Пористость, глинистость. Глинистость, состав, поверхность порового пространства. Эффективная и динамическая пористость

2. ПОРИСТОСТЬ, ГЛИНИСТОСТЬ

Твердая фаза заполняет часть объема горной породы; в незаполненном ею пространстве находятся другие (обычно жидкая и газовая) компоненты пород. Свойство пород содержать разные, не заполненные твердой фазой объемы называется пористостью. Объем пор сложен из отдельных небольших пространств — пор, поэтому его нередко именуют поровым пространством горных пород. Поры различают по происхождению, форме, размеру, взаимосвязи. Поры  бывают первичные и вторичные.

2.1. Происхождение и параметры пор

Происхождение пор.  Первичные поры возникают при образовании породы и изменяются по величине и форме при ее уплотнении, цементации, метаморфизации. Первичные — это структурные поры между гранулами обломочных (песчаных, алевритовых, глинистых, известково-магнезиальных) пород, межкристаллические поры плотных магматических и мтаморфических, осадочных пород.

Вторичные (новые) поры — каверны, трещины, каналы в теле пород образуются при их растворении, выветривании, кристаллизации, перекристаллизации, доломитизации известняков, тектонических и биохимических процессах.

Каверны возникают при выщелачивании водами трещиноватых карбонатных пород и гипсов. Трещины разных направлений появляются в плотных породах в результате резких изменений их объемов при значительных перепадах температур, давлений, в результате процессов кристаллизации, перекристаллизации, доломитизации.

Каналовидные поры наблюдаются в породах на месте сгнившей корневой системы растений, ходов червей и других животных.

Форма пор. По форме поры могут бытъ: близкие к ромбоидальным (у рыхлых хорошо отсортированных, окатанных обломочных пород), близкие к тетраэдрическим (у тех же, но уплотненных пород), щелевидные (у глин, слюд, пород с пластинчатыми структурными элементами), в виде расширяющихся и сужающихся канальцев неправильной формы (у плохо отсортированных обломочных образований); трещиновидные (у скальных магматических, метаморфических, плотных осадочцых пород), каверновидные (у карбонатных разностей и гипсов), пузырчатые (у магматических пород), ячеистые (у известковых и кремнистых туфов), каналовидные (у лессов), соответствующие по форме кристаллам плотных магматических, метаморфических, осадочных пород.

Размер пор.  Размер отдельных пор характеризуется эффективным (средним) диаметром, или поперечным сечением.

 По эффективному диаметру d_эф выделяют:

1) сверхкапиллярные поры диаметром более 10^{-1 мм;}

2) капиллярные поры диаметрами 10^-14-10^{-1 мм,}

3) субкапиллярные, эффективный диаметр от 2•10^-6 до 10^{-4 мм, свойственны адсорбентам (глинам, мелоподобным известнякам, диатомитам, трепелам, пепловым туфам и др.);}

 4) микропоры с d_эф <2•10^{-6 мм (природных цеолитов).}

В основу классификации пор по размерам положены данные о характере связи поровой жидкости с твердой компонентой и ее передвижении в породах. В сверхкапиллярных порах доля воды, связанной с твердым компонентом, невелика, и основной ее объем движется по направлению действия силы тяжести. В порах капил­лярных содержание связанной воды больше, и ее падению под действием силы тяжести препятствует капиллярный подъем.

В субкапиллярных порах природные воды практически неподвижны; они прочно связаны с твердым компонентом пород и адсорбированными ионами. В микропорах, диаметр которых соизмерим с размерами молекул, находится только прочносвязанная вода толщиной в одну молекулу. Этой жидкостью поры заполняются под действием адсорбционных сил. Подвижность воды очень мала.

Взаимосвязь пор и виды пористости.  Поры пород как связаны, так и не связаны друг с другом. Взаимосвязанные поры  названы открытыми, а несвязанные — закрытыми. Последние встречаются у карбонатных, магматических пород.  

Сумма объемов V_пор.о и V _пор.з  соответственно открытых и закрытых пор является V_пор общей пористостью:

V _пор ⁼ V _пор.о + V _пор.з

2.2. Структура порового пространства пород

У разных типов пород (пески, алевролиты, известняки, граниты, и т. д.) разные по происхождению, форме, размерам, внутренней связи поры находятся в неодинаковых соотношениях в поровом пространстве; неодинаково распределяются и в объеме пород.

У трещинно-кавернозных известняков и доломитов, между кристалликами твердого компонента видны первичные микропоры, равномерно распределенные по его объему; их суммарный объем составляет небольшую часть объема всех пор. Вторичные поры этих пород — трещины и каверны имеют субкапиллярные, капиллярные