Die Porosität Φ [-] 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 eines Gesteins oder einer Schüttung (Permeabilität, 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.
Die Porosität Φ bzw. der Gesamthohlraumanteil n eines Gesteins beschreibt also das dimensionslose Verhältnis aller in einem definierten Gesteinsvolumen enthaltenen Hohlräume (zusammengefasst als Porenraum) bezogen auf das Gesamtvolumen des Gesteinskörpers. Die Gesamtheit des hydraulischen Porenraums wird als effektive Porosität Φeff bezeichnet. Die effektive Porosität charakterisiert das potenzielle Speichervermögen eines Grundwasserleiters. Der in Bezug auf eine Grundwasserströmung relevante Porenraum wird als durchflusswirksame Porosität Φd bezeichnet. Die Höhe der durchflusswirksamen Porosität sowie die Geometrie des durchströmten Porenraums beeinflussen direkt die hydraulischen Eigenschaften des Gesteins. Die Porosität steht in einem antiproportionalen Verhältnis zur Gesteinsdichte und ist wie diese ein Ergebnis initialer Bildungs- sowie erfahrende Überprägungsprozesse.
Durch Trennflächenausbildung oder Lösungsprozesse erzeugter Porenraum wird als sekundäre Porosität bezeichnet. Die Art des durchflusswirksamen Porenraums unterteilt Grundwasserleitertypen in Poren-, Kluft-, und Karst-grundwasserleiter. Auch wird der Wärmetransportmechanismus innerhalb des Gebirges direkt durch die durchflusswirksame Porosität bestimmt. Während bereits bei geringen durchflusswirksamen Porositäten zusätzliche konvektive, also mit der Grundwasserbewegung zusammenhän-gende, Wärmeübertragungen einstellt werden, ist der Wärmetransport bei geringen Porositäten auf einen konduktiven Energietransport beschränkt.
Aufgrund der Beeinflussung sowohl der Gesteinsdichte als auch der hydraulischen Eigenschaften eines Gesteins stellt die Porosität ebenfalls eine wichtige Kenngröße zur Einschätzung der geothermischen Nutzbarkeit des zu erschließenden Gesteinsintervalls dar. Dichte Gesteine bzw. Gesteine mit geringer durchflusswirksamer Porosität weisen vergleichsweise geringe hydrauliche Durchlässigkeiten auf und sind entsprechend hinsichtlich einer hydrothermalen Erschließung unter Nutzung offener Systeme ungeeignet. Gesteine die eine hohe, ggf. sekundär gebildete, durchflusswirksame Porosität aufweisen zeigen sich meist als bzgl. einer hydrothermalen Erschließung als geeignet.
Die absolute Porosität ist der Anteil des Hohlraumvolumens (Porenraum) 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.
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).
Es besteht ein empirischer Zusammenhang zwischen Porosität und Permeabilität, der spezifisch für eine Lithologie gilt und nicht auf andere geologische Einheiten übertragen werden kann (Poroperm). 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.
0–30 Prozent (absolute Porosität); 0–15 Prozent (durchflusswirksame Porosität)
http://de.wikipedia.org/wiki/Porosität
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