流出地表,或者在洞穴开阔处,水中所含CO2因压力降低而逸出,导致水中Ca(HCO3)2分解成CaCO3而沉淀;
- 水温降低,尤其是温泉水流出地表时水温剧降,在泉口附近发生沉淀;
- 水分蒸发,使溶液的浓度増加而产生沉淀。此外,以胶溶体搬运的物质则是通过胶凝作用发生沉淀。
按化学沉积的场所进行分类
孔隙沉积(pore deposit)
松散沉积物孔隙中的沉积,如CaCO3等,对松散沉积物起胶结作用。如果孔隙沉积围绕某一矿物颗粒发生,可形成结核。如黄土中的钙质结核与铁锰结核。
裂隙沉积(fissure deposit)
在岩石的裂隙中沉积,可形成脉状沉积体,如方解石脉、石英等。
溶洞沉积(karst cave deposit)
富含Ca(HCO3)2的地下水,沿着裂隙滲入空旷的溶洞,由于温度与压力改变,CO2逸出,加之蒸发作用加强,通过化学沉积方式沉淀出CaCO3,如泉水自洞顶下滴,边滴边沉淀,可形成自洞顶向下垂直生长的石钟乳(stalactite)。有一种细而长的石钟乳,形似下垂的一根根挂面,称为鹅管(soda straw)。石钟乳横切面具有同心环带,中心常是空的。滲水滴落洞底后,CaCO3在洞底沉淀并向上生长,形成石笋(stalagmite)。石笋的外形一般为岩锥状、塔状,横切面具有同心环带及细纹,是实心的。石钟乳与石笋长大后连成一体,称为石柱(stone pill)。石钟乳、石笋、石柱合称为钟乳石(stalactite)。此外,如果水沿着洞壁渗出,在洞壁上形成石帘、石帷幕、石瀑布和石幔(curtain)等形态各异的沉积层。
温泉沉积
发生在温泉出口处。沉积物疏松多孔,称为泉华(sinter)。钙质的称为钙华或石灰华(travertine),硅质的称为硅华(siliceous sinter)。我国云南、贵州一带碳酸盐岩发育,除喀斯特地貌外,钙华也非常发育。
地下水漏斗是怎么形成的?
抽水井与降落漏斗
降落漏斗是指因在井中抽水形成的漏斗状水位下降区。降落漏斗以抽水井为中心,距水井愈近水位下降愈大,水面坡度愈陡;距水井愈远水位下降愈小,水面坡度愈缓。
抽水井与降落漏斗
对于被井开采的承压含水层,在井孔附近形成虚拟的承压水水头降落漏斗。
抽水井与海水入侵
超量开采地下水,就会引起地下水位大幅度下降,淡水地下水的水压随之减少,从而破坏了海水与淡水之间的水动力平衡,进而就造成了海水入侵。
自流井与自流含水层
承压水头高出地表的井。自流井在开采过程中,由于本井或周围水井所造成的水头消耗,可以使压力水头下降到地表面以下,此时就需要用水泵提水。自流含水层也称为承压含水层。承压水所在的地质层面称之为承压含水层,是充满于上下两隔水层之间的含水层中的水。它承受压力,当上覆的隔水层被凿穿时,水能从钻孔上升或喷出。
间歇泉的一个喷发周期
炽热的熔岩使周围地层的水温升高,化为水汽,这些水汽沿岩石层的垂直裂隙上升,当温度下降到汽化点以下时就凝结成为温度很高的水。这些积聚起来的水,还有地层上部的地下水同时混杂有蒸汽沿地层裂隙喷射流冒到地面。每间隔一段时间就会喷发一次,从而形成了间歇泉。
冰盖横断面
冰盖的流动几乎不受下伏地形影响,自中心向四周外流,边缘部分自陆地向海洋伸展。冰盖底部通常比较温暖从而出现冰融,冰融水会促进冰盖的流动。
冰川生长与消融
zone of ablation--冰川消融区
zone of accumulation--冰川积累区
equilibrium line--冰川平衡线
冰川运动
冰川分为两层,表面容易断裂的这层叫做脆性带,常有许多裂隙的存在,大概在40米深左右,下部“柔软”的那层叫做塑形带,也是冰川流动的根本原因。冰川通过晶粒间滑动而运动,从上到下,晶粒的运动速率逐渐减小。冰川运动过程中,可能会遇到突起基岩的阻塞,就会在那里形成前挤后压的剪应力,叫做阻塞重力流,当阻塞重力流发生时,冰中常有断层或褶皱出现。
冰川裂隙
沙丘的形成
波浪运动
波浪由深水区传入浅水区,波形发生变化。深水区是波长恒定的波形,波浪做圆周运动;浅水区受到水底边界的影响,波浪做椭圆运动。
流动、滑坡、坍塌
水流搬运沉积物模式图
推移:类似于蠕移,水流作用使得砂粒沿着沟底或者河床滑动活着滚动。跃移:一定大小的砂粒在水流作用下跳跃前进。悬移:水流中的细粒物质成悬浮状态随水流运动。搬运能力取决于流速。