Образование подземных вод, их классификация по условиям залегания, виды подземных вод, химический состав.

Подземные воды находятся в верхней части земной коры (литосферы). Наука о подземных водах называется гидрогеология. Она изучает распространение, происхождение, физические и химические свойства, законы движения подземных вод. Осадки, выпавшие на сушу, делятся на три части: 1) испарение, 2) сток и 3) просачивание (инфильтрация) в почву.

Образование подземных вод возможно четырьмя способами:

1) за счет инфильтрации осадков в литосферу образуется основная часть подземных вод (в том числе, минеральные воды КМВ),

2) за счет конденсации паров в порах грунта (подземная роса ночью в пустынях),

3) седиментационная вода одновременно с отложением морских осадков (например, остаток морской воды в глинистых толщах сармата и майкопа г. Ставрополя),

4) т.н. ювенильные воды, выделяемые магмой.

Классификация подземных вод по условиям залегания. В геологическом разрезе по условиям залегания можно выделить следующие подземные воды:

1) почвенные воды, находящиеся в почвенном слое,

2) верховодка образуется над местным водоупором весной или за счет техногенной утечки воды,

3) грунтовые воды на первом от поверхности водоупоре, безнапорные, могут быть загрязнены,

4) межпластовые (ненапорные и напорные-артезианские) воды.

Виды подземных вод. В зависимости от состояния в грунтах выделяют следующие виды воды:

1) Парообразная вода - водяной пар в порах грунта с относительной влажностью W=100%, движение происходит в сторону падения температуры. Таким путем летом в подпольях может быть накопление влаги.

2) Прочносвязанная (адсорбированная, гигроскопическая) вода. Это слой до 10-15 молекул Н2О толщиной 0, 1 микрона, покрывающий грунтовые (глинистые) частицы, не растворяет соли, неэлектропроводна, не замерзает при 0оС, а при отрицательных температурах около минус 100оС, имеет высокую вязкость, удаляется при Т≥ 105о. Содержание прочносвязанной воды зависит в основном от количества глинистых частиц: в песках – 1-2%, в суглинках – 5-10 %, в глинах – 10-25%, в высокодисперсных монтмориллонитовых глинах – до 30 %.

3) Рыхлосвязанная (пленочная) вода удерживается электрическими силами до Р=70000g, имеет плотность=1, 0, температуру замерзания минус 1-3-5оС, слабо растворяет соли, перетекает от толстых к тонким пленкам.

4) Свободная вода – капиллярная и гравитационная. Капиллярная вода удерживается в порах капиллярными силами, перемещается за счет разности капиллярных давлений, растворяет соли, замерзает при температуре ниже 0º С. Высота капиллярного поднятия в глинах достигает 3-4 м, в песках – несколько дм.

Гравитационная вода перемещается под действием силы тяжести (разности напоров).

5) Вода в твердом состоянии (лед), замерзает сначала свободная вода, а затем последовательно все остальные виды воды.

6) Кристаллизационная вода участвует в построении кристаллической решетки минералов (гипс CaSO4∙ 2H2O). Химически связанная вода входит в состав минералов (лимонит Fe2O3•nH2O, опал SiO2∙ H2O, гидроксид CaО•Н2O). Эти формы влаги удаляются при Т> 100оС.

Химический состав. В подземных водах присутствуют растворенные соли и газы. Основные соли хлориды и сульфаты Na, K, Ca, Mg. В воде растворены газы – О2, Н2, СО2. Именно эти ионы предопределяют многие свойства воды: жесткость, щелочность, соленость, агрессивность. По величине сухого остатка различают воды: 1) пресные - < 1 г/л, 2) соленые – 1-30 г/л, 3) рассолы - > 30г/л.