Свойства горных пород - Реферат

Свойства горных породИз многих физических свойств горных пород петрофизика изучает главным образом свойства, создающие физические поля, которые могут быть измерены геофизическими методами. Определение науки о физике горных пород представляется как дисциплины естествознания, в которой изучают закономерности изменений физических свойств горных пород и связи между этими свойствами. Физика горных пород очень тесно связана с другими естественными науками: с одной стороны - физикой и математикой; с другой - геологией и петрологией. Задача петрофизики - изучить физические свойства в конкретной горной породе (в классической физике в основном изучаются однородные (квазиоднородные) вещества). Физические свойства горных пород - это их способность взаимодействовать с естественными физическими полями Земли (гравитационным, магнитным, тепловым) или с искусственно созданными физическими полями (сейсмоволновым, радиоактивным, электромагнитным, оптическим и др.).Плотность (?) характеризует свойство природных объектов, в том числе горных пород, определяемое отношением их массы (m) к объему (V): . Этот потенциал обладает свойством аддитивности (складываемости) и для суммы дискретных масс получаем: Следовательно, для физического тела (геологического объекта) любой формы потенциал может быть получен предельным переходом от суммы дискретных материальных точек к совокупности элементарных масс dm, на которые может быть разделено тело: Поскольку в прямоугольной системе координат где ? - плотность (масса в единице объема), то: или где V - объем. При анализе геологических объектов в последовательности от минералов к горным породам плотность можно расписать по уровням неоднородности, учитывая, что в каждой точке пространства ? определяется приращением массы ?m в некотором достаточно малом объеме ?V: Следовательно, при ?V>0 Породы кислого состава (гранит) имеют плотность 2,5-2,7 г/см 3, породы среднего и основного состава (диорит, габбро) - 2,8-3 г/см 3, а породы ультраосновные (пироксенит, перидотит) - 3-3,4 г/см 3. Сухие осадки и осадочные породы обычно классифицируют по плотности на пять групп: 1) плотность очень низкая, ? = 0,5-1,5 г/см 3 (илы, мел, трепел, опока, торф, туфы, угли);Пористость - это свойство породы содержать внутри себя не заполненные твердой фракцией замкнутые или сообщающиеся между собой и внешней средой пространства (объемы). Пористость оценивается коэффициентом пористости кп, который равен т.е. коэффициент пористости определяется отношением объема пор Vпор к объему породы Vп и выражаются в процентах. Поры можно разделить на первичные (межзерновые) и вторичные, образовавшиеся в период формирования пород (трещины и каверны), а также возникшие в процессе метагенеза (литификации, то есть окаменения). Вычислить кп как отношение Vпор и Vc, поскольку при высушивании образец не меняет своего объема. так как mc = mm, то: В результате лабораторных определений кп, dm и dc получается комплексная характеристика пород по пористости и плотности. Этот объем определяют как разницу между объемом эффективных пор (Vп.о - Vв.св) и объемом пор Vн.о, то есть объемом, в которых остался керосин после вытеснения из породы воздухом или азотом: Закономерность в величинах коэффициента пористости: кп> кп.о> кп.эф> кп.д.Проницаемость - свойство горных пород фильтровать через себя флюиды (жидкости или газы) под воздействием Р(градиента давления). Для количественного определения проницаемости пользуются линейным законом фильтрации Дарси: где кпр - коэффициент проницаемости; Размерность: В практике применяют дольное значение мкм 2. Фазовую проницаемость, которая зависит от объемного соотношения фаз в поровом пространстве. Относительную фазовую проницаемость, которая представляет отношение фазовой и абсолютной проницаемости.Вернадский отмечал: "Открытие явления радиоактивности не только открытие физическое, но и открытие геологическое…". При радиоактивном распаде, связанном с перестройкой ядер элементов, происходит излучение a-и b-частиц и g-лучей. а-частица имеет положительный заряд и представляет собой ядро гелия, состоит из двух протонов и двух нейтронов; при a-распаде элемента его атомный номер уменьшается на 2, атомная масса - на 4 единицы. b-частица - электрон или позитрон. g-излучению приписывают волновые и корпускулярные свойства. В ядерной физике для изучения радиоактивного распада вводится единица Т 1/2 - период полураспада (абсолютная мера длительности геологических процессов): В результате ?-и ?-распада основные радиоактивные элементы U, U, Th образуют радиоактивные ряды, включающие до 15 - 18 изотопов. Поскольку ?-и ?-частицы в веществе испытывают сильное кулоновское взаимодействие и обладают очень малой проникающей способностью, в радиометрии, в основном, используется ?-излучение. ?-излучение ослабляется в породах вследствие процессов, именуемых фотоэффектом, комптоновским эффектом, эффектом образования электрон-позитронных пар, фотоядерными взаимодействиями.

Содержание

1. Физика горных пород как наука, основные понятия и определения

2. Плотность

3. Пористость

4. Проницаемость

5. Естественная радиоактивность

Литература

1. Физика горных пород как наука, основные понятия и определения