Магнитные свойства горных пород.
Горные породы, слагающие земную кору, в зависимости от их петрофизического состава, структуры, физико–химических условий, в которых они залегают, имеют различные магнитные свойства.
Все вещества по
своим магнитным свойствам разделяются
на диамагнитные
(
<0
– магнитная восприимчивость),
парамагнитные
(
>0)
и ферромагнитные
(
>>>0).
Оцениваются магнитные свойства горных
пород магнитной
восприимчивостью
и остаточной намагниченностью Jr.
Связь намагниченности с намагничивающим полем изображается кривой намагничивания. Для диамагнетиков и парамагнетиков эти кривые имеют вид прямых (рис.1). Кривая намагничивания ферромагнитного вещества имеет вид (рис.2).
Рис.1 Рис.2
ОА – начальная кривая намагничивания
Нс – коэрцитивная сила
- остаточная
намагниченность
- намагниченность
насыщения
Неоднозначность
связи
и Н в ферромагнетиках проявляется при
попытке размагнитить образец, намагниченный
до насыщения
.
Явление отстаивания намагничивания от
намагничивающего поля называется
магнитным
гистерезисом.
При Н = 0
,
т.е. имеется остаточная намагниченность
.
Для ферромагнетиков характерны большие
значения
.
Ферромагнетики: железо, никель, кобальт, их соединения и сплавы с хромом и марганцем, а также естественные магниты (магнетит).
К диамагнетикам
относят вещества, атомы которых не имеют
собственного результирующего магнитного
момента;
ед. СИ (медь, золото, серебро, свинец, их
сплавы).
Для парамагнетиков
ед. СИ – хром, молибден, вольфрам, платина.
Причиной появления у веществ-парамагнетиков магнитной восприимчивости является наличие у атомов ряда веществ собственных магнитных моментов.
Магнитная
восприимчивость г.п. зависит от содержания
в них магнетита-минерала, обладающего
наибольшей
.
Сюда можно отнести: титаномагнетит,
пирротин, маггемит, гематит.
Горные породы различного происхождения имеют различные магнитные свойства.
Магматические горные породы
Магматические
горные породы подразделяются на
интрузивные и эффузивные, которые в
свою очередь могут быть магнитными и
немагнитными. Основные породы обладают
повышенными магнитными свойствами
чаще, чем кислые и средние. Магнитная
восприимчивость (
)
магматических г.п. зависит от того, в
каких крупных структурно-тектонических
элементах они развиты. Например, г.п.
одной и той же петрографической группы
могут различаться по магнитным свойствам,
если они сформировались в пределах
древних щитов или складчатых областей,
или в зонах тектонической активности.
Разными могут быть свойства г.п. сформированных на разных стадиях тектономагматического цикла - ранней стадии (геосинклинальной), средней (инверсионной) и поздней (постинверсионной).
На магнитную
восприимчивость (
)
горных пород оказывают влияние вторичные
гидротермальные метасоматические и
гипергенные процессы.
Магнитные свойства метаморфических г.п. изменяются в широких пределах. Среди них также встреч диа-, пара- и ферромагнитные г.п. Свойства их зависят от состава и свойств первоначального субстрата и от видов процессов его преобразования.
Магнитные свойства
осадочных
г.п. определяются главным образом
присутствием в них акцессорных минералов
(парамагнитных – сидерит, хлорит, пирит
и ферромагнитных – магнетит, гематит,
мартит и гидроокисей железа). Магнитная
восприимчивость (
)
изменяется от (5 - 10) ∙ 10-6
СГС до (100 - 300) ∙ 10-6
ед. СГС. Нефтегазовые залежи могут
создавать слабомагнитные аномалии,
поскольку
нефти (6 – 8)∙10-8
ед. СИ,
газа (8 – 10)∙10-5)
ед. СИ.
Таблица плотности и намагниченности г.п.
|
Породы |
Плотность
г/см3 |
Намагниченность 10-6 ед. СГС |
|
|
Магматические |
|
|
|
|
гранитоиды, граниты, ранакиви микроклиновые граниты плагиоклазовые граниты, гранитогнейсы гранодиориты диориты |
2,59-2,62 2,61-2,63 2,65-2,67 2,65-2,75 2,70-2,90
2,80-3,00 2,90-3,00 3,00-3,30 |
0-100 0-50 0-500 60-2600 и > 50-2500 и >
100-1500 и > базальты до 5000 до 1000 и > |
|
|
основные и у/о |
|||
|
габбро, габброниты габбродиабазы, базальты пироксены, перидотиты |
|||
|
Метаморфические |
|
|
|
|
мигматиты биотито-гранитовые гнейсы гипертеновые (гарканитовые) гнейсы биотито-гранитовосилимонитовые гнейсы метаморфические сланцы, песчаники, кварциты железистые кварциты магнетитовые кварциты |
2,70-2,90 2,72-2,90 2,75 (2,70-3,10) 2,80-3,00 2,65-2,70 3,05 (2,90-3,3) 3,00-3,50 |
0-2000 и > 100-3000 и > 0-1000 0-300 0-100-200
0-5000 10000-20000 и > |
|
|
Осадочные |
|
|
|
|
min |
max |
||
|
песчаники алевролиты аргиллиты мергели доломиты известняки |
2,30-2,45 2,35-2,50 2,40-2,50 2,45-2,50 2,70-2,76 2,63-2,98 |
1 2 0 6 0 0 |
262 351 269 53 27 34 |
,