绿叶是上帝给大地的礼物。
绿叶是上帝给大地的礼物。
天地玄黄，宇宙浩瀚，日月充盈，星辰排列，经纬丈量，滴水更响，阴阳相合，演绎五行。自古以来，人们就对探索自然充满了渴望。16世纪哥白尼创立的日心说，颠覆了古人“天是圆的，地是圆的”的有限观念，揭示了宇宙和地球的普遍规律。人类对地球的认知是推动历史前进的动力。
我们人类生活在地球上，地球是天体中有生命的星球。它绕着太阳旋转。一转就是一天，一转就是一年。基于地球绕太阳运动周期的历法是公历。日出日落，昼夜交替，春夏秋冬，一年四季，冷暖。月亮是地球的卫星。它围绕地球旋转。满月缺，天上满。月球绕地球运行一个月，根据月球运动规律制定的历法就是农历。地球在运动，运动的过程反映了时间，这是客观的。
地球是一个巨大的“梨形天体”，北极微微凸出，南极微微扁平。
如果用刀子切开地球，地球内部可以分为三层，地核在中心，地幔在中间层，地壳在上层。
地球上的一片绿叶
◎地球是一个巨大的梨形天体。
地球上的一片绿叶
◎地球结构示意图
地壳含有矿产资源，因此是地质科学研究和勘探的主要对象。
关于地壳的结构，也就是地质构造，我们可以从科学家编的《中国年代地层学》中学到很多。即使不是地质专业的人，仔细阅读这份表格，也会开阔视野，开阔思路，了解人类的生存环境。至少他们可以知道“深奥”的道理是有出处的，科学知识不是想象出来的。或许你会想起前些年政治文件中出现的“断层”、“滑坡”等字眼。这些术语不都是地质学家的专业术语吗？假设这个附录《现代汉语词典》可以和中国历代编年史表、元素周期表一起排列，这三个表从表及里、从上到下、从古到今、循序渐进、从宏观到微观地揭示了地球历史、社会历史和物质变化的一般规律。因此，学习一些常识将有助于树立正确的唯物史观。
中国年代地层表
地壳是地球固体球的最外层。地球的外圈分为生物圈、水圈和大气圈三个连续的球体，由不同的状态和不同的物质组成。这三个圈是活跃的，互动的，甚至是因果的。所谓水圈，是指存在于地壳表层、表面和周围大气中的各种形态的水，包括液态、气态和固态的水。地球表面70%被海水覆盖，陆地上有许多河流、湖泊、冰川和地下水，是包裹在地球表面的连续水层。海洋和大陆的水蒸发，蒸腾成水蒸气，进入大气。随着空气的运动，在适宜的条件下，雨、雪、冰雹落到地面，或形成冰川、河流、湖泊，或渗入地下形成地下水。冰川融化流动补充河流，河流或流入大海，或渗入地下，或蒸发，或被吸收。水与生物圈密切相关，是生命新陈代谢的源泉。这就是自然界中水的循环。
地球上的一片绿叶
◎自然界水循环示意图
地球上的土地是不平坦的，可分为山脉、高原、盆地、丘陵和平原。大平原一般是最新地质时代伴随河流堆积的地面沉降的结果。华北平原是一个大型中新生代沉积盆地，基底下部由太古代和古元古代褶皱变质作用形成的复杂变质岩组成。前者为海相碳酸盐岩，后者为陆相碎屑岩。上奥陶统至下石炭统在该地区普遍缺失。华北平原震旦纪为准平原，寒武纪和奥陶纪为稳定的大陆边缘海，中奥陶世以后至中石炭世上升。这一时期构造运动以隆升为主，岩浆活动较弱。晚三叠世印支运动后，该区进入大陆边缘活动带发展阶段。燕山运动使其盖层遭受强烈的褶皱和断层，并伴有大规模的火山喷发和花岗岩侵入，从根本上改变了原有的构造格局，形成了一系列东北和东北方向排列的隆起和凹陷相间的次级构造和深大断裂，成为目前该区隆起和凹陷构造格局的雏形。自燕山晚期以来，华北平原受强烈起伏的继承和控制，接受了极厚的中、新生代沉积。第四纪以来，本区新构造运动仍然十分活跃，并伴有火山和地震活动。东部沿海地区发生过多次海侵。第四纪以来，气候发生了多次冷暖交替的变化。太行山东麓和燕山南麓曾有多次冰川活动，导致第四纪沉积物具有明显的冰川冰水活动特征，对华北平原地下水含水层的划分和咸水体的形成产生了直接影响。新生界地层在中原地区广泛分布，一般厚度为1000 ~ 3500m，最厚处可达5000m。总之，华北平原的形成是不同地质历史时期古气候、古地理沉积和新构造运动的结果。水的冲洪积作用形成了华北平原第四纪地层结构、地貌单元和水环境特征。滦河、海河、黄河是塑造华北平原的巨掌。华北平原是独特的。它像一片丰满的绿叶嵌在泥土里，是上帝送给大地的礼物。神不是东方神话传说中的“玉帝”，也不是西方宗教中标榜的“神”，而是人类对自然的崇敬。
在自然界中，大气降水、冰雪融水以及地表的河流、湖泊、水库的水通过土壤砾石、岩石裂隙或溶洞中的地下河渗入地下，形成地下水。地下水和地表水是地球水圈的一部分，参与自然界的水循环。人们将地下水视为日常生活、农业灌溉和工业用水的重要水源，因此地下水参与了自然界的水循环，并越来越受到人为因素的影响。地下水也是地质环境的活跃因素，水质、水量、流量的变化直接影响着地质环境的状况。地球是一个巨大的热库，源源不断的热流。地下水是地热能的传导介质和载体。无论是开采高温地热能，还是利用浅层地热温差获取能源效率，地下水的功能和效用都是不可替代的。
地下水也有有害的一面，比如地下水因素引发的事故和灾害，比如工程坍塌、矿井突水、土壤盐渍化等等。地下水污染链造成的环境破坏是人类面临的新课题。掌握地下水的分布和运动规律，进行调查研究，科学论证，扬长避短，是地质学的重要范畴——水文地质学和环境地质学的研究对象。
地下水来自地表水的渗透。储存在地下砾石孔隙中的地下水称为孔隙水。储存在碳酸盐岩溶洞之间的叫做岩溶水。储存在基岩裂隙空间的水称为裂隙水。地层岩性和构造制约着地下水的积累、分布、储量和运移，形成透水层、不透水层和半透水层。根据埋藏情况，可分为土壤水、浅层地下水和深层地下水。土壤水是分布在近地表土壤中的地下水，以气态水、吸附水、薄膜水和毛细水的状态存在。土壤水分直接影响植物的生长。土壤水也称为包气带水。
地球上的一片绿叶
华北平原地热资源丰富，潜力巨大，开发利用前景广阔。地下水是传递地热能的唯一介质，热水中溶解和携带的化学物质严重腐蚀和污染设施和陆地环境。
浅层地下水是地下水在重力作用下向下渗透，遇到不透水层的阻隔而形成的第一个饱和含水层。层间的水称为浅层地下水。浅层地下水由于埋藏浅，循环性强，地下水位升降快，可以直接得到降水、地表水等水源的补充。了解浅层地下水的埋深是人们开发利用浅层地下水资源最重要的现实问题之一。
深层地下水也叫承压水。顾名思义，深层地下水是埋藏在浅层地下水地层下两个不透水层之间的含水层中的水。它可依次分为第一、第二和第三含水层组...深层水不能由降水、地表水等直接补给。因为埋藏较深，被隔水层或弱透水层覆盖，地下水循环缓慢。深层地下水补给速率相对较慢，储量有限且年龄较长，部分为封存保存在古沉积物中的埋藏水。
地下水有年龄。同位素方法可以用来估计地下水的年龄。掌握地下水的年龄，查明其补给能力，是确定地下水可持续开采的重要科学依据。这也表明地下水资源是可再生的，但不是取之不尽的。
地下水资源量是指一个地下水系统或一个行政区域内地下水的自然资源量、可采资源量和开采资源量。地下水的自然资源是重力地下水，它参与了地下水系统中的现代水循环和交替，并且可以恢复和更新。可采资源是在一定经济技术条件下可以持续开采利用的地下水，开采过程中没有环境地质的负面影响；对于深层地下水，也可以表示为地下水可利用性。地下水开采量是指已经开采的量。一般来说，资源的数值是按年计算的。
地下水的化学成分表明了水的质量。地下水的化学成分与其生成、迁移和储存环境密切相关。水的质量决定了它的功能性益处。有些含有有益元素的地下水价值较高，如饮用矿泉水、医用矿泉水，也有含有有害物质、难以利用的劣质水。
地下水不断运动，向下渗透，侧向流动，突破隔水层。突出的地表是泉水，包括自流泉和人工挖的水井。
地下水库是人工储存的产物。它利用地下含水层的渗流功能、蓄水功能和供水功能，人工分流地表水源，补充地下水资源。与地表水库相比，地下水库水质安全，无蒸发损失，无土地资源，工程造价几乎为零。近年来，水文地质工作者响应“南水北调”工程，对华北平原沿线地下水空间的蓄水潜力进行了评估，编制了地下水库的选择方案。
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◎图为北京牛栏山潮白河截流水库修建的水闸。废弃水被拦截引导进入开采水源，人为增加地下水的补给能力，持续保证水厂的供水能力。由于废弃的水是通过地层岩土的吸附过滤自然净化的，水质的安全性也得到了保证。
华北平原地下水的开发利用程度最高，对社会经济的贡献最大，引发的地质环境问题也最严重。华北平原地下水的开发、利用和保护是水文地质工作的重点。要问水文地质学是什么，这个学科的名字是继承了前苏联的译名，有个小插曲。新中国组织的第一个地质学家代表团参观了前苏联的全苏水文地质工程地质研究所，翻译成一长串名字就是浪费时间。我们的一位老地质学家问:你是说地下水。地下水这个词流行，大家恍然大悟。因为当时的情况是一边倒的，所以我们在行政、教学、科研、生产方面都照搬了前苏联的模式。随着时代的变化，该学科研究内容的深度和广度都在发展，人们开始用更清晰的概念——地下水和环境来代替外来词。中国的水文地质学是在新中国成立后开始的。20世纪50-70年代，在华北平原开展了1∶20万区域水文地质调查，开展了1∶5万、1∶65438+万农业供水水文地质勘探，包括“河北平原(重点黑龙港地区)地下水资源评价及合理性”自1975以来，编制了五年系列地下水监测报告，并编制了《河北平原(重点黑龙港地区)地下水监测报告》20世纪70年代中期至80年代中期，以地下水资源评价为重点，先后开展了“黄淮海平原水文地质综合评价”等科研项目，解决了20多年来地下水持续开采、地下水位持续下降和局部出现地下水位漏斗的问题，初步建立了区域水文地质参数系列，系统评价了浅层地下水淡水资源，探讨了咸水成因和分布规律，提出了合理的开发利用方案。20世纪80年代中期至20世纪初，开展了“六五”国家科技攻关项目“华北地区水资源评价与开发利用研究”的“38”项，基本弄清了区域地下水资源的时空分布规律。七五国家科技攻关项目“57”项“华北地下水资源评价”提出了地质、矿产、水利等专业部门认定的地下水资源量。在21世纪新一轮国土资源大调查中，气候发展和强烈的人类活动对地下水资源和地质环境变化的影响已被列入华北平原地下水研究的重要内容。水文地质工作者在前人工作的基础上，采用新技术、新方法、新理论，致力于华北平原地下水系统的合理划分。新第三纪-第四纪含水岩层的建造；地下水补给、径流和排泄条件的变化及水循环演化机制；区域水文地质参数序列的重建；确定合理开采地下水的环境制约因素；建立华北平原地下水动态数字模拟与评价平台。
对于水文地质学家来说，皮埃蒙特-滨海湾水文地质剖面就像外科医生的手术刀，在华北平原的中部切开一条缝。它是华北平原从山前到海滨的典型剖面，对华北平原水文地质研究具有重要意义。剖面西起河北省石家庄市，东至山东省滨州市，包括山前冲积扇平原、中古河道带平原和滨海冲积海相平原三个剖面。该剖面由多层水文地质结构、砂层和粘土层组成。根据第四系含水层组的划分原则，* * *划分了四个含水层组。
地球上的一片绿叶
地球上的一片绿叶
◎山前至沿海地区水文地质剖面示意图
第一含水层组底界埋深10~50m ~ 50m，为地下水活跃循环的交替层，在山前平原冲洪积扇、扇室、扇前带具有不同的水文地质特征。冲洪积扇地区，含水层粒径大，垂向连续性强，具有较强的入渗和补给条件；在山前冲洪积扇和前缘带，含水层粒度变细，层薄，多层含水层结构；扇前洼地含水层多为淤泥，厚度小于10m，单位涌水量小于5 m3/(h·m)。该层对地下水的开发利用意义不大，但对生态环境的研究和保护有重要作用。
第二含水层组底界埋深一般为120 ~ 210m，属微承压和半承压地下水。两含水层之间没有稳定的隔水层，有良好的水力联系，地下水循环交替能力强。自西向东发育2 ~ 3套中细砂-中粗砂砾石韵律层，含水层的透水性和导水性强于第一含水层组。该层是农业用水的主要地下水开采层。
第三含水层组底界埋深一般为250 ~ 310m，山前平原含水层由3 ~ 4套中细砂-中粗砂砾石韵律组成。大型扇体与上覆第二含水层之间没有连续的隔水层，两者之间存在一定的水力联系。其他地段为粘土或砂质粘土，单层厚度5 ~ 10m，水力联系较弱。中部平原由3 ~ 4套细砂-中砂韵律组成。与第二含水层组相比，粒度粗，分选性好，单层厚度大，导水性强，单井涌水量5 ~ 15m 3/(h·m)。在沿海平原，含水层主要为粉砂和细砂，其富水性、导水性和补给条件均比中部平原差。单井涌水量一般为5 ~ 65438+100 m3/(h·m)。该层是目前承压水的主要开采层。
ⅳ含水组底界为第四系基底，该层地下水的水力性质为承压水。山前冲洪积扇区由3 ~ 4套由冲积、洪积、湖泊作用形成的中细砂-中粗砂韵律组成。由于含水层组与含水层组III之间存在厚层粘土分隔，在山前带，厚层粘土与第四系地层呈不整合接触，形成阻水边界，垂向和侧向补给条件较差，单位涌水量为10 ~ 20 m3。在中部平原和沿海平原地区，含水层主要为中细砂和细砂，由厚层和含水层组之间的厚层粘土和粉质粘土组成，且远离补给区。侧向径流较弱，单井单位涌水量主要为5 ~ 65438+100 m3/(h·m)和2.5 ~ 5 m3/(h·m)。第一个含水层组主要是咸水，自西向东逐渐增厚。无棣县附近，由于开采下部淡水，水质受咸水影响，咸水已进入第四含水层。
地下水是古地质学和古水文地质学的一部分，地质水文环境的变化决定了地下水的旋回演化。河北平原自西向东有山前隆起、冀中坳陷、沧县隆起和黄骅坳陷，基底形态对含水层及其地下水的自然赋存和流动起着控制作用。深层承压水的现代补给以栓塞流的方式从西部山前平原向东部沿海平原移动。华北平原地下水包括两个子系统，各具特点:自然条件下，深层承压水由山前倾斜平原补给，补给来源主要为出露区降水入渗，其次为山区基岩裂隙水侧向补给，中部平原上游为地下水径流区，中部平原下游和沿海平原为主要排泄区。华北平原浅层地下水的补给来源主要有降水入渗、山前侧向径流、河流入渗、渠道入渗和灌溉退水。过去几十年，由于大规模开发深层地下淡水资源，形成了大面积的水位降落漏斗区，形成了以漏斗为中心的局部水流系统。地下水流向流向漏斗中心区域，自然流场受到干扰，导致地下水流格局发生变化，对原有生态环境造成破坏。浅层地下水系统是可恢复的，一旦降水发展到丰沛，仍有恢复的可能。与浅层地下水相比，具有更强的更新能力。要保证地下水采补平衡，必须了解地下水的形成、补给和循环机制及规律，克服盲目性，避免再犯“漏斗”错误。
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◎华北平原天然浅层地下水流场图
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◎太行山东麓的河流，流出山口景观。水力的侵蚀和溶解将山脉撕裂成碎片，而土壤侵蚀则在下游形成了广阔的冲洪积平原。
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◎中原沃土，是我国北方粮棉主产区。
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◎沿海平原土地盐碱化严重。
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◎农业地质学是地学实践推广服务的新领域，将水文地质学、地球化学、土壤学和农业种植紧密结合，将土壤耕层的研究深度延伸到包气带的厚度，从地球环境演化的概念制定农业区划。
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◎水文地质试验场是利用科学仪器监测地下水，包括包气带水、浅层地下水和深层地下水，在自然条件和各种人为干预条件下，检验和验证地下水运移规律的实验地质学。它以水文地质理论为基础，涉及气象、农业等多个范畴，可应用于多种技术。通过选择有代表性的地块，对地下水动态进行平衡测试，包括降雨入渗、侧向补给、含水层补给、地下水排泄和潜水蒸发消耗，是一项了解地质科学前沿地下水与环境的系统工程。