Las rocas y el suelo constituyen el medio poroso en el que se almacenan y por el que circula el agua subterránea. Este medio poroso está formado por una agregación de granos minerales sólidos, separados y rodeados en mayor o menor grado por huecos, poros o intersticios, los cuales pueden estar ocupados por agua, gases o materia orgánica.
La porosidad determina la capacidad de almacenar fluidos tanto líquidos como gases. Esta propiedad es adimensional y se suele expresar en %. Determina la capacidad de un material para transmitir fluidos. Es, por tanto, una medida de la capacidad acuífera de un medio y juega un importante papel en la capacidad del mismo para la transmisión del agua a su través. La permeabilidad tiene dimensiones de velocidad y dada la generalmente lenta circulación del agua a través de los medios porosos suele expresarse en metros/día o en cm/s.
La porosidad de los materiales consolidados depende entre otros factores, del grado de cementación y del estado de fracturación de la roca. La porosidad de los sedimentos o materiales sueltos dependerá del grado de compactación de los granos, de su forma, y de su distribución por tamaños.
Hay procesos que pueden modificar el valor de la porosidad de un material en sentido de aumentarlo (fracturación o diaclasamiento, disolución, meteorización, etc.) o por el contrario de disminuirlo (cementación, compactación.
Se puede distinguir una porosidad primaria que es la que adquiere la roca durante su consolidación y que, por tanto, resulta de la propia petrología del material rocoso, y una porosidad secundaria adquirida con posterioridad a su consolidación, por mecanismos tales como la fracturación, diaclasamiento o disolución.
Parte del agua que ocupa los huecos del medio poroso queda retenida por fuerzas electrostáticas dado el carácter dipolar de la molécula de agua y de la superficie de los cristales sólidos. Se trata de la denominada agua higroscópica. Otra constituye una fina lámina que rodea a las partículas sólidas y al agua higroscópica, es el agua pelicular. Dada la forma en que se encuentra esta agua en el suelo, no puede desplazarse por gravedad, y para desprenderla del terreno es preciso aplicar fuerzas de succión considerables, superior a las que desarrollan las raíces de las plantas ya que la succión de las raíces es suficiente para extraer una parte de ella.
Finalmente, existe otra parte que no queda retenida por las partículas del suelo y que rellena los poros cuándo están saturados y circula libremente por efecto de la gravedad, de ahí su nombre de agua gravífica. Es agua contenida en el suelo pero que no es retenida por él. De toda esa agua, sólo la de tipo gravífico es susceptible de fluir o de ser captada eventualmente por un sondeo, en tanto que el resto queda retenida por el terreno.
Los valores más frecuentes de porosidad total oscilan entre menos de un 5% para algunas rocas ígneas y metamórficas y más del 80 % para algunos limos de reciente sedimentación. Las gravas y arenas gruesas muestran valores comprendidos entre el 20 y el 40 %.
La permeabilidad es una propiedad dinámica (capacidad de transmitir fluidos), en contraste con la porosidad que es una propiedad estática (capacidad de almacenar fluidos).
La relación entre porosidad y permeabilidad no es simple, la clave de esa relación radica en el tamaño y el grado de conexión de los poros, más que en el valor de la porosidad total. Así, poros amplios, tales como los huecos que dejan entre sí bloques y gravas o las fracturas del granito, permiten un fácil desplazamiento de los fluidos a su través. Por el contrario, poros pequeños como los que presentan las arcillas, apenas permiten el flujo del agua y su movimiento es tan lento que resulta extremadamente difícil cuantificarlo.
