Навигация
1. Види води в гірських породах
Стан та властивості води у гірських породах вперше детально вивчив А.Ф. Лебедєв. Він виділив тут 5 видів води: пароподібна, гігроскопічна, плівкова, гравітаційна, тверда. Пізніше ідеї Лебедєва А.Ф. розвили Преклонський В.А., Роде та інші. Згідно з останніми уявленнями виділяються наступні види води у гірських породах: пароподібна, фізично-зв’язана, капілярна, вільна (гравітаційна), тверда, хімічно-зв’язана.
Пароподібна вода заповнює разом із повітрям заповнює порожнини гірських порід, що не зайняті рідкою водою. Ця вода дуже рухлива. Переміщується у всіх напрямках від місць з меншою пружністю водяної пари, в місця де вона більша. Пара проникає в гірські породи з атмосфери або при випаровуванні ґрунтових вод. З охолодженням гірських порід до точки роси пароподібна вода конденсується. Безпосередньої участі у живленні рослин пароподібна вода приймати не може.
Фізично-зв’язана вода утримується на поверхні частинок гірських порід електромолекулярними силами, які набагато перевищують сили тяжіння. Рухливість цієї води, набагато менше вільної (гравітаційної). За деякими фізичними показниками фізично зв’язана вода підрозділяється на міцно зв’язану (гігроскопічну) та рихло зв’язану (плівкову). Міцно зв’язана вода утворюється шляхом адсорбції молекул води з водяної пари, чи з рідкої води. Ця вода покриває частини породи тонкою плівкою яка міцно утримується електромолекулярними силами до 109 Па і вилучається тільки шляхом тривалого прогрівання при температурі 105–110Со.
Дерягін, Нерпін, Сергєєв виділяють 2 шара міцно зв’язаної води. Шар, що безпосередньо прилягає до частин (гігроскопічний) спостерігається при вологості порід, яка дорівнює неповній гігроскопічності. Цей шар нерухомий, складається з орієнтованих молекул води. Товщина слою 1–3 молекули. За фізичними властивостями ця вода близька до твердої речовини (щільність біля 2 г/см3).
Другий шар (сольватний, осмотичний) товщиною у 10–20 молекул, що орієнтовані менше і зв’язок їх із частинкою гірської породи слабіший. Утворюється при вологості породи, що дорівнює максимальній гігроскопічності.
Міцно зв’язана вода є недоступною для рослин. Коріння їх не можуть відірвати цю воду від частинок гірської породи. Рихло зв’язана вода (плівкова) знаходиться на міцно зв’язаній і утримується молекулярними силами. Найбільш міцно зв’язані молекули, що лежать безпосередньо на адсорбційній. По мірі віддалення від частинки породи, молекулярні сили зменшуються, і дія їх на поверхні плівки води незначна. Зовнішні шари рихло зв’язаної води доступні для рослин. Рихло зв’язана вода існує в породі при вологості, що більша від максимальної гігроскопічності.
Вологість породи, в якій на поверхні частинок плівкова вода має максимально можливу товщину, відповідає максимально-молекулярній вологоємності.
Плівкова вода здатна переміщатися дуже повільно, від частин з більшою товщиною плівки до частинок з меншою товщиною. Це діється до тих пір доки товщина плівки не стане у обох частинок однаковою.
Кількість рихло зв’язаної води залежить, як від гранулометричного складу, так і від мінералогічних особливостей частинок породи. Наприклад, монтморилонітні частинки відбирають плівкому воду у суміжних більш крупно-зернистих частинок іншого складу. Чи менші розміри частинок тим більша кількість рихло зв’язаної води. Так, максимально-молекулярна вологоємність у пісках складає біля 1.7%, у супісі – 9–13%, у суглинків – 15–23%, у глин – 25–40%.
Рихло зв’язана вода не підкоряється гравітації, бо молекулярні сили сильніші за сили тяжіння. Вода не передає гідростатичного тиску, бо не заповнює весь об’єм пор. Зі збільшенням товщини плівки поступово зменшується електромолекулярні сили і при вологості, що дорівнює ММВ, на зовнішні молекули вплив гравітаційних сил починає перевищувати. Молекули починають переміщатися по поверхні плівки вниз, утворюючи гравітаційну воду.
Капілярна вода заповнює капілярні пори та тонкі тріщини вгірській породі. Вона утримується і переміщується там під дією капілярних (меніскових сил). Ці сили перевищують силу тяжіння, тому вона може переміщуватися у різних напрямках. В зоні аерації (над рівнем грунтових вод) капілярна вода поділяється на такі види: капілярно-стикова, капілярно-чоточна, капілярно-підвішена, капілярно-піднята.
Капілярно-стикова утворюється в кутах пор пісчаних порід поблизу контакту частинок. Утримується капілярними силами, гідростатичного тиску не передає, переміщується як капілярно-рідка вода. Для рослин – мало доступна.
Капілярно-чоточна утворюється у пісчаних породах. Заповнює весь простір, прилеглий до частинок порід за винятком центральної частини пор, де знаходиться повітря з парою. Ця вода переміщується як рідка (вільна). Доступна для рослин.
Капілярно-підвішена утворюється в верхній частині зони аерації за рахунок проникнення атмосферних опадів, при вологості ґрунтів, що більша за максимально-молекулярну вологоємність. При тривалому випаровуванні вона може зникнути зовсім.
Капілярно-піднята утворюється над поверхнею ґрунтових вод. Верхня її межа коливається в залежності від коливання рівня ґрунтових вод. Доступна для рослин.
Вільна вода (гравітаційна) утворюється в гірських породах при їх вологості, що більша за максимально-молекулярну вологоємність та повному насиченні. Переміщується під дією гравітаційних сил та напірного градієнту. Передає гідростатичний тиск. Вільна вода утворюється за рахунок просочування атмосферних опадів до рівня ґрунтових вод. Рух вільної води в ненасичених породах називається інфільтрацією, в насичених – фільтрацією.
Вода у твердому стані зустрічається у вигляді льоду в порах та тріщинах гірських порід в районах багаторічної мерзлоти, а також при сезонному промерзанні. Хімічно зв’язана вода є складовою частиною багатьох мінералів і виконує важливу роль у їх будові.
Виділяється два види хімічно зв’язаної води: конституційна та кристалізаційна. Конституційна присутня в кристалічній решітці у вигляді OH-, H, H3O– Виділяється при нагріванні мінералу від 300 до 1300оС і повному руйнуванні кристалічної решітки. Приклад: топаз Al2 (OH) 27SiO2.
Кристалізаційна вода знаходиться в кристалічній решітці мінералів у вигляді одиничних молекул та їх груп. Виділяється при температурі 250–300оС. Приклад: сода – Na2CO3710 H2O (63% води по масі), гіпс – CaSO472H2O.
Похожие работы
... приводит к синтезу воды, масса которой приближенно оценивается в 0.25·1015 г/год. Таким образом, количественная оценка структуры основных массопотоков подземных вод в земной коре показывает, что среди них доминируют воды, формирующие гидрогеологический цикл круговорота. Его массопотоки более чем на три-четыре порядка превышают массы физически связанных (адсорбированных) вод, выделяющихся в ходе ...
... Эта особенность имеет большое значение для нагревания воды подо льдом. Теплопроводность льда довольно высокая—53·10-4 кал/ (см · сек · °С); для сравнения: теплопроводность воды—14, а воздуха— 0,57 кал/(см · сек · °С). излучений и т. д. 1.9 Серебряная вода и ее применение. Еще 2500 лет назад персидский царь Кир во время походов пользовался водой, сохраняемой в серебряных сосудах. В древней ...
... на увлажнение непрерывно накапливающихся морских осадков, биосферы, теряющейся в атмосфере и др., т.е. величину 0,6 мм в год следует рассматривать как нижнюю границу возможных темпов выноса на поверхность планетарной воды. Расчеты показывают, что подлинная цифра приближается к 1 мм в год. Много это или мало? Если подходить к полученному значению скорости дегидратации земных недр с обыденных, ...
... поверхности различных горизонтов; составление карт изотерм по срезам на различных глубинах; построение обобщенного графика изменения температуры с глубиной для района в целом. РОЛЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ФОРМИРОВАНИИ И РАЗРУШЕНИИ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА Ведущая роль подземных вод в процессах миграции УВ и формирования их залежей признается большинством исследователей. Еще в первых работах М. Менна ...
0 комментариев