ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДЗЕМНОЙ ВОДЫ.
Оценка -физического состояния воды, находящейся в горных породах, представляет не только теоретический, но и практический интерес, так как этим определяется возможность ее извлечения в жидком виде и вообще использования для нужд людей.
Прежде всего вода может входить в связанном состоянии в состав минералов, из которых сложены горные породы. По характеру связей при этом различают несколько форм связанной воды: конституционную, кристаллизационную, гидратную.
Конституционная вода. Эта вода содержится в молекулах и кристаллических решетках минералов не в виде целых молекул, а в виде разобщенных ионов водорода .или гидроксила, являющихся обязательными составными частями данного химического соединения. Она может быть выделена только при полном распаде соединения, когда собственно и возникают молекулы воды, ранее самостоятельно не существовавшие.
Кристаллизационная вода. В кристаллическую решетку минерала входит кристаллизационная вода в виде цельных молекул в строго определенной пропорции с основным химическим соединением. Ее присутствие определяет форму кристаллизации минерала, т. е. сингонию и класс образующихся кристаллов. Примерами могут служить гипс (СаSО4*2Н2О) или мирабилит (Na2S04*10Н2О). В последнем содержится до 55,9% воды по весу, но выделить ее с помощью нагревания можно только ценою распадения кристаллов, т. е. уничтожения данного минерала.
Гидратная вода. Это вода, присоединенная к частицам коллоидных веществ в виде плотно облекающих последние слоев молекул, как, например, в опале (SiO2*nH2O) или коллоидных гидратах окиси железа (Fe2О3*nН2О). Содержание гидратной воды в подобных коллоидных минералах непостоянно и зависит от температуры, давления и степени влажности окружающей среды. Однако хотя гидратная вода и менее прочно связана с минералами, чем кристаллизационная, а тем более конституционная, она также не является свободной и не обладает свойствами жидкости, а представляет лишь составную часть твердого тела. Только выделившись из коллоидных минералов, она, собственно говоря, превращается в воду.
Все рассмотренные виды связанной воды являются предметом изучения минералогии, так как представляют составные части минералов. В ходе образования и разрушения минералов то происходит присоединение к ним жидкой воды и переход ее в связанное состояние, то выделение ее вновь в свободном виде. Поэтому связанная вода в некоторой степени участвует в общем круговороте воды на поверхности земли и в недрах земной коры. При решении ряда вопросов истории подземных вод ее необходимо учитывать. Но все же связанная вода минералов не входит в понятие подземных вод и не является объектом изучения гидрогеологии. Подземные воды — совокупность воды, наполняющей поры и трещины горных пород и химически не связанной с минералами.
Химически не связанная вода может содержаться в горных породах в парообразном, жидком и твердом состоянии, т. е. в виде льда. Однако собственно подземными водами называют обычно жидкую воду. Можно различить несколько состояний или, вернее, форм существования жидкой воды в горных породах, а именно: гигроскопическую, пленочную, капиллярную и гравитационную воду.
Гигроскопическая вода. Там, где влажность пород наименьшая, возникает гигроскопическая вода. Она образуется из паров воды, проникающих в поры породы вместе с воздухом, и осаждается на частицах породы, например зернах песка, в виде мельчайших обособленных друг от друга капелек. Последние настолько прочно адсорбированы частицами породы, что под влиянием молекулярных сил притяжения не в состоянии передвигаться в породе в жидкой фазе. Отделиться от песчинки вода может, лишь перейдя в газообразную фазу.
Пленочная вода. При увеличении количества капелек на поверхности частиц породы они образуют тончайшую сплошную пленку. Возникает новая качественная категория физического состояния воды под землей — вода пленочная. В чем заключаются ее особенности? Пленка очень тонка и настолько прочно держится на частицах породы силами молекулярного притяжения, что не может отделиться от них под влиянием силы тяжести. В этом отношении новая фаза существования воды сходна с фазой гигроскопической. Однако пленочная вода обладает способностью передвигаться в породе в жидкой фазе, но под воздействием молекулярных сил, благодаря чему может перемещаться в любую сторону, в том числе и снизу вверх, как бы не считаясь с силой тяжести.
Если, например, в каком-либо месте в связи с испарением пленка воды сделается более тонкой или исчезнет, или, наоборот, в связи с конденсацией влаги станет толще, чем в соседнем месте, то начнется перемещение воды, пока толщина пленки не выравняется. Назад Далее...
|
