溶濾作用

溶濾作用是指地下水與岩土相互作用、岩土中一部分物質轉入到地下水中的作用 ^[2]  。地下水溶濾作用的結果是岩石中失去一部分可溶成分，地下水中則補充了新的組分。溶濾作用包括溶解作用和水解作用。

溶解作用是指岩石中礦物遇水後不同程度地溶解到水體中併成為水體中離子成分的過程。礦物鹽類與水溶液接觸，發生兩種作用：一種是溶解作用，離子由結晶格架轉入水中；另一種是結晶作用，離子由液體中固着於晶體格架中。當溶液達到飽和時，溶液中某種鹽類的含量稱為溶解度。温度上升時，溶解度增大。

水解作用是地下水與岩石相互作用下成巖礦物的晶格中發生陽離子被水中氫離子取代的過程。

水是由一個帶負電的氧離子和兩個帶正電的氫離子組成的 ^[3]  。由於氫和氧分佈不對稱，在接近氧原子一端形成負極，氫原子一端形成正極，成為偶極分子。岩土與水接觸時，組成結晶格架的鹽類離子，被水分子帶相反電荷的一端所吸引；當水分子對離子的引力足以克服結晶格架中離子間的引力時，離子脱離晶架，被水分子所包圍，溶入水中。

實際上，當礦物鹽類與水溶液接觸時，同時發生兩種方向相反的作用：溶解作用與結晶作用，前者使離子由結晶格架轉入水中，後者使離子由溶液中固着於晶體格架上。隨着溶液中鹽類離子增加，結晶作用加強，溶解作用減弱。當同一時間內溶解與析出的鹽量相等時，溶液達到飽和。此時，溶液中某種鹽類的含量即為其溶解度。

不同鹽類，結晶格架中離子間的吸引力不同，因而具有不同的溶解度。隨着温度上升，結晶格架內離子的振盪運動加劇，離子間引力削弱，水的極化分子易於將離子從結晶格架上拉出。因此，鹽類溶解度通常隨温度上升而增大。

溶濾作用是一定自然地理與地質環境下的歷史過程。剝蝕出露的岩層，接受降水及地表水的入滲補給而開始其溶濾過程。設想岩層中原來含有包括氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及硅酸鹽等各種礦物鹽類。開始階段，氯化物最容易由岩層轉入水中，而成為地下水中主要化學組分。隨着溶濾作用延續，岩層含有的氯化物不斷轉入水中而貧化，相對易溶的硫酸鹽成為遷入水中的主要組分。溶濾作用長期持續，岩層中保留下來的幾乎只是難溶的碳酸鹽及硅酸鹽，地下水的化學成分當然也就以碳酸鹽及硅酸鹽為主了。因此，一個地區受溶濾作用愈強烈，持續時間愈長久，地下水的TDS愈低，愈是以難溶離子為其主要成分。

除了時間變化，溶濾作用還呈現空間差異性。氣候愈是潮濕多雨，地形切割愈強烈，地質構造的開啓性愈好，岩層的導水能力愈強，地下徑流與水交替愈迅速，岩層經受的溶濾便愈充分，易溶鹽類愈貧乏，地下水的TDS愈低，難溶離子的相對含量愈高。

溶濾作用的強度是岩土中的組分轉入水中的速率。其大小取決於：

顯然，含鹽巖沉積物中的NaCl易溶，而以SiO₂為主要成分的石英岩則很難溶解。

缺乏裂隙的緻密基岩，水與礦物難以接觸，較難溶濾。

水對某種鹽類的溶解能力隨該鹽類濃度增加而減弱。某一鹽類的濃度達到其溶解度時，水對此鹽類便失去溶解能力。因此，低礦化水溶解能力較高礦化水強。

水中CO₂、O₂等氣體成分的含量，決定着某些鹽類的溶解能力。水中CO₂含量越高，溶解碳酸鹽及硅酸鹽的能力越強。O₂的含量越高，水溶解硫化物的能力越強。

地下水的徑流與交替強度是決定溶濾作用強度的最活躍、最關鍵的因素。流動停滯的地下水，隨着時間推移，水中溶解鹽類增多，CO₂、O₂等氣體耗失，最終將失去溶解能力，溶濾作用停止。地下水流動迅速時，礦化度低且含有大量CO₂、O₂等氣體的大氣降水和地表水不斷入滲更新含水層原有的溶解能力降低了的水，地下水便經常保持強的溶解能力。

溶濾作用除受巖性條件影響外，還與地形有關。在切割劇烈的山區，由於地下水的徑流、排泄條件良好，水交替強烈，因此溶濾作用不斷地進行，地下水多為重碳酸鹽型；而在地勢平坦或低窪的地區，由於地下水流速緩慢或處於停滯狀態，溶濾作用進行得不充分，岩層中保留了部分易溶鹽，同時由於水分的蒸發，也伴隨有一定數量鹽分的積累，因此其礦化度比山區地下水礦化度高。