1、水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水第九章第九章 裂隙水裂隙水内容提要与学习目的内容提要与学习目的o 本章主要介绍裂隙水的埋藏分布特征，裂隙水富集的一般规律。通过本章教学，使学生掌握裂隙水分布的基本规律和基本特征，熟悉不同成因的基岩裂隙含水介质的特点。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水o 裂隙水是储存并运移于岩层裂隙中的地下水。裂隙水的埋藏、分布、运动规律，主要受岩石的裂隙类型、裂隙的性质、裂隙发育程度的控制。与松散沉积物中的孔隙水比较裂隙水有以下特征：1.裂隙水埋藏、分布具有不均一性和一定的方向性2.裂隙含水形态多种多样3.地质构造对裂隙水的控制作用非常明显4.裂隙水的水动力性质比较复
2、杂p 总之，裂隙水的埋藏、分布和运动，严格受断裂和裂隙控制。因此，研究不同成因的断裂和裂隙及其特征，对研究基岩裂隙水具有重要意义。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水第一节第一节 岩石裂隙类型和含水意义岩石裂隙类型和含水意义一、按开裂程度分类一、按开裂程度分类o 裂隙按开裂程度分开裂隙、闭裂隙及隐裂隙三种。它们的导水能力和含水性很不相同。1.1.开裂隙开裂隙 o 具有明显可见的张口缝隙，裂隙两壁岩石脱离接触。它的含水空间大，导水能力强。2.2.闭裂隙闭裂隙 o 用肉眼能够清楚地看出裂缝的存在，裂隙两壁非常贴近，且在许多点上直接接触。它的含水空间很小，导水能力微弱。水文地质基础水文地质基础第九
3、章 裂隙水3.3.隐裂隙隐裂隙 o 肉眼不易观察到，但往岩面上着色时能却能看出它的存在。在岩石受打击时，易沿着隐蔽的裂隙破坏。隐裂隙不含重力水，也基本上没有导水能力。但经后来的构造变动和风化作用改造以后，可变为开裂隙或闭裂隙。二、按成因分类二、按成因分类o 按裂隙的成因，可分为成岩裂隙、构造裂隙、风化裂隙、应力释放裂隙及人工裂隙五类。1.1.成岩裂隙成岩裂隙o 成岩裂隙是指在岩石形成过程中，由于冷凝、固结、脱水等原因在岩石内部引起张应力作用下而产生的原生裂隙。如火山熔岩的柱状节理、侵入岩的原生节理以及某些沉积岩在成岩过程中经过脱水、体积收缩产生的张裂隙等。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水
4、（1）玄武岩的成岩裂隙 o 玄武岩的柱状节理是由于受冷却、体积收缩，而产生张应力，使玄武岩产生垂直于冷却表面的裂隙。裂隙连通性好，具有良好的导水性和含水性。（2）侵入岩的成岩裂隙p 多属闭裂隙和隐裂隙，导水性和含水性较弱。但在后期经构造变动和风化作用的改造之后，这些节理可以形成导水的裂隙。2.2.构造裂隙构造裂隙o 构造裂隙是岩石在构造应力作用下产生的裂隙。按其力学性质分为张性裂隙、扭性裂隙及压性裂隙三类。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水（1）张性裂隙 o 张性裂隙是岩石在张应力作用下产生的，包括张节理和张性断层。张性断层是张性裂隙面两侧岩块发生明显位移而成。o 张节理均为开裂隙，张节理
5、的含水空间大，导水能力强。当在岩石中大量分布时，一般都构成良好的裂隙含水带。o 一般张性断层的导水性和富水性较强，尤以断裂带中心部位的富水性最强。（2）扭性裂隙 o 扭性裂隙是岩石在剪应力作用下产生的裂隙，包括扭节理和扭性断层。扭性断层是裂隙面两侧岩块发生扭性位移而成。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水o 扭节理开裂程度小，属闭裂隙。一般含水空间不大，导水能力低。o 一般说，扭性断层的富水性介于张性断层与压性断层之间。（3）压性裂隙 o 压性裂隙是在压应力和剪应力作用下产生的。压性裂隙包括劈理、板理、片理等细微裂隙及压性断层。压性断层是断裂面两侧岩块发生压性位移而成。o 劈理、板理、片理是
6、隐裂隙，一般是不含水和不导水的。o 压性断层的导水能力和含水性较低，常是阻水断层。3.3.风化裂隙风化裂隙o 风化裂隙是岩石受风化作用形成的裂隙。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水p 风化裂隙呈不规则的网状互相连接，一般是导水的，但它的导水能力并不很强，在适宜的地形条件下可以构成含水带，但其富水性一般并不很大。4.4.应力释放裂隙应力释放裂隙o 应力释放裂隙是由于地壳的岩石部分地解除应力，失去平衡所产生的破坏裂隙。包括卸荷裂隙、塌陷裂隙及滑坡裂隙。（1）卸荷裂隙 p 卸荷裂隙一般呈张开或闭合状态，具有一定的导水能力和含水意义。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水（2）塌陷裂隙 p 一般塌
7、陷裂隙是导水裂隙。但因分布不广，供水意义不大。但它对于采矿和修建地下硐室工程等却有很多的影响。（3）滑坡裂隙 p 因裂隙分布很局限，找水意义不大。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水三、裂隙组合形式三、裂隙组合形式o 裂隙在岩石中相互交叉贯通，形成了各种各样的组合形式。从其含水性和导水性来看，裂隙的组合形式大体上可分为脉状组合、网状组合及网脉状组合三种（图10-3）。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水1.1.脉状组合脉状组合p 是由一条或数条规模较大的主干裂隙与许多细小的分支裂隙组成的裂隙脉或裂隙条带。脉状组合的
8、裂隙主要是受断裂构造控制形成的，呈脉状或条带状分布，可以延伸到地下很深处。2.2.网状组合网状组合p 是由两组或两组以上方位不同和大小相似的裂隙互相交叉，组合而成的网格状的裂隙。网状组合的裂隙分布密度比较均匀，裂隙连通性较好。3.3.网脉状组合网脉状组合p 是在分布比较均匀的网状裂隙组合中贯穿着宽大的脉状裂隙。是介于网状组合与脉状组合之间的组合形式。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水第二节第二节 影响基岩裂隙发育的因素影响基岩裂隙发育的因素一、构造裂隙发育与岩石性质及岩层组合关系一、构造裂隙发育与岩石性质及岩层组合关系1 1岩石性质决定了裂隙发育特征岩石性质决定了裂隙发育特征o 按其力学属
9、性，可分为弹脆性岩石、粘塑性岩石和中间过渡性岩石。（1）弹脆性岩石 o 裂隙较长、较宽，分布较稀，裂隙的导水性比较良好。（2）粘塑性岩石 o 裂隙较窄、较短，分布较密，裂隙的导水性一般较弱。（3）过渡性岩石 o 力学性质和裂隙发育特征介于典型的弹脆性岩石和粘塑性岩石之间。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水2 2、岩层组合条件对裂隙发育的影响、岩层组合条件对裂隙发育的影响p 构造裂隙主要在弹脆性较强的岩层中发育，形成裂隙含水层。粘塑性岩层则构成相对隔水岩层。3 3、岩石的原生构造对裂隙发育的影响、岩石的原生构造对裂隙发育的影响o 岩石中原生脆弱构造面发育的地方，构造裂隙也往往比较发育。4 4
10、、岩层厚度对构造裂隙发育的影响、岩层厚度对构造裂隙发育的影响o 岩层的单层厚度对构造裂隙发育有明显的影响，特别是对裂隙分布密度的影响更为明显。一般说来，在同样构造应力作用下，岩层的单层厚度越大，裂隙发育越稀疏，张开程度越大。反之则分布密集，张开程度小。二、褶曲岩层的裂隙发育带二、褶曲岩层的裂隙发育带1.1.褶曲轴部的张应力带褶曲轴部的张应力带o 二次纵张裂隙发育，形成张裂隙发育带。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水o 在褶曲的轴部，纵张裂隙只发育在背斜的张应力带里，在挤压带并不产生纵张裂隙。2.2.枢纽起伏的背斜枢纽起伏的背斜 o 岩层被裂隙切割成一个一个单独的岩块，成为透水性很强的裂隙破
11、碎带。倾伏背斜的急倾没端，张裂隙一般也比较发育，常常形成裂隙发育带。3.3.平面上呈弧形展布的褶皱构造平面上呈弧形展布的褶皱构造 o 弧顶外侧常发育放射状横张裂隙，形成横张裂隙含水带。4.4.岩层产状急剧变化的地方岩层产状急剧变化的地方 o 如果岩石性质较脆，则裂隙比较发育，可形成裂隙发育带。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水三、断层及其有关的裂隙发育带三、断层及其有关的裂隙发育带1 1断层破碎带断层破碎带p 一个典型的断层破碎带的横剖面，可以分为性质不同的两个带：内带构造岩带；外带断层影响带。（1）构造岩带p 由断层泥、糜棱岩、断层角砾岩、压碎岩及压片岩等物质组成。p 断层泥和糜棱岩都是
12、不透水、不含水的。压性断层角砾岩结构密实，透水必性和含水性差；张性断层角砾岩结构较疏松，具有一定的透水性和含水性。压碎岩一般是透水和含水的。压片岩是在强烈挤压作用下形成的，所以透水性和含水性都很弱。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水o 构造岩带的透水性和含水性取决于本身的孔隙性质。压性及压扭性断层的构造岩，一般起隔水作用。张性及张扭性断层构造岩，透水性和含水性较强。扭性断层构造岩的性质，一般介于压性和张性断层构造岩之间。（2）断层影响带 p 由于断层影响带岩石裂隙发育，所以影响带一般都有较大的透水性和含水性，常成为良好的断层富水带。2 2与断层有关的裂
13、隙发育带与断层有关的裂隙发育带o 与断层有关的裂隙发育带通常有以下几种（1）张性断层的内带和压性断层的外带（尤其是上盘影响带），常可成为断层裂隙发育带。（2）主干断层与分支断层汇合的部位或几条断层交叉的部位，裂隙最发育，常形成断层富水带。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水（3）低序次小断层成群出现的地方，裂隙发育，常成为断层富水带。（4）大断层两端尖灭带岩石裂隙发育，常成为断层富水带。（5）活断层（包括新生断层和老断层复活）的破碎带裂隙尚未充填胶结，一般有较大的透水性和含水性。四、构造裂隙发育随深度的变化规律四、构造裂隙发育随深度的变化规律p 在一般情况下，大多数含水裂隙的发育强度都是随深
14、度的增大而逐渐减弱的。这个规律仅适用于区域性的构造裂隙，而那些与大断层有关的或与侵入接触带有关的构造裂隙常常例外，或者这个规律不明显。五、风化裂隙的发育特征五、风化裂隙的发育特征p 风化裂隙的发育与气侯、岩性、地质构造、地形及侵蚀剥蚀等因素有关。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水1.1.气候：气候：在干旱与寒冷气候条件下，有利于导水风化裂隙的生成。在湿热气侯条件下，不利于导水风化裂隙的形成。2.2.岩性：岩性：岩石矿物成分、结构和构造等对风化裂隙的发育有很大的影响。3.3.地质构造：地质构造：对风化裂隙发育的影响，以断裂构造的影响最大。典型的风化带剖面自上而下分为三带（1）全风化带：透水性
15、不大，含水不多。（2）半风化带：透水性及含水性比较强。（3）微风化带：透水性及含水性弱。p 在一个保存完整的风化带里，通常以半风化带的透水性和含水性较好。全风化带泥质太多，微风化带裂隙不发育，它们的透水性和含水性都较低。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水第三节第三节 基岩裂隙水概述基岩裂隙水概述水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水一、砂页岩裂隙水一、砂页岩裂隙水1 1风化裂隙水风化裂隙水o 砂页岩层风化带的发育深度和强度，主要取决于岩石的原生裂隙和构造裂隙的发育程度。一般情况下，页岩裂隙的张开性不好，导水性差，水量不大；砂岩裂隙的张开性好，水量也较大。2 2层间裂隙水层间裂隙水o 沿层面
16、发育的裂隙单独存在时，它的含水性和富水性都不大。如果与其他裂隙交汇，并有较好的地下水补给条件时，这种层间裂隙水有一定的供水意义。层间裂隙水，主要存在于较粗颗粒的脆性砂岩或砂砾岩层中。o 此外，在岩层褶曲的转折端，向斜轴和背斜轴部，构造裂隙非常发育，往往含水比较丰富。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水3 3断裂带裂隙脉状水断裂带裂隙脉状水o 断裂带脉状水是沿断裂带富集的地下水。砂岩性脆，在张性、张扭性断裂带及断裂交汇部位富水最好。页岩泥质多、可塑性强，断裂带往往充填闭合，不含水。二、红层裂隙水二、红层裂隙水o 红色岩层主要包括砂岩、砾岩、页岩和泥岩，其中泥岩往往占较大比例，从成分来说以泥质、
17、硅质和钙质为普遍。由于颜色以红色为主，通称为红层。由于红层的岩性以泥岩为主，所以红层分布区的地下水比较贫乏，一般水量不大。1.1.风化裂隙水风化裂隙水o 有的红层含有的钙质砂岩和砾岩被溶蚀形成孔隙，经过覆盖后通常保留有比较好的风化裂隙，较为普遍的赋存有风化带网状裂隙潜水。2.2.层间裂隙水层间裂隙水水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水p 岩性粗细互层，软硬相间，成层性好，所夹有的硬质岩层中裂隙发育，地下水一般很丰富。若红层中有砂砾层夹层，其胶结物为钙质胶结时，易形成红层岩溶水，水量大，水质好。3.3.断裂带裂隙脉状水断裂带裂隙脉状水o 红层断裂带脉状水是红层地区找水的主要方向。含钙质胶结物的
18、岩石，如钙质砂砾岩，脆硬的砂岩或砾岩地段，有断裂构造存在的条件下，就会打到丰富的地下水。三、侵入岩裂隙水三、侵入岩裂隙水1.1.风化裂隙水风化裂隙水o 集水洼池、谷地、盆地等低洼地段；在一些缓坡斜地、台地和低丘也往往赋存这种裂隙潜水。风化裂隙带的厚度越大，地下水的储量就越大。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水o 花岗岩类的侵入体普遍存在风化裂隙潜水，水量一般不大，但比较稳定。2.2.断裂带脉状水断裂带脉状水（1）张性断裂带 o 不同性质的断裂富水性有很大的差别。一般说张性或张扭断裂的富水性比压性和压扭性强。（2）压性、压扭性断裂带的影响带 o 所谓压性、压扭性断裂带的影响带系指断裂附近，由
19、于断裂作用的影响，在其周围形成的各种次一级构造裂隙带，称为断裂带的影响带。断裂的影响带，一般在冲断层和逆掩断层的上盘往往水量较大。（3）断裂密集带和断裂交汇带 水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水o 这些构造中经常是富水的，其富水部位主要集中在各个断裂构造的交汇部位。3.3.接触带裂隙水接触带裂隙水p 火成岩体围岩的接触带埋藏有比较丰富的地下水。侵入接触带主要有两种类型，即岩脉接触带和侵入体接触带。根据岩脉的水文地质特征可分为两种，即汇水岩脉和阻水岩脉。汇水岩脉形成岩脉接触带裂隙水。阻水岩脉对地下水径流起阻截作用，使地下水在岩脉迎水一侧裂隙带中汇集。在岩浆岩与围岩的接触带，由于成岩裂隙与构造
20、裂隙并存可形成侵入体接触带裂隙水。四、火山岩裂隙水四、火山岩裂隙水1.1.风化裂隙水风化裂隙水水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水p 主要赋存于汇水条件较好的低洼地、沟谷、盆地内以及在残余剥夷面上。一般分布范围较广，地下水埋藏浅，富水性均匀，但一般水量很小。2.2.断裂带脉状裂隙水断裂带脉状裂隙水p 主要分布在张性、张扭性构造裂隙带和它们的影响带、断裂交汇部位以及断裂与其他构造的复合部位。这些部位的应力集中，易产生张裂隙而富水。3.3.成岩裂隙水成岩裂隙水p 火山岩成岩裂隙水，主要是玄武岩中地下水。玄武岩地下水极为丰富，赋存在熔岩坑道、管道状洞穴，气泡洞室和宽大的裂隙之中。（1）熔岩坑道（熔
21、岩洞穴）p 熔岩坑道内地下水极为丰富，与石灰岩岩溶暗河一样，它可汇集大量的地下水。（2）熔岩管道 水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水p 熔岩管道比熔岩坑道规模小，大部分充水。只是水量稍小，径流条件好，多以大泉排出。（3）气泡及大裂隙 p 在玄武岩冷凝过程中，气泡及小型洞穴逐渐形成，这些气泡及洞穴与玄武岩的节理裂隙网互相沟通，给地下水补给和储存创造了十分有利的条件。p 总之，玄武岩是火山喷出岩中最重要的富水岩层。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水第四节第四节 裂隙水富集的规律裂隙水富集的规律一、不同岩性与富水性的关系一、不同岩性与富水性的关系p 岩石性质决定裂隙发育差异性，富水性不同。通
22、常刚性和硬脆性岩石（石灰岩、石英砂岩）要比柔性岩石（页岩、凝灰岩）裂隙发育，富水性好。二、不同力学性质结构面与富水性的关系二、不同力学性质结构面与富水性的关系1.张性断裂：断裂带内充填疏松的角砾，富水性强。2.压性断裂：断裂带内充填断层泥、糜棱岩化的破碎物质，富水性弱。3.扭性断裂：断裂带内充填细碎的角砾岩或断层泥等物质，富水性较弱。4.张扭性断裂：富水性介于张性与扭性之间。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水5.压扭性断裂：富水性介于扭性与压性之间。p 富水性：张性张扭性扭性压扭性压性三、不同构造部位与富水性的关系三、不同构造部位与富水性的关系1.构造应力集中部位，裂隙发育形成富水地段。2.断裂交汇、多次活动部位及断裂构造近期活动地方，形成富水带及富水区。四、不同地貌部位与富水性的关系四、不同地貌部位与富水性的关系p 接受降水面积的大小和汇水条件的好坏决定裂隙水富水程度。1.受水面积大、地形平缓比受水面积小、地形陡峻的地区，富水性好。如：盆地、洼地及沟谷比分水岭、高坡地区富水。水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水2.地形对裂隙潜水聚集和运动影响明显，找补给条件和汇水条件好的地方，水量大。如：“大山低嘴下，打井水量大。”“群山抱洼地，打井最适宜。”水文地质基础水文地质基础第九章 裂隙水复习思考题复习思考题1.何谓裂隙水？它有哪些特征？2.裂隙水有何富集规律？
