- •Толстой м.І., Рева м.В., Степанюк в.П., Сухорада а.В., Гожик а.П. Загальний курс геофізичних методів розвідки
- •Передмова
- •Глава 1
- •Редукції й аномалії сили тяжіння
- •1.3 Апаратура і методи вимірювання сили тяжіння
- •1.4. Методика гравіметричних досліджень
- •1.5 Інтерпретація даних гравірозвідки
- •Література
- •Питання для самоконтролю
- •Глава 2 магнітна розвідка
- •2.1 Магнітне поле Землі і його параметри
- •2.2 Методи та прилади для вимірювання елементів геомагнітного поля
- •2.3 Методика магніторозвідувальних робіт
- •2.4 Інтерпретація даних магніторозвідки
- •Література
- •Питання для самоконтролю
- •Глава 3 електрозвідка Вступ
- •3.1 Геоелектричний розріз
- •3.2 Електричні та електромагнітні поля
- •3.3 Класифікація методів електророзвідки
- •3.4 Електророзвідувальна апаратура
- •3.5 Методи електророзвідки на постійному струмі
- •3.6 Поляризаційні (електрохімічні) методи електророзвідки
- •3.7 Магнітотелуричні методи
- •3.8 Низькочастотні методи електророзвідки з контрольованими джерелами
- •3.9. Високочастотні методи електророзвідки
- •Література
- •Питання для самоконтролю
- •Глава 4 сейсмічна розвідка
- •4.1 Фізико-геологічні основи сейсморозвідки
- •4.2 Сейсморозвідувальна апаратура і обладнання
- •4.3 Методика польових робіт
- •4.4 Обробка і інтерпретація сейсмічних даних
- •Література
- •Питання для самоконтролю
- •Глава 5 ядерна геофізика
- •5.1 Фізичні основи радіометрії
- •5.2 Природа і властивості радіоактивних випромінювань
- •5.3 Радіоактивність гірських порід
- •5.4 Методи вимірювання радіоактивності
- •5.5 Польові радіометричні методи
- •5.6 Методи ядерної геофізики
- •5.7 Польові ядерно-фізичні методи пошуків
- •Література
- •Питання для самоконтролю
- •Глава 6 терморозвідка
- •6.1 Фізико-геологічні основи терморозвідки
- •6.1.1 Теплове поле Землі
- •6.1.2 Механізми теплопереносу
- •6.2 Теплові і оптичні властивості порід
- •6.3 Засоби вивчення теплового поля
- •6.4 Основні методи терморозвідки і приклади їх застосування
- •6.4.1 Радіотеплові і інфрачервоні зйомки
- •6.4.2 Регіональна терморозвідка
- •6.4.3 Терморозвідка в акваторіях
- •6.4.4 Локальні терморозвідувальні дослідження
- •Література
- •Питання для самоконтролю
- •Глава 7 геофізичні дослідження свердловин
- •7.1 Класифікація методів
- •Термічні методи поділяються на методи природного теплового поля та методи штучного теплового поля.
- •7.2 Технічні засоби
- •7.3 Електричні методи дослідження свердловин
- •7.3.1 Метод потенціалів власної поляризації (пс)
- •7.3.2 Методи уявного опору (уо)
- •7.3.2.1 Стандартна електрометрія
- •7.3.2.2 Форми кривих методу опору
- •7.3.2.3 Бокове електричне зондування (без)
- •7.3.2.4 Метод мікрозондів
- •7.3.2.5 Методи опору екранованого заземлення (боковий метод дослідження свердловин)
- •7.3.3 Індукційний метод
- •7.3.4 Метод потенціалів викликаної поляризації гірських порід (вп)
- •7.4 Радіоактивні та ядерно-геофізичні методи
- •7.4.1 Методи природної гама-активності гірських порід
- •7.4.2 Методи розсіяного гама-випромінювання
- •7.4.3 Нейтронні методи
- •7.4.4 Метод наведеної активності (мна)
- •7.5 Акустичний метод
- •7.6 Магнітний метод
- •Розрізняють такі магнітні методи дослідження розрізів свердловин: метод природного магнітного поля, метод магнітної сприйнятливості.
- •7.7 Термічні методи дослідження свердловин
- •7.8 Геохімічні дослідження
- •7.9 Комплексування геофізичних досліджень у свердловинах
- •7.10 Прострілювальні та вибухові роботи у свердловинах
- •Література
- •Питання для самоконтролю
- •Частина друга Методи підвищення ефективності геофізичних досліджень
- •Глава 8
- •Методи петрофізичних досліджень
- •8.1 Петрощільнісні методи
- •8.1.1 Визначення щільнісних властивостей зразків
- •8.1.2 Густина хімічних елементів і мінералів
- •8.1.3 Щільнісні властивості гірських порід
- •8.2 Ємнісні методи
- •8.2.1 Визначення ємнісних властивостей зразків
- •8.2.2 Пористість і проникність мінералів і порід
- •8.3 Теплові властивості мінералів і порід
- •8.4 Петроакустичні методи
- •8.4.1 Визначення пружних властивостей зразків
- •8.4.2 Швидкість пружних хвиль і пружні модулі хімічних елементів та мінералів
- •8.4.3 Пружність гірських порід
- •8.5 Електричні властивості
- •8.5.1 Методи вивчення електричних властивостей зразків
- •8.5.2 Електричні властивості хімічних елементів і мінералів
- •8.5.3 Електричні властивості гірських порід
- •8.6 Петромагнітні методи
- •8.6.1 Визначення магнітних властивостей зразків
- •8.6.2 Магнітні властивості мінералів
- •8.6.3 Магнітні властивості гірських порід
- •8.7 Радіоактивність гірських порід
- •8.7.1 Визначення радіоактивності зразків
- •8.7.2 Радіоактивність мінералів і гірських порід
- •8.8. Відтворення палеогеодинамічних умов формування кристалічних утворень за даними аналізу їх петрофізичних характеристик
- •Література
- •Питання для самоконтролю
- •Глава 9 геохімічні методи пошуків корисних копалин
- •2.1 Літогеохімічні методи
- •2.1.1 Розподіл хімічних елементів в гірських породах
- •9.1.2 Кількісні особливості розподілу хімічних елементів в породах
- •9.1.3 Опробування кристалічних порід
- •9.1.4 Первинні геохімічні ореоли
- •9.1.5 Пошуки вторинних ореолів і потоків розсіювання
- •9.1.5.1 Ландшафтно-геохімічні дослідження
- •9.1.5.2 Пошуки вторинних ореолів розсіювання
- •9.1.5.3 Пошуки потоків розсіювання
- •9.2 Гідрогеохімічний метод пошуків
- •9.3 Біогеохімічні методи пошуків
- •Література Основна:
- •Питання для самоконтроля
- •Глава 10 комплексування геофізичних досліджень
- •10.1 Принципи комплексування геофізичних методів
- •10.2 Локальне прогнозування і прямі пошуки родовищ корисних копалин
- •10.3 Комплексування геофізичних методів при регіональних і геолого-зйомочних роботах
- •10.4 Комплексування геофізичних методів при пошуках і розвідці рудних родовищ
- •10.5 Комплексування геофізичних методів при пошуках і розвідці нерудних корисних копалин
- •10.6 Комплексування геофізичних методів при пошуках і розвідці твердих горючих корисних копалин
- •10.7 Комплексування геофізичних методів при пошуках і розвідці нафтових і газових родовищ
- •10.8 Локальне прогнозування покладів нафти і газу геофізичними методами
- •10.9 Використання геофізичних методів поза межами геології
- •Література
- •Питання для самопідготовки
8.1.2 Густина хімічних елементів і мінералів
Густина хімічно чистих простих твердих речовин характеризується постійним, чітко визначеним значенням, і змінюється в межах 500 кг/м3 (літій) – 22500 кг/м3 (осмій та іридій). Більша частина маси атомів (99,95-99,97 %) зосереджена в ядрах (маси протонів і нейтронів рівні 1,67210-27 кг і 1,67510-27 кг при масі електронів 9,10910-31 кг. Радіуси атомів елементів складають 10-10 м; радіуси ядер значно менші – 10-1510-14 м. Тому густина ядра атома є дуже значною, і приблизно дорівнює 1,16*1017 кг/м3, при вкрай малій густині електронної хмари, яка оточує ядро), що визначає дуже велику залежність густини від об’єму атомів та іонів.
Густина мінералів визначається масою складових їхніх елементів і будовою електронних оболонок атомів, що обумовлюють кристаллохімічні особливості структур. При цьому густина мінералів тим вища, чим більше вони містять атомів значної відносної атомної маси і чим щільніше атоми упаковані в одиниці об’єму. Упаковка визначається атомними (іонними) радіусами, валентністю і типом зв’язку часток. Оскільки великі іони (наприклад, O2-, S2-, Cl-) багатьох мінералів утворюють надщільні упаковки, катіони меншого радіусу розташовуються між ними, причому катіонів між аніонами може бути тим більше (а отже і вища густина мінералу), чим менша їхня валентність і вища валентність аніонів. В загальному випадку густина мінералів з іонною або ковалентною формами кристалічного зв’язку нижча ніж мінералів з ковалентно-металевою і іонно-металевою формами зв’язку.
Середня атомна маса більшості породоутворюючих мінералів (польового шпату, кварцу і плагіоклазу) залишаються постійною або дещо підвищується в піроксені і форстериті. У зв’язку з цим зміни густини мінералів обумовлюється, головним чином, варіаціями щільності упаковки атомів у кристалічній решітці. Так в силікатах щільність упаковки зростає в ряду: каркасні (польові шпати, кварц) – ланцюжкові (піроксени) – острівні (олівіни).
У рудних мінералах збільшення густини відбувається головним чином за рахунок зміни маси при другорядному впливі структури, що відповідає електронній будові атомів в яких заповнюються субрівні d електронних оболонок (хром, залізо, свинець та інші важкі елементи).
У природних мінералах, які складають гірські породи, спостерігаються досить значні коливання густини мінералів, які складають, у загальному випадку, сотні кілограмів на кубічний метр (див табл. 8.2). Вони обумовлені явищами ізоморфізму (зміна маси та радіусу іонів) та поліморфізму (зміна щільності упаковки атомів), дефектами структур, наявністю хімічних і механічних домішок. Проте для кожної петрографічної групи порід, що утворюється у визначених умовах (комплекс, формація), характерний визначений склад мінералів, що обумовлює більш сталі значення густини останніх і породи в цілому.
Таблиця 8.2 – Об’ємна густина (кг/м3), кристалохімічна щільність (в 1028 атомів О/м3) та структурна рихлість (у/о) деяких породоутворюючих та рудних мінералів (за [3 і 7], з доповненнями).
Мінерал |
|
|
|
Мінерал |
|
|
|
Алмаз |
3520 |
|
|
Магнетит |
5170 |
5,379 |
6,398 |
Амфіболи: |
|
|
|
Мікроклін |
2550 |
4,414 |
8,396 |
- актиноліт |
3100-3200 |
5,109 |
7,254 |
Монацит |
5300 |
5,409 |
7,423 |
- тремоліт |
2990-3000 |
5,329 |
6,781 |
Нефелін |
2620 |
4,443 |
7,746 |
- рогова обманка |
3150-3250 |
5,265 |
6,934 |
Фаяліт |
4320 |
5,107 |
6,739 |
- гастингсит |
3370 |
5,170 |
6,989 |
Форстерит |
3220 |
5,513 |
6,243 |
- рибекіт |
3440 |
5,596 |
6,623 |
Ортоклаз |
2570 |
4,449 |
8,331 |
Ангідрит |
2960 |
|
|
Опал |
1900-2100 |
|
|
Андалузит |
3100-3200 |
|
|
Пірит |
4910-5020 |
|
|
Апатит |
3180-3210 |
4,661 |
7,588 |
Піроксени: |
|
|
|
Барит |
4500 |
3,644 |
11,02 |
- авгіт |
3280 |
5,014 |
7,221 |
Беміт |
3010 |
|
|
- бронзит |
3300 |
5,588 |
6,466 |
Галіт |
2168 |
|
|
- гіперстен |
3340 |
5,340 |
6,767 |
Галеніт |
7100-7500 |
|
|
- діопсид |
3270 |
5,457 |
6,622 |
Гібсит |
2430 |
|
|
- егірин |
3500-3560 |
5,521 |
6,544 |
Гіпс |
2300 |
|
|
- енстатит |
3180 |
5,723 |
6,314 |
Гранати: |
|
|
|
Піротин |
4700 |
|
|
- альмандин |
4250 |
6,171 |
5,856 |
Плагіоклази: |
|
|
|
- андрадит |
3750-3780 |
5,354 |
6,749 |
- альбіт |
2610 |
4,805 |
7,713 |
- гросуляр |
3530 |
5,664 |
6,380 |
- олігоклаз |
2640 |
4,792 |
7,734 |
- піроп |
3510 |
6,293 |
5,742 |
- андезин |
2670 |
4,789 |
7,739 |
- спесартин |
4180-4270 |
6,168 |
5,858 |
- лабрадор |
2700 |
4,786 |
7,744 |
Графіт |
2200 |
|
|
- бітовніт |
2730 |
4,783 |
7,749 |
Дістен |
3500-3700 |
6,690 |
5,626 |
- анортит |
2760 |
4,780 |
7,754 |
Діаспор |
3300-3500 |
|
|
Рутил |
4230 |
6,377 |
6,296 |
Епідоти: |
|
|
|
Серпентин |
- |
5,108 |
7,629 |
- цоїзит |
3250-2360 |
5,049 |
7,384 |
Силіманіт |
3230-3250 |
6,021 |
6,252 |
-клиноцоїзит |
3350-3380 |
5,643 |
6,606 |
Сильвін |
1990 |
|
|
- ортит |
4100 |
5,728 |
6,509 |
Слюди: |
|
|
|
Ільменіт |
4790 |
5,703 |
6,336 |
- біотит |
3000-3120 |
4,823 |
7,493 |
Каолініт |
2580-2600 |
|
|
- лепідоліт |
2800-2900 |
4,764 |
7,062 |
Карбонати: |
|
|
|
- мусковіт |
2760-3100 |
5,359 |
7,780 |
- арагоніт |
2900-3000 |
5,325 |
6,786 |
- флогопіт |
2750-2830 |
4,336 |
8,334 |
- доломіт |
2870 |
5,624 |
6,425 |
Сфалерит |
3900-4000 |
|
|
- кальцит |
2715 |
4,901 |
7,373 |
Сфен |
3400-3560 |
4,773 |
7,571 |
- магнезит |
2960 |
5,344 |
6,762 |
Топаз |
3400-3550 |
5,748 |
5,821 |
- сидерит |
3890 |
6,091 |
5,933 |
Турмалін: |
3160 |
5,959 |
6,342 |
Каситерит |
7030 |
5,619 |
7,145 |
Флюорит |
3180 |
|
|
Кварц |
2650 |
5,313 |
7,558 |
Халькопірит |
4100-4300 |
|
|
Кордієрит |
2570-2660 |
4,598 |
8,129 |
Хлорит |
2600-2840 |
4,646 |
8,333 |
Корунд |
4020 |
7,124 |
5,073 |
Хроміт |
4100-4500 |
5,166 |
6,662 |
Ксенотим |
4450-4510 |
5,869 |
6,841 |
Циркон |
4680-4700 |
6,164 |
6,514 |
Лейцит |
2500 |
4,170 |
8,665 |
Шпінель |
3600 |
6,096 |
5,645 |
Лімоніт |
3500-3800 |
|
|
|
|
|
|
Примітка – дані наведено для хімічно чистих або найпоширеніших відмін