水岩化学水文地质论文

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1水岩化学作用过程

水岩化学作用过程的化学机理主要是指地下水和岩石之间发生的各种化学反应，如溶解作用，水合作用，水解作用，酸性腐蚀等，下面就这些影响因素进行详细论述。

1.1溶解作用在长时间的地下水和岩石的接触过程中，在岩石中存在的一些钠、钾等离子以及一些含酸的盐类可以直接溶于地下水，随着时间的积累，这些含有了腐蚀性物质的水会对岩石的结构造成不利的影响。而且，由于在岩石内部，尤其是那些颗粒之间都不可避免的存在大量的裂纹，然而存在于岩石空隙中的不同溶液可以逐渐渗透到岩石的颗粒中，并发生不同的化学反应。除此之外，在水溶液中含有的二氧化碳等气体也会对岩石的溶解产生不利的影响。同时，岩石的组成成分以及岩石所处的温度和湿度条件的变化都会对岩石的溶解造成不同程度的影响。

1.2水解作用由于在地下水中存在有大量的氢离子和氢氧根离子，因此使地下水成为了具有极强腐蚀性的溶液，正是由于这两种离子的存在，很容易使弱酸或是弱碱的盐类矿物质发生解离，解离物可以和水中的这两种离子结合生成新的物质，使岩石原有的结构和成分发生变化。岩石的水解作用是普遍存在的一种水岩化学作用。而且，随着水解过程的不断进行，会产生大量的粘土物质，进而对斜坡的稳定性造成不利影响。

1.3氧化还原作用由于地下水也存在一定的流动性，使得地下水中含有一定量的游离氧。而氧化作用发生的先决条件就是存在有游离的氧离子。因此，水岩作用过程通常发生在地下水面以上的地表岩层，而在游离氧较少的地区，主要发生还原反应。

1.4离子交换作用由于在地下水溶液中存在有多种的阴离子和阳离子，在这些离子中那些结合能力强的离子可以将岩石中含有的一些离子置换出来，进而产生新的物质。最为常见的是，水中含有的氢离子可以将岩石中含有的钾离子和钠离子置换出来，进而导致岩石的溶解。地下水和岩石之间的水化作用严重破坏了岩石的结构，并降低了岩石的强度。1.5其他因素这些因素主要包括酸性腐蚀和化学沉淀等。所谓酸性腐蚀就是在水中含有的酸性物质对岩石的腐蚀作用，其主要是含有的弱酸性盐类物质导致的岩石的溶解。而所谓的化学沉淀则是指因为水分的蒸发和伴随着温度的变化，使某些物质从岩石中脱落，破坏岩石结构的稳定性。除此之外，化学沉淀也是导致矿床形成的一个关键性因素。

2水岩化学作用与斜坡水文地质之间的联系

2.1水岩化学作用和斜坡风化分带之间的关系在气候湿热等地区，水岩化学作用会严重影响斜坡的演化过程。我们知道土壤层和落叶层是组成土层的两个重要部分，但是在实际条件下，在土壤层的下层还有一层由氧化物质和粘土物质等成分组成的残坡积层。而水岩化学作用是土层形成的关键。经过漫长时间的转化，腐岩带可以形成土层，而腐岩带则是由风化岩带逐渐形成的，风化岩带的主要特征是含有众多的核心石。风化岩带出现的高度非均匀质的特性，使得岩石的结构变得不稳定，而导致这一现象出现的重要因素就是水岩化学作用。

2.2地下水的含量与分布与斜坡水文地质之间的关系地下水在诱发斜坡岩体演化过程的同时，也会影响地下水本身的含量和分布发生相应的变化。例如，在温湿气候的区域，斜坡演化过程更容易受到地下水分布和含量变化的影响，尤其是在含有丰富土层粘土矿物的地区，由于地下水位的升高，会导致粘土物质向下的迁移。同时，当地下水中含有丰富的有机质时，粘土物质可以扩散到水中并随着水流发生相应的移动。这些看似细微的变化，随着时间会逐渐的积累，最终严重影响到斜坡水文地质结构的稳定性。

3水岩化学作用对斜坡失稳的控制

3.1水岩化学作用下岩质斜坡演化过程在未发生水岩化学作用之前，岩体会产生不同的结构面，一是原生结构面（在岩体形成过程中逐渐形成的），主要包括流动面、不整合面等。二是在岩体形成后产生的构造结构面，包括节理面等。三是风化裂隙面等（在外应力作用下产生）。在岩体水化过程中，结构面首先形成腐蚀带。随着反应的不断进行，在经过较长时间后，岩石中的岩块之间逐渐失去联系。其演化过程中可以总结为：表层岩石变为土壤，并和外来物质形成土壤带；腐蚀带的形成；随着风化程度的加深，岩土斜坡逐渐形成由不同厚度土层组成的土质斜坡。

3.2水岩化学作用对斜坡岩石结构的影响水岩化学作用会导致岩石出现风化现象，进而造成粘土物质大量出现在暴露的地壳中。但是，斜坡中的粘土物质的来源主要是三大岩类的次生变化和沉积岩。在斜坡中所含有的粘土物质会促进斜坡的演化，尤其是当粘土物质留在原地时，会直接导致岩石结构面发生变化。而当斜坡发生蠕变时，会导致岩石整体质量以及稳定性的严重降低，但是这却会导致坡体空隙度和吸收降水能力的升高，进而导致斜坡地下水径流加剧，这样不仅会促进既有粘土矿物的迁移，而且会促进次生粘土矿物的形成。而在斜坡中形成粘土矿物的水岩化学作用是不对称的，这样会加剧对斜坡岩石结构稳定性的破坏。

作者：冼亿雄单位：广西壮族自治区水文地质工程地质队