
- •В. П. Степанюк
- •Тема 1. Методика петрофізичних досліджень
- •1.1 Методи вивчення фізичних властивостей
- •1.2 Відбір зразків гірських порід і руд у польових умовах
- •1.3 Метрологічні вимоги до вимірів фізичних параметрів
- •Для найбільше поширеного випадку парних спостережень
- •1.4 Статистичне опрацювання даних визначення фізичних властивостей
- •1.5 Побудова петрофізичних карт і розрізів
- •Питання для самоконтролю
- •Тема 2. Густина і пористість мінералів і гірських порід
- •2.1 Густина і пористість фізичних тіл і
- •Методи їх виміру
- •Визначення густини зразків порід
- •Визначення мінералогічної густини
- •Визначення пористості
- •Визначення густини порід у природному заляганні
- •2.2 Густина хімічних елементів і мінералів
- •2.3 Густина магматичних порід
- •2.4 Густина метаморфічних порід
- •2.5 Густина і пористість осадових порід
- •Питання для самоконтролю
- •Тема 3.Магнітні властивості мінералів і гірських порід
- •3.1 Магнітні параметри фізичних тіл і
- •3.2 Магнітні властивості хімічних елементів і мінералів
- •Магнітні властивості залізоскладаючих породоутворюючих
- •Магнітні властивості породоутворюючих мінералів магматичних і метаморфічних порід
- •Магнітні параметри феромагнітних мінералів
- •3.3 Магнітні властивості магматичних порід
- •Залежність магнітної сприйнятливості
- •Магматичних порід від їх мінералогічного
- •І хімічного складу
- •Намагніченість магматичних порід
- •Намагніченість (в 10-3 а/м) інтрузивних порід
- •3.4 Магнітні властивості метаморфічних порід
- •3.5 Магнітні властивості осадових порід
- •3.6 Палеомагнітна характеристика гірських порід
- •Питання для самоконтролю
- •Тема 4. Електричні властивості мінералів і гірських порід
- •4.1 Електричні властивості речовин і методи їх визначення
- •4.2 Питомий електричний опір хімічних елементів, мінералів і гірських порід
- •4.3 Питомий електричний опір гірських порід різних генетичних типів і складу
- •4.4 Діелектрична проникність мінералів і гірських порід
- •4.5 П'єзоелектричний ефект мінералів і гірських порід
- •4.6 Природна і викликана поляризація гірських порід
- •Питання для самоконтролю
- •Тема 5 пружні властивості мінералів і гірських порід
- •5.1 Пружні параметри фізичних тіл
- •Параметри пружності
- •Методи виміру пружних параметрів
- •5.5 Швидкість пружних хвиль і пружні модулі осадових порід
- •Швидкість поширення подовжніх хвиль в км/с в осадових породах
- •Питання для самоконтролю
- •Тема 6. Теплофізичні властивості мінералів і гірських порід
- •6.1 Теплофізичні параметри речовин і методи їхнього виміру
- •6.2 Теплофізичні параметри елементів, мінералів, і гірських порід.
- •Теплопровідність і теплоємність самородних елементів
- •Теплофізичні характеристики осадових порід
- •Теплофізичні характеристики магматичних порід
- •Теплофізичні характеристики метаморфічних порід
- •Тема 7. Фізичні властивості газу, нафти, нафтогазоносних порід і структур
- •7.1 Фізичні властивості пластових вод нафти і газу
- •Розущільнення порід у склепінні структури. В даний час накопичений великий матеріал, що свідчить про наявність літолого-фаціальних змін порід у межах окремих структур.
- •Поклади інших видів. Розподіл фізичних властивостей значно ускладнюється при переході до районів із солянокупольної тектонікою.
- •1. Які Ви знаєте типи пластових вод?
- •Зв'язок густини і швидкості магматичних при різних тисках
- •Продовження таблиці 8.3
- •Питання для самоконтролю
- •Тематика домашніх завдань для студентів заочної та дистанційної форм навчання
- •Література
Намагніченість магматичних порід
Загальна намагніченість порід J є векторною сумою индуцірованої і природної залишкової намагніченості.
Індуцірована намагніченість порід Jі - пропорційна магнітній сприйнятливості і величині сучасного магнітного поля; за напрямком відповідає останньому. У загальному випадку для України, де магнітне поле дорівнює 0,5нТл, величинаJі може бути прийнята як половина магнітної сприйнятливості.
Природна залишкова намагніченість Jnінтрузивних й ефузивних порід характеризуються широким діапазоном зміни значенняJп.Полярність і напрямок вектораJnдля різних утворень різноманітні, але в інтрузивних і древніх ефузивних породах переважає прямий напрямокJn, що відповідає сучасному магнітному полю Землі. Найбільшою характерною рисою природної залишкової намагніченості магматичних порід є її висока чутливість до різноманітних чинників, зумовлених як особливостями утворення порід, так і зовнішнім впливом.
Таблиця 3.6
Намагніченість (в 10-3 а/м) інтрузивних порід
Порода |
В природ-ному стані (до намаг-нічення) |
Після намагнічення | |||
в полі 200 нТл, 200С |
при охолодженні від 7000С, в полі 0,5 нТл | ||||
Ji |
Jn |
Jrs |
Ji |
Jrt | |
Феро-парамагнітний клас Граніт: двослюдяний біотитовий лейкократовий Гранодіорит Діорит Габро Габро амфіболізовані |
25 10 10 20 50 40 0 |
10 10 0 10 5 25 0 |
50 35 140 2600 160 160 1600 |
30 10 10 15 65 95 105 |
130 40 1170 240 510 1790 1870 |
Феромагнітний клас Граніт: біотитовий лейкократовий Гранодіорит Габро-діорит Габро |
720 520 1670 2100 8000 |
130 120 160 1120 990 |
132000 92300 207000 119000 319000 |
1040 570 2120 3390 6000 |
820 2760 1630 8250 240 |
За статистичними характеристиками іJnмагматичних порід установлюється ймовірна пропорційність параметрів, що є наслідком їхньої залежності від відсоткового вмісту феромагнітних мінералів. Проте при наявності кореляційного зв'язку між середніми значеннямиJnів окремих групах порід (комплексах, масивах) спостерігається велике розсіювання граничних значеньJn,і функціональна залежність між параметрами спостерігається рідко.
Для класу феромагнітних інтрузивних порід характерний широкий діапазон зміни значень природної залишкової намагніченості, що збільшується від кислих різновидів до основних і ультраосновних за рахунок збільшення максимальних значень. Типова особливість феромагнітних порід - більш низька природна залишкова намагніченість у порівнянні з індуцірованою намагніченістю, що встановлюється в більшості випадків для інтрузивних порід різного складу, віку і тектонічно різноманітних регіонів.
Загальна статистична характеристика природної залишкової намагніченості ефузивних порід і їх окремих петрографічних груп подібна до характеристики інтрузивних порід. У той же час відмінність у кристалізації еффузивів позначається на природній залишковій намагніченості порід, особливо феромагнітних молодого віку. Ця відмінність виражається у значенні параметра Q, а також у напрямку й орієнтуванні векторуJn.
У більшості випадків для докембрийских і ранньопалеозойских ефузивних утворень середня величина Qнизька (0,1-1); чітко вираженої залежності від віку не встановлюється. У молодих вулканогенних породах - від мезозою до четвертинних спостерігається більш високе значенняQу порівнянні з древніми, особливо різко зростаючи в неоген-четвертиних утвореннях. Дисперсія значеньQпорівняно невелика в древніх утвореннях, підвищена у молодих вулканітах покривної фації і дуже висока в пірокластичній фації і екструзивних тілах.
Полярність вектораJn в інтрузивних породах у більшості випадків пряма; переважне орієнтування відповідає магнітному полю Землі. Обернена полярність вектораJnу магматичних породах і магнетитових рудах уперше була виявлена в Ангаро-Ілімському районі Сибіру. Проте випадки, коли обернена полярністьJn,характерна для цілих інтрузій, викликає негативні магнітні аномалії, порівняно рідкісні.
Обернена полярність вектора Jnхарактерна для порід екструзивних тіл і метасоматитів і пов'язана із самоповоротом вектораJn.
У деяких випадках спостерігається відповідність напрямку природної залишкової намагніченості порід їхній тріщинуватості у зв'язку зі стресовими напругами; відзначається вплив на полярність і орієнтацію Jnперемагнічування порід при розрядах блискавки, лісових пожежах і ін. Зазначені чинники мають істотне значення, але відносне локальне поширення.
Намагніченість порід.Значні межі коливання відношенняJn до Ji (Q =020 і більше) визначають різноманітну питому вагу кожної складової в загальній намагніченості різних інтрузивних і ефузивних утворень і тим самим обумовлюють закономірності зміни, характерні для магнітної сприйнятливості або природної залишкової намагніченості, або обох параметрів.
Виділяються наступні групи магматичних порід, що різняться за намагніченістю:
а) слабомагнітні (феро-парамагнітні) інтрузивні й ефузивні породи з Qcp=00,3 (рідше до 1), намагніченістьJяких обумовлена головним чином індуцірованою складовою;
б) магнітні (феромагнітні) інтрузивні й ефузивні породи з Qcp=0,10,5, намагніченість яких обумовлена переважно індуцірованою складовою;
в) магнітні (феромагнітні) пізнопалеозойські і більш молоді ефузивні породи покривної фації, матасоматично змінені породи, рідше інтрузивні з Qcp=13, намагніченість яких обумовленаJiіJn;
г) магнітні (феромагнітні) молоді покривні ефузивні утворення переважно основного складу, породи пірокластичної фації і екструзивних тіл із Qcp=120, дуже рідко інтрузивні породи. Намагніченість порід обумовлена, головним чином, залишковою складовою.
Інтрузивні петрографічні групи порід формуються в дуже різноманітних умовах; вони зустрічаються в утвореннях від архейського до кайнозойського часу і складають масиви в древніх щитах, у складчастих областях і зонах тектонічної активізації. При ідентичності складу порід, що характерно для різновікових, але аналогічних формацій, магнітна сприйнятливість петрографічних груп порід є значно більш постійною.
Інтрузивні породи, що впевнено відносяться до гранітової формації, повсюдно феро-парамагнітні. Магнітна сприйнятливість гранодіоритів, як правило, не перевищує 5010-5од.СІ.
У пізній стадії гранодіорит-гранітова формація підрозділяється на дві субформації - парамагнітну і феромагнітну; у більш пізньої граніт-лейкогранітової формації переважають феромагнітні породи.
Таким чином, наприкінці середньої- початку пізньої стадій тектоно-магматичних циклів, тобто під час завершення складчастості, утворюються породи з дуже слабкою магнітною сприйнятливістю. Інтрузії цих формацій і субформацій складають батолітоподібні масиви найбільших антиклінорних зон складчастих областей, розвинутих у фундаментах серединних масивів і в багатьох випадках у докембрійських утвореннях древніх щитів.
Для інтрузивних комплексів різноманітна магнітна сприйнятливість характерна не тільки для однойменних петрографічних груп порід, що утворилися на різних стадіях тектоно-магматических циклів, але і для багатофазних комплексів у цілому.
Магнітні властивості всіх груп і петрографічних різновидів ефузивних порід характеризуються широким діапазоном зміни значень магнітних параметрів і великою дисперсією(у порівнянні з інтрузивними аналогами), що залежить від фаціальної і формаційної приналежності порід. Намагніченість порід, крім того, залежить від віку.
Породи покривної фації мають порівняно постійний хімічний і мінералогічний склад у межах товщ (комплексів), що витримується по простяганню на значні відстані - десятки кілометрів і більше. Магнітна сприйнятливість таких товщ порівняно стабільна, а середній розмір залежить від складу порід і від приналежності комплексу до визначеної формації.
Породи пірокластичної фації, вулканічні конгломерати, брекчії, агломерати, туфи і попіл відрізняються дуже великою дисперсією магнітної сприйнятливості, обумовленої різним вмістом феромагнетиків і зміною процентного співвідношення останніх.
Типові ультраосновні ефузивні породи - пікрити зустрічаються в ранніх формаціях (дуже рідко). Вони мають низькі значення іJn. Що ширше ультраосновні ефузивні породи представлені в платформних формаціях лужного складу - меймечитів і кімберлітів. Меймечити мають високу магнітну сприйнятливість і високу залишкову намагніченість (тисячі 10-5 од.СІ і10-3 А/м). Для кімберлітів характерні значні розбіжностііJn, як наслідок різної інтенсивності автометаморфізму, у результаті якого вони утворюються. Первинні породи - пікрити і піропи мають високі значенняіJn, але зустрічаються тільки у виді одиночних дрібних зерен. Кімберліти навіть в одній трубці вибуху мають магнітну сприйнятливість, що змінюється від одиниць до 600010-5 од.СІ, і залишкову намагніченість, що варіює від нуля до 5000-1000010-3А/м. У різних районах переважають різновиди порід із більш-менш високими магнітними параметрами. Типово для кімберлітових трубок кільцеве розташування порід із різною намагніченістю, що відбивається на кільцевій будові магнітних аномалій.
Породи основного і середнього складу - базальти й андезити сучасних геосінклінальних систем і молодих вулканогенних поясів переважно магнітні. Для них характерно більш високе значення Jn, стосовноспостерігається прямий і обернений напрямок вектораJn; розмірJ,як правило, позитивний.
Породи кислого складу - ліпарити, кварцові порфіри, дацити широко поширені у формаціях кінця середньої, початку пізньої стадій. Серед андезит-ліпаритової і дацит-ліпаритової формацій виділяються феро-парамагнітні і феромагнитні субформаціі відповідно зі слабкою або високою магнітною сприйнятливістю і намагніченістю. Для формацій пізньої стадії, а також для періоду тектонічної активізації складчастих областей характерно утворення феромагнітних порід.
Для платформних ефузивних утворень характерний основний склад порід і їх переважно висока магнітна сприйнятливість.