冰川与地下水地质作用

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1、冰川与地下水地质作用冰川与地下水地质作用冰川与地下水地质作用冰川与地下水地质作用黄定华黄定华中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉） 地球生物学系地球生物学系冰川地质作用冰川地质作用冰川地质作用冰川地质作用1. 冰川的形成条件及冰川的形成条件及类型型形形成成条条件件：丰丰富富的的降降雪雪、具具有有大大量量冰冰雪雪堆堆积积场场所所、年年平平均均温温度度零度以下。零度以下。分类：分类： 1. 1.大陆冰川：高纬度极地区，分布面积大，厚度可达大陆冰川：高纬度极地区，分布面积大，厚度可达34113411米米 2.2.山山岳岳冰冰川川：中中、低低纬纬度度高高山山地地区区的的冰冰川川。主主要要分分布布于于

2、雪雪线线以上地区，规模小、冰层薄，受地形控制，沿沟谷呈线状分布以上地区，规模小、冰层薄，受地形控制，沿沟谷呈线状分布定定义义：冰冰川川及及其其挟挟带带的的碎碎屑屑物物对对冰冰道道基基岩岩的的破破坏坏作作用用。是是一一种种纯机械作用，分为挖掘与磨蚀作用。纯机械作用，分为挖掘与磨蚀作用。挖挖掘掘作作用用：运运动动中中的的冰冰川川将将与与之之冻冻结结在在一一起起的的冰冰床床基基岩岩碎碎块块带带走走的的过过程程。冰冰床床底底部部基基岩岩在在冰冰川川巨巨大大的的压压力力下下极极易易破破碎碎并并产产生生裂裂隙隙。裂裂隙隙在在溶溶水水反反复复冻冻结结下下松松动动而而被被冰冰川川带带走走。挖挖掘掘作作用用使使

3、冰冰床床加深、变宽。加深、变宽。2. 冰川的剥冰川的剥蚀作用作用磨磨蚀蚀作作用用：冰冰川川携携带带的的碎碎屑屑物物对对冰冰床床的的锉锉磨磨作作用用。在在冰冰道道上上可形成冰溜面、丁字型檫痕、可形成冰溜面、丁字型檫痕、挖挖掘掘作作用用与与磨磨蚀蚀作作用用可可以以同同时时进进行行，当当冰冰床床底底部部有有凸凸时时起起基基岩时，迎冰面以磨蚀为主，背冰面以挖掘为主，形成羊背石。岩时，迎冰面以磨蚀为主，背冰面以挖掘为主，形成羊背石。2. 冰川的剥冰川的剥蚀作用作用冰蚀地形冰蚀地形 羊背石羊背石1.1.冰冰蚀蚀谷谷：经经山山谷谷冰冰川川刨刨蚀蚀、改改造造而而形形成成的的谷谷地地，冰冰谷谷地地形形较平直而宽

4、阔，两壁陡立，横剖面呈较平直而宽阔，两壁陡立，横剖面呈“U”U”字型。字型。 冰冰蚀蚀悬悬谷谷：复复式式山山谷谷冰冰川川的的支支流流，因因冰冰量量较较小小，刨刨蚀蚀能能力力较较弱弱，在在汇汇入入主主流流处处，支支流流的的谷谷底底常常较较主主流流谷谷底底高高出出很很多多，当冰川消融后支冰蚀谷悬挂在主冰蚀谷的谷坡上，形成悬谷。当冰川消融后支冰蚀谷悬挂在主冰蚀谷的谷坡上，形成悬谷。冰蚀地形冰蚀地形2.2.冰斗：三面陡壁的围椅状洼地。冰斗：三面陡壁的围椅状洼地。3.3.鳍脊：两坡陡峻、山顶尖薄的山脊。鳍脊：两坡陡峻、山顶尖薄的山脊。4.4.角峰：岩壁陡立、被多个冰斗包围的山峰角峰：岩壁陡立、被多个冰斗

5、包围的山峰. .如珠峰。如珠峰。5.5.冰冰蚀蚀洼洼地地：大大陆陆冰冰川川对对底底部部岩岩石石刨刨蚀蚀而而形形成成的的大大小小不不等的洼地。等的洼地。冰蚀地形冰蚀地形冰蚀地形冰蚀地形冰冰川川以以固固态态的的形形式式运运动动，因因此此在在其其搬搬运运过过程程中中有有两两种种主主要要的的方方式。式。一一是是载载运运，即即冰冰蚀蚀物物以以悬悬浮浮的的形形式式或或被被包包裹裹的的形形式式，随随冰冰川川的的运动而被搬运。运动而被搬运。另一种方式称推运，即冰川在前进过程中将冰蚀物推移向前。另一种方式称推运，即冰川在前进过程中将冰蚀物推移向前。在在所所有有地地质质营营力力中中，冰冰川川搬搬运运的的能能力力是

6、是最最大大的的：欧欧洲洲斯斯堪堪的的纳纳维维亚亚半半岛岛就就是是一一块块被被第第四四纪纪冰冰川川搬搬运运的的巨巨大大漂漂砾砾，厚厚1KM1KM，面面积积约数百约数百KM2KM2。3. 冰川的搬运作用冰川的搬运作用定定义义：冰冰川川运运动动至至雪雪线线以以下下（雪雪融融区区），因因冰冰川川融融化化造造成成搬搬运运物沉积的过程。冰川沉积物统称冰碛物。物沉积的过程。冰川沉积物统称冰碛物。冰冰碛碛物物的的特特点点：大大小小混混杂杂，无无分分选选，无无磨磨圆圆，因因是是卸卸载载堆堆积积，故无层理。较大的砾石有擦痕。故无层理。较大的砾石有擦痕。4. 冰川的沉冰川的沉积作用作用冰川沉积地形称冰碛地形，包括：

7、冰川沉积地形称冰碛地形，包括： 1.1.终终碛碛堤堤： 冰冰舌舌推推运运物物在在雪雪线线出出堆堆积积的的弧弧型型堤堤坝坝。堤堤坝坝外陡内缓。外陡内缓。 2.2.侧侧碛碛堤堤：因因冰冰川川两两侧侧搬搬运运物物多多，融融化化后后沿沿谷谷壁壁堆堆积积成成的的长条状垄岗地形。长条状垄岗地形。 3.3.中碛堤：两冰川汇合，原侧碛堤片为中碛堤。中碛堤：两冰川汇合，原侧碛堤片为中碛堤。 4.4.鼓丘：终碛堤内一系列长轴平行冰川的椭圆型小丘。鼓丘：终碛堤内一系列长轴平行冰川的椭圆型小丘。冰碛地形冰碛地形冰碛地形冰碛地形 地地 区区 面面 积（积（km2） 地地 区区 面积（面积（km2） 南极洲南极洲 13

8、980 000 北美洲北美洲 67 522 格陵兰岛格陵兰岛 1 802 400 南美洲南美洲 25 000 北极岛屿北极岛屿 226 090 非非 洲洲 22.5 欧欧 洲洲 21 415 大洋洲大洋洲 10 14.5 亚亚 洲洲 109 085 总总 计计 16 227 500冰川分布冰川分布冰冰川川自自两两极极到到赤赤道道地地区区的的高高山山都都有有分分布布，总总面面积积约约达达 108 108 km2km2，覆覆盖盖了了地地球球陆陆地地面面积积的的11%11%。冰冰川川储储水水总总量量达达 108 108 km2km2，占占世世界总水量的界总水量的2.07%2.07%，占全球淡水量的，

9、占全球淡水量的77.4%77.4%。 南南极极大大陆陆是是世世界界上上冰冰川川最最集集中中的的地地区区，不不仅仅冰冰盖盖面面积积巨巨大大，而而且且冰冰层层平平均均厚厚达达2000m,2000m,最最大大厚厚度度超超过过4000m4000m。中中国国冰冰川川面面积积共共58 58 651.08 651.08 km2km2，冰冰储储量量5132.22 5132.22 km3km3。如如不不计计喜喜玛玛拉拉雅雅山山和和唐唐古古拉拉山山，中中国国共共有有冰冰川川3348333483条条。年年平平均均冰冰川川径径流流量量约约为为563563亿亿m3m3。冰川分布冰川分布5. 冰期与冰期与间冰期冰期冰冰期

10、期：地地球球显显著著变变冷冷，全全球球性性冰冰川川广广泛泛发发育育的的时时期期。冰冰期期时时，大大陆陆冰冰川川及及山山岳岳冰冰川川的的范范围围扩扩大大，雪雪线线降降低低，年年平平均均气气温温降降低低，海平面下降。海平面下降。间间冰冰期期：两两个个冰冰期期之之间间的的温温暖暖时时期期。其其气气候候与与冰冰期期完完全全相相反反，由于据点温暖，有利于生物的演化和迁移。由于据点温暖，有利于生物的演化和迁移。地地质质历历史史时时期期发发生生过过三三次次大大冰冰期期，即即震震旦旦纪纪大大冰冰期期、石石炭炭纪纪二叠纪大冰期和第四纪大冰期。二叠纪大冰期和第四纪大冰期。 埋埋藏藏在在地地表表以以下下，存存在在于

11、于岩岩石石和和地地表表松松散散堆堆积积物物的的孔孔隙隙、裂裂隙隙及及溶溶洞洞中中的的水水，统统称称为为地地下下水水。全全球球地地下下水水分分布布面面积积达达1.3108 1.3108 km2km2，总总水水量量8 8 300 300 000 000 km3km3，占占全全球球总总水水量量的的0.59%0.59%，它是重要的淡水来源，占淡水量的，它是重要的淡水来源，占淡水量的22%22%。地下水地质作用地下水地质作用地下水地质作用地下水地质作用地下水地下水主要来源于大气降水。主要来源于大气降水。地地下下水水还还可可能能在在沉沉积积岩岩形形成成的的时时候候就就将将水水保保留留下下来来，一一直直埋埋

12、藏在沉积岩内；这一部分水又称为藏在沉积岩内；这一部分水又称为原生水原生水；岩岩浆浆活活动动也也可可以以释释放放一一部部分分水水分分，并并保保留留在在岩岩层层中中，这这是是一一种矿质化泉水，称为种矿质化泉水，称为初生水初生水；在在沿沿海海地地区区，海海洋洋水水通通过过岩岩石石向向陆陆地地渗渗透透，这这也也是是地地下下水水的的一种来源。一种来源。 1. 地下水的来源地下水的来源地地下下水水也也有有三三态态，其其中中以以液液态态为为主主。在在岩岩层层或或土土壤壤中中，液液态态地地下下水水又又以以吸吸着着（湿湿）水水、薄薄膜膜水水、毛毛细细水水和和重重力力水水等等形形式式存存在。地下水的存在形式取决于

13、岩石的性质、结构和构造。在。地下水的存在形式取决于岩石的性质、结构和构造。地下水的存在形式地下水的存在形式岩石的岩石的空隙空隙类型：孔隙、裂隙和溶穴。类型：孔隙、裂隙和溶穴。含含水水层层：能能透透过过相相当当数数量量水水并并含含有有相相当当数数量量水水的的岩岩层层，如如砾砾岩、砂岩、灰岩层等。岩、砂岩、灰岩层等。隔水层隔水层：基本上不能透过水的岩层，如泥岩等。：基本上不能透过水的岩层，如泥岩等。地下水分带：地下水分带：包气带包气带（以气态水和结合水为主，以垂直运动为主）（以气态水和结合水为主，以垂直运动为主）饱水带饱水带（以重力水为主，（以重力水为主， 以近水平运动为主）以近水平运动为主）2.

14、 地下水的地下水的赋存条件存条件地下水的赋存与运动地下水的赋存与运动3. 地下（重力）水的地下（重力）水的类型型重力水重力水的特征：的特征：1. 1. 上上层层滞滞水水: :包包气气带带局局部部隔隔水水层层之之上上积积聚聚的的具具有有自自由由水水面面的重力水。的重力水。2. 2. 潜潜水水: :饱饱水水带带中中第第一一个个隔隔水水层层之之上上的的具具有有自自由由表表面面的的重重力水力水, ,以水平运动为主。以水平运动为主。3. 3. 潜潜水水面面: :第第一一个个隔隔水水层层之之上上的的重重力力水水所所具具有有的的自自由由水水面面, ,随地形、季节变化。随地形、季节变化。3. 3. 承压水承压

15、水：充满在两个隔水层中的重力水。：充满在两个隔水层中的重力水。4. 4. 泉泉水水：地地下下水水的的天天然然露露头头，常常为为上上层层滞滞水水和和潜潜水水，少少数数为为承压水。承压水。3. 地下（重力）水的地下（重力）水的类型型定定义义：地地下下水水在在运运动动过过程程中中对对周周围围岩岩石石的的破破坏坏作作用用。分分为为机机械械潜潜蚀蚀（仅仅在在地地下下河河中中明明显显）和和化化学学潜潜蚀蚀作作用用（又又称称岩岩溶溶作作用用）。可可溶溶性性岩岩石石分分布布区区在在地地下下水水的的作作用用下下，形形成成的的独独特特地地形形称称岩岩溶溶地地形形或称或称喀斯特地形喀斯特地形。4. 地下水的潜地下水

16、的潜蚀作用作用1.1.岩岩石石的的可可溶溶性性：应应为为可可溶溶性性岩岩类类（石石灰灰岩岩、大大理理岩岩、白白云云岩等）。岩等）。2.2.岩石的岩石的透水性透水性：岩石的空隙率、连通性等。：岩石的空隙率、连通性等。3.3.地地下下水水的的溶溶蚀蚀能能力力：二二氧氧化化碳碳的的含含量量、水水的的饱饱和和状状态态、压压力、温度等。力、温度等。4.4.地下水的地下水的流动特征流动特征：是否流动、流速快慢等。：是否流动、流速快慢等。岩溶作用的发育条件：岩溶作用的发育条件：主要的岩溶地形：主要的岩溶地形：地表及包气带地表及包气带: :石芽石芽石林石林峰丛峰丛峰林峰林孤峰孤峰- -平原平原溶沟溶沟溶蚀洼地

17、溶蚀洼地落水洞落水洞溶蚀漏斗溶蚀漏斗饱水带饱水带: :溶洞溶洞暗河暗河地下湖。地下湖。岩溶作用的发展阶段岩溶作用的发展阶段1. 1. 从地表到地下从地表到地下: :溶沟溶沟- -石芽石芽石林石林峰丛峰丛溶蚀漏斗溶蚀漏斗落水洞落水洞溶蚀洼地溶蚀洼地2. 2. 从地下到地表从地下到地表: :溶洞溶洞暗河暗河（坍塌）（坍塌）峰林峰林孤峰孤峰- -平原。平原。3. 3. 总体上的演化过程可以概括为：总体上的演化过程可以概括为：石芽石芽石林石林峰丛峰丛峰林峰林孤峰孤峰- -平原平原( (无地下水无地下水) )地下喀斯特地貌地下喀斯特地貌 地表喀斯特地貌地表喀斯特地貌地地下下水水搬搬运运作作用用的的特特点

18、点：地地下下水水的的运运动动特特征征是是流流量量小小、流流速速缓缓慢慢，故故地地下下水水的的搬搬运运方方式式以以溶溶运运为为主主；当当地地下下河河中中有有较较大大水水量量时时，机机械搬运能力较大，特点与河流相似。械搬运能力较大，特点与河流相似。化化学学搬搬运运作作用用的的特特点点：成成分分取取决决于于流流域域的的岩岩石石成成分分、风风化化程程度度和和气候特征。主要以各种离子和胶体物质最为常见。气候特征。主要以各种离子和胶体物质最为常见。5. 地下水的搬运作用地下水的搬运作用6. 地下水的沉地下水的沉积作用作用化学沉积作用化学沉积作用：地地下下水水所所溶溶物物质质，常常因因压压力力、水水分分蒸蒸

19、发发、二二氧氧化化碳碳逸逸出出等等原原因因，过饱和而沉积。过饱和而沉积。常见的化学沉积物：常见的化学沉积物：1.1.溶洞滴石（石钟乳、石笋、石柱和石幔）；溶洞滴石（石钟乳、石笋、石柱和石幔）；2.2.泉华；泉华；3.3.空隙和裂隙沉积物（方解石脉、硅化木等）。空隙和裂隙沉积物（方解石脉、硅化木等）。6. 地下水的沉地下水的沉积作用作用机机械械沉沉积积作作用用：经经短短距距离离搬搬运运后后，地地下下水水中中的的溶溶蚀蚀残残余余堆堆积积物物在在洞洞穴穴低低洼洼处处的的沉沉积积（多多为为富富铁铁、铝铝的的粘粘土土）及及溶溶洞洞坍坍塌塌与与地下河带来的碎屑物构成的溶洞角砾沉积。地下河带来的碎屑物构成的溶洞角砾沉积。古岩溶与地壳运动古岩溶与地壳运动岩岩溶溶发发育育阶阶段段的的周周期期性性循循环环，随随着着地地壳壳运运动动的的发发生生而而变变迁迁：一一次次地地壳壳的的阶阶段段性性抬抬升升，可可以以在在一一个个地地区区发发育育一一套套相相应应的的岩岩溶溶产产物物。而而不不同同高高程程上上出出现现的的一一套套岩岩溶溶产产物物，标标志志着着该该地地区区曾曾经经发发生生过过相相应的地壳运动。应的地壳运动。Class over. Thank youClass over. Thank youClass over. Thank youClass over. Thank you