The Groundwater Project

应用于裂缝含水层表征的结构地质学

出版年份: 2023
页数: 189

国际标准书号: 978-1-77470-009-9
https://doi.org/10.21083/978-1-77470-009-9h

引文: 费尔南德斯,A.J.,鲁洛,A.和小巴尔加斯,E.A.(2023)。 应用于裂隙含水层表征的结构地质学。地下水项目。 https://doi.org/10.21083/978-1-77470-009-9h

作者:

Amélia João Fernandes:巴西
环境研究所Alain Rouleau:加拿大魁北克大学奇库蒂米分校Eurípedes do Amaral Vargas Junior:巴西里约热内卢天主教大学和联邦大学

最后更新:2023
年 4 月 18 日 发布日期:2023 年 4 月 13 日

描述

对裂隙(硬岩)含水层的研究越来越紧迫,因为它们占据了各大洲的广大地区,并且对这种类型的含水层供水的依赖正在迅速增长。在坚硬的岩石中,地下水流经存在于裂缝中的空隙空间,形成一个相连的网络;它的表征需要结构地质学和岩石力学的知识。这本书展示了这些学科如何让我们揭示断裂网络的组织逻辑,并帮助我们构建更现实的概念模型。

硬岩的渗透率与裂缝连通性和孔径有关,两者都受到许多构造地质和岩石力学因素的约束。通过这种方式,本书为以下问题提供了见解:不同裂缝类型的几何形状如何影响连通性和孔径?构造状态(压缩、伸展和走滑)如何影响裂缝网络的一般构型?脆性变形历史如何影响断裂系统的结构和连通性?电流原位应力场如何影响裂缝的孔径?

不同的岩石类型,如沉积岩、火山岩、变质岩和侵入岩,有其典型的不连续性和预先存在的结构。这会影响原位应力如何形成不同的断裂网络架构。介绍并解释了不同地质背景下裂缝网络的概念模型、它们的连通性和优先地下水流路径。

由于裂隙孔隙度的异质分布,硬岩含水层带来了许多科学和方法上的挑战。克服这些困难的一种方法是,在可能的情况下,对大型岩石暴露进行详细的裂缝调查,并将结构地质学和岩石力学基础知识应用于收集的数据。这些工作逐渐积累了关于裂缝系统组织逻辑及其如何影响地下水流的知识。

作者访谈

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内容

1 引言

1.1 什么是裂隙含水层?

1.2 我们为什么要研究裂隙含水层?

1.3 骨折系统是否可预测?

1.4 来自硬岩的地下水对供水起着重要作用

2 骨折在哪里以及如何形成?

2.1 地壳水平:脆性与韧性变形

2.2 术语:骨折的类型

2.3 原位应力和差分应力的来源

2.4 应力大小和断裂类型

2.4.1 剪切断裂
2.4.2 延伸断裂
2.4.3 混合断裂

2.5 流体压力和水力裂缝

2.6 裂缝类型对流动的预期影响

2.7 关于裂缝类型和地下水流的亮点,并有机会运用通过阅读第 1 节和第 2 节获得的知识

3 构造状态、断裂模式和再激活

3.1 应力取向、构造机制和断层和节理的几何模式

3.2 构造机制对连通裂隙网络的影响

3.3 如何在岩石暴露中识别节理、混合裂缝和断层?

3.4 重新激活预先存在的结构

3.5 再激活对流量的预期影响

3.6 进一步的理论和阅读

3.7 构造状态和地下水流的亮点,并有机会运用通过阅读第 1、2 和 3 节获得的知识

4 概念性裂隙网络模型

4.1 地质设置

4.1.1 沉积岩
4.1.2 大陆泛洪玄武岩
4.1.3 变质和侵入火成岩
4.1.4 断层带和流体流动

4.2 过去的变形和现在的应力场对断裂系统特性的影响

4.3 脆性变形历史和当前裂隙网络流属性

4.4 系统收集用于裂缝网络建模的数据

4.5 沿裂缝网络的地下水流动亮点,并有机会运用通过阅读第 1 节至第 4 节获得的知识

从案例研究中对概念模型和地质环境的 5 个见解

5.1 沉积岩中的裂缝网络和概念流模型

5.2 泛滥玄武岩的裂缝网络概念模型

5.3 变质和侵入火成岩的裂缝网络概念模型

6 结束语

7 词汇表

8 练习

8.1 关于裂缝形成的约束和对裂缝网络属性的影响的练习

8.2 关于解释在现场收集的裂缝数据及其对地下水流的影响的练习

9 参考资料

10 盒

框 1 剪切位移对岩石裂缝透射率的影响

方框 1.1 制造自然裂缝的复制品

方框 1.2 测试设备和程序

方框 1.3 选定的结果

方框 1.4 田间条件的应用

方框 1.5 总结

方框 1.6 参考资料

插文 1.7 关于剪切流耦合实验的补充参考书目(1990-2019)

方框 2 用于水文地质应用的线状提取

框注 2.1 沿线解释的约束

框 2.2 直线形态特征

方框 2.3 裂缝的几何特性

方框 2.4 线系提取量表

框注 2.5 谱系解释的主观性

方框 2.6 崎岖地形

框注 2.7 谱系图代表性

方框 2.8 建议

方框 2.9 参考资料

11 锻炼解决方案

12 符号

13 关于作者

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