Apele subterane se află în roci și cavități subterane camere mari magme formeaza hidrosfera subteran. Toată apa subterană sunt legate, cu toate că această conexiune este efectuată în timp geologic. Spre deosebire terestru hidrosfera subteran hidrosferei este eterogenă și structura sa este foarte complicată. În scoarța terestră de apă și soluții apoase se găsesc în roci sub diferite forme în diferite condiții, și, prin urmare, diferitele tipuri de apă se disting.
Apa litosfera concentrat aproape în întregime în bazine osadochnoporodnyh. Volumul de apă conținută în roci sedimentare este estimat VF Derpgoltsem alți investigatori aproximativ 200 de milioane de kilometri si in cristalin 3. Rasa - 800 milioane de metri cubi 3. Apă și soluții apoase sunt în roci, sunt parte a carcasei apoase a globului, sub formă de vapori de apă din aer și sol, parte a organismelor vii, este implicat într-o varietate de procese geologice în formarea anumitor minerale, sedimentare și roci vulcanice și multe minerale.
Este cunoscut faptul că uleiul, gazul și apele adiacente apar în sânul prin saturarea porii, golurile, caverne, fisuri roci. Roci, capabilă să conțină fluide, numite colectori porodami-. Speciile care nu sunt în măsură să treacă prin ea însăși fluidelor numit limităm paturi sau paturi limitându. colectorii bune pentru apele subterane sunt sedimente cuaternare neconsolidate - pietrișuri aluvionare fluvioglacial și nisipuri și gresii, calcare și roci magmatice fracturate. Paturi de îngrădire sunt argila, argilit, calcar dens, dolomită.
spațiu striat de roci se caracterizează prin doi parametri principali:
- porozitate - fracțiune de spațiu gol în volumul total de rocă, exprimată în%, sau fracțiuni de unitate;
- permeabilitate - capacitatea de a trece printr-un lichid de rocă și gazele, în prezența presiunii diferențiale. Unitatea 1 darcy permeabilitate = 1 sau 2 m 12 m 2 KG.
- Permeabilitate foarte ridicată - pietricele, pietriș, nisip, roci carstice intense;
- nisipuri granularitate și granularitate, roci fracturate - Foarte permeabile;
- Permeabila - inequigranular nisip argilos, gresie, marnă, slabozakarstovannye rasa;
- Permeabilă greu - humă bolovan, lut nisipos, mudstone, calcar nezakarstovannye;
- Foarte slab permeabile - argilă netreschinovatye densă, roci masive magmatice și sedimentare;
- Aproape impenetrabilă - densă argilă gipsoangidritovye straturi, sare.
Apa conținută în porii și golurile de rocă există în diferite stări agregate - lichidă, solidă (gheață), și vaporii supercritic. Prin natura conexiunii, apa lichidă este împărțită într-o capacitate liberă de forme independente de circulație, diferite în funcție de tipul specific de legate de apă, care nu sunt capabile de forme independente de circulație, fără tranziție spre o stare liberă.
Conform celor mai noi scheme de clasificare se repartizează între apă liberă: apă sub formă de abur (vapori), apa liberă gravitațională (lichid), un capilar (lichid liber sau slab cuplate), apa în stare supercritica, apa sorbție-închis (conform Kartseva AA) ( figura de mai jos), apa în stare solidă.
Schema de tipuri de apă în zona vados
Zona: I - aerare; II - franjuri capilară; III - saturație; 1 - o bucată de rocă; 2 - moleculele de apă în formă de vapori; 3 - particulele cu higroscopicitate incomplete; 4 - particule higroscopice (a), vag conectat sau un film (b) și (c) apă gravitațională; 5 - particule cu adsorbit (a), filmul (b), capilar fund (a) apă; 6 - infiltrarea apei; 7 - bucla grosimii peliculei de aliniere în timpul mișcării particulelor de apă de la A la B particule cu un strat subțire; 8- apă capilară.
Apa în fază de vapori, împreună cu alte componente incluse în atmosfera solului, există ca molecule de H2O (complecși H2O) în aer umplerea cavităților în roci cu incomplet lichid lor saturate sau ca amestec abur-apă (hydrotherms abur) formate din supraîncălzite (peste 100 ° C), soluții subterane, cu o scădere bruscă a presiunii. În partea superioară a aburului litosferei cade din aerul atmosferic sau se formează prin evaporarea apei subterane (evaporare intrasoiled). Libera circulație a moleculelor de abur efectuate în conformitate cu schimbarea vaporilor de apă din zone cu o elasticitate mai mare la porțiunile cu mai puțină elasticitate (la zona de saturație totală) sau o direcție de schimbare a temperaturii la o umiditate relativă de 100% într-o zonă de saturație incompletă. În anumite condiții, datorită condensării vaporilor de apă pe suprafața rocilor, se formează apă. Acest tip de apă poate include apa care absoarbe apa - vapori de apa este absorbită din aer. Nu este supusă gravitației, nu transmite presiunea hidrostatică nu are putere de solvent, se îngheață la -78 ° C, și este disponibil pentru plante atunci când este încălzit la 100-105 ° C complet eliminate.
apa gravitațională Free - apă în stare-picurare lichid, în roci permeabile sverhkapillyarnyh porii transmite presiunea hidrostatică, conține săruri și gaze dizolvate, este mereu în mișcare sub forța gravitației sau un gradient de presiune hidrostatică. Mineralizarea de la câteva grame până la 35 g / dm 3. La temperaturi sub zero, apa ingheata gravitațional și este conținut în roci, golurile în formă de gheață, cristale de gheață, intercalații, jucând rolul de ciment.
Kapiltrnaya apă liberă sau slab cuplate umple porii capilari și umplere cu presiune hidrostatică plin de transmisie și sub acțiunea gravitației, și la umplerea incompletă este supusă numai forțele de tensiune superficială a apei (forța meniscului).
Apa din starea supercritica - apă cu o temperatură și presiune deasupra critică. Pentru apa pura temperatura critică este 374 ° C, presiune - 2,2 x 10 4kPa. La concentrații ridicate de soluți temperatură critică se ridică la 450 ° C și presiunea la 3,5 x 10 4kPa. La temperaturi și presiuni peste viteza critică de mișcare a moleculelor de H2O este aproape de viteza moleculelor de gaz, adică putem presupune că nu există diferențe între lichid și gaz. Prin reducerea presiunii apei supercritice se trece în lichid sau vapori, crescând în volum de 1,5-2 ori (Fundamentele geologia. T. I., 1980).
Sorbție închis de apă - apă-picurare lichid (umple în principal argilă), izolat din apa vrac saturarea straturile de rocă conectate sau cap la cap, apă (AA Kartseva, 1972). Proprietățile fizice ale capilarului, sorbție închise, iar apa gravitațională liberă este, practic, nici o diferență.
numita apă înrudite, în mod variat asociat cu suprafața scheletului mineral (particule) sau o parte rocă a mineralelor formatoare de rocă și este mai mult de 40% din întreaga cantitate de apă în stâncă. apă legată reținut pe suprafața de granule minerale forțe de adeziune moleculară sau prin legături de hidrogen pentru a forma un strat de câteva sute de diametre ale moleculei de apă prin forțe electrostatice și forțe de întindere de suprafață și sunt numite apă legată fizic. subkapillyarnye apa Bound unele umple în întregime porii și pereții porilor sunt în canalele cu diametru mare. Densitatea apei este 1,2-1,4 g / cm 3. Aceasta diferă în proprietățile sale de apă liberă. mișcarea apă legată are loc în direcția de cădere a potențialului electric. Se îngheață la o temperatură apropiată de -4 ° C apă legată este împărțit în slab cuplate și strâns legat (legat slab), legat atât fizic cât și chimic.
Printre apă legată fizic separat: puternic legat sau adsorbit; sau vag legat liosorbirovannuyu; capilar, cap la cap și apă osmotic (EM Sergeev și colab.).
Vag apă legată (liosorbirovannaya) se supune forțelor de impact liosorbtsii, formează o peliculă pe pereții golurilor (apa peliculare reținute de forțele moleculare) se mută în formă lichidă în interiorul filmului în direcția concentrație mai mică și nu transmite presiunea hidrostatică. Densitatea apropiată de densitatea apei libere (prezentată mai jos).
Găsirea de apă în roci
1 - moleculele de apă; 2 - peliculă de apă; 3 - apă liberă; 4 - particule de rocă
apa osmotic se formează la marginea exterioară filmului apă legată strâns datorită pătrunderii moleculelor de apă din soluțiile de sol cu o concentrație relativ ridicată de cationi în apropierea suprafeței particulelor și este supusă forțelor osmotice. Capacitatea de dizolvare a mobilității sale reduse aproape mobilitatea apei libere, proprietățile și structura, nu diferă de apă liberă este slab legat de particule de rocă.
apa capilaritate a avut loc în pori capilari și fisuri sub acțiunea forțelor meniscului skeleton minerale (tensiune de suprafață). La saturație plin le poate transmite presiunea hidrostatică, în timpul umplerea lor forte meniscului partiale capabile sa se supune deplasa datorită diferenței de temperatură (de la rece la căldură), sarea să se dizolve și să migreze. Temperatura de congelare sub 0 ° C (-6--19 ° C). distins:
- capilar atomizate (cap la cap), apa formată la joncțiunile granule minerale;
- -Capilar suspendat de apă, care se formează în timpul percolare prin suprafața solului în golurile capilare ale stratului de sol și rocă fin (nisip, grosime uniformă) și menținut de către forțele de tensiune de suprafață în stare „suspendat“, fără a se atinge limita completă saturație superioară;
- auto-capilară sau apă, care se formează prin apa în creștere sub acțiunea forțelor de tensiune de suprafață ale golurilor capilare până peste nivelul liber al apei subterane pentru a forma apei subterane sub Fringe capilare capilare ridicată. Înălțimea de creștere a apei determinată de mărimea golurilor din structura spațiului porilor rocilor polidispersie. Nisipul este egal cu o medie de 50 cm, iar în argiloase și argiloase formațiuni nisipoase 2-3 m. Aceasta apa trece presiune hidrostatică, nu se deplaseze sub forța gravitației asupra unui număr de proprietăți diferite de apă liberă. Aceasta nu îngheață la o temperatură de -12 ° C Apa legată chimic sunt incluse în compoziția mineralelor în contrast cu aceste forme de apă legate fizic. Pentru a elimina apa legată chimic de minerale, ar trebui să fie încălzit la circa 200 ° C, ceea ce poate duce la dezintegrarea minereului. Dintre acestea separate de apa: cristalizare, constituțional, zeolit sau vacuolar occluded, apa.
Cristalizarea (hidrat cristalin), apă inclusă în rețeaua cristalină a mineralelor într-o cantitate constantă, de exemplu, este o parte a CaSO4 gips - 2H2O, hidroxizi CaO * H2O, etc Acesta poate fi eliminat din rețeaua cristalină a mineralului fără distrugerea completă a mineralelor și a tranziției. de la o formă la alta (CaSO4 anhidrit gips →. → illit, montmorillonit).
apa constituțională este ferm încorporat în rețeaua cristalină minerale eliberate numai la distrugerea completă a mineralelor, la temperaturi de 450-500 ° C.
minerale zeoliți conținute în apă în cantități de nepermanentă (de exemplu, zeoliți, SiO2 opal * NH2 O), minerale, feldspați apropiate, dar diferite de structura cu zăbrele (schelet volumetric de siliciu-oxigen și aluminiu-grupuri). Prin zeolit se referă apă asociată în distanța dintre straturi de minerale argiloase (montmorillonit, illit) și apă numit strat intermediar (inter-pachete). Valoarea sa poate fi de până la 24% în greutate minerale (montmorillonit). La încălzirea sau creșterea presiunii se află fără a schimba structura mineralelor.
Ea ocupă o apă specială conținută în minerale sub formă de incluziuni într-un cavități complet închise (occluded sau apa vacuolar).
Vacuolar (ocluzionata) Apa - apă-picurare lichid sub formă de incluziuni unei cavități complet închise (vacuole). Conform proprietăților sale, este aproape de apă deschisă, deoarece conține și substanțe dizolvate.
Astfel, apa sub diverse forme umple porii și golurile de roca, înfășoară particulele minerale individuale și pătrunde tot materialul mineral solid. Acesta este situat în roci permeabile, iar apa-strans. Componentele care conțin apă roca sedimentară formează un singur sistem cuprinzând subsisteme:
- solide - schelet, ciment, complex de schimb;
- fază lichidă - apă, soluții apoase, ulei;
- în fază gazoasă (pentru AA Kartseva).
apă liberă sunt soluții apoase care pot fi considerate drept sistem de solvent - solut.