us水文地质学-----岩石中的空隙与水分

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1、水体水量（km3）%地表水海洋水133800000096.54冰川、冰盖及永久积雪240641001.74湖泊水1764000.0127沼泽水114700.0008河流水21200.0002地下水重力水（饱水带水）234000001.69土壤水（包气带水）165000.0012地下冰（永久冻土带固态水）3000000.0216大气水129000.0009生物水11200.0001合计1385984610100表1-1地球浅部层圈水的分布第一章地球上的水及其循环第二章岩石中的空隙与水分2.1岩石中的空隙意义：岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，

2、对地下水的分布和运动具有重要影响。松散岩石中的孔隙分类：将岩石空隙作为地下水储存场所和运动通道研究时，可分为三类，即：可溶岩石中的溶穴坚硬岩石中的裂隙1.分选良好，排列疏松的砂；2.分选良好，排列紧密的砂3.分选不良的，含泥、砂的砾石；4.经过部分胶结的砂岩5.具有结构性孔隙的粘土6.经过压密的粘土7.具有裂隙的岩石8.具有溶隙及溶穴的可溶岩岩石中的各种空隙第二章岩石中的空隙与水分2.1.1孔隙定义：松散岩石是由大小不等的颗粒组成的，颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。意义：孔隙体积的多少是影响岩石储容地下水能力大小的重要因素。孔隙度：指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比

3、例。其中，n表示岩石的孔隙度，V表示包括孔隙在内的岩石体积，Vn表示岩石中孔隙的体积。第二章岩石中的空隙与水分2.1.1孔隙→次生孔隙：在碳酸盐岩层中，除粒间孔隙或晶粒间孔隙所构成的原生孔隙外，还有由孔洞、裂隙、白云岩化所构成的次生孔隙。→颗粒形状→结构孔隙：粘性土颗粒表面带有的电荷，在沉积过程中粘粒聚合，构成颗粒集合体，形成直径比颗粒本身还大的结构孔隙。第二章岩石中的空隙与水分2.1.1孔隙孔隙度的影响因素：孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。对于粘性土，结构及次生孔隙常是影响孔隙度的重要因素。岩石名称砾石砂粉砂粘土孔隙度变化区间25

4、%～40%25%～50%35%～50%40%～70%松散岩石孔隙度参考数值第二章岩石中的空隙与水分2.1.2裂隙固结的坚硬岩石，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩，一般不存在或只保留一部分颗粒之间的孔隙，而主要发育各种应力作用下岩石破裂变形产生的裂隙。成岩裂隙构造裂隙风化裂隙裂隙率：体裂隙率、面裂隙率、线裂隙率卸荷裂隙第二章岩石中的空隙与水分野外研究裂隙时，应注意测定裂隙的方向、宽度、延伸长度、充填情况等。因为这些都对地下水的运动具有重要影响。2.1.3溶穴可溶的沉积岩，如岩盐、石膏、石灰岩和白云岩等，在地下水溶蚀下会产生空洞，这种空隙称为溶穴（隙）。岩溶率录像图片第二章岩石中的空隙与水分孔隙

5、、裂隙、溶穴不是独立存在。自然界岩石中空隙的发育状况远较上面所说的复杂。总结与比较松散岩石固然以孔隙为主，但某些粘土干缩后可产生裂隙，而这些裂隙的水文地质意义，甚至远远超过其原有的孔隙。第二章岩石中的空隙与水分因此，在研究岩石空隙时，必须注意观察，收集实际资料，在事实的基础上分析空隙的形成原因及控制因素，查明其发育规律。岩石中的空隙，必须以一定方式连接起来构成空隙、网络，才能成为地下水有效的运移通道（△）和储容空间和。松散岩石、坚硬基岩和可溶岩石中的空隙网络具有不同的特点。赋存于不同岩层中的地下水，具有不同的分布与运动特点。——孔隙水、裂隙水和岩溶水固结程度不高的沉积岩，往往既有孔隙，

6、又有裂隙。可溶岩石，由于溶蚀不均一，有的部分发育溶穴，而有的部分则为裂隙，有时还可保留原生的孔隙与裂缝。第二章岩石中的空隙与水分2.2岩石中水的存在形式地壳岩石中存在着以下各种形式的水：第二章岩石中的空隙与水分2.2.1结合水结合水与重力水椭圆形小粒代表水分子，结合水部分的水分子带正电荷一端朝向颗粒箭头代表水分子所受合力方向第二章岩石中的空隙与水分定义：受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水，此部分水束缚于固相表面，不能在自身重力影响下运动。固相表面的引力（静电引力）：松散岩石的颗粒表面及坚硬岩石空隙壁面均带有电荷，水分子又是偶极体，由于静电吸引，固相表面具有吸附水分子的能力。库

7、伦定律离固相表面近的水分子受到的静电引力大；随着距离增大，引力减弱，受重力的影响就愈显著。由于固相表面对水分子的吸引力自内向外逐渐减弱，结合水的物理性质也随之发生变化。因此，将最接近固相表面的结合水称为强结合水，其外层称为弱结合水。第二章岩石中的空隙与水分强结合水（又称吸着水）：厚度，不同研究者说法不一，一般认为相当于几个水分子的厚度；也有人认为，可达几百个水分子厚度。水分子排列紧密，其密度平均达2g/cm3左右。弱结合水（又称薄膜水）：处于强