地下水的地质作用

[拼音]：dixiashui de dizhi zuoyong

[外文]：geological processes of groundwater

地下水对岩层破坏和建造作用的总称。地下水在流动过程中对流经的岩石可产生破坏作用，并把破坏的产物从一地搬运到另一地，在适宜的条件下再沉积下来。因此，地下水的地质作用包括剥蚀作用、搬运作用和沉积作用。

剥蚀作用

地下水的剥蚀作用是在地下进行的，所以又称为潜蚀作用。按作用的方式分为机械潜蚀作用与化学溶蚀作用。工程地质学中的潜蚀概念不包括可溶性岩石的化学溶蚀作用。

（1）机械潜蚀作用。地下水在流动过程中，对土、石的冲刷破坏作用。地下水在土、石中渗透，水体分散，流速缓慢，动能很小，机械冲刷力量微弱，只能将松散堆积物中颗粒细小的粉沙、泥土物质冲走，使其结构变松，孔隙扩大。但经过长时间的冲刷作用，也可以形成地下空洞，甚至引起地面陷落，出现落水洞和洼地。这种现象常见于黄土发育地区。疏松的钙质粉砂岩也易受到冲刷破坏。地下水充满松散沉积物的孔隙时，水可润滑、削弱、以至破坏颗粒间的结合力,产生流沙现象;或浸润粘土物质,使之具有可塑性，引起粘土体积膨胀,导致土层蠕动和变形。

（2）化学溶蚀作用。地下水可溶解可溶性岩石所产生的破坏作用，又称喀斯特作用。地下水中普遍含有一定数量的二氧化碳，这种水是一种较强的溶剂，它能溶解碳酸盐岩（如石灰岩，化学成分为碳酸钙），使碳酸盐变为溶于水的重碳酸盐，随水流失。碳酸盐岩中常发育裂隙，更易遭受溶蚀，岩石中的裂隙逐渐扩大成溶隙或洞穴。在碳酸盐岩地区，喀斯特作用可产生一系列如溶沟、石芽、溶洼、溶柱、落水洞、溶洞、暗河、地下湖和石林等喀斯特地形（见喀斯特）。

搬运作用

地下水将其剥蚀产物沿垂直或水平运动方向进行搬运。由于流速缓慢，地下水的机械搬运力较小，一般只能携带粉沙、细沙前进。只有流动在较大洞穴中的地下河，才具有较大的机械动力，能搬运数量较多、粒径较大的砂和砾石，并在搬运过程中稍具分选作用和磨圆作用，这些特征类似于地表河流。

地下水主要进行化学搬运。化学搬运的溶质成分取决于地下水流经地区的岩石性质和风化状况，通常以重碳酸盐为主，氯化物、硫酸盐、氢氧化物较少。搬运物呈真溶液或胶体溶液状态。化学搬运的能力与温度和压力有关，随地下水温度增高和承受压力加大而增大。地下水化学搬运物除少数沉积在包气带的中、下部外，大部分搬运至饱和带，最后输入河流、湖泊和海洋。全世界河流每年运入海洋的23.4亿吨溶解物质中大部分来源于地下水。

沉积作用

包括机械沉积作用和化学沉积作用，以化学沉积作用为主。

地下河流到平缓、开阔的洞穴中，水动力减小，在这些洞穴中形成砾石、砂和粉沙等堆积。由于水动力较小，地下河机械沉积物具有粒细、量少、分选性与磨圆性差的特征，沉积物中可能混杂有溶蚀崩落作用产生的呈角砾状的崩积物。

含有溶解物质的地下水在运移中，由于温度、压力变化，可发生化学沉积。例如，由于温度升高或压力降低，二氧化碳逸出，重碳酸钙分解而发生沉淀；或由于水温骤降或水分蒸发，水中溶解物质达到过饱和而发生沉淀。

地下水中溶质在粒间孔隙内沉淀，可把松散堆积物胶结成致密的坚硬岩石。常见的起胶结作用的物质有铁质（氧化铁或氢氧化铁）、钙质（碳酸钙）和硅质（二氧化硅）等。

地下水中溶质在岩石裂隙内沉淀或结晶，构成脉体。如由碳酸钙组成的方解石脉，由二氧化硅组成的石英脉。含铁、锰的沉淀物在裂隙面上呈柏叶状，称假化石。

饱含重碳酸钙的地下水，沿岩石的裂隙或断层流入溶洞，压力降低，二氧化碳逸出，水分蒸发，碳酸钙沉淀。沉淀物呈锥状、柱状，横切面具圈层构造，称为溶洞滴石，包括石钟乳、石笋和石柱。

含有溶质的地下水流出地表，在泉口处沉淀形成的化学堆积物，称为泉华。泉华疏松多孔。成分为碳酸钙的称钙华或石灰华，成分为二氧化硅的称硅华。（见彩图）

参考书目

1. 李叔达主编：《动力地质学原理》，地质出版社，北京，1983。
2. 张倬元、王士天、王兰生编著:《工程地质分析原理》，地质出版社，北京，1981。

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