5 Виды воды в горных породах

В 1936 году А. Ф. Лебедевым предложена классификация видов

воды в горных породах, она включает: парообразную, гигро-

скопическую, пленочную, гравитационную, капиллярную, химически

связанную и воду в твердом состоянии.

Парообразная вода находится в форме водяного пара в воздухе,

присутствующем в порах, трещинах горных пород и в почве, переме-

щается вместе с током воздуха от участков с высокой абсолютной уп-

ругостью водяного пара к участкам с более низкой упругостью. При

определенных условиях пары воды могут конденсироваться и пе-

реходить в жидкое состояние.

Связанная вода присутствует главным образом в глинистых по-

родах, удерживается на поверхности частиц силами, значительно пре-

вышающими силу тяжести. Подвижность её несравненно меньше под-

вижности свободной воды. Различают прочно- и рыхлосвязанную во-

ду.

Прочносвязанная вода удерживается на поверхности частиц мо-

лекулярными и электростатическими силами. По свойствам прочно-

связанная вода близка к твёрдому телу, имеет высокую плотность, вяз-

кость и упругость. Передвигается такая вода только в форме пара, она

не способна растворять соли, недоступна для растений.

Рыхлосвязанная (плёночная) вода удерживается на частицах

молекулярными силами. Поверхность частицы как бы обволакивается

пленкой воды толщиной в несколько молекулярных слоев. Пленочная

вода способна передвигаться от частице к частице, не подчиняется си-

ле тяжести, не передает гидростатического давления, плохо растворяет

соли, частично доступна растениям. Максимальное содержание пле-

ночной воды составляет: для песков 1 - 7 %, супесей 9 - 13 %, суглин-

ков 15 - 23 %, глин - 25 - 40 %.

Капиллярная вода - находится в капиллярных порах и трещинах

горных пород, где удерживается и передвигается под влиянием капил-

лярных (менисковых) сил, действующих на границе воды и воздуха,

65

находящихся в порах пород. В зависимости от расположения и связи

капиллярной воды с гравитационной водой выделяют следующие три

вида капиллярной воды: подвешенную, стыковую и собственно капил-

лярную.

Подвешенная капиллярная вода - это вода, удерживаемая в ка-

пиллярных породах и трещинах силами поверхностного натяжения,

располагается преимущественно в верхнем горизонте породы или поч-

вы, не находится в непосредственной связи с уровнем грунтовых вод.

При повышении влажности породы сверх наименьшей влагоёмкости,

подвешенная капиллярная вода стекает в нижележащие слои.

Стыковая капиллярная вода удерживается капиллярными си-

лами в порах песчаных и глинистых пород в местах соприкосновения

их частиц. Гидростатического давления стыковая вода не передаёт,

растениями не может использоваться, при повышении влажности мо-

жет переходить в подвешенную или собственно капиллярную воду.

Собственно капиллярная вода находится в породах в виде влаги

капиллярной каймы, расположенной над уровнем грунтовых вод, в

интервале влажности от наименьшей влагоёмкости до полной влагоём-

кости. В зависимости от гранулометрического состава породы, мощ-

ность капиллярной каймы изменяется от нуля (в галечнике, гравии) до

4 – 5 м (в глинистых породах). Положение верхней границы капилляр-

ной каймы меняется при колебаниях уровня грунтовых вод. Собствен-

но капиллярная вода доступна для растений.

Гравитационная вода - свободная вода, не подверженная дейст-

вию сил притяжения к поверхности частиц горных пород. Эта вода

подчиняется силе тяжести и способна передавать гидростатическое

давление, легко передвигается через пористые тела и трещины в гор-

ных породах. В зоне аэрации гравитационная вода образуется в ре-

зультате проникновения атмосферных осадков и поверхностных вод, а

также путем перехода в капельно-жидкое состояние других видов воды

(парообразной, пленочной, капиллярной). Гравитационная вода под-

разделяется на два вида: просачивающуюся и влагу водоносных гори-

зонтов.

Просачивающаяся свободная гравитационная вода находится в

состоянии нисходящего движения в виде отдельных струек в зоне

аэрации, породы которой не насыщены водой.

Влага водоносных горизонтов насыщает водоносные слои до

полной влагоёмкости (с поправкой на защемлённый воздух); вода

удерживается вследствие водонепроницаемости водоупорного слоя.

66

Кристаллизационная вода входит в состав кристаллической ре-

шетки минералов (например, гипса СаSО4·2Н2О) в строго определён-

ных количествах и может быть выделена из них при высоких темпера-

турах (более 300°С) с частичным или полным разрушением минерала.

Вода в твердом состоянии – в виде кристаллов, прослоек и линз

льда широко распространена в зоне многолетней мерзлоты.

Наличие в горных породах тех или иных видов воды во многом

предопределяет как основные свойства горных пород (влажность, вла-

гоёмкость, водопроницаемость и водоотдачу), так и условия движения

подземных вод.