ГлавнаяВодный баланс горных пород в значительной степени зависит от внешних условий — климатических, геологических, геоморфологических и др. Поэтому их можно рассматривать как определенные динамические системы. Их влажностный режим и, самое главное, количество воды, которое они могут содержать, зависят также от свойств самих пород — их гидрофильности и влагоемкости. Все это необходимо знать для понимания причин того или иного распределения воды в горных породах и изменения в связи с этим их физического состояния и свойств.
На рис. VII-1 приведены типичные геологические разрезы, т. е. такие, которые можно встретить в самых различных районах, показывающие распределение воды в горных породах приповерхностной части земной коры. На этих разрезах выделены четыре зоны: 1) аэрации, 2) капиллярного увлажнения или насыщения, 3) полного насыщения (водоносная зона, водоносный горизонт) и 4) зона пород практически водонепроницаемых — водоупорных.
Зона аэрации непосредственно связана с наземной атмосферой. Вода в ней может удерживаться только на поверхности частиц в защемленном виде или в некоторых капиллярах. Часть воды в виде пара находится в воздухе, заполняющем поры и пустоты. Поверхностные воды при инфильтрация просачиваются через зону аэрации, поэтому ее также называют зоной инфильтрации. Влажность горных пород в этой зоне в разные периоды года существенно изменяется, так же как и степень насыщения их водой. В засушливые периоды количество поровой влаги существенно уменьшается и породы становятся воздушно-сухими или маловлажными. После дождей, когда происходит инфильтрация поверхностных вод через зону аэрации, влажность горных пород, так же как и степень насыщения их, повышается. В эти периоды насыщение пород водой может быть полным и они характеризуются как сильновлажные, или водонасыщенные. Следовательно, влажностный режим пород зоны аэрации изменчив. Кроме того, в зимнее время часть воды в ней замерзает и находится в виде льда. При этом степень льдистости пород характеризует степень их влажности.Зона капиллярного увлажнения, или насыщения, располагается непосредственно над водоносным горизонтом и отделяет его от зоны аэрации. Вода в породах этой зоны под действием капиллярных сил поднимается выше уровня подземных вод и удерживается на некоторой высоте. Если породы в зоне капиллярного увлажнения однородны и имеют скважность, обусловленную только порами, т. е. пустотами капиллярных размеров, то они обычно полностью заполнены водой — полностью водонасыщены (рис. VII-1, а). В таком случае эта зона представляет собой зону капиллярного насыщения. Если породы неоднородны и скважность их обусловлена как капиллярными, так и сверхкапиллярными пустотами, то водонасыщенность их в этой зоне только частичная, заполнены водой только капиллярные поры, т. е. насыщение пород обычно неполное (рис. VII-1, б). В этом случае капиллярная зона является зоной пород капиллярного увлажнения. Если зона капиллярного поднятия зимой достигает деятельного слоя, то вода в ней в значительной части находится в виде льда. Влажностный режим капиллярной зоны по сравнению с зоной аэрации более постоянен, так как она непосредственно связана с водоносным горизонтом. Влажность пород здесь обычно выше, чем в зоне аэрации.
Зона потного насыщения — водоносный горизонт — характеризуется полным заполнением всех пустот и пор породы водой. Воды в породах этой зоны по сравнению с зоной капиллярного поднятия обычно больше. При вскрытии их котлованами, гордыми выработками или скважинами вода свободно стекает, ее можно откачивать и характеризовать таким образом водоносность пород.
Из приведенного следует, что в различных природных условиях влажность горных пород, степень их водонасыщенности и водоносности могут быть различными, а вода в порах, пустотах и трещинах горных пород может находиться в различных агрегатных состояниях парообразном, жидком и твердом.