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Effects of fluid-rock interactions on electrical conductivity and permeability of feldspar-rich sandstones

  • Effects of fluid-rock interactions on permeability and electrical conductivity were investigated in long term hydrothermal experiments (batch and flow-through experiments) in the system quartz-feldspar-clay-minerals-water. Fluids and solids were analyzed before and after the experiments by means of ICP-OES and ion chromatography (fluids) as well as BET, EMPA, MIP, SEM, TEM, and XRD (solids). One sample (Rotliegend sandstone) was analyzed with X-ray CT before and after a flow-through experiment to image the pore space in situ. The time-dependent evolution of the electrical conductivity, of the concentration of dissolved species, as well as the presence of reaction products (sub-\(\mu\)m sized amorphous particles) and the evolution of permeability at constant confining pressure and temperature indicate that permeability reductions in the flow-through experiments were due to dissolution-precipitation processes.
  • Die Einflüsse von Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen auf die Permeabilität und die elektrische Gesteinsleitfähigkeit in dem System Quarz-Feldspat-Tonminerale-Wasser wurden in Langzeit-Hydrothermalexperimenten (Durchströmungs- und Batch-Experimente) untersucht. Die Fluide und Feststoffe wurden vor und nach den Experimenten mit ICP-OES und Ionenchromatographie (Fluide) sowie BET, EMPA, MIP, SEM, TEM und XRD (Feststoffe) analysiert. Eine Gesteinsprobe (Rotliegend-Sandstein) wurde zerstörungsfrei mit Röntgen-CT im Hinblick auf Veränderungen ihrer Porenraumstruktur untersucht. Die zeitabhängigen Entwicklungen der elektrischen Gesteinsleitfähigkeit, der Konzentrationen gelöster Spezies in den Fluiden sowie der Nachweis von Reaktionsprodukten (amorphe Partikel im sub-\(\mu\)m Bereich) und die Entwicklung der Permeabilität bei konstantem Umschließungsdruck und konstanter Temperatur deuten auf Lösungs-Fällungs-Prozesse als Ursache für Permeabilitätsreduktionen in den Durchströmungsexperimenten hin.

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Metadaten
Author:Ansgar Schepers
URN:urn:nbn:de:hbz:294-34419
Referee:Jörg RennerGND, Thomas MüllerGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2012/05/16
Date of first Publication:2012/05/16
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Geowissenschaften
Date of final exam:2012/04/20
Creating Corporation:Fakultät für Geowissenschaften
GND-Keyword:Permeabilität; Elektrische Leitfähigkeit; Quarz; Feldspäte; Tonmineral
Dewey Decimal Classification:Naturwissenschaften und Mathematik / Geowissenschaften, Geologie
Licence (German):License LogoKeine Creative Commons Lizenz - es gelten der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht