Porosität

Die Porosität ist eine physikalische Größe und stellt das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen eines Stoffes oder Stoffgemisches dar. Sie dient als klassifizierendes Maß für die tatsächlich vorliegenden Hohlräume. Zur Anwendung kommt die Größe im Bereich der Werkstoff- und Bautechnik sowie in den Geowissenschaften. Die Porosität hat großen Einfluss auf die Dichte eines Materials sowie auf den Widerstand bei der Durchströmung einer Schüttung (Darcy-Gesetz).

Die Porosität hängt von der Größe und Form der Teilchen, aus denen das Gestein bzw. Sediment besteht, und der Art ihrer Packung ab. Je kleiner die Teilchen sind und je mehr sie sich von ihren Formen her unterscheiden, desto enger passen sie zusammen. Sedimente haben daher meist eine höhere Porosität als Magmatite und Metamorphite.

Maßeinheit: Prozent, [–]
Definition: Die absolute Porosität ist der Anteil des Hohlraumvolumens n [–] am Gesamtvolumen des Gesteins. Der durchflusswirksame Hohlraumanteil nf kennzeichnet den Hohlraumanteil, in dem frei bewegliches Wasser enthalten ist, also beispielsweise kein Haftwasser. Der durchflusswirksame Hohlraumanteil ist zwar Voraussetzung für die Durch­lässigkeit, ist jedoch nicht direkt mit dieser korrelierbar, da zusätzlich auch die Größe, Gestalt und Verbindung der Hohlräume entscheidend sind. Bestimmung: Messung am Bohrkern im Labor (Eigenschaft der Gesteinmatrix); Auswertung von bohrlochgeophysikalischen Verfahren; der durchflusswirksame Hohlraumanteil kann aus Markierungsversuchen oder unter Umständen aus Pumpversuchen bestimmt werden (Eigen­schaft des Gebirges).
Weiterverarbeitung: Es besteht ein empirischer Zusammenhang zwischen Porosität und Per­meabilität, der spezifisch für eine Lithologie gilt und nicht auf andere geologische Einheiten übertragen werden kann. Kapillarmodelle, Kugelmodelle und Ansätze mittels der Theorie der Fraktale beschreiben diesen Zusammenhang zwischen Porosität und Permeabilität. Die Beziehung kann mit einer Funktion des Typs K = xΦ + xΦ2 + xΦ10 für eine bestimmte Lithologie ausgedrückt werden. Geringe Änderungen der Porosität wirken sich demnach stark auf die Größe der abgeleiteten Permeabilität K aus.
Wertebereich: 0–30 Prozent (absolute Porosität); 0–15 Prozent (durchflusswirksame Porosität)

Weiter lesen: BMU-Broschüre „Tiefe Geothermie – Nutzungsmöglichkeiten in Deutschland“ (Sep. 2011)

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