地下水流经冰川下的沉积物的基本法律
如果冰川或冰盖取决于透水层,无论是摇滚或软沉积物的一部分冰融水将进入床上,被疏散为地下水,由相同的物理规则,地下水流动承压含水层在冻结成冰的区域。然而,主要区别是(我)流是由水力梯度由冰覆盖,和(2)中的一些地下水可能流水冰川沉积物是否变形,以应对压力。
基底融水将进入下层如果压力ice-bed接口是大于床内的压力。如果床是多孔介质等冰川沉积物和大多数其他沉积岩,水流将由达西定律
问在哪里水通量,K是水力传导率,是流截面积,pw是吗水的密度g是重力加速度,h是水头和l是流长度。流是由水力梯度(1 /)倍增(dh / dl),主要取决于冰面斜率(施立夫,1972;喷泉&
f - 1 |
f dh) |
1 Pw g J |
我dl J |
困境,1998)。地下水的等势面封闭的冰盖运行大约平行于冰面深度对应水压力(图9.1)。在冰缘含水层中大气的压力,因此,地下水变化从局限于无侧限流。的条件下高融水补给和低的床和排水能力排水系统ice-bed接口,地下水压力可能升高冰的附近地静压力(冰川浮选点)。在这种情况下地下水补给停止因为平衡压力和缺乏落差沉积物。
地下水流量下多种燃料的冰川和冰盖将会影响冻土的分布ice-marginal领域(例如Haldorsen et al ., 1996;卡特勒et al ., 2000)和中部地区冰盖下基底冻结可能发生由于冷平流冰(图9.1 b)。由于冻土透水数量级低于相同土壤解冻状态(Williams &史密斯,1991),永冻层将作为一个封闭层。加压地下水因此将被迫在永冻层,和在排水系统首先将终止在冻土地带或不连续的冰冻的地面如融区在河流、湖泊和结束盐穹顶。
加压,经常自流(Haldorsen et al ., 1996;花&克拉克,2002 b;鲜花et al ., 2003)地下水在冰川边缘可引起水力压裂的沉积物和岩石。博尔顿& Caban(1995)认为,这种骨折可能发生约400米的深度,和区域影响水力压裂可以扩展几十公里的冰前陆。他们给的例子小规模沉积物堤坝填充水力压裂在斯匹次卑尔根,英格兰和瑞典(参见Larsen & Mangerud 1992;范德梅尔先生et al ., 1999;Grasby et al ., 2000)。板9.1显示了德国西北部的水力压裂相似的起源。
加压地下水也会促进形成推动碛,底辟构造和大型挤压碛(博尔顿et al ., 1993;博尔顿& Caban, 1995),通常由沉积物液化。承压地下水在冰前能够提升放松,厚厚的岩石板(Bluemle &克莱顿,1984;Pusch et al ., 1990),这可能会被冰存allochtho-nous木筏和大型社区内冰川沉积物(但et al ., 1989)。水压力增加也会发生在冰川下的含水层,楔形的方向冰川流。这种地下水陷阱glaciotectonism在德国西北部的一个重要原因在过去冰川作用(Piotrowski, 1993),在丹麦和沿主要促进glaciotectonism固定线(Piotrowski et al ., 2004;图9.2)。冰变形也可能是由于快速撤退,一片土地,加压地下水暴露,导致沉积物的崩盘前的压力平衡。
地下水动力学,尤其是流场速度和速率,强烈依赖于下层孔隙度和渗透系数,充当“按钮,打开和关闭冰川下的排水阀”(花&克拉克,2002)。在排序的情况下颗粒材料,如沙子和砾石,冻土带下这些参数差别并不是很大的非冻土带及其条件。更加难以估计水文地质参数的冰川下的钱柜,然而这沉积物类型是特别而作的冰表面冰表面
-
- 图9.1的示意图表示地下水排水通过冰川下的冰川含水层下搁在解冻(a)和部分冷冻(B)床上。
例如,因为它将立即发生在大多数冰川和是第一个沉积物在冰川下的地下水的途径到床上。
当一个基底到扩张是由于剪切变形和高孔隙水压力,孔隙度大约是0.4(布兰肯希普et al ., 1986;恩格尔哈特et al ., 1990 b),而non-dilated钱柜似乎疏密度约0.25 - -0.3(喷泉&困境,1998)。区别与流速的增加10倍。渗透系数的钱柜冰期变化几个数量级,通常10 - 1和10-7ms-1之间(冻结&樱桃,1979),与一个极端影响地下水通量(见达西方程)。
电导率,直到下一个冰川预计会有相应变化,但其直接测定复杂由于限制的可访问性冰川的床位。因此,可靠的估计是稀缺。原位估计使用不同方法的例子,和一些实验室检测到样品收集的现代冰川和冰盖下,给出在表9.1和显示之间的极端值的传播一些10和10 - 12 ms-1。值得注意的是,原位测量导率往往收益率高于实验室测试,由于大规模non-Darcian流动通路和大规模到异构性问题(例如戈贝尔et al ., 2001),沙和砾石等镜头,在自然界中观察到但不占在实验室测试。
除了结构成分,也压缩和剪切变形影响冰川下的电导率的收款机。导致高度的各向异性分布到属性和水平传导到两个数量级大于垂直一个由于粒子对齐,如图所示的实验(例如穆雷& Dowdeswell, 1992)。直到变形响应冰川的压力可能会增加电导率(扩张的情况;克拉克,1987 b)或减少(在压实的情况下),演示实验的哈伯德& Maltman (2000)。他们还表明,渗透系数在钱柜逆相关有效的冰川因为压力加压孔隙水防止沉积物压实和关闭排水通路。
如果直到发生普遍的变形,大量地下水可能是流水对多孔变形层内的冰缘(小巷et al ., 1986 a, 1987)。这种变形可能破坏排水路径在ice-bed接口(克拉克et al ., 1984),但它会加强排水通过床(Murray & Dowdeswell, 1992)。尽管我们仍然支离破碎的知识钱柜冰川下的水文地质特性,这些属性可以安全地得出结论,一个极其在空间和时间不同,受到原料的性质和应力的应用覆盖冰川。
继续阅读:佛120 8000丹麦奥尔胡斯C
这篇文章有用吗?