co to jest porowatość?
porowatość to procent pustej przestrzeni w skale. Definiuje się ją jako stosunek objętości pustki lub przestrzeni porów podzielonej przez objętość całkowitą. Zapisywany jest jako ułamek dziesiętny pomiędzy 0 a 1 lub jako procent. W przypadku większości skał porowatość waha się od mniej niż 1% do 40%.
porowatość skały zależy od wielu czynników, w tym od rodzaju skały i sposobu ułożenia ziaren skały. Na przykład skały krystaliczne, takie jak granit, mają bardzo niską porowatość (<1%), ponieważ jedynymi przestrzeniami porów są małe, długie, cienkie pęknięcia między poszczególnymi ziarnami minerałów. Piaskowce zwykle mają znacznie wyższe porowatości (10-35%), ponieważ poszczególne ziarna piasku lub minerałów nie pasują do siebie ściśle, umożliwiając większe przestrzenie porów.
Wizualizacja przestrzeni porów (pory pokazane na niebiesko)
piaskowiec
skała krystaliczna
pomiary porowatości skał Wisconsin
zmierzone porowatości skał wahają się od 2% do ponad 30%. Duża część tej zmienności wynika z litologii (Typ skał). Tabela danych zawiera wykaz porowatości badanych próbek, a rysunek po prawej stronie pokazuje zakres i rozkład porowatości w litologii. Dolomity mają najniższe porowatości (2-6%), łupki mają najszerszy zakres porowatości (8-29%, choć większość jest mniejsza niż 15%), a piaskowce mają najwyższą porowatość (11-32%).
Rysunek 1. Rozmieszczenie porowatości dolomitu, łupków i piaskowca.
pomiary gęstości skał Wisconsin
• poszczególnych ziaren,
• porowatości i
• płynu wypełniającego pory.
gęstość definiuje się jako masę na objętość. W skałach jest to funkcja gęstości poszczególnych ziaren, porowatości i płynu wypełniającego pory. Istnieją trzy rodzaje gęstości w skałach: gęstość sucha, gęstość mokra i gęstość ziarna.
Tabela danych zawiera listę gęstości suchej, mokrej i ziarna próbek. Dodatkowe wilgotne gęstości skał Wisconsin można znaleźć w „Density and Magnetic sensibility of Wisconsin Rock,” S. I. Dutch, R. C. Boyle, S. K. Jones-Hoffbeck, and S. M. Vandenbush (Geoscience Wisconsin, Vol. 15, S. 53-70).
zobacz dane
pomiary gęstości i rozkłady
gęstość sucha
rys. 2. Rozkład gęstości suchej dla dolomitu, łupków i piaskowca.
gęstość sucha jest mierzona na skałach bez wody lub płynu w ich porach.
patrz rysunek 2 dla suchego rozkładu gęstości dolomitu, łupków i piaskowca.
gęstość mokra
Rysunek 3. Rozkład gęstości mokrej dla dolomitu, łupków i piaskowca.
gęstość mokra jest mierzona na w pełni nasyconych rdzeniach.
Rysunek 3 przedstawia rozkład gęstości mokrej dla dolomitu, łupków i piaskowca.
gęstość ziarna
Rysunek 4. Rozkład gęstości ziarna dla dolomitu, łupków i piaskowca.
gęstość ziarna opisuje gęstość stałych lub mineralnych ziaren skały.
gęstość ziarna może wskazywać na mineralogię skały:
- Dolomit, ρ = 2,8–3,1 g/cm3
- łupki, ρ = 2,65–2,8 g/cm3
łupki składają się z kilku minerałów o różnych gęstościach w różnych względnych ilościach. Do minerałów mogą należeć glinki takie jak Illit (ρ = 2,6–2,9 g/cm3) i kaolinit (ρ = 2,6 g/cm3) zmieszany np. z dolomitem (ρ = 2,8–3,1 g/cm3) i kalcytem (ρ = 2,71 g/cm3). - piaskowce, ρ = 2,65–2,80 g / cm3
prawie połowa piaskowców ma gęstość ziarna bliską 2.65 g/cm3, gęstość kwarcu, co sugeruje, że piaskowce te składają się z ziaren kwarcu i cementu. Pozostałe piaskowce mają nieco większą gęstość ziarna, najprawdopodobniej wskutek mieszania kwarcu z bardziej gęstymi minerałami, takimi jak kalcyt (ρ = 2,71 g/cm3) lub dolomit (ρ = 2,8–3,1 g/cm3).
patrz rysunek 4 dla rozkładu gęstości ziarna dolomitu, łupków i piaskowca.
Techniki Pomiarowe
pomiar porowatości
porowatości oznaczono pomiarami całkowitej objętości i objętości porów próbek. Prawe rdzenie cylindryczne przygotowaliśmy za pomocą wiertarki rdzeniowej, piły do skał i szlifierki powierzchniowej.
Pomiar objętości próbki: obliczany przez pomiar długości i średnicy cylindrów za pomocą suwmiarki. Większość próbek miała nominalną średnicę 2 cali i długość od 1 do 3 cali.
suszenie próbek: próbki suszono w piecu w temperaturze 70°C (158°F) przez co najmniej 24 godziny przed badaniem.
Pomiar objętości przestrzeni porów: objętość przestrzeni porów oznaczono za pomocą piknometru helowego. Piknometr helu wykorzystuje prawo Boyle 'a (P1V1=P2V2) i gaz helu, który szybko przenika przez małe pory i nie reaguje, aby określić stałą część próbki. Rdzeń umieszcza się w komorze próbki o znanej objętości. Komora referencyjna, również o znanej objętości, jest pod ciśnieniem. Obie komory są następnie połączone, umożliwiając przepływ Helu z komory referencyjnej do komory próbki. Stosunek ciśnienia początkowego i końcowego jest używany do określenia objętości próbki stałej. Objętość porów jest różnicą między objętością całkowitą a objętością ciała stałego określoną przez piknometr helowy. Ta technika może być stosowana tylko do pomiaru porów, które są ze sobą połączone. Hel i woda nie wnikają do izolowanych porów, więc te pory nie są uwzględniane w pomiarze porowatości.
pomiar gęstości
gęstości suchej oznaczano poprzez ważenie próbek po wysuszeniu i podzielenie masy przez całkowitą objętość próbki.
wilgotne gęstości obliczano, przyjmując porowatość próbki wypełnionej wodą, dodając tę masę do suchej zmierzonej masy i dzieląc sumę przez całkowitą objętość próbki.
gęstość ziarna obliczono przez odjęcie objętości przestrzeni porów od całkowitej objętości próbki, a następnie podzielenie różnicy przez suchą masę.
wyświetl dane