تخلخل و نفوذپذیری در رسوبات
تخلخل عبارت است از تمام خلل و فرج‌های موجود در رسوب یا سنگ که به دو صورت کل یا موثر بیان می‌شود. تخلخل کل (Total Porosity) شامل تمام منافذ موجود در رسوب یا سنگ است که از نسبت حجم حفره‌های موجود در سنگ به حجم کل سنگ بدست می‌آید و آن را به در صد بیان می‌کنند. تخلخل موثر یا مفید (Effective Porosity) شامل حفره‌های متصل به هم است که قادر است مایعات را از خود عبور دهد. این تخلخل از نسبت حجم حفره‌های متصل به هم به حجم کل سنگ بدست می‌آید. لازم به ذکر است که در سنگ حفره‌هایی وجود دارد که قادر نیستند مایعات را از خود عبور دهند. این حفرهها به نام تخلخل غیر مفید نامیده می‌شود و از تفاضل تخلخل مفید از تخلخل کل بدست می آید.
● طبقه بندی تخلخل
تخلخل‌ها را بر مبنای مختلفی همچون اندازه حفرهها و زمان تشکیل آنها طبقه بندی می‌کنند. در طبقه بندی بر مبنای اندازه حفرهها ، تخلخل‌ها را به دو نوع ماکروسکوپی و میکروسکوپی تقسیم می‌کنند. در تقسیم بندی بر مبنای زمان تشکیل خلل و فرج موجود در سنگ یا رسوب ، تخلخل را به انواع اولیه و ثانویه تقسیم می‌کنند.
● انواع تخلخل بر مبنای اندازه
▪ تخلخل ماکروسکوپی
در این تخلخل قطر منافذ از ۸ میکرون بیشتر است. در این منافذ ، آب و مواد سیال دائما و به آسانی جریان پیدا می‌کنند و حرکت آنها تابع نیروی جاذبه می‌باشد. منافذ موجود در این نوع تخلخل در اثر انحلال مواد عملکرد فشارهای تکتونیکی و یا شکستگی‌های ناشی از خشک شدن سنگ و رسوب بوجود می‌آیند. در رسوب‌های آبرفتی و در سنگ‌های با قابلیت انحلال زیاد (مثل آهک) به فراوانی قابل مشاهده هستند. شکستگی‌های ناشی از عمل کوهزایی یا انحلال آهک و رسوبات تبخیری حفرهها و مجاری قابل عبور مواد سیال را فراهم می‌کنند. در نتیجه آب و نفت در آنها جریان پیدا می‌کنند. اگر طبقات بالا و پایین آن غیر قابل نفوذ باشند، مخازن بزرگ آب و نفت در چنین سنگ‌هایی حاصل می‌شود.
▪ تخلخل میکروسکوپی
در تخلخل میکروسکوپی قطر منافذ کوچکتر از ۸ میکرون می‌باشد. در این منافذ آب و یا سایر سیالات به آسانی نمی‌توانند حرکت کنند. لذا در این نوع منافذ نیروی جاذبه در عبور و جریان مایعات موثر نیست و حرکت مایعات در این منافذ تابع قانون لوله‌های مویین می‌باشد. تخلخل میکروسکوپی در رسوبات رسی فراوان است. این رسوبات طبقات غیر قابل نفوذ هستند و آب را در منافذ کوچک خود جای داده و به زحمت آن را از دست می‌دهند. در واقع تخلخل موجود در رسوبات رسی از نوع غیر مفید بوده و منافذ و حفره‌های موجود در آنها به هم راه ندارند.
● عوامل موثر در تخلخل اولیه
▪ اندازه دانه
هر قدر اندازه دانه‌ها کاهش یابد، مقدار تخلخل زیاد ولی نفوذپذیری کم می‌شود. با افزایش اندازه دانه‌ها مقدار تخلخل مفید افزایش یافته و نفوذپذیری زیاد می‌گردد. زیرا در رسوبات دانه ریز ، مجاری متصل کننده حفرهها بسیار کوچک است و فشار مویینه زیاد در دیوارهای این مجاری مانع عبور مایعات می‌شود.
▪ جور شدگی
هر قدر جورشدگی بهتر باشد تخلخل و نفوذ پذیری زیادتر خواهد بود، زیرا در سنگ‌هایی که دارای جورشدگی بد هستند ذرات دانه ریز یا ماتریکس بین دانه درشت را پر می‌کنند و تخلخل و نفوذ پذیری را کاهش می‌دهند.
▪ شکل دانه‌ها
اگر دانه‌ها دارای گردشدگی و کرویت خوبی باشند، طرز قرار گرفتن آنها به نحوی است که نزدیکتر بهم قرار می‌گیرند (آرایش متراکم) و مقدار تخلخل و نفوذپذیری را کاهش می‌دهد. لذا دانه‌هایی که کمی زاویه دار باشند برای تخلخل اولیه بهتر می‌باشند.
▪ فابریک
فابریک شامل جهت یافتگی و آرایش دانه‌ها می‌باشد. آرایش دانه‌ها در میزان تخلخل و نفوذپذیری موثر است. اگر دانه‌ها دارای آرایش مکعبی باشند مقدار تخلخل ۴۸% و اگر به صورت رمبوهدرال باشند در حدود ۲۶% می‌باشد. جهت یافتگی دانه‌های ماسه به سهولت عبور جریان مایعات یا به عبارت دیگر به میزان نفوذپذیری در داخل خلل و فرج تشکیل شده در رسوب یا سنگ کمک فراوانی می‌کند.
▪ اثر فشار بر تخلخل
پس از پوشیده شدن رسوب بوسیله رسوب‌های بالایی تخلخل در اثر سخت شدن و تراکم کاهش می‌یابد. افزایش زمان عمل و دیاژنز و تراکم به عنوان عوامل اصلی کم کننده تخلخل می‌باشند. اثر فشار بر روی رسوبات رسی تاثیر زیادی گذاشته و میزان تخلخل اولیه در هنگام رسوبگذاری را به مقدار زیادی کاهش می‌دهد. رسوبات ماسه‌ای با تخلخل اولیه خیلی کمتری از رس‌ها ته نشین می‌شوند. ولی در اثر افزایش فشار و ایجاد تراکم ، تخلخل اولیه آنها کاهش چندانی نمی‌کند. در ماسه‌ها کاهش تخلخل در اثر پدیده سیمانی شدن و دیاژنز انجام می‌گیرد.
▪ نفوذ پذیری
سهولت عبور جریان مایعات از داخل حفره‌های رسوب‌ها یا سنگ‌ها را نفوذ پذیری می‌نامند. مقدار نفوذپذیری به اندازه حفره ها ، غلظت مایع و نیروی کششی که با کاهش اندازه دانه‌ها کم می‌شود، بستگی دارد. در واقع عواملی که بر تخلخل اولیه موثرند، در میزان نفوذپذیری نیز موثر می‌باشند. نفوذ پذیری را معمولا با واحد دارسی بیان می‌کنند. یک دارسی عبارتست از نفوذ پذیری که در آن یک مایع با غلظت یک سانتیمتر در ثانیه تحت فشار یک اتمسفر بر سانتیمتر عبور کند. نفوذپذیری اغلب سنگ‌ها بطور کلی کمتر از یک دارسی می باشد.
