Određivanje poroznosti analizom mikroskopskih izbrusaka i obradom rezultata mjerenja otvorene poroznosti

master's thesis

• Title: Određivanje poroznosti analizom mikroskopskih izbrusaka i obradom rezultata mjerenja otvorene poroznosti : diplomski rad
• Title (english): Porosity quantification based on analysis of microphotographs with correspondence to measurements of open porosity : master's thesis
• Author: Deni Šijak
• Mentor: Zlatko Briševac (mentor)
• Mentor: Ivica Pavičić (sumentor)
• Committee member: Zlatko Briševac (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Anja Vrbaški (član povjerenstva)
• Committee member: Željko Duić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mining, Geology and Petroleum Engineering; (Department of Mining and Geotechnical Engineering); Zagreb
• Defense date and country: 2021-04-16, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mining, Petroleum and Geology Engineering; Mining

Abstract

Svrha ovog istraživanja je prikazati geometrijsku karakterizaciju izmjerenim vrijednostima poroznosti žumberačkih gornjotrijaskih dolomita, kroz analizu niza geometrijskih parametara. Parametri pora analizirani su na mikrofotografijama impregniranih izbrusaka koji su u mjerilu. Mikrofotografije su postupcima računalne obrade pretvorene u binarne fotografije. Ukupno je izdvojeno i analizirano 13 938 pora. Otvorene poroznosti svih formacija i facijesa nalaze se pretežito u intervalu od 0,314 % do 4,564 %. Neki uzorci su sadržavali veće pukotine, ili više pukotina, pa zato imaju veće vrijednosti otvorene poroznosti, koja tada nije rezultat samo taložne i dijagenetske nego dominantno mikropukotinske poroznosti. Analizirani su parametri: površina i opseg pora, kružnost, AR, eliptičnost, „Solidity“, Feret AR, kompaktnost i fraktalna dimenzija. Svaki od izmjerenih parametara na određeni način kvantificira geometriju i kompleksnost oblika pore. Površina i opseg mjere su dimenzija pora. Kružnost je parametar koji opisuje koliko je analizirani objekt, u slučaju ovog istraživanja, pora, slična obliku kruga. Elipsoidnost, AR i Feret AR parametri su koji opisuju koliko je pora slična elipsi te kvantificiraju izduženost pore. Parametar „Solidity“ i kompaktnost kvantificiraju neravnine pore odnosno „hrapavost“. Fraktalna dimenzija kvantificira svojstvo sebisličnosti a time i kompleksnosti oblika pore. Rezultati ukazuju da su pore uglavnom manje od 1 mm uz mali broj pora koje su veće i mogu se smatrati ekstremi koji značajno utječu na izglede histograma frekvencija površina i opsega pora. Ostali parametri koji kvantificiraju oblik i kompleksnost pora u očekivanim su intervalima te ukazuju da su pore uglavnom izdužene sa dužom osi pripadajuće elipse 1,7 do 2 x većom od kraće osi. Veće vrijednosti kružnosti i manje vrijednosti elipsodinosti ukazuju da su pore bez obzira na izduženost bliže obliku kruga nego elipse. Parametri koji kvantificiraju neravnine pora, odnosno „hrapavost“, „Solidity“, kompaktnost i fraktalna dimenzija imaju poprilično ujednačene raspodjele a njihove vrijednosti ukazuju na izraženu kompleksnost geometrije pora. To posebno potvrđuje fraktalna dimenzija. Analizom mikrofotografija pomoću „Image Processing“ metodologije moguće je prikupiti veliki broj egzaktnih podataka te se postupak pokazalo se iznimno korisnim u kvantifikaciji geometrijskih značajki pora.

Abstract (english)

The purpose of this research is to present the geometric characterization of the measured porosity of the Upper Triassic dolomites of Žumberak Mts., through the analysis of several geometric parameters. Pore parameters were analyzed on microphotographs of impregnated thin sections in scale. Microphotographs have been converted into binary photographs by image processing techniques. A total of 13,938 pores were isolated and analyzed. Effective porosity of all analysis geological formations and facies are in the interval from 0,314 % to 4,564 %. Some samples had higher measured porosity, but they also contained fractures so measured porosity was not only depositional and diagenetic but also microfracture porosity. The analyzed parameters are: Pore surface, pore circumference, circularity, AR, Roundness, Solidity, Feret AR, Compactness and Fractal dimension. Each of the measured parameters quantifies the geometry and complexity of the pore shape in a certain way. The area and extent of the measure are the dimensions of the pores. Circularity is a parameter that describes how much is the analyzed object like the shape of a circle. Roundness, AR, and Feret AR are parameters that describe how similar a pore is to an ellipse and quantify pore elongation. The Solidity and Compactness quantify pore irregularities or "roughness". The fractal dimension quantifies the property of self-similarity and thus the complexity of the pore shape. The results indicate that the pores are generally less than 1 mm with a small number of pores that are larger and can be considered extremes that significantly affect the appearance of histograms of surface frequencies and pore circumferences. Other parameters that quantify the shape and complexity of the pores are at the expected intervals and indicate that the pores are generally elongated with the longer axis of the corresponding ellipse 1.7 to 2 times larger than the shorter axis. Higher values of circularity and lower values of Roundness indicate that the pores, regardless of elongation, are closer to the shape of a circle than ellipses. Parameters that quantify pore irregularities, ie. "roughness", "Solidity", Compactness, and Fractal dimension have similar distributions and their values indicate a pronounced complexity of the pore geometry. This is especially confirmed by the fractal dimension values. Image Processing techniques in microphotographs analysis is a very powerful toll for collecting large number of exact data. The proposed methodology is very useful in quantification of pore geometry parameters.

• Keywords: poroznost; geometrija pora; ISRM; dolomiti; fraktalna dimenzija; Žumberak
• Keywords (english): porosity; pore geometry; ISRM; dolomites; fractal dimension; Žumberak Mts.
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:169:381375
• Study programme: Title: Mining Engineering; specializations in: Mining engineering, Geotechnical engineering, Waste treatment and disposal; Course: Mining engineering; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka rudarstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka rudarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2021-07-20 09:24:08