- •О. Е. Зеливянская физика горных пород
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция 1 плотностные свойства горных пород
- •1.1 Общие понятия о плотности
- •1.2 Плотность химических элементов и минералов
- •И атомного строения элементов:
- •1.3 Плотность горных пород
- •1.3.1 Плотность осадочных пород
- •1.3.2 Плотность магматических пород
- •1.3.3 Плотность метаморфических пород
- •1.3.4 Плотность газовой и жидкой фаз
- •1.4 Способы определения плотности
- •Лекция 2 магнитные свойства горных пород
- •2.1 Основы теории магнетизма. Магнетизм минералов
- •2.1.1 Общие сведения о магнетизме
- •2.1.2 Элементарные носители магнетизма
- •26 Электронов атома железа. Не заполнены 4 орбитали 3d.
- •2.1.3 Диамагнетизм. Диамагнитные минералы
- •2.1.4 Парамагнетизм. Парамагнитные минералы
- •2.1.5 Магнитное упорядочение. Ферромагнитные минералы
- •2.2 Магнитные свойства горных пород
- •2.2.1 Магнитные свойства осадочных горных пород
- •2.2.2 Магнитные свойства магматических пород
- •2.2.3 Магнитные свойства метаморфических пород
- •2.3 Методы определения магнитных параметров
- •3.1 Электропроводность минералов и горных пород
- •3.1.1 Основы теории электропроводности вещества
- •3.1.2 Электрическое сопротивление химических элементов и минералов
- •3.1.3 Зависимость удельного электрического сопротивления горных пород от их фазового и минерального состава и структурно-текстурных особенностей
- •3.2. Диэлектрическая проницаемость
- •3.2.1 Диэлектрическая проницаемость минералов
- •3.2.2. Диэлектрическая проницаемость горных пород
- •3.3 Методы определения электрических свойств пород
- •Лекция 4 упругие свойства горных пород
- •4.1 Упругие параметры
- •4.2 Сейсмоакустические свойства химических элементов и минералов
- •4.3 Скорость упругих волн и упругие модули осадочных пород
- •4.4 Скорость упругих волн и упругие модули магматических и метаморфических породы
- •4.5 Методы определения упругих параметров
- •Лекция 5 теплофизические свойства горных пород
- •5.1 Основные петрофизические параметры
- •5.2. Тепловые свойства химических элементов и минералов
- •5.3. Теплофизические параметры горных пород
- •5.4. Определение тепловых свойств
- •3 55029, Г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2
2.2.2 Магнитные свойства магматических пород
В магматических породах присутствуют ферромагнитные минералы – окислы титана и железа. Из них магнетит (Fе3О4) широко распространен и обладает очень высокой магнитной восприимчивостью (1,5–8)4 при температуре около 20 °С. В большинство горных пород магнетит входит как акцессорный минерал и его содержание (< 10 %) не зависит от типа породы. Это не позволяет получить общую связь между типами интрузивных пород и магнитной восприимчивостью (см. табл. 2.5).
Магматические породы кислого состава (граниты, кварцевые порфиры) обладают магнитной восприимчивостью от 0 до 600010-64, но среди гранитоидов преобладают слабомагнитные или даже практически немагнитные разности.
Магматические породы среднего состава – андезиты, порфириты, сиениты и диориты характеризуются широким диапазоном изменения – от 0 до 2300010-64, наиболее вероятные значения для сиенитов и порфиритов лежат в пределах (02000)10-64 и (10005000)10-64.
Магматические породы основного состава (габбро, базальты, диабазы) характеризуются большими значениями (50010000)10-64.
Таблица 2.5 – Магнитные параметры магматических горных пород
Порода |
10-5, ед. СИ |
Интрузивные |
|
гранит |
<1>7500 |
диорит |
<1>15000 |
сиенит |
<1>8000 |
габбро |
<1>25000 |
перидотит |
>1>50000 |
Эффузивные: |
|
диабаз |
0>15000 |
липарит |
>15000 |
андезит |
~0<3800 |
базальт |
~0>25000 |
Магнитная восприимчивость ультраосновных пород изменяется от 0 до 2500010-64. Такой широкий диапазон изменения объясняется характером и степенью вторичных изменений ультраосновных пород.
Эффузивные породы отличаются еще более пестрой картиной распределения значений , чем интрузивные, хотя средняя магнитная восприимчивость различных групп эффузивных пород ниже, чем их интрузивных аналогов.
2.2.3 Магнитные свойства метаморфических пород
Магнитная восприимчивость метаморфических пород изменяется примерно в тех же широких пределах, что и магматических. Эти породы бывают от практически немагнитных до сильномагнитных (см. табл. 2.6).
Незначительная магнитная восприимчивость характерна для метаморфических пород, происходящих из практически немагнитных осадочных (глинистые сланцы, филлиты, кристаллические сланцы, параамфиболиты, кварциты, парагнейсы, мрамор и др.) или из практически немагнитных магматических (гранитогнейсы и др.) пород.
Таблица 2.6 – Магнитные параметры метаморфических горных пород
Порода |
10-5, ед. СИ |
|
Предельные |
Наиболее часто встречающиеся |
|
Кварцит |
0380 |
050 |
Филлит |
0125 |
|
Мрамор |
56 |
2,5~6 |
Сланец: |
|
|
кварцево-серицитовый |
01900 |
12,5125 |
кварцево-хлоритовый |
~0>8800 |
12,5125 |
слюдяной |
~ 01900 |
12,5125 |
актинолито-хлоритовый |
~03800 |
|
Амфиболит |
~0>1500 |
|
Эклогит |
|
38<90 |
Гнейс: |
|
|
биотитовый |
~0>7500 |
12,5200 |
пироксеновый |
~03800 |
19003800 |
Мигматит |
|
0>7500 |
Сланец пятнистый |
~0380 |
|
Листвинит |
0380 |
|
Очень высокие значения магнитной восприимчивости (обычно свыше 750010-5 ед. СИ) наблюдаются у железистых кварцитов (джеспилитов), в изобилии содержащих мелкую вкрапленность магнетита и гематита или иногда прослои гематита, роговиков, серпентинитов, ортоамфиболитов, скарнов, магнетитовых сланцев.
Магнитная восприимчивость других метаморфических пород, например, хлоритовых и тальковых сланцев, гнейсов диоритового состава и других, обычно заключается в пределах (<12,57500)10-5 ед. СИ. Эти породы происходят из мало обогащенных ферромагнетиками магматических горных пород.
Значения характеристик намагниченности пород пропорциональны содержанию ферримагнетиков, которые в регионально метаморфизованных породах представлены магнетитом, а в породах, измененных гидротермально-метасоматическими и гипергенными процессами, – магнетитом, гематитом, маггемитом, и другими ферримагнетиками. В сульфидных месторождениях часто встречается пирротин.
При различных видах метаморфизма магнитная восприимчивость и другие характеристики намагниченности пород преобразуются по-разному.
Региональный метаморфизм фаций зеленых сланцев и эпи-дотамфиболовой приводит к возникновению микрокристаллических сланцев с =(015000)10-5 ед. СИ. При этом развиваются породы с преимущественно высокой магнитной восприимчивостью, однако более низкой, чем у исходных пород. В амфиболитовой и гранулитовой фациях при региональном метаморфизме возникают гнейсы, амфиболиты и другие породы, обычно более магнитные, чем сланцы.
В процессе ультраметаморфизма породы могут повысить свою , (например, при их гранитизации и в процессе кремнево-щелочного метасоматоза); в этом случае разлагаются железосодержащие силикаты и образуется, в частности, магнетит). Максимальные значения возникают в среднюю стадию гранитизации, а минимальные значения – в заключительную стадию, что объясняется выносом железа.
Динамометаморфизм и контактовый метаморфизм создают породы с нестабильной магнитной восприимчивостью, которая определяется как особенностями исходных пород, так и термобарическими условиями.
Автометаморфизм и гидротермальнометасоматические процессы являются причиной наиболее резкого изменения магнитных свойств пород, например, при серпентинизации, амфиболизации и др.
Грейзенизация, аргиллитизация, серицитизация и хлоритизация пород ведут к уменьшению их магнитной восприимчивости из-за перекристаллизации или выноса магнетита (титаномагнетита).
Гипергенные преобразования по-разному изменяют магнитные свойства пород. Возможно понижение магнетизма пород вследствие перехода магнетита и титаномагнетита в гематит и
другие минералы или за счет выноса ферримагнетиков.
