O ciclo da água na crosta terrestre possui um percurso bastante complexo, parcialmente dirigido pelo ciclo da atmosfera, importante veículo transportador da água, quer sob a forma de gotículas finamente dispersas, quer sob a forma gasosa. A energia necessária para este ciclo provém do calor solar, e assim , por um número infinitamente grande de vezes, uma molécula de água é evaporada do oceano e a ele retorna, precipitada pelas chuvas, podendo também cair no continente, infiltrando-se solo adentro, ser absorvida por uma planta qualquer que em pouco tempo devolverá a mesma molécula à atmosfera, podendo então, direta ou indiretamente, por meio dos regatos e rios retornar ao oceano.
Estes são ciclos mais freqüentes, havendo, contudo, um número ilimitado de outros ciclos mais complexos e de importância geológica. Se considerarmos uma molécula de água saindo pela primeira vez à superfície terrestre, provinda das profundezas da crosta e trazida pelas atividades vulcânicas como água juvenil(que nem sempre é realmente juvenil, pois o magma pode ter assimilado sedimentos ricos em água, sendo esta novamente devolvida à superfície), poderá ela tomar diversos rumos. Condensando-se em chuva e caindo no oceano, poderá ser levada às grandes profundezas e novamente aprisionada junto aos sedimentos abissais por várias centenas de milênios, até ser novamente incorporada a um magma e novamente expulsa.
Ou, então, terá de esperar a época em que esses sedimentos marinhos profundos sejam erguidos e após dezenas de milhões de anos transformados em montanhas, que lentamente serão erodidas, até libertar a molécula de água.
Poderá também, graças à evaporação, ser levada à superfície continental onde poderá incorporar-se a um feldspato em vias de caulinização e ir fazer parte de uma argila após o devido transporte de deposição. Esta molécula retornará ao meio exterior somente depois de a argila ser soterrada a vários quilômetros de profundidade e transformada em rocha metamórfica.
Aí, a molécula de água é expulsa graças às condições de alta pressão e temperatura, podendo ser incorporada a correntes profundas, e, por forças hidrostáticas, ser novamente conduzida à luz do sol. Se os ventos forem favoráveis, será conduzida às partes gélidas das montanhas, incorporando-se ao edifício cristalino de um cristal de gelo. Precipitada por longo período de tempo junto às neves eternas, delas poderá ser libertada pela sua transformação em água pelo degelo, se conseguir ser incorporada a alguma corrente líquido antes de novo congelamento. Se se precipitasse sobre uma região de clima temperado, poderia infiltrar-se terra adentro, onde haveria vários caminhos a tomar: surgir nalguma fonte, após um recurso subterrâneo ou ser incorporada numa substância mineral, vegetal, etc., ou infiltrar-se em níveis mais profundos, permanecendo por longo tempo na chamada zona de saturação. Essa água não permanece estacionada. Movimenta-se lenta e continuamente, pressionada pela água que se infiltra e pela gravidade, que faz com que o movimento seja contínuo.
Esta molécula poderá retornar à superfície em tempo mais curto se for absorvida por alguma raiz que penetrasse nessa zona, que a expulsaria pela transpiração ou pela decomposição após a morte do tecido que a contivesse. Pela capilaridade, a água pode voltar à superfície, fenômeno verificado nas regiões áridas. A água acumulada nas profundezas, abaixo da zona de circulação livre, não está definitivamente estacionada, pois, graças à pressão hidrostática, ela circula lentamente, podendo ascender à superfície, incorporar-se ao fluxo dos rios e ser novamente evaporada. Caso contrário, voltará a circular quando a crosta for soerguida por processos tectônicos e gasta pela erosão. Há casos em que a água encontra condições propícias à penetração por mais de 8 km, através de fendas intercomunicáveis. Ao subir, pela pressão hidrostática, aquece-se, formando as fontes termais, como as de Caldas Novas, GO, e muitas outras. Estas fendas profundas, por onde penetra a água, formam-se em regiões afetadas por grandes arqueamentos tectônicos, que determinam forças de tração.
O ar aquecido, em sua ascensão, leva consigo vapor de água, que se via acumulando até atingir o limite de saturação. Com isso, condensa-se e precipita-se sobre a terra em forma de chuva, orvalho ou neve.
A quantidade de precipitação anual varia muito de região para região. Assim é que, no Brasil, as maiores precipitações anuais são de 4 a 5 metros no alto da serra do Mar, Estado de São Paulo, nas proximidades de Cubatão. Valores mínimos com cerca de 0,5 m são constatados no polígono da seca do Nordeste. A evaporação é mais intensiva sobre os mares do que sobre os continentes, enquanto que as precipitações são mais ou menos equivalentes, nas proporções aproximadas de suas respectivas áreas. Assim, temos um excesso anual de precipitação sobre a evaporação nos continentes de cerca de 37.000 km3 de água. Este excesso de água é drenado continuamente para o mar, realizando no seu percurso um trabalho intensivo de erosão, transporte e deposição. Temos assim o circuito anual da água no globo terrestre (figura 1). A tabela 1 nos mostra as quantidades absolutas de água nos diferentes ambientes da Terra.
Desde os tempos antigos o homem já fazia uso da água subterrânea, nas regiões menos chuvosas, e também procurou explicar a sua origem, cometendo vários erros, muitos dos quais perduram até os dias de hoje. Entre os leigos impera a crença de que a água subterrânea circula como rios, chamados quase sempre de "veias de água". É comum ouvir-se dizer que um poço é seco porque "não deu na veia". É freqüentemente procurada pelo método da rabdomancia(do grego rhabdos, varinha), método que acreditado pela grande maioria dos não-versados nas ciências geológicas.
Parte da água da precipitação atmosférica infiltra-se no solo, onde podemos distinguir duas zonas: a saturada e a zona de aeração, ou subsaturada (figura 1). Acham-se separadas pela chamada superfície piezométrica, designada também por lençol freático ou por nível hidrostático(expressões atualmente em desuso), cuja profundidade varia com as mudanças climáticas, com a topografia da região e com a permeabilidade das rochas.
A zona inferior é denominada zona de saturação porque todos os poros e interstícios da rocha se acham saturados de água. Reserva-se a expressão água subterrânea à água situada abaixo da superfície piezométrica. Aquela contida na zona de aeração dá se a designação de água edáfica(do grego edafos, solo).
A água edáfica pode apresentar-se sob três maneiras diferentes: água gravitativa é a que se escoa terra adentro, logo após a precipitação ou fusão das neves. À água aderida às partículas do solo por forças de adsorção, pode-se dar o nome de água pelicular, e a retida em interstícios microscópicos, presa por forças capitalares, é chamada de água capilar.
O excesso de água da zona saturada, proveniente das precipitações atmosféricas, migrará em direção dos vales indo alimentar as correntes de água. Graças à lentidão deste movimento pelo atrito às partículas rochosas aproximadamente a topografia, . Sendo alta a permeabilidade do terreno, a tendência é dela tornar-se mais plana, dado o mais rápido escoamento.
A velocidade com que a água subterrânea migra varia de alguns centímetros a 6 metros por dia. Excepcionalmente pode alcançar 120 metros por dia. O plano horizontal que tangência as partes mais baixas (não cobertas pelas águas, como são os leitos dos rios), que drenam uma determinada região, denomina-se nível de drenagem. Em regiões calcárias, graças à formação de cavernas subterrâneas, que são escoadouros naturais das águas de infiltração, o nível de drenagem é inferior ao nível dos rios, que muitas vezes desaparecem solo adentro nos chamados sumidouros, podendo nascer como fonte ressurgente longe do lugar da infiltração.
Nas regiões de Apiaí e Iporanga(Estado de São Paulo),
conhecidas pelas belíssimas cavernas calcárias, são freqüentes
tais sumidouros. Quanto à superfície piezométrica na
região da cidade de São Paulo, observam-se profundidades que
variam de poucos metros até mais de 30m abaixo da superfície.
Em regiões mais secas ou muito permeáveis, desce até 100 metros, podendo haver variações da profundidade conforme a estação do ano, pois sabemos que, na época de estiagem, a grande evaporação e a ausência de chuvas determinam o abaixamento da superfície piezométrica. A profundidade máxima atingida pela água subterrânea é muito variável e depende essencialmente da rocha que a contém.
Em rochas cristalinas a capacidade de armazenar água diminui rapidamente em relação à profundidade enquanto que em rochas sedimentares, principalmente nas de origem clástica, se encontra uma certa porosidade mesmo em grandes profundidades (alguns milhares de metros), o que permite ainda o armazenamento de água subterrânea em tal região.
Nos extensos baixios, a água subterrânea não se movimenta; mas, onde houver elevações, o peso da água das áreas mais elevadas faz com que se verifique a movimentação lenta da água em profundidade, calcada pela pressão hidrostática. Esse movimento pode ser da ordem de grandeza de alguns milímetros por ano. A água não se infiltra indefinidamente terra adentro, porque, nas regiões mais profundas, tanto os poros como os capilares se vão tornando cada vez menores, fechando-se graças à compressão causada pelo peso das rochas superiores. No planalto da cidade de São Paulo, cujo embasamento é constituído de rochas cristalinas, o limite inferior da água subterrânea aproveitável varia entre 100 e 250 metros em relação à superfície.
