Магнитная восприимчивость плотность и электропроводность Месторождение Миссури (стр. 2 из 4)

Самородные элементы составляют основу проводников, сульфиды и оксиды - полупроводников, галоиды, карбонаты, вольфраматы, силикаты и алюмосиликаты - диэлектриков.

Глава 3

С увеличением глубины залегания осадочных горных пород в толще земной коры под действием возрастающего геостатического давления их плотность закономерно возрастает, главным образом за счет уменьшения пористости.

Изменение пористости и плотности осадочных пород в процессе литогенеза происходит за счет двух факторов: физико-механического и геохимического. Первый обеспечивает уплотнение осадков и проявляется на этапе раннего диагенеза, второй служит причиной цементации и перекристаллизации пород на стадиях раннего и позднего катагенеза.

Одновозрастные осадочные образования одного типа, залегающие на разных глубинах, могут заметно отличаться по пористости и плотности. Максимальное уплотнение характерно для глинистых пород, которые представляют собой мелкодисперсные системы с пластичными связями, что обеспечивает их наиболее высокую пористость в начальном состоянии. Если в глинах присутствует песчаная фракция, минеральная плотность породы снижается, а жесткость внутренних связей увеличивается. Песчаники с жестким кварцевым и карбонатным цементом уплотняются существенно меньше, чем песчаники с глинистым цементом. Степень уплотнения карбонатных пород также в сильной степени зависит от степени глинистости: мергели по характеру уплотнения приближаются к пластичным геологическим образованиям, а известняки - к породам с жесткими связями. Количественно отмеченные закономерности характеризуются следующими цифрами: свежеотложенные глинистые осадки, известковые образования и рыхлые хорошо отсортированные пески имеют пористость соответственно 85-60, 60 и 45%, а пористость этих же отложении на глубину 3-4 км снижается до 30-20, 15-20 и 10-15% (см. рис.2.12).

Плотность осадочных горных пород особенно быстро нарастает в интервалах верхних 500 метров.

Помимо пористости на изменение плотности осадочных пород существенно влияет минеральный состав.

Магнитная восприимчивость горных пород изменяется в очень широких пределах - от долей до десятков тысяч 10⁵ ед. СИ, и зависит от соотношения в породе диа-, пара - и ферромагнитных минералов. Хотя в породе в общем случае присутствуют все три разновидности магнетиков, ее "магнитный облик" определяется преимущественно содержанием и свойствами ферромагнитных минералов, обладающих по сравнении с остальными аномальной магнитной восприимчивостью. Величина магнитной восприимчивости породы определяется тремя факторами:

1) типом ферромагнетика;

2) содержанием ферромагнетика в горной породе;

3) размерами включений ферромагнетика.

Влияние типа ферромагнитного минерала на величину магнитной восприимчивости породы очевидно, так как эти минералы отличаются друг от друга по χ (см. табл.4.4).

Наиболее магнитным является магнетит, наименее - слабые ферромагнетики: гематит, гётит и др. По убыванию магнитной восприимчивости ферромагнитные минералы составляют следующий ряд: магнетит - титаномагнетит - пирротин - гематит - гётит, гидрогетит, гидрогематит.

В этом ряду несколько неопределенным является лишь положение титаномагнетита: при высоком содержании в нем титановой молекулы он может стоять за пирротином.

Величина магнитной восприимчивости породы может служить приближенным диагностическим признаком минерала - ферромагнетика, содержащегося в породе. Приближенным, поскольку влияют и другие факторы, в первую очередь - содержание ферромагнетика. Покажем это на примере рис.4.27, где приведен определенный график магнитной восприимчивости сланцевых пород в геологическом разрезе месторождения золота.

По минералогическим определениям эталонных коллекций образцов в породах месторождения может присутствовать магнетит и пирротин. Породы средней части разреза скважины (рис.4.27) практически не содержат ферромагнетиков, поскольку их χ<20-10~⁶ ед. СИ. Вопрос о природе повышенной магнитности сланцев верхней и нижней частей разреза может быть решен на основании следующих соображений. Повышенная магнитность χ порядка (500 - 1000) - 10⁵ ед. у углеродистых сланцев потому что они содержат микроскопически видимый пирротин. В существенно более магнитных карбонатно-слюдисто-кварцевых сланцах нижней части разреза невооруженным глазом ферромагнетик не обнаруживается, следовательно, такого уровня магнитную восприимчивость способен создать более сильный, чем пирротин, ферромагнетик, в нашем случае магнетит.

Вопрос о присутствии в названных породах в небольших количествах второго ферромагнетика на основании только величин χ не может быть решен; речь может идти только о ферромагнетике, создающем основную долю величины χ. В частном случае рассматриваемого разреза присутствие в углеродистых сланцах магнетита практически может быть исключено на основании несовместимости в большом интервале термодинамических условий устойчивости магнетита и графита (рис.4.28); последний присутствует в углеродистых сланцах разреза. Аналогично вопрос о природе ферромагнетика решился на основании терморазмагничивания: интервал блокирующих температур в случае углеродистых сланцев находился в окрестности точки Кюри пирротина-320°С, а в случае карбонатно-слюдисто-кварцевых сланцев - точки Кюри магнетита, т.е.578°С.