Вопросы для самопроверки

1. Физические поля, изучаемые геофизикой и создающие эти поля физические свойства пород и минералов. Геологические объекты, вызывающие аномалии в геофизических полях.

2. Связь физических свойств веществ с особенностей строения атомов. Периодическая таблица Менделеева и периодичность изменения физических свойств вещества. Аномальные физические свойства некоторых элементов и аномальные свойства минералов.

3. Влияние особенностей кристаллической решетки на физические свойства минералов.

4. Плотность, пористость и проницаемость горных пород и способы их измерения.

5. Факторы, определяющие плотность магматических и эффузивных пород.

6. Факторы, определяющие плотность метаморфических и метасоматических пород.

7. От чего зависит плотность и пористость осадочных пород?

Тема 2. Магнитные свойства пород и минералов

Среда (горные порода или минерал), помещенное в магнитное поле напряженностью Н А/м под его воздействием намагничевается. Характеристика, определяющая намагничевание среды, называется магнитной индукцией В

В = µ₀ (Н+J),

где J - магнитный момент единицы объема среды (или его намагниченность), µ₀ – магнитная проницаемость вакуума.

Магнитный момент зависит как от интенсивности (т.е. напряженности) магнитного поля, так и от свойства горной породы – ее магнитной восприимчивости или способности горной породы намагничеваться J = • Н.

Кроме того, среда характеризуется также магнитной проницаемостью µ

µ = 1+ = .

Эта величина показывает, во сколько раз увеличивается магнитное поле в результате намагничивания среды:

В = µ₀ (Н+J ) = µ₀ (Н + Н) = µ₀µ Н

Носителями магнетизма вещества служат электроны его атома. Электрон характеризуется:

а) спиновым магнитным моментом µ_В , вызванным вращением электрона;

направление момента зависит от положения электрона в атоме;

б) орбитальным магнитным моментом.

Орбиты, заполненные электронами, не имеют магнитного момента, т. к. каждому электрону соответствует другой с противоположным по знаку магнитным моментом, компенсирующим магнитный момент первого.

Все вещества делятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

ДИАМАГНЕТИКИ

Диамагнетики - это элементы с заполненными орбитами. Спиновые и орбитальные магнитные моменты электронов у диамагнетиков скомпенси-рованы, и в отсутствии магнитного поля диамагнетики не намагничиваются. Это означает, что остаточной намагниченности у диамагнетиков нет: J _n= 0. Воздействие внешнего магнитного поля вызывает появление у диамагнетика противоположного ему магнитного момента. Магнитная восприимчивость диамагнетиков колеблется в пределах от 0 до –5 • 10^-5 СИ.

К диамагнетикам относятся:

а) самородные: сера, Bi, Cu, Pb, Hg, а также нефть и вода;

б) минералы без Fe: кварц, калиевый полевой шпат, ортоклаз, плагиоклаз, кальцит, гипс, галит, графит, эпидот, скаполит, хлорит.

ПАРАМАГНЕТИКИ

В атомах парамагнетиков магнитные моменты электронов скомпенсирова- ны не полностью. Внутренние орбиты не заполнены. Атомы и молекулы не

упорядочены из-за теплового движения. В отсутствии магнитного поля парамагнетики не намагничены, т.е. их остаточная намагниченность J_n = 0; воздействие внешнего магнитного поля ориентирует магнитные моменты атомов µ_а в его направлении. Магнитная восприимчивость парамагнетиков достигает 20•10^-5 ед.СИ. При этом все магнитные моменты атомов ориентируются только при низких температурах или в сильном поле.

В слабом магнитном поле Земли J 0, 33 J₀, где J₀ = n µ_а – магнитное насыщение, n – число атомов в единице объема.

Магнитная восприимчивость парамагнетиков = , где C – температура Кюри, Т– это абсолютная температура. Температура Кюри это такая температура, при превышении которой вещества приобретают свойства парамагнетиков.

К парамагнетикам относятся:

а) минералы без Fe – мусковит, шпинель, топаз, апатит, доломит и др;

б) минералы с двух или трехвалентным Fe, что наделяет их магнитной восприимчивостью, достигающей 20•10^-5ед. СИ: биотиты, гранаты, амфиболы, хлориты, пироксены, оливин. Примеси могут увеличивать их магнитную восприимчивость.