紐西蘭天然冰川地下水如何使用

1. 冰川堆積地區的地下水

在地質歷史時期曾有過多次大規模的冰川活動，第四紀是地史上最大的一次冰川活動時期，我國南圓薯陵北方許多地區都有冰川堆積物，有些成為富水性良好的含水層。

圖9－17 滇東黔西盤水公路側冰川堆積層上的潛水

冰川在運動過程中，攜帶有大量岩石碎塊橘戚、礫石、砂及黏土物質等，這些粗細不等的物質毫無分選地被冰川運送和堆積下來，成為冰磧泥礫。手茄這種冰磧物的透水性極弱，除局部地區含有砂礫石透鏡體外，基本上是不透水的。由於冰磧物隔水，所以在其上或其下可以找到含水和富水層位。在其旁側如有透水岩層，地下徑流受冰磧物阻隔，在其迎水一側就可以匯集較豐富的地下水(圖9－17)。

若冰磧物被冰水再搬運、堆積而成冰水沉積物時，已經過了初步的磨圓和分選，原來的泥礫混合物已變成透水性好的砂礫層，並帶有一般沖積物的特點，砂礫透水性好，賦存潛水，在一定埋藏條件下也可形成承壓水。水量較大，水質較好，但各地厚度不一，富水性也有差異。冰磧泥礫和冰水砂礫一般都堆積在同一冰谷中，形成交錯發育的山谷冰川堆積。例如東北諾敏河U形冰蝕谷中，冰川堆積物厚30～40m，下部是不透水的冰磧泥礫層，其上部是含水的後期冰水砂礫層，滲透系數為21～203m/d。

2. 研究人員在南極冰層下發現地下水

研究人員在南極冰層下發現地下水

研究人員在南極冰層下發現地下水，研究人員計算出，如果他們能將地下水從沉積物中擠壓到地表，將能形成一個深達220至820米的湖泊。研究人員在南極冰層下發現地下水。

研究人員在南極冰層下發現地下水1

在南極洲冰層以下的沉積物中，科學家首次發現了一個巨大的地下水系統。根據日前發表在《科學》雜志上的新研究，這一地下水系統可能與濕海綿一樣稠密，揭示了該地區未被勘探的部分，並可能對南極洲如何應對氣候危機產生影響。

覆蓋南極洲的冰蓋並不是一個堅硬的整體。南極洲的研究人員近年來發現了數百個相互關聯的液態湖泊和河流，它們蘊藏在冰層中。但這是第一次在冰下沉積物中發現大量液態水。

研究人員集中研究了約96.6公里寬的惠蘭斯湖冰流，這是流向世界上最大的羅斯冰架的六條冰流之一。

研究人員使用大地電磁成像技術，在2018—2019年測量了地下水，並繪制了冰層下的沉積物地圖。該技術可以檢測冰、沉積物、則告基岩淡水和鹽水傳導的不同程度的電磁能，並根據這些不同的信息源創建地圖。這項研究是第一次使用這種技術來尋找冰川下的地下水。

研究人員計算出，如孫模明果從100平方公里的沉積物中擠出地下水，那麼它將形成一個220米到820米高的水柱，至少是冰層內和冰層底部淺水系統的10倍，甚至可能比這還要高得多。

該研究的主要作者、美國加州大學聖地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所的博士後研究員克洛伊·古斯塔夫森打比方說，美國帝國大廈高達420米，

「在較淺的一端，南極冰層地下水水柱可以達到帝國大廈的一半高。在最深的一端，幾乎達到了兩座帝國大廈堆疊在一起的高度。這一點很重要，因為這一地區的冰下湖泊有2到15米深，僅僅只是帝國大廈的一到四層樓高」。

測繪顯示，隨著地下水的深入，水變得越來越咸，這是地下水系統形成的結果。

海水可能在5000至7000年前的溫暖時期到達該地區，使沉積物被鹹海水浸透。當冰層前進時，由上方壓力和冰基摩擦產生的新鮮融水被迫進入上部沉積物。研究論文合著者、哥倫比亞大學地球與環境科學副教授克里·基稱，現在它可能會繼續向下過濾並混合到地下水中。

研究人員表示，需要做更多的工作來了碼敏解地下水發現的影響，特別是與氣候變化和海平面上升有關的影響。

研究人員在南極冰層下發現地下水2

研究人員首次發現了南極冰流下的地下水。這一發現證實了科學家們已經懷疑但直到現在還無法驗證的事實。科學家們需要來自南極冰蓋所有部分的數據以了解該系統如何運作以及它是如何隨著時間的推移對氣候作出反應而變化。

這項研究讓人們看到了南極冰蓋中一個以前無法進入和未被探索的部分，並且還提高了科學家對它可能影響海平面的理解。

加州大學聖地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所的博士後研究員Chloe Gustafson指出：「冰流非常重要，因為它們將南極洲約90%的冰從內部輸送到邊緣。這些冰流底部的地下水可以影響它們的流動方式，從而有可能影響到南極大陸上的冰的運輸方式。」

盡管研究小組只對一條冰流進行了成像，但在南極洲還有很多。Gustafson說道：「這表明，在更多的南極洲冰流下面可能有地下水。」

來自斯克里普斯海洋學和哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的一個科學家團隊領導了這個項目。Gustafson和六位合作者在2022年5月6日的《科學》上報告了他們的`發現。

這項研究的報告共同作者、斯克里普斯冰川學家和斯克里普斯極地中心的共同主任Helen Amanda Fricker說道：「從我們對地球如何運作的理解來看，南極洲下面有地下水，這一直是一個假設，但我們之前一直無法測量它。」

研究人員在2018-2019年的野外季節通過使用一種稱為磁電法的地面地球物理電磁(EM)方法測量地下水。該方法利用地球電場和磁場的變化來測量地下的電阻率。這項研究是第一次使用這種方法來尋找冰川冰川下的地下水。

Fricker表示：「這種技術通常沒有在極地環境中使用過。這很好地證明了這項技術的威力及它不僅能給我們帶來對南極洲的了解，而且還能給格陵蘭島和其他冰川地區帶來多大的了解。」

自20世紀90年代以來，該技術一直在南極洲使用，但那些研究旨在對深度遠低於10公里的深層地殼特徵成像。然而這些研究確實產生了一個效果，即證明了科學家也可以在冰和雪上使用磁遙感技術。

Gustafson表示：「我們採用了他們的例子，並將其應用於一個淺層的水文問題，在5公里的冰下環境中。」

在過去的十年時間中，機載電磁技術被用來對麥克默多干谷的一些薄冰川和永久冰凍區下面的100到200米的淺層地下水進行成像。但這些技術只能看穿約350米的冰層。

Gustafson及其同事收集數據的惠蘭斯冰川其厚度約為800米。他們的新數據填補了以前那些深層和淺層數據集之間的一個巨大空白。

哥倫比亞大學地球和環境科學副教授、斯克里普斯海洋學系校友Kerry Key指出：「我們從冰床到約五公里甚至更深的地方進行了成像。」

「我的希望是，人們將開始把電磁學視為標准南極地球物理工具箱的一部分，」Gustafson說道。

據了解，這項新研究是基於被動收集的、自然產生的磁電信號來測量電阻率的變化。

Gustafson表示，由於淡水會在他們成像中跟鹹水顯示出很大的不同，所以這相當於告訴了他們關於地下水的特徵。

中華盛頓大學的合作者Paul Winberry提供的地震成像數據則增強了電磁測量的效果。這些數據證實了在現場團隊的磁電測量之間的60英里范圍內存在著埋藏在冰雪之下的厚重沉積物。

研究人員計算出，如果他們能將地下水從沉積物中擠壓到地表，將能形成一個深達220至820米的湖泊。

Key指出，地下水可能存在於其他行星或衛星的類似條件下，而它們正在從其內部釋放出熱量。「你可以想像在液體的內部有一個冰凍的蓋子，不管它是完全的液體還是液體飽和的沉積物。你可以認為我們在南極洲看到的東西可能類似於你在木衛二或其他一些冰雪覆蓋的行星或衛星上發現的東西。」

此外，冰川下的地下水的存在對大量碳的釋放也有影響，這些碳以前則是由適應海水的微生物群落儲存的。

「地下水運動意味著有可能有更多的碳被輸送到海洋中，而不是我們以前所考慮的那，」Gustafson說道。

研究人員在南極冰層下發現地下水3

長期以來，研究人員一直懷疑南極洲的冰面下可能埋藏著地下水，但直到現在還沒有確鑿的證據。

在5月5日發表於《科學》的一項研究中，科學家給南極洲做了一個「巨型核磁共振」成像研究，並第一次繪制出冰蓋下部分區域的地圖。研究指出，南極洲冰面下隱藏著大量的水。

在南極洲的冰蓋內，相對快速移動的冰通過冰走廊流向海洋。美國加州大學聖迭戈分校的Chloe Gustafson說：「冰流負責將南極洲90%的冰帶到邊緣，所以它們對於了解南極洲的冰最終如何進入海洋非常重要。」

「這有點像水滑梯。如果冰流底部有水，它就可以走得很快，但如果沒有水，就走得沒那麼快。」她說，推動冰移動離不開液態水，因為水可以起到潤滑作用，形成平整面。

研究人員已經知道，冰流和地面之間可能存在淺水池，通常是幾毫米到幾米深。但是Gustafson和同事想知道，在南極洲西部的惠蘭斯冰流下面是否有一個更大的流動水池。

通過測量地震活動和電磁場，研究小組發現了一層千米厚的沉積物，包含了新鮮冰川水和古海水的混合物。其含水量是冰流下面較淺水池的10倍多，而且水似乎在深部區域和淺部區域之間流動。

這種明顯的聯系表明，地下水可能對控製冰流的速度很重要，同時這一過程對於預測氣候變化對海平面的影響至關重要。

Gustafson表示：「整個南極洲冰蓋含有足以導致海平面上升約57米的水。最終，我們希望了解冰從大陸流入海洋的速度，以及對海平面上升的影響。」

3. 冰川地下水開發利用前景

有較大的開發利用前景。滾裂冰川地下水具有優質的水質和較為穩定的水量，適合作為飲用水、灌溉水、養殖水等用途。冰川地下水開發利用可以緩解地大鬧閉表水資源的緊張局勢，提高水資源的綜合利用效率，具有彎清重要的戰略意義。

4. 如何用地下水製冷

首先要有一個吸熱器,可以利用舊空調機的室外機的冷凝管,保留鄭帶其中的風扇.另外要一台合適喊伏蘆的抽水泵,將井水抽上來通過冷凝管循環,風扇將室內空氣吹過冷凝管,使溫度降低.由於井水的溫度不能象空調機蒸發器產生那樣低的溫度,所以應加大吸熱器的吸熱面積.還有就是由於水的熱容量大,所以水的流速不用太大,不過你還要考慮到循環回去的水怎麼處理,是回到井裡?還是送廳判上水塔?水井的水流量夠不夠

5. 冰川地下水開采需要許可嗎

冰川地下水sk-采需要許可嗎

是的，採用冰川地下水需敗檔磨要獲得許可。根據《中華人民察斗共和國水法》第六十九條規定，水資蠢數源的開發利用，必須經過許可。因此，採用冰川地下水也需要獲得許可。

6. 地熱能--地下水的利用

人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫療，利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘乾穀物等。但真正認識地熱資源並進行較大規模的開發利用卻是始於20世紀中葉。地熱能的利用可分為地熱發電和直接利用兩大類，而對於不同溫度的地熱流體可能利用的范圍如下：
1、2O0～400℃直接發電及綜合利用；
2、150～200℃雙循環發電，製冷，工業乾燥，工業熱加工；
3、10O～15O℃雙循環發電，供暖，製冷，工業乾燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品；
4、50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業乾燥；
5、20～50℃沐浴，水產養殖，飼養牲畜，土壤加溫，脫水加工；
現在許多國家為了提高地熱利用率，而採用梯級開發和綜合利用的辦法，如熱電聯產聯供，熱電冷三聯產，先供暖後養殖等。
近年來，國外對地熱能的非電力利用，也就是直接利用，十分重視。因為進行地熱發電，熱效率低，溫度要求高。所謂熱效率低。就是說，由於地熱類型的不同，所採用的汽輪機類型的不同，熱效率一般只有6.4～18．6％，大部分的熱量白白地消耗掉。所謂溫度要求高，就是說，利用地熱能發電，對地下熱水或蒸汽的溫度要求，一般都要在150℃以上；否則，將嚴重地影響其經濟性。而地熱能的直接利用，不但能量的損耗要小得多，並且對地下熱水的溫度要求也低得多，從 15～180℃這樣寬的溫度范圍均可利用。在全部地熱資源中，這類中、低溫地熱資源是十分豐富的，遠比高溫地熱資源大得多。但是，襪咐弊地熱能的直接利用也有其局限性，由於受載熱介質—熱水輸送距離的制約，一般來說，熱源不宜離用熱的城鎮或居民點過遠；不然，投資多，損耗大，經濟性差，是劃不來的。
目前地熱能的直接利用發展十分迅速，已廣泛地應用於工業加工、民用採暖和空調、洗浴、醫療、農業溫室、農田灌溉、土壤加溫、水產養殖、畜禽飼養等各個方面，收到了良好的經濟技術效益，節約了能源。地熱能的直接利用，技術要求較低，所需設備也較為簡易。在直接利用地熱的系統中，盡管有時因地熱流中的鹽和泥沙告族的含量很低而可以對地熱加以直接利用，但通常都是用泵將地熱流抽上來，通過熱交換器變成熱氣和熱液後再使用。這些系統都是最簡單的，使用的是常規的現成部件。
地熱能直接利用中所用的熱源溫度大部分都在40℃以上。如果利用熱泵技術，溫度為20℃或低於20℃的熱液源也可以被當作一種熱源來使用（例如美國、加拿大、法國、瑞典及其他國家的做法）。熱泵的工作原理與家用電冰箱相同，只不過電冰箱實際上是單向輸熱泵，而地熱熱泵則可雙向輸熱。冬季，它從地球提取熱量，然後提供給住宅或大樓（供熱模式）；夏季，它從住宅或大樓提取熱量，然後又提供給地球蓄存起來（空調模式）。不管是哪一種循環，水都是加熱並蓄存起來，發揮了一個獨立熱水加熱器的全部的或部分的功能。由於電流只能用來傳熱，不能用來產生熱，因此地熱泵將可以提供比自身消耗的能量高3～4倍的能量。它可以在很寬的地球溫度范圍內使用。在美國，地熱泵系統每年以 20％的增長速度發展，而且未來還將以兩位數的良好增長勢頭繼續發展。據美國能源信息管理局預測，到2030年地熱泵將為供暖、散熱和水加熱提供高達68Mt油當量的能量。
對於地熱發電來說，如果地熱資源的溫度足夠高，利用它的好方式就是發電。發出的電既可供給公共電網，也可為當地的工業加工提供動力。正常情況下，它被用於基本負荷發電，只在特殊情況下，才用於峰值負荷發電。其理由，一是對峰值負荷的控制比較困難，再就是容器的結垢和腐蝕問題，一旦容器和渦輪機內的液體不滿和讓空氣進入，就會出現結垢和腐蝕問題。
總結上述，地熱能利用在以下四方面起重要作用。
1．地熱發電
地熱發電是地熱利用的最重要方式。高溫地熱流體應首先應用於發電。 地熱發電和火力發電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉變為機械能，然後帶動發電機發電。所不同的是，地熱發電不象火力發電那樣要備有龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地熱能。地熱發電的過程，就是把地下熱能首先轉變為機械能，然後再把機械能轉變為電能的過程。要利用地下熱能，首先需要有「載熱體」把地下的熱能帶到地面上來。目前能夠被地熱電站利用的簡氏載熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同，可把地熱發電的方式劃分為蒸汽型地熱發電和熱水型地熱發電兩大類。
地熱發電示意圖
（1）蒸汽型地熱發電
蒸汽型地熱發電是把蒸汽田中的干蒸汽直接引人汽輪發電機組發電，但在引人發電機組前應把蒸汽中所含的岩屑和水滴分離出去。這種發電方式最為簡單，但干蒸汽地熱資源十分有限，且多存於較深的地層，開采技術難度大，故發展受到限制（參考《資源》欄目有關文章）。主要有背壓式和凝汽式兩種發電系統。
（2）熱水型地熱發電
熱水型地熱發電是地熱發電的主要方式。目前熱水型地熱電站有兩種循環系統：a、閃蒸系統。閃蒸系統如圖1所示。當高壓熱水從熱水井中抽至地面，於壓力降低部分熱水會沸騰並「閃蒸」成蒸汽，蒸汽送至汽輪機做功；而分離後的熱水可繼續利用後排出，當然最好是再回注人地層。 b、雙循環系統。雙循環系統的流程如圖2所示。地熱水首先流經熱交換 器，將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體，使之沸騰而產生蒸汽。蒸汽進人汽輪機做功後進人凝汽器，再通過熱交換器而完成發電循環。地熱水則從熱交換器回注人地層。這種系統特別適合於含鹽量大、腐蝕性強和不凝結氣體含量高的地熱資源。發展雙循環系統的關鍵技術是開發高效 的熱交換器。
圖1 熱水型地熱發電的閃蒸系統
圖2 熱水型地熱發電的雙循環系統
地熱發電的前景是取決於如何開發利用地熱儲量大的乾熱岩資源。圖3是利用乾熱岩發電的示意圖。其關鍵技術是能否將深井打人熱岩層中。美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫科學試驗室正在對這一系統進行遠景試驗。
圖3 利用於熱岩發電的示意圖
2．地熱供暖
將地熱能直接用於採暖、供熱和供熱水是僅次於地熱發電的地熱利用方式。因為這種利用方式簡單、經濟性好，倍受各國重視，特別是位於高寒地區的西方國家，其中冰島開發利用得最好。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個地熱供熱系統，現今這一供熱系統已發展得非常完善，每小時可從地下抽取7740t80℃的熱水，供全市11萬居民使用。由於沒有高聳的煙囪，冰島首都已被譽為「世界上最清潔無煙的城市」。此外利用地熱給工廠供熱，如用作乾燥穀物和食品的熱源， 用作硅藻土生產、木材、造紙、製革、紡織、釀酒、製糖等生產過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地熱應用工廠就是冰島的硅藻土廠和紐西蘭的紙槳加工廠。我國利用地熱供暖和供熱水發展也非常迅速，在京津地區已成為地熱利用中最普遍的方式。
3．地熱務農
地熱在農業中的應用范圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地熱水灌溉農田，可使農作物早熟增產；利用地熱水養魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產率；利用地熱建造溫室，育秧、種菜和養花；利用地熱給沼氣池加溫，提高沼氣的產量 等。 將地熱能直接用於農業在我國日益廣泛，北京、天津、西藏和雲南等地都建有面積大小不等的地熱溫室。各地還利用地熱大 力發展養殖業，如培養菌種、養殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等。
4．地熱行醫
地熱在醫療領域的應用有誘人的前景，目前熱礦水就被視為一種寶貴的資源，世界各國都很珍惜。由於地熱水從很深的地下提取到地面，除溫度較高外，常含有一些特殊的化學元素，從而使它具有一定的醫療效果。如合碳酸的礦泉水供飲用，可調節胃酸、平衡人體酸鹼度；含鐵礦泉水飲用後，可治療缺鐵貧血症； 氫泉、硫水氫泉洗浴可治療神經衰弱和關節炎、皮膚病等。 由於溫泉的醫療作用及伴隨溫泉出現的特殊的地質、地貌條 件，使溫泉常常成為旅遊勝地，吸弓怕批療養者和旅遊者。在日本就有1500多個溫泉療養院，每年吸引1億人到這些療養院休養。我國利用地熱治療疾病歷史悠久，含有各種礦物元素的溫泉眾多，因此充分發揮地熱的行醫作用，發展溫泉療養行業是大有可為的。
未來隨著與地熱利用相關的高新技術的發展，將使人們能更精確地查明更多的地熱資源；鑽更深的鑽井將地熱從地層深處取出，因此地熱利用也必將進人一個飛速發展的階段。

7. 天然礦泉水和天然冰川水有什麼區別

《飲用天然國家標准》對礦泉水的定義：從地下深處自然湧出的或經人工揭穿、未受污染的地下礦泉水，含有一定量的礦物鹽、微量元素或二氧化碳氣爛空體；在通常情況下，其化學成分、流量、水溫等動態指標在天然波動范圍內相對穩定。分為醫療礦泉水、人工礦泉水和飲用天然礦泉水三類。冰川水是冰川融水滲入地下，經地岩、地磁、地熱、高壓等作用，滲透、運哪過濾、礦化，以泉涌形式噴涌而出的的天然礦泉水，被賦予很高的能量與活性。冰川泉水特點：接近零污染，高能態水，表面張力大，熔點、沸點低、低氘氣，富含天然微量元旁歷碼素，且比例均衡，天然弱鹼性，ph7.8~8.2，結構化小分子團水，半幅寬50hz~80hz，水齡長，均在1000年以上

8. 為什麼說冰川深層地下水不能直接利用

剩下的2%並不能全部被直接利用

9. 地下水、冰川和風的剝蝕作用

（一）地下水的潛蝕作用

地下水在運動過程中對周圍岩石的破壞作用稱為地下水的潛蝕作用。地下水主要在岩石空隙中滲流，流速慢、水量分散、沖擊力小，所以其機械潛蝕作用很弱。但由於地下水的化學成分較復雜，常含有較多CO₂ 和各種溶劑，因而化學潛蝕作用顯著。

地下水的化學潛蝕作用是通過地下水對可溶性岩石溶解並把溶解下來的物質帶走，使岩石產生破壞的。地下水對任何岩石都可進行不同程度的溶蝕，但最為常見的溶蝕作用發生於一些可溶性岩石地區，如石灰岩地區，其溶蝕過程是：

地球科學概論（第二版）

這樣便使難溶的CaCO₃ 變成易溶的Ca［HCO₃］₂ 而隨地下水帶走。地下水沿岩石空隙流動並溶解岩石，使空隙擴大，在岩石內形成各種形狀與大小的洞穴。溶蝕作用不斷進行，洞穴不斷增多、擴大，最終導致洞穴上部岩層因失去支撐而垮塌，形成千姿百態的地表形態。

通常把在可溶性岩石地區發生的以地下水為主（兼有部分地表水的作用）對可溶性岩石進行以化學溶蝕為主、機械沖刷為輔的地質作用以及由此產生的崩塌作用等一系列過程稱為岩溶作用或喀斯特作用（karstification）。形成的地形稱岩溶地形或喀斯特地形。

岩溶作用的發生要具備一些基本條件，概括起來有以下幾個方面：

（1）可溶性岩石

岩石的可溶性是發生岩溶作用的必要條件。岩石的可溶性主要取決於岩石的化學成分。像由硅酸鹽礦物組成的岩石很難溶於水，如岩漿岩、大多數變質岩，所以岩溶作用在這些地區難以進行。而碳酸鹽岩較易溶於水，所以岩溶作用主要發生在灰岩、白雲岩發育的地區。

（2）岩石的透水性與流動性

透水性強的岩石利於岩溶作用的進行。在這些岩石中的地下水運動速度相對較快，新鮮的地下水不斷補充，使地下水總處於不飽和狀態，具較大溶蝕能力。岩石的透水性主要取決於岩石的結構、構造、破碎程度和空隙的連通性。由粗顆粒或大小不均勻的碎屑組成的岩石透水性強，利於地下水流動。岩石破碎、裂隙發育時其透水性好，反之則差。所以在石灰升拿岩的破碎部位，地下水易於流動，岩溶作用也最為發育。

（3）地下水的溶蝕能力

地下水的溶蝕能力取決於CO₂ 的含量和適宜的氣候條件。CO₂ 的含量越高，其溶蝕能力越強。在地下較深處，滲流於岩石裂隙中的地下水，由於圍壓較大，可溶解較多的CO₂；而在地表，因壓力較小，CO₂ 含量較低。另外，CO₂ 的含量還與溫度有關，溫度高溶解的CO₂ 就少。氣候條件對地下水的溶蝕能力影響很大，在降雨量大的地區，地表水充沛，下滲的水量也大，地下水具有豐富的補給水源，使地下水的成分常處於不飽和狀態，大大地增加其溶蝕能力，所以潮濕氣候區比乾旱氣候區岩溶作用更發育。溫度除影響水中的CO₂ 含量外，更重要的是加速了化學反應的進行，所以氣溫高的地區溶解過程要更快一些。此外，潮濕、炎熱的地區，植物繁茂，生物作用也可使水中有機酸含量增加，因而加強地下水的溶蝕能力。所以在潮濕、炎熱地區岩溶作用最為發育。

岩溶作用可形成各種地形。由於岩溶作用的方向受地下水運動方向影響，因而在不同的地下水分布帶具有不同特徵的岩溶地貌，根據地下水的運動特徵和岩溶地形的延伸方向，大致可分為以下兩類：

（4）地下水的垂直運動與岩溶地形

在包氣帶，地下水主要作垂直運動，因而岩溶地形也沿垂直方向發育，主要有溶溝、石芽、落水洞、溶斗等（圖5-17）。溶溝和石芽分布於地表，是地表水（片流）向地下水轉化的過程中溶蝕地表岩石而形成的溝、槽和脊狀突起。由於地表凹凸不平或受裂隙的影響，在凹入的地方片流的流量較大，流速快；而在凸吵宏搭出的地方片流的流量小，流速慢。因而產生不同的溶蝕速度，溶蝕速度快的地方形成凹入的溝、槽，而溶蝕速度慢的地方形成突出的脊。確切地說，溶溝、石芽是地面流水和地下水共同作用的結果。如果灰岩的層理水平，又發育有垂直的裂隙，在地面流水絕棗和地下水沿裂隙溶蝕作用下，使溶溝加深、石芽增長，就可形成巨型「石芽」，稱石林。如果地面流水沿裂隙下滲不斷補充地下水，溶蝕裂隙兩側的岩石，形成向深度發展的陡立深洞，稱落水洞。落水洞是地面流水不斷補充地下水的主要途徑。溶斗即岩溶漏斗，是分布於地表及淺處的形態如碟狀、碗狀或漏斗狀的溶蝕窪地，它的形成除地面流水和地下水沿垂直方向溶蝕外，還有重力的崩塌作用。

圖5-17 岩溶地形示意圖

（5）地下水的水平運動與岩溶地形

在潛水面附近，地下水作近於水平方向的運動，因而溶蝕作用沿水平方向發展。岩石經溶蝕後形成水平方向延伸的溶洞。溶洞的延伸方向大致可代表潛水面的位置。當地殼運動在一段時期內較穩定或潛水面不變時，地下水沿水平方向溶蝕岩石，逐漸擴大空隙形成溶洞。溶洞的形成除與溶蝕作用有關外，還與重力崩塌作用有關，一個巨大溶洞的形成常常是它們兩者共同作用的結果。溶洞的大小很不一致，小者只有數米，大者可達幾百千米，有的溶洞高達200 m。如果地殼發生階段性升降運動，潛水面也相應發生變化，從而可形成分布於不同高程的溶洞，每一排溶洞代表一次地殼穩定時期的潛水面的位置。

（二）冰川的刨蝕作用

冰川在流動過程中，以自身的動力及挾帶的砂石對冰床（指冰川占據的槽、谷）岩石的破壞作用稱為冰川的刨蝕作用。其方式有挖掘作用和磨蝕作用兩種，無論哪種方式，都是一種機械破壞過程。

1.挖掘作用

又稱拔蝕作用，是指冰川在運動過程中，將冰床基岩破碎並拔起帶走的作用。冰川底部的冰在上覆巨厚冰層的壓力下，部分融化，冰融水滲入冰床基岩的裂隙中，滲入的水，由於壓力的減小而重新結冰，並與冰川凍結在一起，當冰川向前運動時，就把凍結在冰川中的岩石拔起，隨冰川帶走。挖掘作用的強弱受岩石的性質、冰層的厚度等因素影響。冰床岩石的裂隙越發育，冰層越厚，挖掘作用越顯著（圖5-18）。挖掘作用在冰床的底部最為發育，兩側次之。在挖掘作用下，冰床岩石不斷遭受破壞，其結果是冰床加深。在挖掘作用過程中，自始至終有冰劈作用的參與，冰劈作用不斷使裂隙擴大，岩石破碎，利於挖掘作用的進行。

2.磨蝕作用

又稱銼蝕作用，是指冰川以凍結在其中的岩石碎屑為工具進行刮削、磨蝕冰床的過程。由於冰川是一種固體，凍結在冰川中的岩屑不能自由轉動，當冰川流動時，岩屑和冰川也一起整體運動，在岩屑和冰床接觸時，岩屑就像銼刀一樣銼削冰床中的岩石，使冰床岩石破碎（圖5-18）。在被銼削的岩石上常留下一些痕跡，如冰川擦痕、磨光面（冰滔面）等。冰川擦痕一般呈楔形，其延伸方向與冰川的運動方向一致，並且是由粗的一端指向細的一端。具有冰川擦痕的礫石稱條痕石。磨蝕作用的強弱主要取決於冰川含岩屑的數量和岩屑的性質、冰層的厚度以及冰川的流速等。

圖5-18 冰川的刨蝕作用示意圖

（據W.K.漢布林，1980）

a—冰川在前進中遇到冰床基岩的凸起，凸起處有裂縫；b—冰川的挖掘作用將冰床凸起處的基岩破碎掘起，掘起的岩塊凍結在冰川底部或邊部被帶走，並藉以進一步磨蝕基岩表面

挖掘作用和磨蝕作用是同時進行的，但在冰床的不同部位這兩種方式作用的強度不完全相同。一般在冰床的凸起部位與迎流面磨蝕作用較強，而在冰床的背流面、冰床底部及冰川後緣挖掘作用較盛行一些。刨蝕作用形成的地形稱冰蝕地形，常見的有冰斗、刃脊、角峰和冰蝕谷等。

冰斗（cirque） 是由冰川的刨蝕作用形成的具三面陡壁的圍椅狀窪地，停留在冰斗中的冰川稱冰斗冰川。在冰川的冰劈、刨蝕及重力崩塌的共同作用下，窪地不斷加深，後壁及兩側不斷後退、變陡，原來的窪地就不斷擴大形成冰斗。冰斗一面開口，是冰斗冰川流出的通道。冰斗常發育在雪線附近（圖5-19）。

角峰（horn） 當三個或三個以上不同方向的冰斗，在冰川的刨蝕作用下，冰斗的後壁不斷後退，它們之間的距離不斷縮小，最終圍成一個尖銳、似金字塔形的山峰（圖5-19）。

圖5-19 冰斗、角峰、刃脊及其發育過程

（引自北京大學等，1978）

刃脊（knife edge） 相鄰的兩個冰斗冰川或山谷冰川，因冰川的刨蝕作用，冰斗的後壁或側壁，冰川穀的谷壁發生節節後退，使兩相鄰冰斗或山谷之間的山脊變得越來越窄，形成兩側陡峻、頂部尖銳的山脊，又稱鰭脊（圖5-19）。

冰蝕谷（glacial valley） 經山谷冰川刨蝕、改造而成的谷地稱冰蝕谷。冰蝕谷多數是冰川沿原來的谷地改造而形成的。經改造後的冰蝕谷一般具有以下幾個特點：橫斷面一般為「U」字形，故又稱U形谷；在縱向上較平直；谷底寬度從上游到下游逐漸有變窄的趨勢；如果因岩性及構造的差異性，谷底還可形成階梯狀地形；在谷底或谷壁上還可發育冰溜面或冰川擦痕的岩石，有時分布眾多的不對稱小石丘，形如伏卧的羊群，稱羊背石。

（三）風蝕作用

風改變地表形態的強弱主要取決於風力，風力又與風速大小直接相關。當風力達到一定的程度時，風就能移動或揚起地面的砂粒。攜帶砂粒的氣流（風）稱風砂流，風砂流是風的剝蝕作用的最主要動力。據實測，風砂流中的含砂量隨高度增加而減少，而且絕大部分砂粒集中在近地面30 cm范圍內。砂粒的粒徑大小也與高度有關，如粒徑＜0.1 mm的黏土多懸浮於高空，數量極少；粒徑＞2 mm的礫石多在近地表滾動。風砂流的含砂量直接影響風的剝蝕作用的強度，它與風速、砂粒粒徑、地面性質等因素有關。

風以自身的動力以及所挾帶的砂石對地面進行破壞的作用稱風蝕作用。它是一種純機械的破壞作用，其方式包括吹揚作用和磨蝕作用。

1.吹揚作用

風把地表的鬆散砂粒或塵土揚起並帶走的作用，稱吹揚作用。由於以風的動力，把物質吹離原地，故又稱吹蝕作用。當風刮過地面時，風就對砂粒產生正面沖擊力以及由紊流和渦流產生上舉力，如果這兩種合力大於重力，砂粒就能離開地面被揚起隨風帶走。影響吹揚作用強度的因素主要有風速和地面性質。風速大、地面植被稀少、組成地面的物質鬆散、細，吹揚作用就強烈；反之，吹揚作用就弱。在沙漠地區，地面的砂粒在吹揚作用下不斷被帶走，形成下凹的窪地，即風蝕窪地。當吹揚作用不斷進行，窪地不斷加深，當加深到潛水面時，地下水就滲流出來，窪地積水，形成風蝕湖（圖5-20），如我國敦煌的月牙湖。戈壁灘也是吹揚作用的結果，原來分布於地表上的細小物質被風吹走，而粗大的礫石保留在原地，形成戈壁灘。

2.磨蝕作用

風以挾帶的砂石對地面岩石的破壞作用稱磨蝕作用。風的磨蝕作用通常包括風挾帶砂石對地面岩石的正面沖擊和磨蝕，從而使岩石破壞、破碎。磨蝕作用的強度主要與風砂流的特徵有關，因為風砂流在近地表30 cm范圍內含砂量最高，砂粒的運動也最活躍，所以在該范圍內風的磨蝕作用最強烈。風的磨蝕作用還受風速和地面性質的影響，風速大，地面鬆散物質多，風砂流的含砂量高，風的磨蝕作用就強。

圖5-20 乾旱區風的地質作用形成的地形

（據李尚寬，1982）

①風蝕湖；②風蝕蘑菇石；③風蝕城；④風蝕柱；⑤蜂窩石；⑥新月形砂丘；

⑦塔狀砂丘；⑧砂壟；⑨風成交錯層

在長期的風蝕作用下，地面物質不斷遭受破壞和改造，可形成各種奇特的地形。在盆地的邊緣或孤立凸出的岩塊，由於近地面磨蝕作用強，向上減弱，常可形成上大下細、外形呈蘑菇狀的石塊，稱風蝕蘑菇石。若岩塊發育垂直裂隙，經長期風蝕作用和重力崩塌，可形成風蝕城和風蝕柱（圖5-20）。在一些岩壁上，由於岩性軟硬不一，抗風蝕能力不同，在風砂流的磨蝕作用下，形成大小不一的風蝕穴，如果一塊岩石的表面幾乎被大大小小的風蝕穴所包裹，其形狀似蜂窩，這種石塊稱蜂窩石。風蝕穴的形成是砂石撞擊及在洞穴里旋轉磨蝕作用的結果。風蝕作用還可沿著前期其他地質作用形成的谷地發育，通過風砂流不斷剝蝕谷地的谷壁及谷底，把它改造成風蝕谷。風蝕谷與冰蝕谷、河谷具有顯著的不同，其特點是：在平面上無規則延伸；在橫剖面上可形成上小、下大的葫蘆形；谷底極不平坦，忽高忽低，沒有從上游到下游逐漸變低的趨勢；主風蝕谷和支風蝕谷也呈無規則交匯。一些散布在戈壁灘上或沙漠中的礫石，在風的磨蝕作用下，可形成光滑的磨光面；當下次的風向改變或礫石翻動，又可在礫石上形成另一個磨光面。這樣，最終形成稜角明顯、具多個磨光面的礫石，稱風棱石。