Porosidade
usada em Geologia, hidrogeologia, ciência do solo e Ciência da construção, a porosidade de um meio poroso (como rocha ou sedimento) descreve a fração do espaço vazio no material, onde o vazio pode conter, por exemplo, ar ou água. Ele é definido pela relação:
ϕ = V V V T {\displaystyle \phi ={\frac {V_{\mathrm {V} }}{V_{\mathrm {T} }}}}
onde VV é o volume de vazios do espaço (tais como fluidos) e VT é o total de massa ou de volume do material, incluindo o sólido e o vazio componentes., Tanto os símbolos matemáticos ϕ {\displaystyle \phi } como n {\displaystyle N} são usados para denotar porosidade.
porosidade é uma fração entre 0 e 1, tipicamente variando de menos de 0,005 para granito sólido a mais de 0,5 para turfa e argila.
A porosidade de uma rocha, ou camada sedimentar, é uma consideração importante ao tentar avaliar o volume potencial de água ou hidrocarbonetos que ela pode conter., Porosidade sedimentar é uma função complicada de muitos fatores, incluindo, mas não limitado a: taxa de enterro, profundidade de enterro, a natureza dos fluidos de ligação, a natureza dos sedimentos sobrelotados (que podem impedir a expulsão de fluido)., Um comumente usado de relação entre a porosidade e a profundidade é dada pela Athy (1930) equação:
ϕ ( z ) = ϕ 0 e − k z {\displaystyle \phi (z)=\phi _{0}e^{-kz}\,} ϕ = ρ partículas − ρ massa ρ partículas − ρ fluido {\displaystyle \phi ={\frac {\rho _{\text{partículas}}-\rho _{\text{a granel}}}{\rho _{\text{partículas}}-\rho _{\text{fluido}}}}}
Se o espaço vazio está cheio de ar, a seguinte formulário mais simples pode ser usado:
ϕ = 1 − ρ massa ρ partícula {\displaystyle \phi =1-{\frac {\rho _{\text{a granel}}}{\rho _{\text{partículas}}}}}
Normal, a densidade de partículas é assumido ser de aproximadamente 2.,65 g / cm3( sílica), embora uma melhor estimativa pode ser obtida examinando a litologia das partículas.
a Porosidade e hidráulica conductivityEdit
a Porosidade pode ser proporcional à condutividade hidráulica; para dois semelhante areia de aquíferos, com maior porosidade normalmente têm uma maior condutividade hidráulica (área mais aberta para o fluxo de água), mas há muitas complicações para esta relação. A principal complicação é que não há uma proporcionalidade direta entre porosidade e condutividade hidráulica, mas sim uma proporcionalidade inferida., Há uma clara proporcionalidade entre os raios da garganta dos poros e a condutividade hidráulica. Além disso, tende a haver uma proporcionalidade entre os raios da garganta dos poros e o volume dos poros. Se a proporcionalidade entre o raio da garganta e a porosidade existir, pode existir uma proporcionalidade entre a porosidade e a condutividade hidráulica. No entanto, à medida que o tamanho do grão ou a triagem diminui a proporcionalidade entre os raios de poro e a porosidade começa a falhar e, portanto, a proporcionalidade entre porosidade e condutividade hidráulica., Por exemplo: argilas normalmente tem baixa condutividade hidráulica (devido ao seu pequeno poro garganta de raios), mas também têm muito elevadas porosidades (devido à natureza estruturada de minerais de argila), o que significa argilas pode armazenar um grande volume de água por unidade de volume de material a granel, mas eles não liberam a água rapidamente e, portanto, têm baixa condutividade hidráulica.
Sorting and porosityEdit
efeitos da triagem na porosidade aluvial. O preto representa Sólidos, O Azul representa o espaço poro.,
bem ordenados (grãos de aproximadamente todas as dimensões) Os materiais têm porosidade mais elevada do que os materiais mal ordenados de tamanho semelhante (quando as partículas mais pequenas preenchem as lacunas entre as partículas maiores). O gráfico ilustra como alguns grãos menores podem efetivamente preencher os poros( onde todo o fluxo de água ocorre), reduzindo drasticamente porosidade e condutividade hidráulica, sendo apenas uma pequena fração do volume total do material. Para tabelas de valores comuns de porosidade para materiais terrestres, veja a seção “Leitura adicional” no artigo de Hidrogeologia.,
porosidade dos rocksEdit
rochas consolidadas (por exemplo, arenito, xisto, granito ou calcário) potencialmente têm porosidades “duais” mais complexas, em comparação com sedimentos aluviais. Isto pode ser dividido em porosidade conectada e desconectada. A porosidade conectada é mais facilmente medida através do volume de gás ou líquido que pode fluir para a rocha, enquanto os fluidos não podem acessar poros desconexos.
porosidade é a razão entre o volume de poros e o seu volume total. A porosidade é controlada por: tipo de rocha, distribuição de poros, cementação, história diagenética e composição., A porosidade não é controlada pelo tamanho do grão, já que o volume de espaço entre grãos está relacionado apenas com o método de embalagem de grãos.
rochas normalmente diminuem em porosidade com a idade e profundidade do enterro. Arenitos da Costa do Golfo são geralmente mais porosos do que arenitos da era Cambriana. Há exceções a esta regra, geralmente por causa da profundidade do enterro e da história térmica.
porosidade do soilEdit
porosidade do solo superficial tipicamente diminui à medida que o tamanho das partículas aumenta., Isto deve-se à formação agregada do solo em solos de superfície texturizados mais finos quando sujeitos a processos biológicos do solo. A agregação envolve a aderência das partículas e uma maior resistência à compactação. A densidade típica do solo arenoso é entre 1,5 e 1,7 g / cm3. Isto calcula uma porosidade entre 0,43 e 0,36. A densidade típica do solo argiloso está entre 1,1 e 1,3 g / cm3. Isto calcula uma porosidade entre 0,58 e 0,51. Isto parece contra-intuitivo porque os solos argilosos são denominados pesados, implicando menor porosidade., Pesado aparentemente refere-se a um efeito de umidade gravitacional em combinação com a terminologia que remete à força relativa necessária para puxar um implemento de lavoura através do solo argiloso em umidade de campo em comparação com a areia.a porosidade do solo da subsuperfície é inferior à do solo superficial devido à compactação por gravidade. Porosidade de 0,20 é considerada normal para material de tamanho de cascalho não triado a profundidades abaixo do biomantle. A porosidade em material mais fino abaixo da influência agregante da pedogênese pode ser esperada para aproximar este valor.a porosidade do solo é complexa., Os modelos tradicionais consideram a porosidade contínua. Isto não tem em conta as características anómalas e produz Apenas resultados aproximados. Além disso, não pode ajudar a modelar a influência dos factores ambientais que afectam a geometria dos poros. Uma série de modelos mais complexos foram propostos, incluindo fractais, teoria das bolhas, teoria do craqueamento, processo de grãos booleanos, esfera embalada e muitos outros modelos. A caracterização do espaço poro no solo é um conceito associado.,
tipos de porositiesEdit geológico
porosidade primária o sistema de porosidade principal ou original numa rocha ou depósito aluvial não refinado. Porosidade Secundária um sistema de porosidade subsequente ou separado em uma rocha, muitas vezes aumentando a porosidade geral de uma rocha. Isto pode ser resultado da lixiviação química de minerais ou da geração de um sistema de fraturas. Isto pode substituir a porosidade primária ou coexistir com ela (ver porosidade dual abaixo). Porosidade da fratura isto é porosidade associada a um sistema de fratura ou falha., Isso pode criar porosidade secundária em rochas, que de outra forma não seria reservatórios de hidrocarbonetos, devido à sua porosidade primária a ser destruído (por exemplo, devido à profundidade do enterramento) ou de um tipo de rock que não é normalmente considerado um reservatório (por exemplo intrusões ígneas ou metasediments). Porosidade Vuggy é porosidade secundária gerada pela dissolução de grandes características (como macrofossils) em rochas carbonatadas deixando grandes buracos, vugs, ou mesmo cavernas., Porosidade efetiva (também chamada porosidade aberta) refere-se à fração do volume total em que o fluxo de fluido está efetivamente ocorrendo e inclui catenária e beco sem saída (como esses poros não podem ser lavados, mas podem causar movimento de fluido por liberação de pressão como expansão de gás) poros e exclui poros fechados (ou cavidades não conectadas). Isto é muito importante para as águas subterrâneas e para o fluxo de petróleo, bem como para o transporte de soluto., Porosidade ineficaz (também chamada porosidade fechada) refere-se à fração do volume total no qual fluidos ou gases estão presentes, mas no qual o fluxo de fluido não pode efetivamente ocorrer e inclui os poros fechados. Compreender a morfologia da porosidade é, portanto, muito importante para a água subterrânea e para o fluxo de petróleo. Dual porosity refere-se à ideia conceitual de que existem dois reservatórios sobrepostos que interagem. Em aquíferos de rocha fracturados, a massa de rocha e fraturas são muitas vezes simuladas como sendo dois corpos sobrepostos, mas distintos., Soluções de vazão de aquíferos são matematicamente semelhantes às obtidas para dupla porosidade; em todos os três casos, a água vem de dois reservatórios matematicamente diferentes (sejam ou não fisicamente diferentes). Macroporosidade em sólidos (isto é, excluindo materiais agregados como solos), o termo “macroporosidade” refere-se a poros com diâmetro superior a 50 nm. O fluxo através dos macropores é descrito por difusão em massa. A mesoporosidade em sólidos (i.e., excluindo materiais agregados, tais como solos), o termo “mesoporosidade” refere-se a poros com diâmetro superior a 2 nm e inferior a 50 nm. O fluxo através de mesopores é descrito pela difusão de Knudsen. Microporosidade em sólidos (isto é, excluindo materiais agregados como solos), o termo “microporosidade” refere-se a poros de diâmetro inferior a 2 nm. O movimento em micropores é ativado pela difusão.
