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1水巖化學(xué)作用過程

水巖化學(xué)作用過程的化學(xué)機(jī)理主要是指地下水和巖石之間發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)，如溶解作用，水合作用，水解作用，酸性腐蝕等，下面就這些影響因素進(jìn)行詳細(xì)論述。

1.1溶解作用在長時間的地下水和巖石的接觸過程中，在巖石中存在的一些鈉、鉀等離子以及一些含酸的鹽類可以直接溶于地下水，隨著時間的積累，這些含有了腐蝕性物質(zhì)的水會對巖石的結(jié)構(gòu)造成不利的影響。而且，由于在巖石內(nèi)部，尤其是那些顆粒之間都不可避免的存在大量的裂紋，然而存在于巖石空隙中的不同溶液可以逐漸滲透到巖石的顆粒中，并發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)。除此之外，在水溶液中含有的二氧化碳等氣體也會對巖石的溶解產(chǎn)生不利的影響。同時，巖石的組成成分以及巖石所處的溫度和濕度條件的變化都會對巖石的溶解造成不同程度的影響。

1.2水解作用由于在地下水中存在有大量的氫離子和氫氧根離子，因此使地下水成為了具有極強(qiáng)腐蝕性的溶液，正是由于這兩種離子的存在，很容易使弱酸或是弱堿的鹽類礦物質(zhì)發(fā)生解離，解離物可以和水中的這兩種離子結(jié)合生成新的物質(zhì)，使巖石原有的結(jié)構(gòu)和成分發(fā)生變化。巖石的水解作用是普遍存在的一種水巖化學(xué)作用。而且，隨著水解過程的不斷進(jìn)行，會產(chǎn)生大量的粘土物質(zhì)，進(jìn)而對斜坡的穩(wěn)定性造成不利影響。

1.3氧化還原作用由于地下水也存在一定的流動性，使得地下水中含有一定量的游離氧。而氧化作用發(fā)生的先決條件就是存在有游離的氧離子。因此，水巖作用過程通常發(fā)生在地下水面以上的地表巖層，而在游離氧較少的地區(qū)，主要發(fā)生還原反應(yīng)。

1.4離子交換作用由于在地下水溶液中存在有多種的陰離子和陽離子，在這些離子中那些結(jié)合能力強(qiáng)的離子可以將巖石中含有的一些離子置換出來，進(jìn)而產(chǎn)生新的物質(zhì)。最為常見的是，水中含有的氫離子可以將巖石中含有的鉀離子和鈉離子置換出來，進(jìn)而導(dǎo)致巖石的溶解。地下水和巖石之間的水化作用嚴(yán)重破壞了巖石的結(jié)構(gòu)，并降低了巖石的強(qiáng)度。1.5其他因素這些因素主要包括酸性腐蝕和化學(xué)沉淀等。所謂酸性腐蝕就是在水中含有的酸性物質(zhì)對巖石的腐蝕作用，其主要是含有的弱酸性鹽類物質(zhì)導(dǎo)致的巖石的溶解。而所謂的化學(xué)沉淀則是指因?yàn)樗值恼舭l(fā)和伴隨著溫度的變化，使某些物質(zhì)從巖石中脫落，破壞巖石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。除此之外，化學(xué)沉淀也是導(dǎo)致礦床形成的一個關(guān)鍵性因素。

2水巖化學(xué)作用與斜坡水文地質(zhì)之間的聯(lián)系

2.1水巖化學(xué)作用和斜坡風(fēng)化分帶之間的關(guān)系在氣候濕熱等地區(qū)，水巖化學(xué)作用會嚴(yán)重影響斜坡的演化過程。我們知道土壤層和落葉層是組成土層的兩個重要部分，但是在實(shí)際條件下，在土壤層的下層還有一層由氧化物質(zhì)和粘土物質(zhì)等成分組成的殘坡積層。而水巖化學(xué)作用是土層形成的關(guān)鍵。經(jīng)過漫長時間的轉(zhuǎn)化，腐巖帶可以形成土層，而腐巖帶則是由風(fēng)化巖帶逐漸形成的，風(fēng)化巖帶的主要特征是含有眾多的核心石。風(fēng)化巖帶出現(xiàn)的高度非均勻質(zhì)的特性，使得巖石的結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，而導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的重要因素就是水巖化學(xué)作用。

2.2地下水的含量與分布與斜坡水文地質(zhì)之間的關(guān)系地下水在誘發(fā)斜坡巖體演化過程的同時，也會影響地下水本身的含量和分布發(fā)生相應(yīng)的變化。例如，在溫濕氣候的區(qū)域，斜坡演化過程更容易受到地下水分布和含量變化的影響，尤其是在含有豐富土層粘土礦物的地區(qū)，由于地下水位的升高，會導(dǎo)致粘土物質(zhì)向下的遷移。同時，當(dāng)?shù)叵滤泻胸S富的有機(jī)質(zhì)時，粘土物質(zhì)可以擴(kuò)散到水中并隨著水流發(fā)生相應(yīng)的移動。這些看似細(xì)微的變化，隨著時間會逐漸的積累，最終嚴(yán)重影響到斜坡水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3水巖化學(xué)作用對斜坡失穩(wěn)的控制

3.1水巖化學(xué)作用下巖質(zhì)斜坡演化過程在未發(fā)生水巖化學(xué)作用之前，巖體會產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)面，一是原生結(jié)構(gòu)面（在巖體形成過程中逐漸形成的），主要包括流動面、不整合面等。二是在巖體形成后產(chǎn)生的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，包括節(jié)理面等。三是風(fēng)化裂隙面等（在外應(yīng)力作用下產(chǎn)生）。在巖體水化過程中，結(jié)構(gòu)面首先形成腐蝕帶。隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，在經(jīng)過較長時間后，巖石中的巖塊之間逐漸失去聯(lián)系。其演化過程中可以總結(jié)為：表層巖石變?yōu)橥寥溃⒑屯鈦砦镔|(zhì)形成土壤帶；腐蝕帶的形成；隨著風(fēng)化程度的加深，巖土斜坡逐漸形成由不同厚度土層組成的土質(zhì)斜坡。

3.2水巖化學(xué)作用對斜坡巖石結(jié)構(gòu)的影響水巖化學(xué)作用會導(dǎo)致巖石出現(xiàn)風(fēng)化現(xiàn)象，進(jìn)而造成粘土物質(zhì)大量出現(xiàn)在暴露的地殼中。但是，斜坡中的粘土物質(zhì)的來源主要是三大巖類的次生變化和沉積巖。在斜坡中所含有的粘土物質(zhì)會促進(jìn)斜坡的演化，尤其是當(dāng)粘土物質(zhì)留在原地時，會直接導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)面發(fā)生變化。而當(dāng)斜坡發(fā)生蠕變時，會導(dǎo)致巖石整體質(zhì)量以及穩(wěn)定性的嚴(yán)重降低，但是這卻會導(dǎo)致坡體空隙度和吸收降水能力的升高，進(jìn)而導(dǎo)致斜坡地下水徑流加劇，這樣不僅會促進(jìn)既有粘土礦物的遷移，而且會促進(jìn)次生粘土礦物的形成。而在斜坡中形成粘土礦物的水巖化學(xué)作用是不對稱的，這樣會加劇對斜坡巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的破壞。

作者：冼億雄單位：廣西壯族自治區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)