utilisée en géologie, en hydrogéologie, en sciences du sol et en sciences du bâtiment, la porosité d’un milieu poreux (comme la roche ou les sédiments) décrit la fraction d’espace vide dans le matériau, où le vide peut contenir, par exemple, de l’air ou de l’eau. Il est défini par le rapport:

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

où VV est le volume d’espace vide (tel que les fluides) et VT est le volume total ou en vrac de matériau, y compris les composants solides et vides., Les symboles mathématiques ϕ {\displaystyle \phi } et n {\displaystyle n} sont utilisés pour désigner la porosité.

la porosité est une fraction comprise entre 0 et 1, allant généralement de moins de 0,005 pour le granit solide à plus de 0,5 pour la tourbe et l’argile.

la porosité d’une roche, ou d’une couche sédimentaire, est un facteur important pour évaluer le volume potentiel d’eau ou d’hydrocarbures qu’elle peut contenir., La porosité sédimentaire est une fonction compliquée de nombreux facteurs, y compris, mais sans s’y limiter: le taux d’enfouissement, la profondeur d’enfouissement, la nature des fluides connates, la nature des sédiments sus-jacents (qui peuvent empêcher l’expulsion du fluide)., Une relation couramment utilisée entre la porosité et la profondeur est donnée par L’équation D’Athy (1930):

ϕ ( z ) = ϕ 0 e − k z {\displaystyle \phi (z)=\phi _{0}e^{-kz}\,} ϕ = ρ particule − ρ En Vrac ρ particule − ρ fluide {\displaystyle \phi ={\frac {\rho _{\text{particle}}-\rho _{\text{bulk}}}{\rho _{\text{Particle}}-\Rho _{\text{Fluid}}}}}

si l’espace vide est rempli d’air, la forme la plus simple suivante peut être utilisée:

ϕ = 1 − ρ Bulk ρ particle {\displaystyle \phi =1-{\frac {\Rho _{\text{Bulk}}}{\Rho _{\text{particle}}}}}

la densité normale des particules est supposée être d’environ 2.,65 g/cm3 (silice), bien qu’une meilleure estimation puisse être obtenue en examinant la lithologie des particules.

porosité et conductivité hydrauliquemodifier

La porosité peut être proportionnelle à la conductivité hydraulique; pour deux aquifères sableux similaires, celui avec une porosité plus élevée aura généralement une conductivité hydraulique plus élevée (zone plus ouverte pour l’écoulement de l’eau), mais cette relation comporte de nombreuses complications. La principale complication est qu’il n’y a pas de proportionnalité directe entre la porosité et la conductivité hydraulique, mais plutôt une proportionnalité inférée., Il existe une proportionnalité claire entre les rayons de la gorge des pores et la conductivité hydraulique. En outre, il a tendance à y avoir une proportionnalité entre les rayons de la gorge des pores et le volume des pores. Si la proportionnalité entre les rayons de la gorge des pores et la porosité existe, une proportionnalité entre la porosité et la conductivité hydraulique peut exister. Cependant, à mesure que la taille des grains ou le tri diminue, la proportionnalité entre les rayons de gorge des pores et la porosité commence à échouer, de même que la proportionnalité entre la porosité et la conductivité hydraulique., Par exemple: les argiles ont généralement une très faible conductivité hydraulique (en raison de leurs petits rayons de gorge des pores) mais ont également des porosités très élevées (en raison de la nature structurée des minéraux argileux), ce qui signifie que les argiles peuvent contenir un grand volume d’eau par volume de matériau en vrac, mais elles ne libèrent pas

le Tri et porosityEdit

Les matériaux bien triés (grains d’environ toutes les tailles) ont une porosité plus élevée que les matériaux mal triés de taille similaire (où les particules plus petites remplissent les espaces entre les particules plus grosses). Le graphique illustre comment certains grains plus petits peuvent remplir efficacement les pores (où tout le débit d’eau a lieu), réduisant considérablement la porosité et la conductivité hydraulique, tout en ne représentant qu’une petite fraction du volume total du matériau. Pour les tableaux des valeurs de porosité communes pour les matériaux terrestres, voir la section » lectures complémentaires  » de l’article Hydrogéologie.,

porosité des rocsesmodifier

Les Roches consolidées (p. ex. grès, schiste, granite ou calcaire) présentent potentiellement des porosités « doubles » plus complexes que les sédiments alluviaux. Cela peut être divisé en porosité connectée et non connectée. La porosité connectée est plus facilement mesurée à travers le volume de gaz ou de liquide qui peut s’écouler dans la roche, alors que les fluides ne peuvent pas accéder aux pores non connectés.

la porosité est le rapport entre le volume des pores et son volume total. La porosité est contrôlée par: type de roche, distribution des pores, cimentation, histoire diagénétique et composition., La porosité n’est pas contrôlée par la taille des grains, car le volume de l’espace entre les grains n’est lié qu’à la méthode d’emballage des grains.

la porosité des roches diminue normalement avec l’âge et la profondeur d’enfouissement. Les grès de la côte du Golfe d’âge tertiaire sont en général plus poreux que les grès de L’âge Cambrien. Il y a des exceptions à cette règle, généralement en raison de la profondeur de l’histoire funéraire et thermique.

porosité du solmodifier

la porosité du sol de surface diminue généralement à mesure que la taille des particules augmente., Cela est dû à la formation d’agrégats de sol dans des sols de surface à texture plus fine lorsqu’ils sont soumis à des processus biologiques du sol. L’agrégation implique une adhérence particulaire et une plus grande résistance au compactage. La densité apparente typique des sols sableux est comprise entre 1,5 et 1,7 g/cm3. Ceci calcule une porosité comprise entre 0,43 et 0,36. La densité apparente typique des sols argileux est comprise entre 1,1 et 1,3 g/cm3. Ceci calcule une porosité comprise entre 0,58 et 0,51. Cela semble contre-intuitif car les sols argileux sont qualifiés de lourds, ce qui implique une porosité plus faible., Heavy se réfère apparemment à un effet de teneur en humidité gravitationnelle en combinaison avec une terminologie qui renvoie à la force relative requise pour tirer un outil de travail du sol à travers le sol argileux à la teneur en humidité du champ par rapport au sable.

la porosité du sol souterrain est inférieure à celle du sol de surface en raison du compactage par gravité. Une porosité de 0,20 est considérée comme normale pour un matériau de taille de gravier non trié à des profondeurs inférieures à la biomantle. On peut s’attendre à ce que la porosité dans un matériau plus fin en dessous de l’influence agrégatrice de la pédogenèse se rapproche de cette valeur.

la porosité du Sol est complexe., Les modèles traditionnels considèrent la porosité comme continue. Cela ne tient pas compte des caractéristiques anormales et ne produit que des résultats approximatifs. En outre, il ne peut aider à modéliser l’influence des facteurs environnementaux qui affectent la géométrie des pores. Un certain nombre de modèles plus complexes ont été proposés, y compris les fractales, la théorie des bulles, la théorie du craquage, le processus du grain booléen, la sphère emballée et de nombreux autres modèles. La caractérisation de l’espace interstitiel dans le sol est un concept associé.,

types de porosités géologiquesmodifier

porosité primaire le système de porosité principal ou original dans une roche ou un dépôt alluvial non confiné. Porosité secondaire un système de porosité subséquente ou séparée dans une roche, améliorant souvent la porosité globale d’une roche. Cela peut être le résultat d’une lixiviation chimique de minéraux ou de la génération d’un système de fracture. Cela peut remplacer la porosité primaire ou coexister avec elle (voir porosité Double ci-dessous). Porosité de Fracture il s’agit d’une porosité associée à un système de fracture ou à une faille., Cela peut créer une porosité secondaire dans des roches qui autrement ne seraient pas des réservoirs d’hydrocarbures en raison de la destruction de leur porosité primaire (par exemple en raison de la profondeur d’enfouissement) ou d’un type de roche qui n’est pas normalement considéré comme un réservoir (par exemple des intrusions ignées ou des métasédiments). Porosité de Vuggy il s’agit d’une porosité secondaire générée par la dissolution de grandes caractéristiques (telles que les macrofossiles) dans les roches carbonatées laissant de grands trous, des vugs ou même des grottes., La porosité Effective (également appelée porosité ouverte) se réfère à la fraction du volume total dans lequel l’écoulement du fluide a effectivement lieu et comprend les pores caténaires et sans issue (car ces pores ne peuvent pas être rincés, mais ils peuvent provoquer un mouvement du fluide par relâchement de la pression comme l’expansion du gaz) et exclut les pores fermés Ceci est très important pour l’écoulement des eaux souterraines et du pétrole, ainsi que pour le transport des solutés., La porosité inefficace (également appelée porosité fermée) désigne la fraction du volume total dans laquelle des fluides ou des gaz sont présents mais dans laquelle l’écoulement du fluide ne peut pas avoir lieu efficacement et comprend les pores fermés. La compréhension de la morphologie de la porosité est donc très importante pour l’écoulement des eaux souterraines et du pétrole. La porosité double fait référence à l’idée conceptuelle selon laquelle il existe deux réservoirs qui se chevauchent et qui interagissent. Dans les aquifères rocheux fracturés, la masse rocheuse et les fractures sont souvent simulées comme étant deux corps qui se chevauchent mais distincts., Les solutions de rendement retardé et d’écoulement aquifère qui fuit sont toutes deux mathématiquement similaires à celles obtenues pour la double porosité; dans les trois cas, l’eau provient de deux réservoirs mathématiquement différents (qu’ils soient physiquement différents ou non). Macroporosité dans les solides (c’est-à-dire à l’exclusion des matières agrégées telles que les sols), le terme « macroporosité » désigne les pores de plus de 50 nm de diamètre. L’écoulement à travers les macropores est décrit par diffusion en masse. Mésoporosité dans les solides (c.-à-d., à l’exclusion des matières agrégées telles que les sols), le terme « mésoporosité » désigne les pores de plus de 2 nm et de moins de 50 nm de diamètre. L’écoulement à travers les mésopores est décrit par la diffusion de Knudsen. Microporosité dans les solides (c’est-à-dire à l’exclusion des matières agrégées telles que les sols), le terme « microporosité » désigne les pores de moins de 2 nm de diamètre. Le mouvement dans les micropores est activé par diffusion.