天天学普地||地下水的搬运作用和沉积作用

地下水的搬运作用和沉积作用

搬运作用

除溶洞水能有较强的机械搬运能力外，其他地下水主要以真溶液及胶体溶液两种方式进行搬运。搬运物以重碳酸盐为主，有时也有氯化物、硫酸盐、氢氧化物、二氧化硅、酸盐、氧化锰以及氧化铁等。

沉积作用

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 按沉积的方式进行分类

机械沉积

地下暗河流到开阔地段时，因流速降低，使其携带的碎屑物如细砾、砂和黏土等堆积下来。它们略有分选和磨圆，总体量少，有时混有某些有用的矿物。对这些矿物进行研究，可帮助确定地下水的补给源地，甚至指导寻找盲矿体。

机械作用下的分选

化学沉积

以化学方式搬运的物质所发生的堆积作用称化学沉积。引起化学沉积的主要原因有：

①当地下水上升，流出地表，或者在洞穴开阔处，水中所含CO₂因压力降低而逸出，导致水中Ca(HCO₃)₂分解成CaCO₃而沉淀；

②水温降低，尤其是温泉水流出地表时水温剧降，在泉口附近发生沉淀；

③水分蒸发，使溶液的浓度増加而产生沉淀。此外，以胶溶体搬运的物质则是通过胶凝作用发生沉淀。

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 按化学沉积的场所进行分类

孔隙沉积(pore deposit)

松散沉积物孔隙中的沉积，如CaCO₃等，对松散沉积物起胶结作用。如果孔隙沉积围绕某一矿物颗粒发生，可形成结核。如黄土中的钙质结核与铁锰结核。

裂隙沉积(fissure deposit)

在岩石的裂隙中沉积，可形成脉状沉积体，如方解石脉、石英等。

溶洞沉积(karst cave deposit)

富含Ca(HCO₃)₂的地下水，沿着裂隙滲入空旷的溶洞，由于温度与压力改变，CO₂逸出，加之蒸发作用加强，通过化学沉积方式沉淀出CaCO_3，如泉水自洞顶下滴，边滴边沉淀，可形成自洞顶向下垂直生长的石钟乳(stalactite)。

有一种细而长的石钟乳，形似下垂的一根根挂面，称为鹅管(soda straw)。石钟乳横切面具有同心环带，中心常是空的。滲水滴落洞底后，CaCO₃在洞底沉淀并向上生长，形成石笋(stalagmite)。石笋的外形一般为岩锥状、塔状，横切面具有同心环带及细纹，是实心的。

石钟乳与石笋长大后连成一体，称为石柱(stone pill)。石钟乳、石笋、石柱合称为钟乳石(stalactite)。

此外，如果水沿着洞壁渗出，在洞壁上形成石帘、石帷幕、石瀑布和石幔(curtain)等形态各异的沉积层。

石柱形成示意图

温泉沉积

发生在温泉出口处。沉积物疏松多孔，称为泉华（sinter）。钙质的称为钙华或石灰华（travertine），硅质的称为硅华（siliceous sinter）。

我国云南、贵州一带碳酸盐岩发育，除喀斯特地貌外，钙华也非常发育。

钙华

如果水滴的饱和度大，跌落的高度小，滴水量小，石笋的顶端便呈浑圆状突起；如果水滴跌落的高度大，滴水量大，石笋的顶端呈坑状内凹。由于石笋是从洞底逐渐上长的，洞内的温度状况就在石笋的同心纹上留下敏感的记录。测定各自同心纹的CaCO₃所含的"C“与"O”的比值，可判定洞内气温的变化进程。这是研究第四纪全球气温变化的重要途径。

洞穴中常有呈脉状或囊状产出的磷灰石堆积体。其生成是由于穴居动物的骨骼、粪便积聚或磷质成分从围岩中淋滤而出，富集时可作为磷矿床开采。

洞穴中还可见到石英、萤石、重晶石、石膏、白云石、菱铁矿和文石等。详细研究洞穴中的化学沉淀物有助于了解洞穴发育过程及探讨洞穴环境的变迁。另外，洞穴是古人类及古动物栖息之地，常堆积和保存有第四纪哺乳动物化石、人类化石及石器、骨器和灰烬层等文化遗迹，为研究人类发展演化历史提供宝贵的材料。在这方面，北京周口店的中国猿人洞享有国际地位；21世纪初，在南京汤山发现“南京直立人”洞；20世纪80年代初，在桂林甑皮岩发现新石器时代的古人类文化层。经测定，为至今1万年，并被年龄为3000年的钙华板(洞穴中方解石的层状堆积体)所覆盖。

洞穴内钟乳石的生长速度，日前有三种测定方法：

①对石钟乳、石笋等的长度进行定期测量。

②用放射性同位素"c”法测定，如对桂林甑皮岩中的石钟乳、石笋和钙华板做"c”年龄测定，石钟乳的横向增厚速度为0.1mm/a；石笋的横向增厚速度为0.05mm/a；钙华板的沉积速度为0.133mm/a。

③用历史的方法计算。例如，桂林龙隐岩洞壁上有一处宋代张敏中等13人的题名石刻，石刻面上垂下一枝长约16m的石钟乳，借此推算该石钟乳已有800多年，其生长速度为2mm/a。

注：'天天学普地'栏目的内容摘录自舒良树版《普通地质学》

美编：胡小彤

文字：蔡   贇

校对：李玉钤