В геологических процессах формирования земной коры и поверхности земли, в образовании осадочных и многих изверженных пород и полезных ископаемых, в процессах органической жизни вода имеет важнейшее значение. Водная оболочка нашей планеты, или гидросфера, включает в себя 6,93% массы доступной исследованию земной коры и покрывает 70,8% поверхности земли, что составляет ЗВ1 млн. км, а по объёму- 1370 323 тыс. км2.
Если это количество воды равномерно распределить по всей земной поверхности, то вода покрыла бы её слоем толщиной в 3 795 м. Большая часть массы воды земной поверхности сосредоточена в океанах и морях; значительно меньшее количество воды содержится в реках, в виде льда - в приполярных областях, и водяного пара - в атмосфере (около 12 300 км). Вследствие сезонных и суточных колебаний температуры вода совершает непрерывный кругооборот, в котором ежегодно участвуют 511 тыс. км3 воды, причём с поверхности моря испаряется 449 тыс. кл3, а с поверхности суши - 62 тыс. кл3; количество осадков на поверхности океанов составляет ежегодно 412 тыс. км воды, а на поверхности суши - 99 тыс. км3.
Объём ежегодного стока с поверхности суши достигает 37 тыс. км3. Вода, испаряясь с поверхности океанов, морей, озёр, рек и болот, а также с поверхности снегового и ледяного покровов, поступает в виде пара в атмосферу. Наряду с этим водяные пары поступают в атмосферу при вулканических извержениях, из гейзеров, а также образуются при гниении или горении клетчатки растений и выдыхаются вместе с воздухом животными. Вся эта масса паров конденсируется в более высоких слоях атмосферы, образуя туман, облака и тучи, и затем выпадает на землю в виде осадков - дождя, снега или града.
Выпавшие атмосферные осадки продолжают свой круговорот, собираясь в ручьях и реках, текущих в озёра, моря и океаны, а также фильтруясь через почву в горные породы земной коры, где они продолжают дальнейшую миграцию в составе грунтовых вод и подземных вод. Сток подземных вод в реки и другие водоёмы замыкает круговорот.
Вода в природе распространена в состоянии естественных растворов. Даже дождевая вода содержит в своём составе растворённые кислород и азот воздуха, углекислоту и незначительные количества окислов азота, аммонийных солей и хлористого натрия, который в виде тончайших частиц пыли всегда находится в воздухе и захватывается дождевыми каплями. Значительно большее количество растворённых веществ содержится в пресных водах рек, озёр, в грунтовых и артезианских водах. Ещё большее количество солей растворено в т. н. минеральных водах и водах океана.
В зависимости от происхождения природных вод качественный состав и количественное содержание растворённых в них веществ резко меняются. В некоторых природных водах обнаружено более 60 химических элементов. Воды с минерализацией от 0,1 до 5% называются минеральными, с меньшей минерализацией - пресными, с большей - рассолами. Наряду с минеральными компонентами вода растворяет в себе то или иное количество природных газов: углекислоту, кислород, азот, сероводород, аммиак, метан, гелий, радон и другие газы, выделяющиеся в некоторых случаях в свободном виде. Природные воды содержат в своём составе также органические соединения, являющиеся продуктом жизнедеятельности организмов. Являясь солевыми растворами, природные воды могут быть подразделены по этому признаку на воды с преобладанием гидрокарбонатных, сульфатных и хлористых солей.
Солевой состав воды не остаётся постоянным, но в результате взаимодействия с вметающими горными породами (и в том числе с почвами) претерпевает химические изменения. Главная масса подземных вод заключена в порах и пустотах осадочных пород, образующих водоносные горизонты, по которым вода двигается по законам гидравлики - от областей питания, расположенных на более высоких отметках рельефа к пониженным участкам.
Подземным водам свойственна зональность в их распространении по площади, в пределах одного и того же водоносного горизонта, и по вертикали - сверху вниз. Верхней зоне свойственны маломинерализованные гидрокарбонатно-кальциевые воды, насыщенные кислородом. Средней зоне - сульфатно-хлоридный состав вод (иногда с сероводородом) и смена окислительной среды на восстановительную. Нижняя зона отличается весьма затруднённым водообменом (смена вод происходит в течение длительного времени), восстановительной средой (сероводород и углеводороды) и солёными хлоркалыщевыми водами. В горных областях соотношение между зонами бывает очень сложным.
Природные воды в процессе циркуляции воздействуют на горные породы механически и химически. Существование воды в 3 агрегатных состояниях определяет разнообразие способов механического влияния ее на горные породы. Так, вода, замерзая в трещинах горных пород и превращаясь в лёд, производит их разрушение (дезинтеграцию).
Спускающиеся с гор ледники своей тяжестью вырывают на склонах глубокие долины и переносят в виде морен большое количество каменного материала. Текучие воды размывают горные породы и, стремясь в пониженные места, переносят продукты их разрушения в морские и озёрные водоёмы. Ежегодно реки, таким образом, выносят в море огромные количества материала (около 16 миллиардов тонн) как в виде растворов, так и механических обломков, перекатываемых по дну реки и переносимых во взвешенном состоянии. Сносимый с суши обломочный материал оседает на дне морей и озёр, и из него образуются обломочные горные породы (конгломераты, пески, глины и так далее). Таким образом, механическую роль воды сводится к разрушению горных пород, к переносу и отложению обломочного материала.
Большую роль в развитии земной коры играет химическое воздействие воды на горные породы. Практически все воды земной поверхности являются растворами. Огромное количество вещества переносится реками в воды морей и океанов в растворённом состоянии; при этом в слабощелочной морской воде (рН 8,2-8,8) соли натрия и частично магния накапливаются преимущественно в форме хлористых солей. Общая минерализация морской воды составляет 35 г/л. В водах солёных озёр, отлагающих соль, содержание растворимых солей достигает 300 г/л. В результате выпадения различных солей из раствора образуются осадочные породы химического происхождения (соль, гипс, доломиты и другие). Их осаждение происходит преимущественно в мелководных замкнутых водоёмах, расположенных в жарком, сухом климате.
В осаждении растворённых солей большую роль играют живущие в воде организмы, обладающие способностью поглощать из воды те или иные соединения (например карбонат кальция, кремнезём и другие) и накапливать их в своём скелете или раковине. Скопляясь на дне водоёма, они образуют мощные толщи известняков и различных кремнистых пород.
Вода является средой для огромного количества химических реакций. Ввиду того, что рН природных вод колеблется в широком интервале (от 4 до 9), вода выступает также в качестве реагента, вызывая реакции гидролиза, гидратации (см.) и участвуя в процессах окисления.
Старинное изречение: тела не действуют, если они не растворены хорошо характеризует огромную роль воды в химии земной коры. Вода, обладая различной растворяющей способностью для разных веществ, способствует их разделению и концентрации с образованием руд железа, марганца, месторождений карбонатов, гипса, каменной соли и так далее.
В глубинных процессах земной коры вода участвует во многих магматогенных и пневматолитических реакциях, в образовании многочисленных гидротермальных месторождений, в метаморфизме горных пород (например озмеевикование перидотитов), в метасоматических процессах и так далее. Следовательно, вода является главнейшим природным фактором, определяющим геология, процессы на Земле.
