Магнитная восприимчивость плотность и электропроводность Месторождение Миссури (стр. 1 из 4)
Курсовая работа
Магнитная восприимчивость, плотность и электропроводность.
Месторождение Миссури
2010
Содержание
Глава 2. Распределение минералов по петрофизическим группам
Глава 4. Петрографическая характеристика месторождения Миссури (Pb-Zn)
Глава 5. Meдно-порфировые месторождения
Глава 6. Специальное исследование
Список используемой литературы
Введение
Петрофизика - одна из наук о Земле, изучающая физические свойства горных пород и руд с целью установления их состава структуры и термодинамического состояния при решении разнообразных задач геологии.
Петрофизика играет роль фундаментальной науки по отношению ко всем частным направления геофизики: магниторазведке, гравиразведки, электроразведке, сейсморазведке и радиометрии, а также к методам гис.
Современная петрофизика использует ряд современных методов исследования веществ, позволяющих с высокой точностью и воиспроизводимостью измерять большое количество разнообразных параметров горных пород. К ним относятся: плотность, различные виды пористости, магнитная восприимчивость, остаточная намагниченность, удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость, тепло - и температуропроводности, теплоемкость и т.д.
Несомненное достоинство петрофизических методов исследований является возможность опосредственного изучения вещества Земли на любых глубинах с помощью каротажа и тонкие скрупулезные лабораторные измерения горных пород и руд на образцах.
Глава 1. Повышенная магнитная восприимчивость парамагнитных амфиболов, пироксенов, биотитов связана с микропримесями ферромагнетиков. Предложите магнитные способы определения в этих минералах ферромагнетиков?
Ответ:
Парамагнетизм - это явление, возникающее в веществах с некомпенсированными магнитными моментами и отсутствием магнитного атомного порядка. Атомы или молекулы в этом случае можно представить в виде элементарных магнетиков. При отсутствии внешнего магнитного поля упорядоченному расположению этих магнетиков препятствует тепловое движение, энергия которого на порядок выше энергии взаимодействия между магнетиками. Поэтому при обычных температурах магнитные моменты разупорядочены и результирующая намагниченность равна нулю.
Внешнее магнитное поле ориентирует магнитные моменты атомов. Направление преимущественной ориентация совпадает с направлением намагничивающего поля, поэтому намагниченность и магнитная восприимчивость у парамагнетиков являются положительными величинами.
Состояние, когда все элементарные магнитные моменты оказываются ориентированы параллельно внешнему магнитному полю, является предельным и может быть достигнуто лишь при очень низких температурах или в очень сильных полях. Соответствующая этому состоянию намагниченность насыщения J° зависит лишь от магнитных моментов атомов и ихколичества в единице объема.
В обычных условиях ориентации магнитным полям магнитных моментов атомов препятствует их тепловое движение. Поэтомунамагниченность меньше намагниченности насыщения.
К парамагнетикам относится большая группа минералов, втом числе породообразующих. Безжелезистые минералы (плагиоклазы, калиевые полевые шпаты, мусковит, скаполит, шпинель, топаз, апатит и др.) имеют относительно низкою магнитную восприимчивость не превышающую 10-0,00001 ед. Парамагнитная восприимчивостьжелезосодержащих силикатов алюмосиликатов (биотиты, амфиболы, хлориты, пироксены, оливины) связана главным образом с содержанием в них ионов железа. В химически чистых разностях оно достигает 200,00001 ед. СИ. Более высокие значения магнитной восприимчивости этих минералов, образованных в естественных условиях, обусловлены микропримесями в них ферромагнетиков, в основном - магнетита (рис.4.4).
Как мы знаем даже не значительные примеси ферромагнетика (магнетита) заметно отклоняют магнитную стрелку компаса.
Для диагностики ферромагнитных минералов пользуютсяпараметрами коэрцитивного спектра γ0 и Δm вычислены таким образом, чтобы они не зависели от концентрации ферромагнетика в породе.
γо = 103/Ji * c/d Δm = 103/Ji * (ΔJо/Δh) max
где Ji и Jо - индукционная и остаточная намагниченности; h - магнитное поле; с и d отрезки, поясняющие определение параметра по кривой коэрцитивного спектра (рис.4.13)
В общем случае параметры коэрцитивного спектра зависят как от состава ферромагнетика, так и от его структурных особенностей. На диаграмме рис.4.14 приведены эталонные данные для основных разновидностей ферромагнитных минералов. Использовались породы с изометричными многодоменными включениями этих минералов. Структурные особенности могут повлиять на параметры коэрцитивного спектра, что затруднит идентификацию минералов по составу. Так, уменьшение зерна магнетита от 10 до 0,1 мкм увеличивает параметр Δm более чем в 2 раза, оставляя γо практически неизменным. Удлинение же зерна магнетита в два раза по сравнению с изометричиым зерном приводит к возрастанию обоих и параметров тоже почти в два раза.
Вопрос 10,6: В чем может быть причина отличия по плотности пород Русской (Восточно-Европейской) и Западно-Сибирской платформ?
Ответ:
Петрофизическая классификация геологических формации составлена Н.Б. Дортман. В ее основу положены значения двух физических параметров - намагниченности и плотности горных пород, входящих в состав геологической формации. О скоростях распространения упругих колебаний горных пород выделенных групп можно судить по корреляционным зависимостям между этим параметром и плотностью. Геологические формации распределены по пяти петрофизическим рис. №2. группам, различающимся как значениями физических параметров пород, так и условиями их образования.
Формации литифицированных осадочных пород наиболее полно представлены и пределах Русской платформы и связаны с палеозойским этапом ее развития (см. рис.2). Плотность пород терригенных формаций здесь преимущественно 2,3-2,4 г/см3, карбонатных - 2,55-2,6 г/см3. Более древние (нижнепалеозойские) карбонатные формации Сибирской платформы имеют более высокие плотности - 2,65-2,85 г/см3. Наибольшими плотностями соответствующих литологических разностей пород отличаются геосинклинальные отложения складчатых систем (2,5 - 2,85 г/см3).
Намагниченность осадочных формаций слабая, в основном не выходящая за пределы (0-50) - 103 А/м. Наблюдается некоторая дифференциация отдельных разностей пород по вариациям предельных значений намагниченности. В целом намагниченность формаций слаболитифицированных пород изменяется в меньших пределах, чем намагниченность литифицированных пород, а вариации предельных значений намагниченности пород складчатых областей выше, чем платформ.
Кислые и умеренно кислые интрузивные и эффузивные образования первой петрофизической группы характеризуются средней плотностью и слабой намагниченностью. В нее входят гранитовая и липаритовая формации, формация гранито-рапакиви, а также часть гранитоидных формаций. Этими образованиями сложены крупные баталитоподобные массивы в центральных частях антиклинорных зон, протяженные вулканогенные пояса. Наиболее широко эти группы интрузивных и эффузивных формаций развиты в палеозойских и мезозойских геосинклинально-складчатых системах.
Петрофизические группы геологических формаций, отличающиеся особенностями петрофизической характеристики пород, слагают различные крупные геоструктуры земной платформы, геосинклинально складчатые пояса, щиты, что определяет петрофизическую обособленность этих геоструктур. Из рис.2 можно видеть, что платформы по петрофизическим особенностям отличаются от геосинклинально-складчатых поясов и кристаллических щитов, молодые платформы отличаются от древних, а Сибирская платформа имеет уникальную петрофизическую характеристику в связи с широким развитием в ней трапповой базит-долеритовой формации (IV петрофизическая группа). Складчатые системы и кристаллические щиты выделяются как в среднем более высокими значениями плотности и намагниченности, так и большим диапазоном изменения этих параметров в сравнении с платформами.
Петрофизическая классификация геологических формаций, из-за большого разнообразия горных пород в каждой формации и перекрытия интервалов значений плотности и намагниченности носит ориентирующий характер. Однако в привязке к любому конкретному региону она становится значительно более определенной и существенно помогает решать разнообразные задачи геологического картирования.
Иными словами можно сказать, что плотность пород этих платформ, да впрочем как и других различается в том какими геологическими формациями пород и какими петрофизическими группами пород сложены платформы.
Глава 2. Распределение минералов по петрофизическим группам
| Проводники, ρ<10-6 | ||||
| Железо | Fe | (9-12) 10-8 | металлическая | |
| Никель | Ni | (6-7) 10-8 | металлическая | |
| Медь | Cu | 1.610-8 | металлическая | |
| Серебро | Ag | 1.510-8 | металлическая | |
| Платина | Pt | 9.810-8 | металлическая | |
| Ртуть | Hg | 9510-8 | металлическая | |
| Золото | Au | 210-8 | металлическая | |
| Висмут | Bi | (12-14) 10-8 | металлическая | |
| Полупроводники с повышенной электропроводностью, 10-6<ρ<102 | ||||
| Касситерит | SnO2 | 10-3 - 104 | ионно-ковалентная | |
| Куприт | Cu2O | 10-1 - 100 | ионно-ковалентная | |
| Ильменит | FeTiO2 | 10-3 - 100 | ионно-ковалентная | |
| Титаномагнетит | Fe (Fe3+, Ti) 2O4 | 10-4 - 100 | ионно-ковалентная | |
| Уранинит | UO2 | 10-2 - 101 | ионно-ковалентная | |
| Гематит | α-Fe2O3 | 10-1 - 102 | ионно-ковалентная | |
| Графит | С | 10-4 - 100 | ковалентно-металлическая | |
| Пирит | FeS2 | 10-5 - 100 | ковалентно-металлическая | |
| Галенит | PbS | 10-5 - 100 | ковалентно-металлическая | |
| Сфалерит | ZnS | 10 - 104 | ковалентно-металлическая | |
| Халькопирит | CuFeS2 | 10-4 - 10-1 | ковалентно-металлическая | |
| Пирротин | FeS | 10-6 - 10-4 | ковалентно-металлическая | |
| Арсенопирит | FeAsS | 10-5 - 10-1 | ковалентно-металлическая | |
| Ковелин | CuS | 10-5 - 10-1 | ковалентно-металлическая | |
| Борнит | Cu2FeS4 | 10-5 - 10-1 | ковалентно-металлическая | |
| Магнетит | Fe3O4 | 10-5 - 10-2 | ковалентно-металлическая | |
| Хромит | (Fe,Mg) (Cr,Al,Fe) 2O4 | 3101 | ковалентно-металлическая | |
| Пиролюзит | MnO2 | 10-3 - 101 | ковалентно-металлическая | |
| Полупроводники с пониженной электропроводностью, 102<ρ<108 | ||||
| Шеелит | CaWO4 | 106 - 108 | ионная | |
| Антимонит | Sb2S3 | 104 - 106 | ионно-ковалентная | |
| Шпинель | MgAl2O4 | 104 - 106 | ионно-ковалентная | |
| Рутил | TiO2 | 4102 | ионно-ковалентная | |
| Молибденит | MoS2 | 103 - 102 | ковалентная | |
| Лимонит | FeOOH+FeOOH*nH2O | 102 - 106 | ионно-ковалентная | |
| Касситерит | SnO2 | 10-3 - 104 | ионно-ковалентная | |
| Сфалерит | ZnS | 101 - 104 | ковалентно-металлическая | |
| Киноварь | HgS | 106 - 1010 | ковалентно-металлическая | |
| Диэлектрики, ρ>108 | ||||
| Флюорит | CaF2 | 1014 - 1015 | ионная | |
| Галит | NaCl | 1014 - 1018 | ионная | |
| Сильвин | KI | 109 - 1015 | ионная | |
| Кальцит | CaCO3 | 109 - 1014 | ионная | |
| Доломит | CaMg (CO3) 2 | 107 - 1016 | ионная | |
| Арагонит | CaCO3 | 107 - 1014 | ионная | |
| Кварц | SiO2 | 1012 - 1016 | ионно-ковалентная | |
| Корунд | Al2O3 | 1014 - 1015 | ионно-ковалентная | |
| Сера | S | 1012 - 1015 | ковалентная | |
| Ортоклаз | K [AlSi3O8] | 1010 - 1014 | ковалентная | |
| Анортит | Ca [AlSi3O8] | 1010 - 1014 | ковалентная | |
| Биотит | K [AlSi3O8] | 1012 - 1015 | ковалентная | |
| Роговая обманка | NaCa2 [Al2Si6O22] | 108 - 1014 | ковалентная | |
| Актинолит | Ca2Mg3 (OH) [Si8O22] | 108 - 1014 | ковалентная | |
| Хлориты | - // - // - // - // - | 109 - 1012 | ковалентная | |
| Эпидот | Ca2 (Fe, Al3O (OH) [SiO4] [Si2O7] | 109 - 1014 | ковалентная | |
| Авгит | (Ca,Mg,Fe) [ (Al,Si) 2O6] | 109 - 1014 | ковалентная | |
| Оливин | (Mg,Fe) 3SiO4 | 108 - 1010 | ковалентная | |
| Киноварь | HgS | 106 - 1010 | ковалентно-металлическая | |
Ковалентная и металлическая типы кристаллохимических связей обеспечивают повышенную электропроводность.