Лектор к г -м н старший преподаватель

Лектор: к. г. -м. н. , старший преподаватель кафедры геофизики Соколов Степан Витальевич 1

изучает физические свойства минералов и горных пород, зависящих от их состава, структуры, условий образования и последующих изменений. Физические свойства – характерные качества, присущие веществам (твердым, жидким, газообразным). В конечном итоге физические свойства горных пород характеризуют их способность взаимодействовать с геофизическими полями. Естественные физические поля Земли: Магнитное, Гравитационное, Тепловое, Электромагнитное, Радиоактивное Искусственно созданные в горных породах физические поля: Упругое, Радиоактивное, Электромагнитное 2

Таким образом: Геофизические методы изучают физические поля Земли и искусственно созданные в горных породах физические поля с целью поисков месторождений полезных ископаемых что имеет смысл благодаря дифференциации вмещающих пород и продуктивной минерализации по физическим свойствам 3

Определение физических свойств горных пород служит для 1. Решения фундаментальных вопросов познания состояния и эволюции вещества Земли. 3. Геологической интерпретации результатов геофизических съёмок, расширения возможностей геофизических методов. 2. Геокартирования (расчленения разреза), поиска, разведки и эксплуатации МПИ, при инженерногеологических, гидрогеологических и т. п. работах. 4

Программа курса гр. 2241, 2242 1. Плотность горных пород 2. Магнитные свойства 3. Электрические свойства 4. Ядерно-физические свойства 5. Физико-механические свойства 6. Элементы физико-геологического моделирования 2 -3 семестры Теория 64 часа 88 часов самостоятельная работа Ø Петрофизические карты Ø Плотность терригенного разреза Ø Определение плотности способом гидростатического взвешивания Ø Определение магнитной восприимчивости Ø Электропроводность горных пород Ø Контрольная работа Ø Радиоактивность Ø Анализ петрофизической информации по Cu-Ni-рудам Ø Контрольная работа Практика 64 часа + курсовая работа 5 Формы отчётности: зачёт, зачёт с оценкой

1. Ерофеев Л. Я. , Вахромеев Г. С. , Зинченко В. С. , Номоконова Г. Г. Физика горных пород. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006 - 520 с. 2. Добрынин В. М. , Вендельштейн Ю. Ю. , Кожевников Д. А. Петрофизика. - М. : Недра, 1991 - 368 с. 3. Петрофизика : справочник : в 3 кн. / под ред. Н. Б. Дортман. — М. : Недра, 1992. Кн. 1: Горные породы и полезные ископаемые. — 1992. — 391 с. 4. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых: Справочник геофизика. - М. : Недра, 1984. - 456 с. 5. Кобранова В. Н. Петрофизика. - М. : Недра, 1986 - 392 с. 6. Физические свойства минералов и горных пород при высоких термодинамических параметрах: Справочник. - М. : недра. 1988. - 253 с. 7. Палеомагнитология. Под ред. А. Н. Храмова. - М. : Недра, 1982 - 312 с. 8. Петрофизическая характеристика осадочного покрова нефтегазоносных провинций: Справочник. - М. : Недра, 1985. - 193 с. 9. Физические свойства вещества в термодинамических условиях литосферы. - Киев. : Наукова думка, 1986. - 197 с. 6 10. Шуй Р. Т. Полупроводниковые рудные минералы. - Л. : Недра, 1979. - 284 с.

Тема 1. Плотность горных пород 1. 1 Понятие плотности минералов и горных пород 1. 2 Факторы, определяющие плотность 1. 3 Плотность осадочных горных пород 1. 4 Плотность магматических горных пород 1. 5 Плотность метаморфических горных пород 1. 6 Способы определения плотности горных пород 7

1. 1 Понятие плотности минералов и горных пород Единица измерения плотности в системе СИ - 1*103 кг/м 3 , в системе СГС – 1 г/см 3 Знание плотности горных пород совершенно необходимо при проведении гравиразведки, сейсморазведки, ядерных и других геофизических методов. Плотность горных пород – основной параметр, определяющий потенциал гравитационного поля G – гравитационная постоянная; r – расстояние от точки измерения до гравитирующего объекта объёмом V σ – избыточная плотность 8

Избыточная плотность определяет знак гравитационной аномалии ∆ б Плотность необходима для определения акустической жесткости пород r = σ*V V – скорость упругих волн, м/с С плотностью тесно связано понятие удельного веса 9

1. 2 Факторы, определяющие плотность горных пород А. Генезис Б. Минеральный состав В. Пористость Г. Водонасыщенность Д. Степень метаморфизма Е. Глубина залегания 10

1. Что изучает физика горных пород и какие основные задачи она решает? 2. Дайте определение плотности. В каких единицах она измеряется?

А. Генезис Метаморфические Магматические Рост плотности Осадочные

Б. Минеральный состав Малой плотности (легкие) < 2. 5 13% Группы минералов по плотности Средней плотности 2, 5 – 4, 0 53, 2% Высокой плотности (тяжелые) > 4. 0 33, 8% Число минералов

Минерал Плотность, 103 кг/м 3 Минерал Лед 0, 98 Кальцит Янтарь 1, 05 Мусковит Каменные угли 1, 25 - 2, 27 Плотность, 103 кг/м 3 Минерал Плотность, 103 кг/м 3 2, 7 Рутил 4, 2 2, 8 - 3, 1 Барит 4, 5 Тальк 2, 78 Пирит 4, 5 Сильвин 2, 0 Ангидрит 2, 96 Пирротин 4, 7 Галит 2, 1 Магнезит 2, 97 Ильменит 4, 8 Графит 2, 2 Роговая обманка 3, 1 - 3, 2 Магнетит 4, 7 Гипс 2, 3 Апатит 3, 2 Гематит 4, 86 Глауконит 2, 3 – 2, 6 Оливин 3, 2 -3, 4 Монацит 4, 9 Серпентин 2, 5 - 2, 6 Диопсид 3, 3 Шеелит 5, 8 Ортоклаз 2, 53 Лимонит 3, 3 – 3, 4 Касситерит 7, 03 Микроклин 2, 55 Пироп 3, 5 Уранинит 10, 4 Каолинит 2, 58 Алмаз 3, 52 Платина 15— 19 Альбит 2, 6 Сидерит 3, 58 Золото 15— 18 Нефелин 2, 62 Сфалерит 3, 6 Иридий платинисты й Кварц 2, 67 Халькопирит 4, 1 22— 22, 8

Плотность минералов зависит от: 1) химического состава: чем больше атомная масса элементов, составляющих минерал, тем выше его плотность; Al – 27 г/моль; Si – 28 г/моль Кальцит ( ) 2, 7 Fe – 56 г/моль; Сидерит ( ) 3, 58 2) упаковки атомов: чем плотнее упаковка атомов, тем выше плотность Пример: алмаз – плотность 3, 47 -3, 55 г/см 3, графит – плотность 2, 09 -2, 23 г/см 3 Упаковка зависит от ионных радиусов, валентности, типа связи атомов.

В. Пористость Vпор = Vпор. о. + Vпор. з. Кп = Vпор / Vпороды 16

Кп зависит от упаковки частиц Первичная Вторичная 17

Г. Водонасыщенность горных пород В горных породах различают воду: Н+ ОННейтральные молекулы Н 2 О 18

19

Д. Степень метаморфизма Рост давления и температуры ведёт к уплотнению пород 20

Глубина, температура, метаморфизм, содержание углерода Метаморфизм углей 21

1. От чего зависит плотность минералов? 2. Как изменится плотность у осадочной горной породы, если её пористость уменьшится? А у магматической? 22

Е. Глубина залегания 23

24

1. 3. Плотность осадочных пород 25

1. 4. Плотность магматических пород 26

1. 5. Плотность метаморфических пород Рост Р и Т Филлит Эклогит 27

1. 6. Способы определения плотности горных пород 1. Способ гидростатического взвешивания Определяется масса образца в воздухе (m 0) и масса образца в воде (mв). σв – плотность воды 28

2. Пикнометрический способ * * используется для рыхлых и сыпучих горных пород (песок, супесь, почва и т. п. ) m – масса породы mп – масса пикнометра V – объём пикнометра 29

3. Гамма-гамма метод Определяется интенсивность рассеянного гамма-излучения, пропорционального плотности горной породы = М* M – массовый коэффициент ослабления; - плотность горной породы 30

4. Метод Неттлтона В аномальные значения ускорения поля силы тяжести вводят следующие поправки Вместе они называются поправка или редукция Буге > 40 м 31

Также существуют метод подземной регистрации космического излучения и гравиметрический способ определения плотности массива горных пород. 32