Контрольная работа по «Геология и литология»

Министерство образования и науки Российской Федерации

 

Филиал Федерального государственного бюджетного образовательного

 

учреждения высшего профессионального образования

 

«Удмуртский Государственный Университет» в городе Воткинске

 

Кафедра «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

 

 

 

 

Контрольная работа

 

По дисциплине «Геология и литология»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы З-Вт-131000-32(к)

 

Лоншаков Павел Сергеевич

 

Проверил: к.т.н., доцент          Борхович С.Ю.

 

 

 

 

 

 

Воткинск 2015

 

 

Изучение горных пород и минералов.

Исследования горных пород производятся на макро- и микроуровне. В первом случае, горные породы рассматривают как единую совокупность отдельных минералов, образующих тот или иной элемент земной коры, способный рассказать об истории ее формирования. Во втором, объектом исследования являются отдельные небольшие полупрозрачные или прозрачные спилы породы (шлифы), а целью — установление свойств и характеристик слагающих их минералов.

Исследованием горных пород занимаются, преимущественно, две научные дисциплины: петрография и петрология. Первая изучает состав и структуру горных пород и составляющих их минералов, т.е. рассматривает отдельные образцы горных пород. Петрография описательная наука, которая ведает определением и классификацией пород. Петрология наука о горных породах, их минералогическом и химическом составе, структуре и текстуре, условиях залегания. Дополняя петрографические данные сведениями из смежных областей геологической науки (картографии, геохимии, минералогии и т.д.), петрология позволяет выделять геологические формации, слагающие крупные элементы земной коры.

Петрографы работают как с большими образцами горных пород (размером с ладонь), так и с тонкими пластинами (срезами горных пород). Последние, как правило, полупрозрачны, что позволяет при помощи специального микроскопа исследовать оптические свойства составляющих горные породы минералов и ископаемых.

Для исследования горных пород используют пластины шлифы, приклеенные на стекло. Размер стандартного шлифа примерно 2×4 сантиметра. Стандартный петрографический шлиф изготавливается толщиной 0,03 миллиметра, приклеен на специальную смолу (канадский бальзам или эпоксидные смолы) и покрыт сверху тонким стеклом. В некоторых случаях шлифы не покрываются стеклом (непокрытые шлифы), что позволяет изучать их в отраженном свете. Стандартные шлифы массово изготавливаются в специальных лабораториях. Сейчас для этого применяется специальное оборудование, которое позволяет в значительной степени автоматизировать процесс.

Пластины горной породы должны быть тонкими, чтобы проникающего сквозь них света было достаточно для выявления минеральных составляющих образца. Над этими строками вы видите тонкую пластину базальта.

Полученные тонкие пластины исследуются под специальным оптическим петрологическим микроскопом, позволяющим поворачивать образец на 360°и использующим поляризованный свет. Для преобразования обычного света в поляризованный в микроскопе используют две специальные призмы, пропускающие световые волны строго в определенной плоскости. Поворачивая призмы под разными углами, исследователь может фиксировать оптические свойства минералов в изучаемом шлифе.

Исследование тонких пластин и образцов размером с ладонь, а также параллельное изучение других горных пород, связанных с объектом изысканий, помогают петрологу расшифровать заданные природой загадки и собрать вместе все кусочки головоломки.

Изучив под микроскопом их оптические свойства, петрографы смогут уверенно сказать, из каких минералов состоит та или другая горная порода, каковы их формы и взаимное расположение, а это даст возможность судить о том, в каких условиях образовались эти породы. Часть минералов будет выделена из горной породы путем ее дробления, отмыва в воде и специальных жидкостях и последующего разделения на электромагните.

Химики определяют химический состав пород и выделенных из них минералов. В лабораториях минералы просветят рентгеновскими лучами и установят их структуру. Спектральный анализ поможет обнаружить даже самые ничтожные примеси редких и рассеянных элементов, которые содержатся в минералах.

Из непрозрачных рудных минералов будут изготовлены полированные штуфы, т. е. небольшие образцы с одной гладко отшлифованной поверхностью. Пользуясь свойством непрозрачных минералов по-разному отражать падающий на них свет, с помощью специальных микроскопов геологи изучают рудные минералы, определяют их состав.

Петрологические изыскания производятся на различных уровнях: от регионального, посредством составления геологических карт, до кристаллического или даже молекулярного. Основными уровнями изысканий считаются следующие: полевые исследования, петрографические исследования и геохимические исследования. Все они взаимодополняют друг друга и дают в сумме необходимое количество сведений для подробного петрологического исследования.

Задача полевых исследований заключается в том, чтобы понять взаимное положение горных пород и структурные особенности, установившуюся между ними с течением времени связь и многое другое.

Описание породы в полевых условиях обычно начинается с определения ее названия, затем последовательно характеризуются цвет и оттенки (желательно в сухом и влажном виде), плотность и крепость, излом, вещественный (минеральный) состав, структура (форма, размер и однородность размеров слагающих ее фрагментов — кристаллов, скелетных остатков организмов и т.д.), текстура (характер взаимоотношения этих фрагментов), включения и видимые вторичные изменения. В полевых условиях обязательно указывается форма залегания — пластовая, линзовидная и т.д., мощности пластов и их однородность, взаимоотношения с другими пластами и т.д. В керне скважин не все эти показатели удается установить.

Строго говоря, такие показатели, как характер залегания и мощности, не являются характеристиками собственно породы, а отражают более высокий уровень организации вещества — геологические тела, но они крайне важны для дальнейших выводов об условиях образования отложений, для оценки некоторых важных свойств. К примеру, одно дело, когда имеется мощный однородный пласт песчаников, другое, если песчаники образуют серию маломощных прослоев. Первый случай с точки зрения нефтяной геологии неизмеримо более благоприятен, так как этот пласт может быть хорошим резервуаром нефти и газа.

Полевое изучение в основном основывается на визуальном осмотре и описании внешних признаков породы с весьма ограниченным привлечением технических средств, причем очень примитивных. К ним относится использование лупы, воды для определения смачиваемости, кислоты для оценки степени карбонатности, ножа и молотка для определения твердости и прочности и т.д.

Особое внимание в полевых условиях должно уделяться изучению и описанию текстур и включений, ибо эти наиболее «крупноразмерные» свойства часто можно установить именно в обнажении, в то время как в относительно небольшие образцы они просто не попадают или в них не проявляются.

Это исследование выявляет взаимосвязи между минералами, составляющими горную породу. Кроме того, с его помощью устанавливается процентное соотношение минералов, определяется тип горной породы и т.д.

Петрология наука очень сложная. С накоплением большого объема знаний возникла необходимость более глубоких специальных исследований. Появились три основных направления петрологии, соответствующие трем основным семействам горных пород, составляющим земную кору: магматическому, метаморфическому и осадочному. Магматическая петрология исследует состав и текстуру горных пород, выкристаллизовавшихся из расплавленной магмы, например, базальтов или гранитов. Осадочная петрология изучает состав и текстуру пород, подобных известнякам, конгломератам, солям и песчаникам, имеющим осадочное происхождение. Метаморфическая петрология занимается составом и текстурой пород, таких как сланцы, мрамор и гнейсы, образованных в ходе метаморфических процессов.

Это более детальное исследование, дающее представление о химическом составе горной породы, некоторых минеральных фазах, абсолютном возрасте горной породы, давлении и температуре, сопутствовавших ее образованию, и месте происхождения.

 

 

 

Минералы.

Минерал — физически и химически индивидуализированное, как правило, твёрдое тело, относительно однородное по составу и свойствам, возникшее как продукт природных физико-химических процессов, протекающих на поверхности и в глубинах Земли, Луны и других планет, обычно представляющее собой составную часть горных пород, руд и метеоритов.

Большинство минералов — кристаллические вещества (или ранее находились в кристаллическом состоянии, но утратили его в результате метамиктного распада). Однако по традиции в число минералов включаются и некоторые природные аморфные образования (опал, аллофаны), а также немногие жидкие минералы (и металлы) — самородная ртуть и некоторые амальгамы. Аморфные и высокодисперсные тела в отличие от кристаллических минералов называются минералоидами. За редким исключением минералы — неорганические соединения, однако многие минерологи склонны считать минералы и природные органические кристаллические вещества (соли органические кислоты — оксалаты, меллит, жюльенит и др.), а также некоторые твёрдые углеводородыи ископаемые смолы — сукцинит и другие компоненты янтаря. Воду не считают минералом, но все полиморфные модификации льда суть минералов; вулканические и импактные стёкла относятся к горным породам, а лешательерит (природный стеклообразный кремнезём) — к минералам.

Среди минералов различают минеральные виды и разновидности. Первые — индивидуальные природные химические вещества, резко различающиеся по составу и (или) структуре, вторые — это вариации одного минерального вида: цветовые, морфологические, а иногда и по химическому составу (без изменения кристаллической структуры) или по структуре при постоянстве состава (политипы у минералов со слоистой кристаллической решёткой). Политипы в современной систематике рассматривают как структурные разновидности или подвиды одного минерального вида (поскольку они часто сосуществуют, встречаясь даже в составе одного кристалла, например слюды или сфалерита), тогда как полиморфные модификации, возникающие при фазовых переходах и имеющие определённые поля устойчивости, относятся к самостоятельным минеральным видам. Структурными разновидностями считаются также энантиоморфные формы минералов (например, правый и левый кварц). Общее число известных минеральных видов около 3000. В соответствии с бурным развитием науки и техники количество открываемых минералов резко возросло. К началу 19 века было известно менее 100 минеральных видов, за первые 20 лет 19 века открывалось в среднем 4-5 новых минералов в год, за последующие 100 лет — по 9-10, далее до 1960 — по 14-15 и в последние 25 лет — в среднем по 40-50 (от 20-25 до 80-100) минералов ежегодно.

Называют минералы по месту первой находки, в честь крупных минерологов, геологов и учёных других специальностей, известных коллекционеров минералов, путешественников, космонавтов, общественных и политических деятелей прошлого и настоящего, по каким-либо характерным физическим свойствам или по химическому составу. Последний химический принцип особенно рекомендован, и большинство минералов, открытых за последние десятилетия, в самом названии несут информацию о своём химическом составе.

Современными методами установлено, что строение реальных минералов значительно сложнее, чем это следует из определения понятия минералов, постулирующего относительную однородность состава и структуры минералов. Выяснилось, что в очень многих случаях различные элементы-примеси входят в состав минералов в неизоморфной форме. Большинство минералов, особенно непрозрачных или слабопросвечивающих, обнаружило микро-гетерогенное строение; почти в любом их "минеральном индивиде" приходится различать матрицу, принадлежащую одному минеральному виду, и мельчайшие, микро- или субмикроскопические включения, относящиеся к другим минеральным видам. Происхождение включений различно: они появляются в результате захвата растущим индивидом минералов-"хозяина" инородных дисперсных минеральных частиц (например, титановые минералы в кварце или корунде; танталониобаты, апатит и породообразующие силикаты в магнетите); как эндотаксические вростки — продукты распада твёрдых растворов, что находит выражение в специфических структурах (например, ильменит или ульвит в магнетите); вследствие перехода минералов в метамиктное состояние (например, возникновение фаз простых оксидов в глубокометамиктных титано-тантало-ниобатах); при образовании неполных псевдоморфоз, т.е. при метасоматических процессах, включая гипергенные изменения минералов (реликты первичных минералов во вторичных и т.п.); путём раскристаллизации захваченных включений минералообразующих сред (расплавов, флюидов) или как сохранившиеся внутри кристаллов минералов реликты тех соединений, в форме которых происходил перенос вещества в ходеминералообразования (например, включения гидростаннатов в касситерите). В зависимости от способа образования минеральных включений они могут распределяться в матрице минералов закономерно (эпитаксия, синтаксия) или беспорядочно. Помимо твердофазных включений в минералах, в т.ч. и прозрачных (например, в кварце), обычно присутствуют газово-жидкие включения минералообразующих сред. В результате обычные химические анализы минералов фиксируют лишь валовой состав минеральных систем (минералы + различные виды микровключений).

Установлено широкое развитие в природе, особенно среди глинистых минералов и в околожильных ореолах низкотемпературных гидротермальных месторождений, т.н. смешаннослойных и смешанноленточных минералов (главным образом силикатов), крайние компоненты которых (например, хлорит и монтмориллонит, иллит, вермикулит), входящие в состав единых минеральных индивидов в качестве структурных элементов их кристаллических решёток, относятся к разным минеральным видам.

Самородные элементы. В самородном виде встречается около 40 химических элементов. Самородное состояние объясняется устойчивостью внешних электронных оболочек. Химические элементы, инертные в природных условиях, называются благородными. Самородное состояние характерно для таких элементов как: золото, платина и элементы группы платина, серебро, медь, углерод, сера. Редко в самородном виде встречается железо, олово, ртуть. Никогда не встречается алюминий и стронций. Происхождение может быть магматическое в зоне окисления, иногда метаморфическое, некоторые накапливаются в россыпях. Самородные элементы имеют большое практическое значение: используются в ювелирной промышленности, в судостроении, в сельском хозяйстве, в медицине.