Виды воды в горных породах

Вода в горных породах бывает нескольких видов.

1. Кристаллизационная вода находится в составе кристаллической решетки некоторых минералов, например в гипсе — CaS0₄ • 2Н₂0 (-21 % воды по массе), мирабилите Na₂SO₍ • ЮН₂0 (-56 % воды по массе). Если эти минералы нагревать, то вода высвобождается из кристаллической ре­шетки. Так, гипс потеряет одну молекулу воды при +107 "С, а вторую — при +170 "С, после чего он превращается в ангидрит — CaS0₄.

2. Вода в твердом виде встречается в многолетнемерзлых породах в виде кристаллов и прожилок льда. Лед образуется и при сезонном про­мерзании воды, содержащейся в горных породах.

3. Вода в виде пара содержится в воздухе, который находится в порах горной породы.

4. Прочносвязанная вода располагается в виде молекулярной преры­вистой пленки на поверхности мельчайших частиц таких пород, как глины и суглинки. Эта пленка удерживается силами молекулярного сцепления и не может стечь с поверхности частицы (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Типы воды: 1 — прочносвязанная, 2 — рыхлосвязанная, 3 — гравитационная

Л

5. Рыхлосвязанная вода представляет собой более толстую пленку из нескольких слоев молекул воды на частице породы. Эта вода обладает способностью перемещаться от более толстой пленки к менее толстой.

6. Капелъно-жидкая (гравитационная) вода уже обладает способно­стью свободно перемещаться в горной породе по трещинам и порам под действием силы тяжести, начиная с верхнего почвенного слоя.

7. Капиллярная вода, как следует из названия, находится в тончайших капиллярных трубочках или порах, в которых удержива­ется силами поверхностного натяжения с образованием менисков. Капиллярная вода обычно располагается выше уровня грунтовых вод, и при этом она может подниматься вверх от этого уровня на 1,5-3 м. Капиллярная кайма, будучи связана с уровнем грунтовых вод, колеб­лется вместе с ним.

Выше уровня грунтовых вод может располагаться еще одна неши­рокая кайма капиллярно-подвешенной воды, удерживаемой в тонких по­рах почвы и подпочвенных горизонтов суглинков и глин (рис. 7.2).

Подземные воды распределяются в верхней части земной коры впол­не закономерно. Самая верхняя часть земной коры, вблизи поверхнос­ти, называется зоной аэрации, т. к. она связана с атмосферой и почвенным покровом. Ниже нее залегает зона полного насыщения, где вода распро­странена преимущественно в жидком виде, тогда как в зоне аэрации она может быть и парообразной. Если температуры отрицательны, то вода в этих двух зонах может присутствовать и в виде льда.