Подземные воды. Породы-коллекторы и водоупоры

Все воды, находящиеся в земной коре ниже ее поверхности, называются подземными. Вместе с поверхностными и атмосферными водами они формируют водную оболочку нашей планеты — гидросферу. Количество подземных вод очень велико и, по оценке В. И. Вернадского, достигает 5 • 10'7 т, что составляет примерно 1/3 вод Мирового океана. Изучение происхождения, состава, условий залегания, динамики подземных вод является предметом самостоятельной геологической науки — гидрогеологии.

В зависимости от происхождения среди подземных вод выделяется несколько типов: инфильтрационные, конденсационные, седиментогенные, магматогенные и метаморфогенные. Формирование подземных вод, закономерности их размещения в земной коре, режим движения определяются водно-коллекторскими свойствами горных пород и в первую очередь их скважностью и водопроницаемостью.

Скважность пород — это общий объем всех пустот в горной породе, обусловленный пористостью, трещиноватостью, кавернозностыо, наличием карстовых полостей. Она определяет способность пород вмещать воду. Особенно важное значение имеет пористость. В зависимости от видов полостей, заполняемых водой, различают поровые, трещинные и карстовые подземные воды. Возможны и комбинации, например порово-трещинные, трещинно-карстовые и др. Водопроницаемость — это способность горных пород пропускать через себя воду. Между скважностью и водопроницаемостью существуют достаточно сложные связи, и проницаемость породы определяется не только объемом пустотного пространства, но и размером, формой пор и трещин, характером их соединения между собой. Этим можно объяснить тот факт, что не всегда значительная пористость обеспечивает высокую проницаемость породы. По степени водопроницаемости все горные породы делят на три основные группы:

• водонепроницаемые, или водоупорные (Кф < 0,001): глины, тяжелые суглинки, нетрещиноватые скальные породы, а также породы, находящиеся в зоне многолетней мерзлоты. В земной коре породы первой и отчасти второй групп играют роль коллекторов (накопителей) подземных вод, а породы третьей группы — подстилающих их водоупоров. Из других водно-физических свойств важное значение имеет влагоемкость горных пород, то есть их способность вмещать и удерживать в себе то или иное количество воды при данных температуре и давлении. Различают полную (абсолютную) влагоемкость, когда вода заполняет все полости в горных породах, включая и мельчайшие капиллярные; и максимальную молекулярную влагоёмкость, показывающую количество воды, удерживаемой в породе силами молекулярного притяжения, когда вся гравитационная вода стечет из породы. Разность между полной и максимальной молекулярной водоемкостью называют водоотдачей горной породы. Наибольшей водоотдачей обладают крупнозернистые рыхлые породы (гравий, галечники, пески). Влагоемкие глины воду практически не отдают.