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Lexikon der Geowissenschaften: Porosität

Porosität, bezeichnet den Raum, der in einer festen Matrix von nicht festen Phasen (z.B. Wasser oder Luft, beispielsweise Sedimente) bzw. Vakuum (z.B. Mond) eingenommen wird (Petrophysik). Nahezu sphärische Hohlräume (i.a. primär gebildet) werden meist als Poren bezeichnet, während bei einer stärkeren Asymmetrie der Hohlräume von Rissen oder Spalten (sekundär gebildet) gesprochen wird. Poren und Risse können dabei miteinander verbunden sein (offene Porosität) oder isoliert vorliegen (geschlossene Porosität) sowie unterschiedliche Geometrien aufweisen. Die offene Porosität ist ein entscheidender Parameter für Speichergesteine (Öl, Gas, Wasser). Die damit verbundene Permeabilität ist eine entscheidende Größe bei der Förderung von Öl, Gas, Wasser oder geothermischer Energie. Die Anordnung und Orientierung der Poren und Risse im Gestein kann zu einer zusätzlichen Anisotropie verschiedener Eigenschaften führen. Poren und vor allem Risse haben z.B. auf die elastischen Eigenschaften einen erheblichen Einfluß. Sphärische Poren haben bei gleicher Porosität einen wesentlich geringeren Einfluß auf die elastischen Eigenschaften als Risse oder Spalten. Die Poren und Risse reduzieren die elastischen Module eines realen Gesteins sowie deren Schallgeschwindigkeiten.

In der Angewandten Geologie versteht man unter Porosität den Gesamthohlraumanteil (n) eines Gesteins. Er entspricht der absoluten Porosität und ist definiert als Quotient aus dem Volumen aller Hohlräume eines Gesteinskörpers und dessen Gesamtvolumen. Daneben beschreiben die nutzbare oder effektive Porosität ne sowie die durchflußwirksame Porosität nd den Volumenanteil, in dem sich das Wasser effektiv bewegen kann. Das heißt, Wasser, welches in geschlossenen oder sehr kleinen Hohlräumen lagert oder als Haftwasser an der Gesteinsoberfläche adhäsiv gebunden ist, nimmt am Fließvorgang nicht teil. Mit kleiner werdendem Korn nimmt die Kornoberfläche pro Volumeneinheit und damit auch der Haftwasseranteil zu, es wird weniger Wasser abgegeben, als aufgenommen wurde. Die Zusammenhänge zwischen Korngröße und effektiver Porosität veranschaulicht die Abbildung. Das Gesamtporenvolumen ist naturgemäß in den feinstkörnigen Sedimenten am größten, das effektive Porenvolumen wegen der großen Kornoberfläche jedoch am geringsten. Dieses erreicht in den Sanden ein Optimum und nimmt dann mit zunehmender Kornvergröberung bis hin zu den Kiesen weiter ab.

Sekundäre Porosität entsteht durch Lösungsprozesse in einem Sedimentgestein. Die Größe des Porenvolumens und die Porengestalt sind abhängig vom Verlauf der Diagenese und von den Materialeigenschaften des Gesteins.


Porosität: Beziehung zwischen Gesamtporen-, Nutzporen- und Haftwasserraum in Abhängigkeit von der Korngröße klastischer Sedimente (T=Ton, U=Schluff, S=Sand, G=Kies, X=Steine). Porosität:
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