Wat is porositeit?
porositeit is het percentage lege ruimte in een rots. Het wordt gedefinieerd als de verhouding van het volume van de holtes of porieruimte gedeeld door het totale volume. Het wordt geschreven als een decimale breuk tussen 0 en 1 of als een percentage. Voor de meeste rotsen varieert de porositeit van minder dan 1% tot 40%.
de porositeit van een gesteente hangt af van vele factoren, waaronder het type gesteente en hoe de korrels van een gesteente zijn gerangschikt. Bijvoorbeeld, kristallijn gesteente zoals graniet heeft een zeer lage porositeit (<1%) omdat de enige porieruimten zijn de kleine, lange, dunne scheuren tussen de afzonderlijke minerale korrels. Zandstenen, meestal, hebben veel hogere porositeiten (10-35%) omdat de individuele zand of minerale korrels niet nauw bij elkaar passen, waardoor grotere poriën ruimten.
Visualiseren porie ruimte (poriën in het blauw weergegeven)
ZANDSTEEN
KRISTALLIJN GESTEENTE
Porositeit metingen van Wisconsin rotsen
De porositeit van de rotsen gemeten variëren van 2% tot meer dan 30%. Veel van deze variatie is te wijten aan lithologie (rots type). De gegevenstabel geeft een overzicht van de porositeiten van de geteste monsters en de figuur rechts toont het bereik en de verdeling van de porositeiten per lithologie. De Dolomieten hebben de laagste porositeiten (2-6%), de leisteen heeft de breedste porositeiten (8-29%, hoewel de meeste minder dan 15% zijn), en de zandstenen hebben de hoogste porositeit (11-32%).
figuur 1. Distributie van porositeiten voor dolomiet, leisteen en zandsteen.
dichtheidsmetingen van Wisconsinrotsen
• de afzonderlijke korrels,
• de porositeit en
• de vloeistof die de poriën vult.
dichtheid wordt gedefinieerd als de massa per volume. In rotsen is het een functie van de dichtheid van de afzonderlijke korrels, de porositeit en de vloeistof die de poriën vult. Er zijn drie soorten dichtheid in rotsen: droge dichtheid, natte dichtheid, en korreldichtheid.
de gegevenstabel geeft een overzicht van de droge, natte en korreldichtheid van de monsters. Additional wet densities for Wisconsin rocks can be found in “Density and Magnetic Susceptibility of Wisconsin Rock,” by S. I. Dutch, R. C. Boyle, S. K. Jones-Hoffbeck, and S. M. Vandenbush (Geoscience Wisconsin, Vol. 15, blz. 53-70).
bekijk de gegevens
dichtheidsmetingen en distributies
droge dichtheid
Figuur 2. Distributie van droge dichtheid voor dolomiet, leisteen en zandsteen.
droge dichtheid wordt gemeten op rotsen zonder water of vloeistof in hun poriën.
zie Figuur 2 voor droge dichtheidsverdeling van dolomiet, leisteen en zandsteen.
natte dichtheid
Figuur 3. Verdeling van de natte dichtheid voor dolomiet, leisteen en zandsteen.
natte dichtheid wordt gemeten op volledig verzadigde kernen.
Figuur 3 toont de verdeling van de natte dichtheid voor dolomiet, leisteen en zandsteen.
Korreldichtheid
Figuur 4. Verdeling van de korreldichtheid voor dolomiet, leisteen en zandsteen.
Korreldichtheid beschrijft de dichtheid van vaste of minerale korrels van het gesteente.
Korreldichtheid kan een indicatie geven van de mineralogie van het gesteente:
- dolomiet, ρ = 2,8–3,1 g/cm3
- schalen, ρ = 2,65–2,8 g/cm3 schalen zijn samengesteld uit verschillende mineralen met verschillende dichtheid in verschillende relatieve hoeveelheden. De mineralen kunnen klei omvatten zoals illiet (ρ = 2,6–2,9 g/cm3) en kaoliniet (ρ = 2,6 g/cm3), bijvoorbeeld gemengd met dolomiet (ρ = 2,8–3,1 g/cm3) en calciet (ρ = 2,71 g/cm3).
- zandstenen, ρ = 2,65-2,80 g/cm3
bijna de helft van de zandstenen heeft een korreldichtheid van bijna 2.65 g / cm3, de dichtheid van kwarts, wat suggereert dat die zandstenen zijn samengesteld uit kwartskorrels en cement. De resterende zandstenen hebben een iets grotere korreldichtheid, waarschijnlijk door het mengen van kwarts met meer dichte mineralen zoals calciet (ρ = 2,71 g/cm3) of dolomiet (ρ = 2,8–3,1 g/cm3).
zie Figuur 4 voor de verdeling van de korreldichtheid van dolomiet, leisteen en zandsteen.
meettechnieken
meting van de porositeit
De porositeiten werden bepaald door metingen van het totale volume en de porieruimte van de monsters. We bereidden juiste cilindrische kernen met behulp van een kern boor pers, een Steenzaag, en een oppervlakte slijpmachine.
monstervolume meten: berekend door de lengte en de diameter van de cilinders te meten met behulp van een schuifmaat. De meeste monsters hadden een nominale diameter van 2 inch en een lengte van 1 tot 3 inch.
drogen van de monsters: de monsters zijn vóór de test gedurende ten minste 24 uur in de oven gedroogd bij 70°C (158°F).
meten van het volume van de porieruimte: het volume van de Porieruimte werd bepaald met behulp van een heliumpycnometer. De heliumpycnometer maakt gebruik van Boyle ‘ s wet (P1V1=P2V2) en heliumgas, dat snel kleine poriën binnendringt en niet-reactief is, om het vaste gedeelte van een monster te bepalen. De kern wordt in een monsterkamer met een bekend volume geplaatst. Een referentiekamer, ook van bekend volume, wordt onder druk gezet. De twee kamers worden vervolgens met elkaar verbonden, waardoor het heliumgas van de referentiekamer naar de monsterkamer kan stromen. De verhouding tussen de begin-en einddruk wordt gebruikt om het volume van de vaste stof van het monster te bepalen. Het porievolume is het verschil tussen het totale volume en het vaste volume zoals bepaald door de heliumpyknometer. Deze techniek kan alleen worden gebruikt om poriën te meten die onderling verbonden zijn. Helium en water dringen niet door in geïsoleerde poriën, dus deze poriën zijn niet opgenomen in de porositeitsmeting.
het meten van de dichtheid
droge dichtheid werd bepaald door de monsters na drogen te wegen en de massa te delen door het totale volume van het monster.
natte dichtheden werden vervolgens berekend door aan te nemen dat de poreusheid van het monster met water was gevuld, deze massa bij de gemeten droge massa op te tellen en de som te delen door het totale volume van het monster.
De Korreldichtheid werd berekend door het porievolume van het totale monstervolume af te trekken en vervolgens het verschil te delen door het drooggewicht.
bekijk de gegevens