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多孔性

地質学、水文地質学、土壌科学、および建築科学で使用される多孔質媒体(岩石または堆積物など)の多孔性は、空隙が空気または水などを含むことができる材料中の空隙空間の割合を表す。

λ=V V V T{\displaystyle\phi={\frac{V_{\mathrm{V}}}{V_{\mathrm{T}}}}}

ここで、VVはボイド空間(流体など)の体積であり、VTは固体成分とボイド成分を含む材料の総体積またはバルク体積である。, 数学記号φ{\displaystyle\phi}とn{\displaystyle n}はどちらも気孔率を表すために使用されます。

気孔率は0と1の間の割合であり、典型的には固体花granite岩の場合は0.005未満から泥炭および粘土の場合は0.5以上の範囲である。

岩石または堆積層の多孔性は、それが含む可能性のある水または炭化水素の潜在的な体積を評価しようとするときに重要な考慮事項である。, 堆積気孔率は、埋葬速度、埋葬深度、コネート流体の性質、堆積物の上にある性質(流体排出を妨げる可能性がある)を含むがこれらに限定されない多くの要, 一般の関係孔深さによってシフトします。Athy(1930年)式になります。

抽(z)=抽0e−k z{\displaystyle\phi(z)=\phi_{0}e^{-kz}\,}抽=ρ粒子−ρバρ粒子−ρ流体{\displaystyle\phi={\frac{\rho_{\text{粒子}}-\rho_{\text{バ}}}{\rho_{\text{粒子}}-\rho_{\text{流体}}}}}

このボイド空間の空気で満たされた、以下の簡単な形式が取られます。

抽=1−ρバρ粒子{\displaystyle\phi=1-{\frac{\rho_{\text{バ}}}{\rho_{\text{粒子}}}}}

通常の粒子密度は約2.,65g/cm3(シリカ)、より良い推定は、粒子の岩石学を調べることによって得ることができるが。

気孔率と水理伝導性編集

気孔率は水理伝導度に比例することができます;二つの同様の砂質帯水層のために、より高い気孔率を有するものは、通常、より高い水理伝導度(水の流れのためのより開いた領域)を有することになりますが、この関係には多くの合併症があります。 主な合併症は、気孔率と水理伝導度の間に直接比例がなく、むしろ推測された比例性があることである。, 気孔の喉の半径と油圧伝導性間に明確な比例がある。 また、細孔喉半径と細孔容積との間に比例性がある傾向がある。 細孔スロート半径と多孔度との間の比例性が存在する場合、多孔度と水理伝導度との間の比例性が存在する可能性がある。 しかしながら、粒径または選別が減少するにつれて、孔スロート半径と気孔率との間の比例性は失敗し始め、したがって気孔率と油圧伝導性との間の比, 例えば:粘土に普通非常に低い水圧の伝導性があります(小さい気孔の喉の半径による)しかしまた非常に高いporositiesがあります(粘土鉱物の構造化された性質による)、従って粘土は第一次製品の容積ごとの大きい容積の水を握ることができますが急速に水を解放しないし、従って低い水圧の伝導性があります。

ソートとporosityEdit

沖積気孔率に対するソートの影響。 黒は固体を表し、青は細孔スペースを表します。,

よくソートされた(ほぼすべてのサイズの粒子)材料は、同様にサイズの悪いソートされた材料(より小さな粒子がより大きな粒子の間の隙間を埋める)よりも グラフィックはあるより小さい穀物が効果的に気孔をいかに満たすことができるか(すべての水流が起こるところ)、徹底的に気孔率および油圧伝導 地球材料の一般的な気孔率値の表については、水文地質学の記事の”さらに読む”セクションを参照してください。,

rocksEditの気孔率

固結岩(例えば、砂岩、頁岩、花崗岩または石灰岩)は、沖積sediment積物と比較して、より複雑な”二重”多孔質を有する可能性がある。 これは、接続された多孔性と未接続の多孔性に分割することができます。 接続された気孔率は、岩石に流れ込むことができる気体または液体の体積を通してより容易に測定されるが、流体は接続されていない細孔にアク

気孔率は、その全容積に対する細孔容積の比である。 気孔率はによって制御されます:石のタイプ、気孔の配分、セメント接合、diagenetic歴史および構成。, 粒間空間の体積は粒パッキングの方法にのみ関連しているので、気孔率は粒サイズによって制御されない。

岩石は、通常、年齢および埋葬の深さとともに気孔率が低下する。 第三紀メキシコ湾沿岸の砂岩は、一般的にカンブリア紀の砂岩よりも多孔質である。 通常、埋葬の深さと熱の歴史のために、このルールには例外があります。

土壌の気孔率編集

主な記事:土壌の気孔率

表面土壌の気孔率は、通常、粒径が大きくなるにつれて減少する。, これにより土壌への骨形成細繊維の表面土壌を受けた場合、土壌の生物学的プロセス。 凝集は、粒子の付着を伴い、圧縮に対してより高い耐性を有する。 砂質土の典型的な見掛け密度は1.5そして1.7g/cm3の間にあります。 これは0.43と0.36の間の気孔率に計算します。 粘土土の典型的な見掛け密度は1.1そして1.3g/cm3の間にあります。 これは、0.58と0.51の間の気孔率に計算されます。 粘土土壌は重いと呼ばれ、気孔率が低いことを意味するため、これは直観に反するようです。, 重いとは、砂と比較して土壌の水分量で粘土状の土壌を引っ張るために必要な相対的な力に戻って思い起こさせる用語と組み合わせて、重力の水分量効果を指す。

表面下土壌の気孔率は、重力による圧縮のために表層土よりも低い。 0.20の気孔率はbiomantleの下の深さで分類されていない砂利のサイズ材料のための正常考慮されます。 この値を近似することが期待できる。

土壌の気孔率は複雑です。, 従来のモデルは連続的と気孔率をみなす。 これは異常な特徴を説明することができず、おおよその結果のみを生成します。 さらに、細孔形状に影響を与える環境要因の影響をモデル化することはできません。 フラクタル、気泡理論、クラッキング理論、ブール粒子過程、充填球、および他の多くのモデルを含む、より複雑なモデルの数が提案されている。 土壌中の細孔空間の特性評価は、関連する概念である。,

地質孔のタイプ編集

一次気孔率岩石または一軸沖積鉱床における主または元の気孔率システム。 二次気孔率石のそれに続くか、または別の気孔率システム、頻繁に石の全面的な気孔率を高めます。 これは、鉱物の化学的浸出または破壊系の生成の結果であり得る。 これは一次気孔率を取り替えるか、またはそれと共存できます(下記の二重気孔率を参照)。 破壊気孔率これは、破壊システムまたは断層に関連する気孔率です。, これは、そうでなければ、それらの一次気孔率が破壊されているため(例えば埋葬の深さのために)、または通常は貯水池とはみなされない岩のタイプ(例えば火成岩の侵入またはmetasediments)のために炭化水素のための貯水池ではない岩石に二次気孔率を作成することができる。 Vuggyの気孔率これは大きい穴、vugs、また更に洞窟を残す炭酸塩の石の大きい特徴(macrofossilsのような)の分解によって発生する二次気孔率である。, 有効気孔率(有効気孔率とも呼ばれる)は、流体の流れが効果的に起こっている総容積の割合を指し、カテナリーおよびデッドエンド(これらの細孔は洗い流すことはできないが、ガス膨張のような圧力の解放によって流体の動きを引き起こす可能性があるため)細孔を含み、閉じた細孔(または非接続された空洞)を除外する。 これは、地下水や石油の流れ、溶質の輸送にとって非常に重要です。, 非効porosityな気孔率(閉じた気孔率とも呼ばれる)は、流体またはガスが存在するが、流体の流れが効果的に起こることができず、閉じた細孔を含む総体積の したがって、気孔率の形態を理解することは、地下水と石油の流れにとって非常に重要です。 二重気孔率とは、相互作用する二つの重複する貯水池があるという概念的な考え方を指します。 破砕岩帯水層では、岩塊と骨折は、しばしば二つの重複しているが異なる体であるとしてシミュレートされる。, 遅延収量および漏れ帯水層流の解は、両方とも二つの気孔率について得られたものと数学的に類似した解である。 固体中のマクロポロシティ(すなわち、土壌などの凝集材料を除く)において、”マクロポロシティ”という用語は、直径が50nmを超える細孔を指す。 マクロ孔を通る流れはバルク拡散によって記述される。 固体中のメソポロシティ(すなわち, 土壌などの凝集材料を除く)、”メソポロシティ”という用語は、2nmより大きく、直径が50nm未満の細孔を指す。 メソ孔を通る流れはKnudsen拡散によって記述される。 固体中のミクロポロシティ(すなわち、土壌などの凝集材料を除く)では、”ミクロポロシティ”という用語は、直径が2nmより小さい細孔を指す。 微小孔内の動きは拡散によって活性化される。