Deutsch (27.2 MB) - Nagra

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5.4.5.3 Quecksilber-Druckporosimetrie
(offene Porositãt)
Die Quecksilber-Druckporosimetrie dient zur Bestimmung
der offenen Porositãt (Mikro- und Makroporositãt),
in dem das Volumen der Poren die miteinander
in Verbindung stehen, ermittelt wird. Das
Prinzip der Druckporosimetrie, bei der die Poren im
Druckbereich 1-2'000 bar mit Ouecksilber gefüllt
werden, ist in PETERS et al. (NTB 85-02) detailliert
erlãutert. Absolute und offene Porositãt kõnnen
nicht an einer einzigen Probe gemessen werden,
denn sowohl die Messmethode für die offene, wie
auch die für die absolute Porositãt führen zur Zerstõrung
der Proben. Bei Mikro- und Makroporositãtsbestimmungen
gelten folgende Einschrãnkungen:
- Annahme von zylindrischen Poren (Ãquivalent­
Porenradius )
die Poren müssen wasserfrei sein
abgeschlossene, d.h. von aussen nicht zugãngliche
Poren werden nicht gemessen
Poren mit einer Verengung (Porenhals) werden
erst gefüllt, wenn der Druck genügend gross ist,
um das Ouecksilber durch die Verengung hindurchzupressen.
Als Ergebnis der Druckporosimetrie resultiert die
offene Porositãt, zusammengesetzt aus Makroporositãt
(= Volumen aller Poren mit einem Radius grõsser
als 7.5 f.L) und Mikroporositãt (= Volumen aller
Poren bzw. Porenverbindungen mit einem Radius
kleiner als 7.5 f.L und grõsser als 0.004 f.L). Die Resultate
der Makro- und Mikroporositãt sind in den Beilagen
5.1a-e aufgetragen. Dabei sind die absolute
Porositãt, die Mikro- und die Makroporositãt nebeneinander
aufgeführt, obschon wie oben erwãhnt, die
Messungen nicht an ein und derselben Probe erfolgten.
Auf Beilage 5.8 sind ferner Beispiele der pro
Probe erhaltenen graphischen Darstellungen (Abhãngigkeit
des absoluten Porenvolumes und der Porenhãufigkeit
vom Porenradius) abgebildet. Bei
homogenen Gesteinen entspricht die Differenz zwischen
absoluter und offener Porositãt dem Anteil
des nicht kommunizierenden Porenraumes und die
absolute Porositãt ist immer grõsser oder zumindest
gleich gross wie die offene Porositãt. Bei einigen kalkigen
Gesteinen des Mesozoikums und Sandsteinen
des Permokarbons fielen die gemessenen offenen
Porositãten jedoch hõher aus als die absoluten Porositãten.
Durchgeführte Serienmessungen ergaben,
das s selbst die dem gleichen rund 5x5x2 cm messenden
Gesteinsstück entnommenen, 5-8 Proben in
ihrer Mikroporositãt um 10-30%, selten gar um 50%,
voneinander abweichen kõnnen. Trotz der Kleinheit
der Probenstücke wirken sich offenbar schon geringe
Lithologieunterschiede sehr stark aus.
Offene Makroporositiit
Bei den Ergebnissen fã1lt auf, dass die offene Makroporositãt
in der ganzen Schichtreihe sehr gering ist
und kaum je 1% übersteigt. Eine Ausnahme bildet
die Untere Süsswassermolasse, wo Werte zwischen
0.1 und 3.5% gemessen wurden. Die offene Porositãt
ist demnach hauptsãch1ich eine Mikroporositãt, d.h.
die Durchgãnge des kommunizierenden Porensystems
sind kleiner als 7.5 f.L. Bei vielen Proben liegen
die Hãufigkeitsmaxima der Porenradien oder
Durchgãnge gar unter 0.01 f.L. Al1erdings sind, wie
bereits erwãhnt, KarstIõcher, grosse Drusen und
K1üfte im Labor nicht fassbar.
Offene Mikroporositiit, Porenradien und spezifische
Oberf/iichen
In der Unteren Süsswassennolasse betrãgt die gemessene
offene Mikroporositãt zwischen 3.0% und
20.9%. Die entsprechenden absoluten Porositãten
liegen jedoch noch hõher. Die Calcitzementation
und der vorhandene Ton bewirkten eine partielle
Abdichtung der Poren und liessen fast nur Durchgãnge
kleiner a1s 7.5 f.L offen. Dabei streuen letztere,
wie aus den Radienverteilungskurven hervorgeht,
über den gesamten Mikroporenbereich von 7.5-
0.004 f.L. Die spezifischen Oberflãchen dieser Poren
sind klein, entsprechend dem niedrigen Tongehalt.
Der kleinste Wert (0.21 m2jg) wurde bei der am
stãrksten zementierten Probe (WEI 87.75 m) gemessen.
Bei den analysierten Kalken des Malms ist die offene
Mikroporositãt sehr minim, sie erreicht Werte von
0.4-2.4%. Auch die Hãufigkeitsverteilungen der Porenradien
weisen nur geringe Variationen auf. Die
offenen Durchgãnge haben alle den gleichen Durchmesser,
d.h. es ex:istiert ein Maximum, das zwischen
0.005 und 0.008 f.L liegt. Bei wenigen Proben tritt ein
weiteres Maximum bei 0.04-0.1 f.L auf.
Die im Vergleich zum Malm tonigeren Gesteine des
Doggers ergaben dementsprechend hõhere Werte
(2.6-8.6%) der offenen Mikroporositãt. Damit einher
geht eine breitere Streuung der Radien, deren Maximum
bei 0.02 f.L liegt. Der hõhere Tongehalt widerspiegelt
sich auch in der grõsseren spezifischen
Oberflãche der Poren.