a geológiában, a hidrogeológiában, a talajtudományban és az épülettudományban használt porozitás egy porózus közeg (például kőzet vagy üledék) porozitását írja le az anyagban lévő üres tér töredékét, ahol az üresség tartalmazhat például levegőt vagy vizet. Ezt az arány határozza meg:

ϕ = v v v v V t {\displaystyle \phi ={\frac {V_{\mathrm {V}}}}} {V_{\mathrm {t}}}}}}}}}}

ahol VV az űrtér térfogata (pl. folyadékok) és VT az anyag teljes vagy ömlesztett térfogata, beleértve a szilárd és üres komponenseket is., Mind a mathematical {\displaystyle \phi}, mind az n {\displaystyle n} matematikai szimbólumok a porozitás jelölésére szolgálnak.

a porozitás 0 és 1 közötti frakció, jellemzően a szilárd gránit esetében 0,005-nél kisebb, a tőzeg és agyag esetében pedig 0,5-nél nagyobb.

egy kőzet vagy üledékes réteg porozitása fontos szempont a benne lévő víz vagy szénhidrogének potenciális térfogatának felmérésekor., Az üledékes porozitás számos tényező bonyolult funkciója, többek között, de nem kizárólagosan: a temetés mértéke, a temetés mélysége, az összekapcsolt folyadékok jellege, az üledékek átfedése (ami akadályozhatja a folyadék kiutasítását)., Az egyik leggyakrabban használt közötti kapcsolat porozitás, valamint a mélység által megadott Athy (1930) egyenlet:

ϕ ( z ) = ϕ 0 e − k z {\displaystyle \phi (z)=\phi _{0}e^{-kz}\,} ϕ = ρ részecske − ρ tömeges ρ részecske − ρ folyadék {\displaystyle \phi ={\frac {\rho _{\text{részecske}}-\rho _{\text{tömeges}}}{\rho _{\text{részecske}}-\rho _{\text{folyadék}}}}}

Ha az üresség megtelik levegővel, a következő egyszerűbb formában is lehet használni:

ϕ = 1 − ρ tömeges ρ részecske {\displaystyle \phi =1-{\frac {\rho _{\text{tömeges}}}{\rho _{\text{részecske}}}}}

Normál részecske sűrűség feltételezzük, hogy körülbelül 2.,65 g/cm3 (szilícium-dioxid), bár jobb becslés érhető el a részecskék litológiájának vizsgálatával.

porozitás és hidraulikus vezetőképességszerkesztés

a porozitás arányos lehet A hidraulikus vezetőképességgel; két hasonló homokos víztartó esetében a nagyobb porozitású általában nagyobb hidraulikus vezetőképességgel rendelkezik (nyitottabb terület a víz áramlásához), de ennek a kapcsolatnak sok szövődménye van. A fő bonyodalom az, hogy nincs közvetlen arányosság a porozitás és a hidraulikus vezetőképesség között, hanem inkább a levezetett arányosság., Egyértelmű arányosság van a pórus torok sugara és a hidraulikus vezetőképesség között. Emellett arányosság mutatkozik a pórus torok sugara és a pórus térfogata között. Ha létezik arányosság a pórus torok sugara és a porozitás között, akkor fennállhat a porozitás és a hidraulikus vezetőképesség közötti arányosság. Mivel azonban a szemcseméret vagy a szelektálás csökkenti a pórus torokradi és a porozitás közötti arányosságot, ezért a porozitás és a hidraulikus vezetőképesség közötti arányosság is romlik., Például: az agyagok általában nagyon alacsony hidraulikus vezetőképességgel rendelkeznek (kis pórus torok sugara miatt), de nagyon magas poroszitással is rendelkeznek (az agyag ásványi anyagok strukturált jellege miatt), ami azt jelenti, hogy az agyagok nagy mennyiségű vizet tarthatnak ömlesztett anyagonként, de nem szabadítják fel gyorsan a vizet, ezért alacsony hidraulikus vezetőképességük van.

válogatás és porosityEdit

jól rendezett (körülbelül egy méretű szemek) anyagok nagyobb porozitással rendelkeznek, mint a hasonlóan méretű, rosszul rendezett anyagok (ahol a kisebb részecskék kitöltik a nagyobb részecskék közötti réseket). A grafikon azt mutatja be, hogy egyes kisebb szemcsék hogyan képesek hatékonyan kitölteni a pórusokat (ahol minden víz áramlik), drasztikusan csökkentve a porozitást és a hidraulikus vezetőképességet, miközben csak az anyag teljes térfogatának kis részét teszik ki. A földanyagokra vonatkozó közös porozitási értékek táblázatait lásd a hidrogeológiai cikk” további olvasás ” szakaszában.,

kőzetek Porozitásaszerkesztés

A konszolidált kőzetek (például homokkő, pala, gránit vagy mészkő) potenciálisan összetettebb “kettős” poroszokkal rendelkeznek, mint az alluviális üledék. Ez összekapcsolt és nem összefüggő porozitásra bontható. A csatlakoztatott porozitás könnyebben mérhető a kőzetbe áramló gáz vagy folyadék térfogatán keresztül, míg a folyadékok nem férhetnek hozzá a nem összekapcsolt pórusokhoz.

a porozitás a pórus térfogatának a teljes térfogathoz viszonyított aránya. A porozitást a következők szabályozzák: kőzettípus, póruseloszlás, cementáció, diagenetikus történelem és összetétel., A porozitást nem szabályozza a szemcseméret, mivel a szemcsék közötti tér térfogata csak a gabonacsomagolás módszeréhez kapcsolódik.

A kőzetek általában a porozitás korral és a temetés mélységével csökkennek. A harmadlagos korú Öböl-parti homokkövek általában porózusabbak, mint a kambriumi korú homokkövek. Vannak kivételek e szabály alól, általában a temetés és a hőtörténet mélysége miatt.

a talaj porozitása

a felszíni talaj porozitása általában csökken a részecskeméret növekedésével., Ez annak köszönhető, hogy a talaj aggregátum képződése finomabb textúrájú felszíni talajokban, amikor a talaj biológiai folyamatainak vannak kitéve. Az aggregáció magában foglalja a részecskék tapadását és a tömörödéssel szembeni nagyobb ellenállást. A homokos talaj tipikus ömlesztett sűrűsége 1,5-1,7 g/cm3. Ez 0,43-0,36 közötti porozitásra számít. Az agyagos talaj tipikus ömlesztett sűrűsége 1,1-1,3 g/cm3. Ez 0,58-0,51 közötti porozitásra számít. Ez ellentmondásosnak tűnik, mivel az agyagos talajokat nehéznek nevezik, ami alacsonyabb porozitást jelent., Heavy nyilvánvalóan utal a gravitációs nedvességtartalom hatása kombinálva terminológia, hogy harkens vissza a relatív erő szükséges, hogy húzza a talajművelés végre a clayey talaj mezőn nedvességtartalom, mint a homok.

a felszín alatti talaj porozitása alacsonyabb, mint a felszíni talajban a gravitációs tömörítés miatt. A 0,20-as porozitás normálisnak tekinthető a rendezetlen kavics méretű anyag esetében a biomantle alatti mélységben. A pedogenezis aggregáló hatása alatt lévő finomabb anyag porozitása várhatóan megközelíti ezt az értéket.

a talaj porozitása összetett., A hagyományos modellek a porozitást folyamatosnak tekintik. Ez nem veszi figyelembe az anomális jellemzőket, és csak hozzávetőleges eredményeket hoz. Ezenkívül nem segíthet modellezni a pórus geometriát befolyásoló környezeti tényezők hatását. Számos összetettebb modellt javasoltak, köztük fraktálokat, buborékelméletet, repedéselméletet, logikai gabonafolyamatot, csomagolt gömböt és számos más modellt. A pórus tér jellemzése A talajban egy kapcsolódó fogalom.,

Típusú földtani porositiesEdit

Elsődleges porozitás A fő-vagy eredeti porozitás rendszer egy rock vagy nyílt tükrű ártéri betét. Másodlagos porozitás egy későbbi vagy különálló porozitási rendszer egy sziklában, gyakran növelve a szikla teljes porozitását. Ez lehet az ásványi anyagok kémiai kimosódása vagy a törésrendszer kialakulása. Ez helyettesítheti az elsődleges porozitást, vagy együtt élhet vele (lásd az alábbi kettős porozitást). Törés porozitás ez porozitás, amely törésrendszerhez vagy hibához kapcsolódik., Ez lehet létrehozni másodlagos porozitás a kő, ami egyébként nem lenne tározók szénhidrogén miatt az elsődleges porozitás elpusztult (például kellő mélységben a temetés), vagy egy rock típus általában nem tekinthető tározó (például magmás behatolás, vagy metasediments). Vuggy porozitás ez a másodlagos porozitás, amelyet a nagy tulajdonságok (például makrofoszilok) feloldódása okoz karbonátos kőzetekben, nagy lyukakat hagyva, kancsók, vagy akár barlangok., Porozitás (más néven nyitott porozitás) Utal, hogy a töredéke a teljes mennyiség, amely a folyadék áramlását hatékonyan zajlik, valamint magában foglalja a felsővezeték, illetve zsákutca (mivel ezek a pórusokat, nem lehet öblíteni, de ők is okozhat folyadék mozgása által kiadás a nyomás, mint a gáz tágulási) a pórusokat, valamint kizárja a zárt pórusok (vagy nem csatlakoztatott üregek). Ez nagyon fontos a talajvíz és a kőolajáramlás, valamint az oldott anyagok szállítása szempontjából., A hatástalan porozitás (más néven zárt porozitás) a teljes térfogat töredékére utal, amelyben folyadékok vagy gázok vannak jelen, de amelyben a folyadékáramlás nem képes hatékonyan megtörténni, és magában foglalja a zárt pórusokat. A porozitás morfológiájának megértése tehát nagyon fontos a talajvíz és a kőolajáramlás szempontjából. A kettős porozitás arra a fogalmi elképzelésre utal, hogy két egymást átfedő tározó van, amelyek kölcsönhatásba lépnek. A törött kőzetekben a kőtömeget és a töréseket gyakran úgy szimulálják, mint két egymást átfedő, de különálló testet., A késleltetett hozam, valamint a szivárgó víztartó áramlási megoldások matematikailag hasonlóak a kettős porozitáshoz kapott megoldásokhoz; mindhárom esetben a víz két matematikailag különböző tározóból származik (függetlenül attól, hogy fizikailag különböznek-e). A szilárd anyagok makroporozitása (kivéve az összesített anyagokat, például a talajokat), a “makroporozitás” kifejezés 50 nm-nél nagyobb átmérőjű pórusokra utal. A makropórákon keresztül történő áramlást ömlesztett diffúzió írja le. Mezoporozitás szilárd anyagokban (azaz, az összesített anyagok, például a talaj kivételével) a “mezoporozitás” kifejezés a 2 nm-nél nagyobb és 50 nm-nél kisebb átmérőjű pórusokra vonatkozik. A mezopórusokon keresztül történő áramlást a Knudsen diffúzió írja le. Mikroporozitás szilárd anyagokban (kivéve az aggregált anyagokat, például a talajokat), a “mikroporozitás” kifejezés a 2 nm-nél kisebb átmérőjű pórusokra utal. A mikropórusok mozgását diffúzió aktiválja.