Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Декабря 2014 в 16:08, курсовая работа
Цель курсовой работы – приобретение навыка поиска, анализа, обобщения и изложения (в том числе и в форме реферата) петрофизической информации.
Исходные материалы – данные по электрическим, магнитным и плотностным свойствам горных пород, приведенные в учебнике по физике горных пород [1], а также в лекционном курсе; геологические сведения о рудных месторождениях из учебника [2].
Теоретическая часть
Классификация минералов по электропроводности………..4
Вопросы теории. Петрофизические зависимости……..........6
Введение
Краткая геологическая характеристика Удоканского месторождения………………………………………………..9
Петрофизическая характеристика месторождения……......11
Петрофизическая модель месторождения
Понятие петрофизической модели………………………....15
Петрофизическая модель медно-порфирового месторождения……………………………………………....16
Специальное исследование…...……………………………...….17
Вывод……………………………………………………...…………..18
Использованная литература…………………………………….....19
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное
бюджетное образовательное |
Кафедра
Магнитная восприимчивость, плотность, электропроводность
Курсовая работа
Выполнил
студент гр. |
||
(подпись студента) |
Проверил
старший преподаватель |
||
(подпись преподавателя) |
Томск – 2013г.
Содержание:
Вывод……………………………………………………...……
Использованная литература…………………………………….....
Цель курсовой работы – приобретение навыка поиска, анализа, обобщения и изложения (в том числе и в форме реферата) петрофизической информации.
Исходные материалы – данные по электрическим, магнитным и плотностным свойствам горных пород, приведенные в учебнике по физике горных пород [1], а также в лекционном курсе; геологические сведения о рудных месторождениях из учебника [2].
Задачи курсовой работы:
Минерал |
Формула |
|
Кристаллическая связь |
Проводники | |||
Железо |
|
(9-12) |
Металлическая |
Никель |
|
(6-7) |
Металлическая |
Медь |
|
1.6 |
Металлическая |
Серебро |
|
1.5 |
Металлическая |
Платина |
|
9.8 |
Металлическая |
Ртуть |
|
9.5 |
Металлическая |
Золото |
|
2 |
Металлическая |
Висмут |
|
(12-14) |
Металлическая |
Полупроводники с повышенной электропроводностью | |||
Графит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Пирит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Галенит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Халькопирит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Пирротин |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Арсенопирит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Ковелин |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Борнит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Магнетит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Рутил |
|
|
Ионно-ковалентная |
Куприт |
|
|
Ионно-ковалентная |
Ильменит |
|
|
Ионно-ковалентная |
Титанома- гнетит |
Fe(Fe3+, Ti)2O4 |
|
Ионно-ковалентная |
Уранинит |
|
|
Ионно-ковалентная |
Гематит |
|
|
Ионно-ковалентная |
Хромит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Пиролюзит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Полупроводники с пониженной электропроводностью | |||
Сфалерит |
|
|
Ковалентно-металлическая |
Антимонит |
|
|
Ионно-ковалентная |
Шпинель |
|
|
Ионно-ковалентная |
Лимонит |
|
|
Ионно-ковалентная |
Касситерит |
|
|
Ионно-ковалентная |
Шеелит |
|
|
|
Молибденит |
|
|
Ковалентная |
Диэлектрики | |||
Кварц |
|
|
Ионно-ковалентная |
Корунд |
|
|
Ионно-ковалентная |
Флюорит |
|
|
Ионная |
Галит |
|
|
Ионная |
Сильвин |
|
|
Ионная |
Кальцит |
|
|
Ионная |
Доломит |
|
|
Ионная |
Арогонит |
|
|
Ионная |
Киноварь |
|
|
( Тригональная модифик. |
Сера |
|
|
Ковалентная |
Ортоклаз |
|
|
Ковалентная |
Анортит |
|
|
Ковалентная |
Биотит |
|
|
Ковалентная |
Роговая обманка |
|
|
Ковалентная |
Актинолит |
|
|
Ковалентная |
Хлориты |
(Mg,Fe)3(Si,Al)4O10(OH)2·(Mg, |
|
Ковалентная |
Эпидот |
Ca2Al2FeIII(SiO4)3OH |
|
Ковалентная |
Авгит |
|
|
Ковалентная |
Оливин |
|
|
Ковалентная |
* приведен упрощенный состав
** могут иметь меньшее в связи с присутствием. вкрапленностей сульфидов и оксидов железа
Основные минералы по составу в группах:
Кристаллохимические связи, обеспечивающие повышенную электропроводность:
1.2. Вопросы теории. Петрофизические зависимости.
Ответы на вопросы:
4.8. Перечислите методы
определения удельного
7.3. Как зависит плотность эффузивных и интрузивных пород от их основности (рис. 7.5.)? В чем отличие плотности интрузивных и эффузивных разностей пород?
Рис. 7.5. Петроплотностная и петромагнитная классификации магматических горных пород (по Н.Б. Дортман и др., 1984):
1-6 – термодинамические
условия образования
Судя по рисунку 7.5., плотность интрузивных пород от их основности относится к повышенной плотности. Плотность эффузивных пород от их основности относится малой низкой плотности. Также по рисунку 7.5. видно, что у интрузивных пород термодинамические условия образования: мантийные глубинные, мантийные подкоровые, а также различные формации. Соответственно, у эффузивных горных пород: мантийные глубинные, различные формации.
Анализ рисунков:
Рис. 4.6. Осредненные зависимости относительного сопротивления (параметра пористости) обводненных пород от коэффициента пористости К:
ρп-сопротивление
породы,
ρв-сопротивление
воды:
1-рыхлые пески;
Характерным в приведенной зависимости является то, что при малых значениях коэффициента пористости незначительные изменения его приводят к резкому изменению сопротивления породы, когда коэффициент пористости больше 2%, градиент сопротивления заметно снижается, а при более высокой пористости пород (свыше 5-10%) он становится в первом приближении постоянным.
Рис. 7.12. Петрофизические группы интрузивных траппов Норильского района (по Э.Н. Линду): а - гистограммы магнитной восприимчивости и Q-фактора; б – средние значения плотности и температуры Кюри; в – типы кривых размагничивания переменным магнитным полем, 1 – 5 – номера петрофизических групп.
В основу петрофизической классификации пород габбро-долеритовой формации положены следующие сведения: законы распределения и числовые статистические характеристики магнитной восприимчивости, остаточной намагниченности, плотности, Q-фактора, особенности направлений Jn, стабильность к термо-размагничиванию и переменному полю, тип ферромагнетика (по температуре Кюри). Учитывается также возраст, минерально-геохимический состав, степень дифференцированности и рудоносности пород. Э.Н. Линд и др. (1987) выделяют 5 петрофизических групп интрузивных пород Норильского района.
I группа – слабодифференцированные интрузии оливиновых долеритов и габбро-долеритов, слагающие силлы и пластообразные залежи мощностью до 250 м.
II группа – слабодифференцированные пойкилоофитовые долериты и оливинсодержащие габбро-долериты, слагающие силы и пологосекущие тела.
III группа – силы и пологосекущие тела титан-авгитовых долеритов и трахидолеритов мощностью до 50 м.
IV группа – рудоносные дифференцированные интрузии габбро-долеритов Норильского комплекса.
V группа – слабодифференцированные оливиновые и троктолитовые габбро-долериты.
Петрофизика Удоканского месторождения
2. Введение
2.1. Краткая геологическая характеристика месторождения
Расположен в Северном Прибайкалье. Участок сложен толщей метаморфизованных миогеосинклинальных карбонатно-терригенных отложений удоканской серии нижнего протерозоя. Рудоносная пачка мощностью 20-330м образована ритмично переслаивающимися отложениями дельтовой и мелководно-морской фаций (снизу вверх): конгломератобрекчиями, преимущественно кварцевыми песчаниками с известковистым цементом и алевролитами, часто характеризующимися косой слоистостью. Месторождение приурочено к Намингинской брахисинклинали (длиной 15 км), опрокинутой к северу (рис. 54). Она осложнена складками и взбросо-сдвигами, к которым приурочены дайки габбродиабазов.
Рудные тела имеют согласные пласто-, линзо- и лентовидную формы. Богатые залежи тяготеют к поверхностям размыва в локальных депрессиях и русловых впадинах; по простиранию они прослеживаются до 2-3 км. Выделяются 3 типа руд: пирит-халькопиритовые, халькопирит-борнитовые и борнит-халькозиновые. Руды представляют собой кварцитовидные песчаники или алевролиты с тонкой (десятые доли миллиметра) вкрапленностью сульфидов. Главные рудные минералы – халькозин, борнит, халькопирит и пирит, второстепенные – магнетит и гематит. Руды монометальные – медные. Текстуры руд – вкрапленные, слоистые, пятнистые, брекчиевые и прожилково-вкрапленные; структуры-цементные, аллотриоморфнозернистые, графические, решетчатые, эмульсионные, петельчатые и интерсертальные.
В вертикальном разрезе меденосной толщи намечаются 4 зональных серии регрессивного типа, в каждой из которых устанавливается смена (снизу вверх) пирит-халькопиритовых руд борнит-халькозиновыми; местами вертикальная зональность обратная – трансгрессивного типа. Горизонтальная зональность выражается в том, что к прибрежной зоне (на севере) тяготеют преимущественно борнит-халькозиновые руды, а к более глубоководным участкам лагунного бассейна (на юге) – пирит-халькопиритовые.
Выделяются 4 стадии рудообразования. В первые две стадии – семидентационную и катагенетическую – формировались главные промышленные руды. Они были изменены в последующие стадии – сначала в результате регионального метаморфизма, а затем контактового. Региональный метаморфизм зеленосланцевой фации вызвал перекристаллизацию цемента песчаников, регенерацию рудных минералов и образование кварц-сульфидных жил при температуре 300-4000С (по данным декрепитации). Контактово-метаморфический процесс, связанный с дайками габбродиабазов, привел к более интенсивной регенерации сульфидов и возникновению в приконтактовой зоне мелких, но довольно богатых кварц-сульфидных тел с температурой образования 300-4500С. Руды Удокана характеризуются колебаниями δ 34S от +13,5 до -21,8% при резко повышенном количестве ее легких изотопов, что указывает на биогенное происхождение серы.
2.2. Петрофизическая характеристика месторождения
В Удоканском месторождении выделяются 3 типа руд: пирит-халькопиритовые, халькопирит-борнитовые и борнит-халькозиновые. Главные рудные минералы – халькозин, борнит, халькопирит и пирит, второстепенные – магнетит и гематит. Рассмотрим физические свойства этих руд.
Плотность рудных минералов зависит от их средневзвешенной относительной атомной массы. В данной таблице плотность колеблется между значениями 4-5,6*103 кг/м3. Все минералы из таблицы можно отнести к плотным или тяжелым минералам (σ0>4*103 кг/м3).
Плотность рудных минералов:
Минерал |
Плотность, 103 кг/м3 |
Минерал |
Плотность, 103 кг/м3 |
Халькозин |
5,6 |
Халькопирит |
4,1 |
Борнит |
5,1 |
Гематит |
4,86 |
Пирит |
4,5 |
Магнетит |
4,7 |
Плотность горных пород зависит от их генезиса, минерального состава, пористости, трещиноватости, влажности, степени метаморфизма, а также от температуры и давления при залегании на значительных глубинах в тоще земной коры.
Плотность горной породы, точнее ее твердой фазы, или минеральног скелета σт, зависит от плотности слагающих породу минералов σтi. Теоритически ее можно рассчитать по формуле:
σт= Σσтi*Vi,
где Vi – доля объема, занимаемого каждым минералом.
Рудная пачка отличается более сложным строением, большим разнообразием типов пород и обильной вкрапленностью сульфидов меди. В строении пачки принимают участие аргиллиты, алевролиты, песчаники и конгломерато - брекчии с весьма сложными взаимопереходами как по простиранию, так и по разрезу.
Плотность большинства горных пород изменяется в пределах (1,6-3,5)*103 кг/м3. В порядке возрастания плотности породы выстраиваются в следующий ряд: осадочные, магматические, метафморфические.
Плотность осадочных пород:
Порода |
Пределы значений плотности, 103 кг/м3 |
Порода |
Пределы значений плотности, 103 кг/м3 |
Обломочные породы |
Глинистые породы | ||
Алевролит |
1,8-2,8 |
Аргиллиты |
1,7-2,9 |
Песчаник |
2,0-2,9 | ||
Брекчия |
1,6-3,0 | ||
Конгломерат |
2,1-3,0 |
Горные породы состоят из минерального скелета, или твердой фазы, и порового пространства, обычно заполненного жидкой и газовой компонентами. Таким образом, пористость – это свойство породы содержать не заполненные твердой фазой объемы внутри нее. Поры – это небольшие пространства, не занятые минеральным скелетом, замкнутые, или сообщающиеся между собой и атмосферой.
Коэффициентом общей пористости называют отношение суммарного объема пор Vпор к общему объему сухой породы Vс: kп=Vпор/Vс.
Коэффициенты пористости обычно выражают в процентах. В зависимости от минерального состава, условий залегания, степени диагенеза, возраста, структуры осадков или породы они изменяются от значений, близких к нулю, до 90%.
Самые высокие значения коэффициента общей пористости характерны для первичных осадков: песчаных, глинистых, известковых, диатомитовых, радиоляриевых, бокситовых.
Значения пористости общей пористости kп горных пород и полезных ископаемых:
Порода, полезное ископаемое |
kп, % |
Осадки, осадочные породы | |
Алевролит |
1-50 |
Песчаник |
0,5-40 |
Аргиллит |
1-30 |
Крепость горной породы, то есть сопротивляемость ее разрушению при любом виде приложения нагрузки, оценивается величиной коэффициента крепости f по шкале профессора М.М. Протодьяконова. Коэффициент крепости в первом приближении пропорционален пределу прочности на сжатие: f=σсж*10-7.
По шкале М.М. Протодьяконова все горные породы разделены на 10 категорий: от «в высшей степени крепких пород» до «плывучих пород». Максимальным значением коэффициента крепости равным 20 отмечаются кварциты и базальты. К крепким породам с f=10 относятся граниты, очень крепкие песчаники и известняки, конгломераты, кварцевые рудные жилы.
Значения коэффициента крепости f некоторых минералов и горных пород:
Название минерала, горной породы |
Коэффициент крепости f |
Магнетит |
5,9 |
Пирит |
10,8 |
Аргиллит |
3-5 |
Алевролит |
2-9 |
Песчаник |
16 |
Магнитная восприимчивость горных пород характеризует способность их намагничиваться современным магнитным полем Земли. Магнитная восприимчивость – это весьма информативный магнитный параметр горных пород, а также наиболее просто измеряемый магнитный параметр, по которому в настоящее время накоплен достаточно представительный статистический материал, касающийся различных горных пород.
Влияние размера зерен на величину магнитной восприимчивости осадочных горных пород позволяет в ряде случаев по ӕ определять направления сноса осадочного материала, поскольку вблизи областей денудации осадки, как правило, более грубозернистые.
Различие магнитной восприимчивости осадочных пород в разных элементах структуры земной коры:
Порода |
Магнитная восприимчивость, 10-5 ед. СИ | |
Платформы (чехол) |
Складчатые структуры | |
Песчаник |
0-200 |
0-41000 |
Алевролит |
0-290 |
0-2500 |
Аргиллит |
0-190 |
0-355 |
По причине разной удаленности от областей сноса наблюдается различие в магнитной восприимчивости осадочных пород складчатых и платформенных регионов.
Удельное электрическое сопротивление минералов изменяется в очень широких пределах – от 10-8 до 1018 Ом*м. по электропроводности их условно можно разделить на три группы.
В первую группу входят самородные элементы. Вторую группу образуют сульфиды и оксиды. Сульфиды обычно обладают электронным типом проводимости, но нередки случаи, когда у них отмечается дырочная или смешанная проводимость. Разный тип электропроводности встречается у галенита, арсенопирита, молибденита. Галоиды, карбонаты, силикаты составляют третью группу.
Удельное электрическое сопротивление минералов:
Минерал |
ρ, Ом*м |
Минерал |
ρ, Ом*м |
1 |
2 |
3 |
4 |
Сульфиды | |||
Пирит |
10-5-100 |
Борнит |
10-4-10-1 |
Халькопирит |
10-5-100 |
||
Оксиды | |||
Магнетит |
10-2-10-5 |
Гематит |
10-1-102 |
Значительные участки в земной коре занимают также сульфидизированные образования. Сульфиды в земной коре составляют около 0,15 % от общей массы и встречаются в различных породах в виде рассеянной вкрапленности, прожилков или сплошных скоплений. Сульфиды в большинстве своем обладают весьма малым удельным сопротивлением – от 102 до 10-5 Ом*м.
Удельное электрическое сопротивление руд и основного минерала в них:
Основной минерал в руде |
ρ, Ом*м | |
Руда |
Минерал | |
Пирит |
10-4-101 |
10-5-10-2 |
Халькопирит |
10-4-10-1 |
10-4-7*10-4 |
Магнетит |
10-2-11 |
10-4 |
Под петрофизической моделью понимают объемное распределение в геологическом пространстве различных физических параметров , характеризующих главные петрофизические структурно-вещественные комплексы изучаемого рудного поля, месторождения полезного ископаемого, рудного тела или другого геологического объекта.
Что составляет содержание петрофизической модели? Согласно Н.Н. Боровко (1979), модель объекта должна содержать совокупность имеющихся о нем сведений, способствующих решению поставленных геологических задач. Эти сведения могут быть представлены в виде таблиц, текста, графиков, формул, при этом представления модели также зависит от геологической задачи, для которой эта модель создается. Так, если задача заключается в определении коэффициента пористости (Кn) по измеренным значениям удельного электрического сопротивления ρ, то петроэлектрическая модель осадочной породы с коэффициентом пористости от 3-5 до 20-40% может быть представлена следующим аналитическим выражением (Дахнов, 1962):
ρ=аρвКn-m,
где ρв-удельное сопротивление поровой воды, а m,a-параметры модели.
Наиболее сложными являются петрофизические модели, создаваемые для решения поисково-картировочных и разведочных задач геофизическими методами. Петрофизическая модель в этом случае является основой формирования так называемой физико-геологической модели [Вахромеев, 1978], необходимой для обоснования возможностей геофизических методов при решении различных геологических задач.
Под петрофизической моделью (ПФМ) понимают объемное распределение в геологическом пространстве различных физических параметров, характеризующих главные петрофизические структурно-вещественные комплексы изучаемого рудного поля, месторождения полезного ископаемого, рудного тела или другого геологического объекта.
Общая последовательность формирования ПФМ включает такие операции:
Семейство медно-порфировых месторождений объединяет месторождения, представленные крупными скоплениями небогатых медных и молибденовых прожилково-вкрапленных руд штокверкового типа, связанные с гипабиссальными порфировыми интрузиями умеренно кислого состава.
Собственно медно-порфировые
месторождения образуются в завершение
ранних стадий развития эвгеосинклиналей
и приурочены к ассоциации вулканогенной
базальтоидной и плутоногенной габбро-диорит-кварцево-
На месторождениях широко развиты гидротермальные изменения пород, сопровождающиеся прожилковой и вкрапленной сульфидной минерализацией, преимущественно пирита, халькопирита и молибденита. Рудные тела представляют собой области скопления прожилково-вкрапленных сульфидов, оконтуренные по повышенным содержаниям в породах меди и молибдена. Они отличаются большими размерами при низких содержаниях рудных элементов: меди 0,2-0,7%, молибдена - 0,005-0,015%.
Главными признаками ПФМ медно-порфировых месторождений являются:
Обобщенная петрофизическая модель медно-молибден-порфирового месторождения представленная на рис. 10.44. петрофизические изменения пород, связанные с медно-порфировым оруденением, захватывают большие объемы пород и распространяются далеко за пределы рудных тел. Главное в модели – петрофизическая зональность, согласующаяся с метасоматической и рудной зональностью.
Стержнем зональной структуры медно-порфировых месторождений является рудоносный порфировый шток (рис. 10.44). Ее центральную часть слагает зона повышенной радиоактивности, совпадающая с рудным телом и обрамляемая зоной пониженной радиоактивности, которая сменяется на глубине зоной повышенной магнитности.
Зона повышенной радиоактивности сложена калишпат-биотитовыми (в нижней части) и хлорит-серицитовыми метасоматитами. В вертикальном разрезе зоны молибденовая минерализация сменяется медно-молибденовой, а затем медной, увеличивается количество сульфидов в метасоматитах, и, соответственно, - их поляризуемость (η до 10%).
Зона пониженной радиоактивности обрамляет рудное тело и представлена относительно низкотемпературными метасоматитами типа пропилитов. Породы зоны характеризуются повышенной поляризуемостью за счет вкрапленности пирита, количество которого возрастает в направлении к границам рудного тела.
Какой физический параметр, влияющий на электропроводность породы (минерала), изменяется при высоком давлении (Р>9.108 Па), если в этих условиях наклон ρ=f(t) зависит от давления?
Способность горных пород проводить постоянный электрический ток, т. е. формировать упорядоченный поток заряженных частиц (электронов, ионов) под действием электрического поля, оценивается удельным электрическим сопротивлением r, измеряющимся в Ом×м или удельной электрической проводимостью γ, измеряющейся в См/м:
ρ=1/γ=RS/l |
где R – сопротивление проводника,
Ом;
l – длина проводника, м;
S – площадь поперечного сечения
проводника, м2.
Удельное электрическое сопротивление горных пород определяется рядом факторов: их минеральным составом, пористостью, температурой, давлением, минерализацией пластовых вод, извилистостью поровых каналов, соотношением воды и углеводородов ( нефти, газа) в поровом пространстве и др. Следовательно, по величине удельного электрического сопротивления можно установить литологию пород, их структуру, содержание в разрезах полезных ископаемых.
Давление вышележащих пластов и внутреннее гидростатическое давление также влияет на удельное электрическое сопротивление горной породы. Увеличение давления приводит к уменьшению пористости и возрастанию сопротивления.
Также
Вывод:
В данной курсовой работе мы приобрели навыки поиска, анализа петрофизической информации. А именно в первом задании определили удельные электрические сопротивления, распределили минералы по петрофизическим группам и по этим значениям построили таблицу.
Во втором задании дали ответы на контрольные вопросы из учебника [1], привели и анализировали рисунки петрофизических зависимостей.
В третьем задании привели общие сведения о месторождении Удокан. В краткой геологической характеристике месторождения изложили сведения о форме и составе рудных тел, условиях их образования и залегания. В петрофизической характеристике месторождения мы расписали магнитную восприимчивость, плотность, удельное электрическое сопротивление.
В четвертом задании в реферативном виде мы расписали понятие и свойства петрофизической модели. Выбрали петрофизическую модель медно-порфирового месторождения, привели графическое представление модели.
А также в специальном исследовании привели версию решения одной из заданных задач, а именно во второй задаче про изменение электропроводности породы при высоких давлениях.
Использованная литература:
Информация о работе Магнитная восприимчивость, плотность, электропроводность