岩溶发育规律 ppt课件

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第3节 岩溶水系统的演变
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第3节 岩溶水系统的演变
快速发展阶段 ：
地下水流对介质的改造由化学溶蚀变为机械侵 蚀与化学溶蚀共存，机械侵蚀变得愈益重要。
地下出现各种规模的洞穴。
地表形成溶斗及落水洞，并以它们为中心形成 各种规模的洼地，差异集降水。
随着介质导水能力迅速提高，地下水位总体下 降，新的地下水面以上洞穴干涸，失去进一步 发展的动力。
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第2节 岩溶发育的基本条件
基本条件 岩石的可溶性 碳酸盐岩：灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩； 结构：豹皮灰岩，生物碎屑灰岩，厚层状，薄层状 岩石的透水性
——裂隙发育（初始裂隙）→岩溶系统 断层发育决定了→溶洞形成
水的溶蚀性 水的流动性
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开放体系中的方解石溶解的基本物理化学模式
济南泉城—世界著名：蕴育滋养了该城文明与发展
山西自北向南沿太行山脉的名泉：晋祠泉，娘子关 泉，洪山泉，郭庄泉，广胜寺胜泉，龙子祠泉，是 山西盆地的工农业发展的主要支柱
广西桂林山水甲天下，奇特岩溶景观
云南的路南石林，壮观与气势，让游人流涟忘返
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塔山
烟雨山漓江水甲天下的桂林
九马山
象鼻山
C) 岩溶水系统的袭夺 D)统一地下河系的形成
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第1节 概 述
岩溶
水对可溶岩石进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及重 力崩坍，在地下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独 特的地貌现象以及特殊的水文现象，上述作用及由此产生 的各种现象称为岩溶。
岩溶水
赋存并运移于岩溶化岩层中的水。
岩溶水系统
能够通过水与介质相互作用不断自我演化的动力系统。
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岩溶含水系统上覆隔水层且断层不导水，除了石灰岩裸 露区浅部有短程地下水径流，岩溶有一定发育外，深部地
下水不发生径流，无岩溶发育。
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岩溶水系统演变过程乙河
乙河
甲河 甲河
A) 岩溶发育初期 B)局部岩溶水系统发育阶段
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岩溶水系统演变过程
乙河
乙河 乙河
甲河 甲河
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第2节 岩溶发育的基本条件
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第2节 岩溶发育的基本条件
碳酸盐岩溶解反应综合模式图
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第3节 岩溶水系统的演变
地下水对介质的改造
岩溶演化的正反馈过程 不均匀介质→不均匀水流→差异性溶蚀→更不 均匀的介质→更不均匀的水流→进一步的差异性 溶蚀→… 上述过程的实质是介质的非均质化过程与水流 的集中过程。
第2节 岩溶发育的基本条件
影响因素 构造作用
控制构造裂隙的发育而影响可溶岩透水性 控制水的汇集与主要通路而影响地下水流动 气候 总体决定着一个区域的植被与土壤，而植被 土壤又是地下水中CO2的主要来源 。
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第2节 岩溶发育的基本条件
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第2节 岩溶发育的基本条件
岩溶发展速度划分为三个阶段：
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第3节 岩溶水系统的演变
起动阶段 ：
地下水对介质以化学溶蚀作用为主，水流通道 比较狭小，地下水几乎没有机械搬运能力，岩 溶发展比较缓慢。 随着水流越来越集中的正 反馈机制的加强，岩溶演化加快。当主体通道 的宽度达到5—50mm时，紊流开始出现，地下 水开始具有一定机械搬运能力，岩溶演化便进 入快速发展阶段。
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第3节 岩溶水系统的演变
通道争夺水流的竞争变得更加剧烈。 不同地下河系发生袭夺，地下河系不断归并，流域 不断扩大。
停滞衰亡阶段 随着地下水位的总体下降和水力坡度的逐渐降低， 地下水的溶蚀能力逐渐降低甚至消失，岩溶发育呈 停滞状态。
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第3节 岩溶水系统的演变
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第3节 岩溶水系统的演变
结果
1、介质改造愈强烈，机械破坏也愈强
2、介质改造后，地下岩体中出现各种规模洞穴
3、地表形成溶斗，落水洞以及各种规模的洼地，汇 集降水
4、介质导水能力增加，地下水位总体下降，水面以 上岩体或洞穴失去进一步发展的水动力条件
5、地下河系发生袭夺，河系归并，地下河系的流域 不断扩大
大气 液相
CO2
CO2( eq)
H2O
H2CO3
HCO3-
第一条途径： 水与气
固相
Ca2+
H+ CO32 -
HCO3-
第二条途径： 水与固
水中碳酸平衡：H2CO3, HCO3- CO32-
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12.1 岩溶发育的基本条件
在上述模式中：
第一条途径（水与气） 增加 H+ 第二条途径则产生 CO32-
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岩溶水的奇特又使人无可耐何——消积不利
华北的大多数煤层 ，下伏O2 灰岩水承压水头之高，带来开 采风险巨大
云南、广西、贵州省岩溶山区， 缺水严重，阻碍发展，生活赤 贫现象
岩溶区的库水渗漏，处理困难
在基本建设中，地下施工，燧 道施工困难重重
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金沙江溪洛渡 水电站库区 岩溶洞穴
结果：增加 Ca2+ HCO3 CO2的参与是岩溶发育的另一重要前提，也是影响因素之
[CO2来源：浅层大气与土壤层，深部来源尚无定论]
4. 水的流动性→
地下水的循环交替是岩溶发育的充分必要条件
其作用：不断更替补充具侵蚀性的水；将溶解与侵蚀的
物质带走----留下空洞（岩溶）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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水文地质学基础
General Hydrogeology
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第十一章 岩溶水
概述 岩溶发育的基本条件 岩溶水系统的演变 岩溶水特征 我国南北方岩溶及岩溶水差异
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第1节 概 述
岩溶对大多数人来说都不陌生，岩溶现象对许多人来 说是很神密的（含部分专业人员），岩溶现象的壮观 奇特，岩溶水的神出鬼末，有着积极的一面：
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第3节 岩溶水系统的演变
地下水流动系统与岩溶发育的空间特征
处于同一气候条件下构造开启程度不同的岩溶含水系统 可能由于种种原因地下水径流交替条件不同而具有不同的 岩溶发育程度。
岩溶含水系统在可溶岩之上无隔水层覆盖，有利于按受 降水补给与径流排泄，流线最为密集，岩溶最为发育。愈 靠近排泄区流线愈密集，岩溶愈发育，排泄区断层附近的 流线最为密集，岩溶也最发育。