1.Предмет и содержание физики горных пород. Основные понятия.

Физика горных пород - это учение о физико-технических свойствах и физических процессах в горных породах, закономерностях изменения свойств и принципах их использования при решении задач горного производства. Место физики горных пород и процессов среди других наук определяется объектами, методами и направленностью исследования. По объектам ФГП близка к геологическим наукам, а именно кристаллографии, минералогии, петрографии. По методам исследований физика горных пород близка к физике твердого тела: явления и свойства объясняются и изучаются с позиции современной физики твердого тела. Задачи ФГП:

1) исследование физических свойств горных пород, в том числе: установление значений физико-технических параметров пород; установление закономерностей изменения физических свойств горных пород в условиях внешнего воздействия, при непостоянном составе и строении пород

2)исследование физических процессов в горных породах, в том числе: разработка новых методов воздействия на породы, выявление областей их применения, расчёт их эффективности; разработка принципиально новой технологии производства горных работ; создание систем контроля состава, состояния и поведения горных пород в процессах горного производства. По признаку физических полей ФГП: механики пород, акустики пород, термодинамики пород, электродинамики и радиационной фгп.

2.Состав и строение горных пород. Параметры их характеризующие.

Устойчивые агрегаты(парагенетические ассоциации) одного или нескольких минералов, образующие самостоятельные геологические тела, называются горными породами. Тип и название горных пород определяются их минеральным составом (относительным содержанием в породе минералов) и строением. В строении горных пород различают структуру и текстуру. Структура - это размеры, форма и взаимное расположение минералов в породе. Текстура - особенности, взаимное расположение и ориентировка более крупных составных частей породы(минеральных агрегатов).Физика горных пород изучает состав и строение пород с целью выявления количественных зависимостей от них свойств, состояния и физических процессов в породах. Практически любая порода состоит из минерального и порового объема. Поровый объем оценивается относительным объемом всех пор (пустот), заключенных в породах между минеральными частицами или их агрегатами. Относительный объем называется общей пористостью Р(%) и выражается формулой:

По происхождению поры делятся на первичные, сформированные при образовании породы, и вторичные, появившиеся в результате метаморфоза, выщелачивания перекристаллизации и т.п. Минеральный объем породы описывается следующими параметрами строения: размером и формой зерен; неоднородностью зерен по размерам и форме; относительным содержанием составляющих зерен каждого размера и каждой формы; взаимной ориентации зерен; степенью связи между зернами породы. Слоистость горных пород оценивают численно при помощи коэффициента относительной слоистости, который равняется количеству прослойков приходящихся на единицу размеров образца, перпендикулярного слоистости. Минеральный состав, пористость и строение горных пород определяются их генезисом и взаимодействием различных внешних факторов (движение земной коры, деятельностью ветра и воды, давлением, температурными колебаниями) в течение всего периода их существования. Породы : осадочные, магматические и метаморфические.

3.Строение минералов. Симметрия кристаллической решетки. Кристаллографические направления и плоскости. Анизотропия свойств. Дефекты в минералах и горных породах.

Под минералом понимают природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов в земной коре. Кристаллы минералов имеют свою пространственную решетку, соответствующую закону распределения вещества внутри кристалла. Известно семь типов кристаллических решеток, характеризующихся отношениями величин кристаллических осей a, b и с ( наименьших расстояний между узлами решетки в трех направлениях). Кристаллические агрегаты минералов имеют определенную макроструктуру, характеризующуюся размерами, формой кристаллов и их взаимным расположением. Симметрией называется закономерная повторяемость в расположении предметов или их частей на плоскости или в пространстве. Все кристаллы являются телами симметричными. Элементы симметрии: плоскость симметрии, центр симметрии, оси симметрии, инверсионные оси симметрии. В кристаллах возможны только 32 сочетания элементов симметрии (32 вида симметрии). Зависимость свойств от направления называется анизотропией. Упрощенно: анизотропия — разность свойств по объему тела, зависимость свойств от направления. Дефекты — формируются в ходе кристаллизации минералов. К ним относят газово-жидкие и твёрдые включения, вуали, замутнения, следы травления и выщелачивания, а также «рубашки» — корочки, плёнки и присыпки на гранях кристаллов. Количество существующих дефектов выражается в процентах по отношению либо к площади поверхности или объёму кристалла для отдельных кристаллов.