Porowatość skały

Porowatość skały lub gruntu – w geologii to zawartość pustych przestrzeni – porów (pory to mikroskopijne otwory w strukturze ciał organicznych lub nieorganicznych).

Terminy

Pory dzielimy na:

  • otwarte – połączone ze sobą (i z powierzchnią skały),
  • zamknięte – całkowicie otoczone materiałem skalnym.

Wyróżniamy porowatość:

  • efektywną (aktywna, czynna, odkryta) to zawartość porów, które łączą się z sobą i z zewnętrzną powierzchnią skały (czyli porów otwartych), pozwalająca na ruch cieczy poprzez ośrodek,
  • zakrytą (izolowana) to zawartość porów zamkniętych,
  • ogólną (całkowitą) – suma porowatości odkrytej i zakrytej.

Szczególnym przypadkiem jest porowatość szczelinowa polegająca na obecności szczelin powstałych wskutek pękania lub rozbicia skał poprzednio mniej przepuszczalnych.

Parametry

Współczynnik porowatości ( k p ) , {\displaystyle (k_{p}),} określany też jako porowatość gruntu ( n ) {\displaystyle (n)} wyraża stosunek objętości porów w próbce materiału porowatego do całkowitej objętości próbki. Można go zapisywać jako wartość niemianowaną lub w procentach, przyjmuje wartości od 0 do 1 (od 0 do 100%).

k p = n = V p V c = 1 − V s k V c = e 1 + e , {\displaystyle k_{p}=n={\frac {V_{p}}{V_{c}}}=1-{\frac {V_{sk}}{V_{c}}}={\frac {e}{1+e}},}

gdzie:

V p {\displaystyle V_{p}} – objętość porów,
V s k {\displaystyle V_{sk}} – objętość szkieletu,
V c {\displaystyle V_{c}} – objętość całkowita, V c = V s k + V p . {\displaystyle V_{c}=V_{sk}+V_{p}.}

Według niektórych źródeł porowatość określamy jako małą, gdy współczynnik porowatości k p < 5 % , {\displaystyle k_{p}<5\%,} a wysoką, gdy k p > 20 % . {\displaystyle k_{p}>20\%.}

Wskaźnik porowatości ( e ) {\displaystyle (e)} wyraża się stosunkiem objętości porów do objętości szkieletu gruntowego. Zapisuje się go jako wartość niemianowaną, większą od 0

e = V p V s k = V p V c − V p = n 1 − n . {\displaystyle e={\frac {V_{p}}{V_{sk}}}={\frac {V_{p}}{V_{c}-V_{p}}}={\frac {n}{1-n}}.}

Metody oznaczania

Metody laboratoryjne

  • metody oznaczania gęstości, a następnie przeliczenia,
  • badanie w porozymetrze – umożliwia wyznaczenie porowatości efektywnej, poprzez nasycenie próbki o znanej objętości cieczą o znanej gęstości właściwej.

Metody terenowe

Oprócz metod laboratoryjnych, porowatość skały można również zmierzyć in situ metodami geofizycznymi:

  • metodą elektrometrii wiertniczej,
  • metodami radiometrycznymi (neutron – gamma, gamma – gamma),
  • profilowaniem akustycznym,
  • metodą refleksyjną (pośrednio).

Bibliografia

  • ElżbietaE. Myślińska ElżbietaE., Laboratoryjne badania gruntów, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1998, ISBN 83-01-12423-7, OCLC 749213933 .