水的地球化学循环学习教案.pptx

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1、会计学1水的地球化学水的地球化学(d qi hu xu)循环循环第一页，共23页。地质循环：岩浆作用、变质地质循环：岩浆作用、变质(bin zh)作用、沉积成作用、沉积成因地下水因地下水第2页/共23页第二页，共23页。首先，沉积物被埋藏后，在转变首先，沉积物被埋藏后，在转变为沉积岩的过程中，经受上覆沉为沉积岩的过程中，经受上覆沉积物的挤压（压实作用），失去积物的挤压（压实作用），失去水，一部分水返回沉积盆地；水，一部分水返回沉积盆地；在地壳在地壳(dqio)较深处，构造、较深处，构造、岩浆活动强烈区，沉积岩发生重岩浆活动强烈区，沉积岩发生重结晶，并放出水。生成变质岩的结晶，并放出水。生成变质

2、岩的同时形成了变质成因水。同时形成了变质成因水。在下地壳在下地壳(dqio)、上地幔较高、上地幔较高的温压条件下，变质岩重熔，吸的温压条件下，变质岩重熔，吸水，形成熔融态岩浆；沉积物水水，形成熔融态岩浆；沉积物水合（水化）可形成熔融态岩浆，合（水化）可形成熔融态岩浆，水的存在十分有利于岩浆的形成。水的存在十分有利于岩浆的形成。这些熔融的岩浆上侵到沉积盆地，这些熔融的岩浆上侵到沉积盆地，岩石脱水、重结晶、放出水。岩石脱水、重结晶、放出水。同时，在这些岩浆上侵、就位过同时，在这些岩浆上侵、就位过程中，也会混入或吸收一些沉积程中，也会混入或吸收一些沉积成因水和变质成因水。成因水和变质成因水。沉积岩沉

3、积岩初生水及地幔初生水及地幔(dmn)物质物质第3页/共23页第三页，共23页。1.2 1.2 地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环地壳中水的地球化学循环 水的地球化学循环总是与水循环紧密相联的。水的地球化学循环总是与水循环紧密相联的。水的地球化学循环总是与水循环紧密相联的。水的地球化学循环总是与水循环紧密相联的。水的地球化学循环：在沉积水的地球化学循环：在沉积水的地球化学循环：在沉积水的地球化学循环：在沉积-变质作用有次序有方向变质作用有次序有方向变质作用有次序有方向变质作用有次序有方向性的发展过程中，水直接参与岩石、有机物质及气体性的发展过程中，水直接参与岩石

4、、有机物质及气体性的发展过程中，水直接参与岩石、有机物质及气体性的发展过程中，水直接参与岩石、有机物质及气体经历的地球化学作用，并被分解、合成等作用与现象经历的地球化学作用，并被分解、合成等作用与现象经历的地球化学作用，并被分解、合成等作用与现象经历的地球化学作用，并被分解、合成等作用与现象的总和。的总和。的总和。的总和。水是通过水是通过水是通过水是通过(tnggu)(tnggu)分解和合成实现其在地壳中的地分解和合成实现其在地壳中的地分解和合成实现其在地壳中的地分解和合成实现其在地壳中的地球化学循环的。球化学循环的。球化学循环的。球化学循环的。第4页/共23页第四页，共23页。水的分解：表生

5、带风化作用下，铝硅酸盐水解产生新的粘土矿物，促使水的离解作用顺利进行。水的分解：表生带风化作用下，铝硅酸盐水解产生新的粘土矿物，促使水的离解作用顺利进行。NaAlSi3O8+CO2+H2O Na+HCO-3+Al2Si2O5(OH)4+H4SiO4 HCO-H+CO3 2-铝硅酸盐铝硅酸盐+水水+CO2=粘土粘土+碳酸盐碳酸盐（水离解的离子与矿物固定）（水离解的离子与矿物固定）水的分解到此并未结束。在深部，压力增大时，表生带风化作用形成的高岭石和蒙脱石消失，变化为伊利石和绿泥石，这一过程伴随着十分广泛的水解作用。如蒙脱石转化为绿泥石时，相当蒙脱石重量的水的分解到此并未结束。在深部，压力增大时，

6、表生带风化作用形成的高岭石和蒙脱石消失，变化为伊利石和绿泥石，这一过程伴随着十分广泛的水解作用。如蒙脱石转化为绿泥石时，相当蒙脱石重量的35%以上的水受到分解并被固定。以上的水受到分解并被固定。水的合成：区域变质带中，变质作用过程中，大多水的合成：区域变质带中，变质作用过程中，大多(ddu)是脱水，脱气。粘土矿物与碳酸盐重结晶，转变为铝硅酸盐，是脱水，脱气。粘土矿物与碳酸盐重结晶，转变为铝硅酸盐，H+与与O2-重新化合，生成水。岩浆形成要吸水。重新化合，生成水。岩浆形成要吸水。水在地壳中的水在地壳中的地球化学地球化学(d qi hu xu)循环循环示意图示意图第5页/共23页第五页，共23页。

7、2 2 水文地质旋回（循环）水文地质旋回（循环）水文地质旋回（循环）水文地质旋回（循环）水文地质旋回可包括三个阶段水文地质旋回可包括三个阶段水文地质旋回可包括三个阶段水文地质旋回可包括三个阶段(jidun)(jidun)：、沉压阶段、沉压阶段、沉压阶段、沉压阶段(jidun)(jidun)：沉积成因水形成期：沉积成因水形成期：沉积成因水形成期：沉积成因水形成期 地壳发生沉降，海水入侵，沉积作用发育，地壳发生沉降，海水入侵，沉积作用发育，地壳发生沉降，海水入侵，沉积作用发育，地壳发生沉降，海水入侵，沉积作用发育，含水层与大气相融绝，形成沉积含水层与大气相融绝，形成沉积含水层与大气相融绝，形成沉积

8、含水层与大气相融绝，形成沉积-埋藏水。埋藏水。埋藏水。埋藏水。、渗入阶段、渗入阶段、渗入阶段、渗入阶段(jidun)(jidun)：渗入成因水形成期：渗入成因水形成期：渗入成因水形成期：渗入成因水形成期 地壳抬升，沉积物出露地表，大气降水得地壳抬升，沉积物出露地表，大气降水得地壳抬升，沉积物出露地表，大气降水得地壳抬升，沉积物出露地表，大气降水得以入渗补给含水层，排挤原有的沉积以入渗补给含水层，排挤原有的沉积以入渗补给含水层，排挤原有的沉积以入渗补给含水层，排挤原有的沉积-埋埋埋埋藏水。藏水。藏水。藏水。、岩浆阶段、岩浆阶段、岩浆阶段、岩浆阶段(jidun)(jidun)：有时出现，迭加于：有

9、时出现，迭加于：有时出现，迭加于：有时出现，迭加于前阶段前阶段前阶段前阶段(jidun)(jidun)岩浆水进入上部水圈循环岩浆水进入上部水圈循环岩浆水进入上部水圈循环岩浆水进入上部水圈循环第6页/共23页第六页，共23页。水文地质旋回的概念是新兴边缘水文地质旋回的概念是新兴边缘学科学科古水文地质学的理论古水文地质学的理论基础之一。基础之一。特点：特点：（1）粗线条的，模式化的；）粗线条的，模式化的；（2）把时间因素引入水文地质学）把时间因素引入水文地质学中；中；（3）解释成矿、成油、地下水化）解释成矿、成油、地下水化学成分及水资源形成学成分及水资源形成(xngchng)等各种地质现象。等各种

10、地质现象。第7页/共23页第七页，共23页。例子例子例子例子(l zi)1(l zi)1：水资源分为补给资源和存储资源。存水资源分为补给资源和存储资源。存水资源分为补给资源和存储资源。存水资源分为补给资源和存储资源。存储资源形成于地质历史时期，有的是储资源形成于地质历史时期，有的是储资源形成于地质历史时期，有的是储资源形成于地质历史时期，有的是不可以补偿的，用一点少一点。研究不可以补偿的，用一点少一点。研究不可以补偿的，用一点少一点。研究不可以补偿的，用一点少一点。研究这种储存资源是什么时候形成的或开这种储存资源是什么时候形成的或开这种储存资源是什么时候形成的或开这种储存资源是什么时候形成的或

11、开始形成的始形成的始形成的始形成的水文地质旋回。水文地质旋回。水文地质旋回。水文地质旋回。第8页/共23页第八页，共23页。例子例子例子例子2 2：长江下游（高明）地区，河谷两岸全新世沉积物长江下游（高明）地区，河谷两岸全新世沉积物长江下游（高明）地区，河谷两岸全新世沉积物长江下游（高明）地区，河谷两岸全新世沉积物组成的承压含水层中组成的承压含水层中组成的承压含水层中组成的承压含水层中FeFe、MnMn、AsAs含量较高，不含量较高，不含量较高，不含量较高，不能饮用。能饮用。能饮用。能饮用。含水层的形成：第三纪末至晚更新世在沿江断陷盆含水层的形成：第三纪末至晚更新世在沿江断陷盆含水层的形成：第

12、三纪末至晚更新世在沿江断陷盆含水层的形成：第三纪末至晚更新世在沿江断陷盆地，发育含水层沉积物；地，发育含水层沉积物；地，发育含水层沉积物；地，发育含水层沉积物；形成初期的特点：全新世初，古气候炎热、潮湿形成初期的特点：全新世初，古气候炎热、潮湿形成初期的特点：全新世初，古气候炎热、潮湿形成初期的特点：全新世初，古气候炎热、潮湿(chosh)(chosh)，处于强烈氧化环境，处于强烈氧化环境，处于强烈氧化环境，处于强烈氧化环境，FeFe、MnMn、AsAs以以以以高价态化合物形式存在于含水层中；高价态化合物形式存在于含水层中；高价态化合物形式存在于含水层中；高价态化合物形式存在于含水层中；形成后

13、期的特点：含水层上堆积了相当厚富含有机形成后期的特点：含水层上堆积了相当厚富含有机形成后期的特点：含水层上堆积了相当厚富含有机形成后期的特点：含水层上堆积了相当厚富含有机质的粘土、亚粘土层，改变了其下含水层的氧化质的粘土、亚粘土层，改变了其下含水层的氧化质的粘土、亚粘土层，改变了其下含水层的氧化质的粘土、亚粘土层，改变了其下含水层的氧化环境，使之处于封闭还原状态，环境，使之处于封闭还原状态，环境，使之处于封闭还原状态，环境，使之处于封闭还原状态，FeFe、MnMn、AsAs还还还还原成低价态，易迁移，从含水介质进入地下水。原成低价态，易迁移，从含水介质进入地下水。原成低价态，易迁移，从含水介质

14、进入地下水。原成低价态，易迁移，从含水介质进入地下水。第9页/共23页第九页，共23页。3 水文水文(shuwn)地球化学分带地球化学分带 地下水分布的主要规律之一地下水分布的主要规律之一是它的分带性。地下水的分带是它的分带性。地下水的分带性主要表现为水文性主要表现为水文(shuwn)地地质动力分带和水文质动力分带和水文(shuwn)地地球化学分带。球化学分带。水文水文(shuwn)地球化学分带地球化学分带包括潜水的纬度分带和承压水包括潜水的纬度分带和承压水的水平和垂直分带。的水平和垂直分带。第10页/共23页第十页，共23页。3.1 3.1 潜水潜水潜水潜水(qinshu(qinshu)含水

15、层水文地球化学分含水层水文地球化学分含水层水文地球化学分含水层水文地球化学分带带带带第11页/共23页第十一页，共23页。第12页/共23页第十二页，共23页。3.2 3.2 承压水盆地水文地质动力分带承压水盆地水文地质动力分带承压水盆地水文地质动力分带承压水盆地水文地质动力分带 按承压水盆地中水交替速度，分为：按承压水盆地中水交替速度，分为：按承压水盆地中水交替速度，分为：按承压水盆地中水交替速度，分为：水强烈交替带（上部带）：位于地方水系排泄范水强烈交替带（上部带）：位于地方水系排泄范水强烈交替带（上部带）：位于地方水系排泄范水强烈交替带（上部带）：位于地方水系排泄范围内，水的运动速度相对

16、较快，资源更新周期几十围内，水的运动速度相对较快，资源更新周期几十围内，水的运动速度相对较快，资源更新周期几十围内，水的运动速度相对较快，资源更新周期几十几百年；几百年；几百年；几百年；水缓慢交替带（中部带）：位于地方侵蚀基准面水缓慢交替带（中部带）：位于地方侵蚀基准面水缓慢交替带（中部带）：位于地方侵蚀基准面水缓慢交替带（中部带）：位于地方侵蚀基准面和海平面之间，地下水运动速度较慢，水交替周期和海平面之间，地下水运动速度较慢，水交替周期和海平面之间，地下水运动速度较慢，水交替周期和海平面之间，地下水运动速度较慢，水交替周期几万年、甚至几十万年；几万年、甚至几十万年；几万年、甚至几十万年；几万

17、年、甚至几十万年；水消极交替带（下部带）：分布在海平面以下，水消极交替带（下部带）：分布在海平面以下，水消极交替带（下部带）：分布在海平面以下，水消极交替带（下部带）：分布在海平面以下，水几乎处于水几乎处于水几乎处于水几乎处于(ch(ch y)y)滞留状态，地下水更新周期可滞留状态，地下水更新周期可滞留状态，地下水更新周期可滞留状态，地下水更新周期可达几百万、甚至上千万年。达几百万、甚至上千万年。达几百万、甚至上千万年。达几百万、甚至上千万年。第13页/共23页第十三页，共23页。3.3 3.3 承压水盆地水文地球化学分带承压水盆地水文地球化学分带承压水盆地水文地球化学分带承压水盆地水文地球化

18、学分带水平水平水平水平(shu(shu png)png)分带：在一个含水层中水化学成分的分分带：在一个含水层中水化学成分的分分带：在一个含水层中水化学成分的分分带：在一个含水层中水化学成分的分带规律。带规律。带规律。带规律。Ca沉积盆地沉积盆地(pnd)承压含水层地下水化学成分水平分带（承压含水层地下水化学成分水平分带（1）为什么为什么？过渡过渡(gud)类型类型溶滤作用；溶滤作用；非海相沉积非海相沉积（TDS,水化学成分）水化学成分）第14页/共23页第十四页，共23页。沉积沉积(chnj)盆地承压含水层盆地承压含水层地下水化学成分形成过程示意图地下水化学成分形成过程示意图第15页/共23页

19、第十五页，共23页。Ca过渡过渡(gud)类类型型沉积盆地沉积盆地(pnd)承压含水层地下水化学成分水平分带承压含水层地下水化学成分水平分带（2）SO42-：除石膏溶解外，还有黄铁矿等的氧化；：除石膏溶解外，还有黄铁矿等的氧化；海相沉积岩中，水中的海相沉积岩中，水中的Ca2+与岩石中的与岩石中的Na+交换，交换，HCO3-CaSO4-Na;在有有机质和微生物条件下，硫酸盐还原作用：在有有机质和微生物条件下，硫酸盐还原作用：SO4-NaHCO3-Na；Cl-,Na+:可能可能(knng)来自海相封存水。来自海相封存水。第16页/共23页第十六页，共23页。沉积盆地沉积盆地(pnd)承压含水层地下

20、水化学成分水平分带（承压含水层地下水化学成分水平分带（3）第17页/共23页第十七页，共23页。垂直分带：承压水盆地埋藏着几个含水层时，沿垂向垂直分带：承压水盆地埋藏着几个含水层时，沿垂向垂直分带：承压水盆地埋藏着几个含水层时，沿垂向垂直分带：承压水盆地埋藏着几个含水层时，沿垂向上水化学成分分带规律上水化学成分分带规律上水化学成分分带规律上水化学成分分带规律(gul(gul)。正垂直分带：矿化度随深度增加而增加，水化学成分正垂直分带：矿化度随深度增加而增加，水化学成分正垂直分带：矿化度随深度增加而增加，水化学成分正垂直分带：矿化度随深度增加而增加，水化学成分也按着水平分带中的更替次序而变化；也

21、按着水平分带中的更替次序而变化；也按着水平分带中的更替次序而变化；也按着水平分带中的更替次序而变化；反垂直分带：上部高矿化度水下面埋藏着低矿化度水，反垂直分带：上部高矿化度水下面埋藏着低矿化度水，反垂直分带：上部高矿化度水下面埋藏着低矿化度水，反垂直分带：上部高矿化度水下面埋藏着低矿化度水，在它们下面，水的矿化度随深度重新增加；在它们下面，水的矿化度随深度重新增加；在它们下面，水的矿化度随深度重新增加；在它们下面，水的矿化度随深度重新增加；复杂垂直分带：水的矿化度随深度增加不只一次的增复杂垂直分带：水的矿化度随深度增加不只一次的增复杂垂直分带：水的矿化度随深度增加不只一次的增复杂垂直分带：水的

22、矿化度随深度增加不只一次的增加或减少加或减少加或减少加或减少第18页/共23页第十八页，共23页。Ca Ca 沉积盆地沉积盆地(pnd)承压含水层地下水化学成分正承压含水层地下水化学成分正垂直分带垂直分带第19页/共23页第十九页，共23页。沉积盆地沉积盆地(pnd)承压含水层地下水化学成分反垂直分带（承压含水层地下水化学成分反垂直分带（1）（两个承压含水层地下水补给条件不同）（两个承压含水层地下水补给条件不同）第20页/共23页第二十页，共23页。沉积盆地承压含水层地下水化学成分反垂直分带（沉积盆地承压含水层地下水化学成分反垂直分带（2）（两个承压含水层由渗透性不同的岩石组成，下部大于上部）两个承压含水层由渗透性不同的岩石组成，下部大于上部）粉砂岩粉砂岩(sh yn)灰岩灰岩第21页/共23页第二十一页，共23页。沉积盆地承压含水层地下水化学成分反垂直分带（沉积盆地承压含水层地下水化学成分反垂直分带（3）（两个承压含水层地下水补给区标高两个承压含水层地下水补给区标高(biogo)明显不同明显不同）第22页/共23页第二十二页，共23页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第23页/共23页第二十三页，共23页。