To co może się mieścić w porach piaskowca zależy od wielu cech fizycznych ośrodka. Będzie to przedmiotem moich dzisiejszych rozważań. Nawet na lądzie osady piaskowcowe są zawilgocone. Suche piaski siła wiatru może przemieszczać tworząc wydmy różnych rozmiarów, segregując je po drodze wg frakcji, jak wialnia zboże. Z wody wytrąca się pierwotne lepiszcze dla luźnych piasków. Lepiszcze – piękna nazwa, prawda? Z wodą wsiąkają w głąb piasków wody zmineralizowane, by poprzez parowanie zostawić w ośrodku „klej” (np. wapienny) scalający wolne ziarenka tworząc powoli skałę, której nie da się istotnie naruszyć łopatką, czy grabkami używanymi w piaskownicy.
Proces deponowania luźnych fragmentów skał trwa zwykle pomiędzy cyklami górotwórczymi lub innymi kataklizmami drastycznie zmieniającymi oblicze naszej Ziemi. Okres przemeblowań jest zwykle krótki a porządkowanie bałaganu po tragedii trwa długo. Mikro procesy tworzenia nowej rzeczywistości w krajobrazie możemy obserwować na własne oczy, po gwałtownych długotrwałych deszczach. Rzeki zmieniają koryta, tworzą się osuwiska itp.
Pora przystąpić do konkretów. Tym konkretem będą dzisiaj pojedyncze pory, które w wielkim zgromadzeniu dają porowatość. Opowiem grafiką jak dochodzili uczeni do ustalenia reperowych danych podawanych w podręcznikach. Zaznaczam, że nie będę szperać po materiałach źródłach w tej sprawie. Narysuję to co pamiętam z okresu nauki przedmiotu oraz z rozważań nad zbiorami danych w czasie pracy zawodowej.
Maksymalna porowatość piaskowców występuje w ośrodku, w którym ziarna są tej samej średnicy i spoczywają na sobie w układzie prostopadłym. Ja twierdzę, że maksymalna porowatość to różnica pomiędzy objętością sześcianu i kuli o takiej samej średnicy, bo tak było mi łatwiej zapamiętać.
- Sześcian o boku 1 (mm, cm, m) ma objętość 1 (mm, cm, m)3
- Kula o średnicy 1 (mm, cm, m) ma objętość 0,52375 (mm, cm, m)3
- Porowatość maksymalna dla wysegregowanego i ułożonego układzie prostokątnym ziarna wynosi około 47%.
Postulat taki w przyrodzie się raczej nie trafia. Może natomiast ta wiedza być użyteczna przy produkcji materiału podsadzkowego szczelin tworzonych dla zwiększenia dopływu płynów złożowych do otworu; dotyczy to segregowania średnic naturalnych piasków kwarcowych oraz produkcji tzw. propantu. http://www.tvp.pl/wiedza/nauka-i-technika/polski-wynalazek/galeria-wynalazkow-edycji-2013/ceramiczne-materialy-podsadzkowe-do-zastosowania-przy-wydobywaniu-gazu-z-lupkow/10236866
Idealny dla porowatości układ ziaren przedstawiam na rysunku po prawej. W rzeczywistości ziarna są różnej wielkości i te mniejsze mogą zmieścić się w lukach pomiędzy większymi, wówczas porowatość maksymalna z reguły jest o połowę mniejsza, a w szczęśliwych wypadkach dochodzi do 30% lub więcej % bo układ staje się skośny. Prześledźmy to co napisałam na przekrojach obiektów po lewej. W tj ogromnej skali bardziej to przypomina układanie drewna w lesie w tzw. siągi. Naturalnie dają się one bez wsporników ułożyć w trójkąt widziany poprzecznie. Jeśli zrozumiemy jak obiekty wyglądają na przekrojach, będzie nam łatwiej wyobrazić sobie jak ta sprawa ma się w przestrzeni trójwymiarowej, zwolniłam się bowiem od robienia takiej ilustracji.
Ten sam rysunek (pokazany w dwóch różnych wersjach tła), pomniejszony fotograficznie zawiera taki sam procentowy udział przekrojów ziaren oraz pustek pomiędzy nimi. Gdy zmniejszamy go do wielkości ziaren rzeczywistych dostrzeżemy z jakimi prześwitami możemy się spotkać w skałach rzeczywistych. Są to kapilary o różnej, ale niewielkiej średnicy. Im drobniejsze są ziarna piaskowca, tym mniej wody wolnej będzie on zawierał, ponieważ przy każdym ziarnie występuje tzw. woda związana. Warto wrócić do tego tematu analizując wykres: http://wnukowi.salon24.pl/735539,statystyki-na-wykresach-pollogarytmicznych
Sedymentacja osadów odbywa się z różną prędkością w czasie oraz w miejscach. Najmniejsze przyrosty osadów powstają w obrębie głębin oceanów a największe w deltach rzek, zwłaszcza tych wielkich. Wśród skał osadowych okruchowych piaskowce należą do skał o największej pojemności. Pojemność piaskowców dla płynów rodzimych jest stała, niezależna od wielkości ziaren. Dla płynów migrujących, tj. ropy i gazu, pojemność piaskowców drobnoziarnistych jest bardzo mała. Są na to dowody w odkrytych i eksploatowanych złożach gazu występujących w piaskowcach czerwonego spągowca na monoklinie przedsudeckiej. Lias natomiast ma dobre własności zbiornikowe - porowatość i przepuszczalność dla wód geotermalnych. Na pierwszym rysunku linkowanej wyżej notki widać, że najlepszą przepuszczalność ma poziom spągowy. Kolejne poziomy są mniej przepuszczalne, co może wynikać z upływającego czasu oraz długości drogi transportu od denudowanych gór. Pamiętam rdzeń z otworu Marianowo 1 zawierający lekko zlepiony żwirek.
Komentarze