Logo GenDocs.ru


Поиск по сайту:  


Шпоры по основам геофизики - файл 1.doc


Шпоры по основам геофизики
скачать (178.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc179kb.16.11.2011 01:47скачать

содержание

1.doc

Реклама MarketGid:
1. Вопрос.

10.2. Упругие и пьезоэлектрические свойства горных пород и сред

Основными упругими параметрами горных пород принято считать скорости продольных и поперечных волн и их поглощения, которые определяются упругими модулями и плотностью.

10.2.1. Скорости распространения упругих волн в различных горных породах.


Скорости распространения упругих волн являются определенным диагностическим признаком горной породы. Методы их определения делятся на лабораторные (измерения на образцах), скважинные (сейсмические и акустические наблюдения в скважинах), полевые (расчет скорости в результате интерпретации данных сейсморазведки).


Скорости распространения волн определяются составом, строением и состоянием горных пород, которые, в свою очередь, зависят от гранулометрического и минерального состава твердых частиц, глубины залегания, возраста пород, степени метаморфизма, плотности, пористости, трещиноватости, разрушенности, выветренности, водонасыщенности, нефтегазонасыщенности и других факторов.


Наименьшими скоростями обладают рыхлые сухие пески (0,5 - 1 км/с), нефть (~1,2 км/с), вода (~1,5 км/с), глины (1,3 - 3 км/с), уголь (1,8 - 3,5 км/с). Большие скорости (3 - 6 км/с) у скальных осадочных пород (известняки, мрамор, доломит, соль и др.). Самые большие (4 - 7 км/с) - у изверженных и метаморфических пород.


Все остальные факторы, которые делают породу более массивной, сцементированной, консолидированной - например, водонасыщенность, замерзание, степень метаморфизма - делают больше. С увеличением раздробленности, трещиноватости, рыхлости, пористости (при заполнении пор воздухом или газом) уменьшается. Нефтенасыщенные породы по мало отличаются от водонасыщенных. Для сильно рассланцованных пород характерно различие скоростей в разных направлениях (анизотропия): у них скорость на 10 - 20 % больше вдоль, чем вкрест напластования. Чем больше абсолютный возраст пород и глубина залегания, тем больше скорость. Для осадочных пород известна следующая эмпирическая формула зависимости скорости от этих факторов , где - коэффициент пропорциональности.


Скорости распространения поперечных волн меньше, чем продольных. Отношение меняется для разных пород: от 1,3 - 1,6 (для высокопористых газонасыщенных), к 1,5 - 2 (для сцементированных скальных или водонефтенасыщенных) до 2 - 3 (для рыхлых плохо сцементированных типа лессов, песков, глин). Этим отношением определяется коэффициент Пуассона.


2.Вопрос.

Остаточная намагниченность. Если вы внесете такой минерал в магнитное поле (или он будет кристаллизоваться, остывать, осаждаться и т.п. в магнитном поле), то он намагнитится, т.е. приобретет в зависимости от своей восприимчивости определенный магнитный момент или намагниченность (магнитный момент единицы объема материала). Это происходит с большинством веществ, но их восприимчивость очень мала (примерно в 10000 раз меньше, чем у магнетита) и соответственно они намагничиваются очень слабо. Если теперь магнитное поле "убрать", то обычный материал полностью потеряет свой намагниченность, его магнитный момент окажется равным нулю, тогда как ферромагнитный* материал останется намагниченным. Сохранившаяся в нулевом поле часть намагниченности называется ОСТАТОЧНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТЬЮ. Дело в том, что в ферромагнетике* до внесения в магнитное поле существуют участки собственной СПОНТАННОЙ намагниченности, так называемые ДОМЕНЫ. Эти домены расположены в "размагниченном" состоянии ферромагнетика так, что их суммарная намагниченность равна нулю. Под действием внешнего магнитного поля часть доменов, направление намагниченности которых близко направлению внешнего поля, увеличиваются за счет "поедания" соседних доменов. С ростом поля идет не только "поедание" соседей, но и поворот направлений магнитных моментов доменов и, в конечном счете, весь материал оказывается намагничен как один домен - это состояние НАСЫЩЕНИЯ. Дальше поле сколько не увеличивай общая намагниченность остается постоянной - это НАМАГНИЧЕННОСТЬ НАСЫЩЕНИЯ. Она равна сумме спонтанных намагниченностей всех доменов материала. То-есть, строго говоря, ферромагнетик не намагничивается, а только перемагничивается.


Процесс намагничивания необратим, при снятии внешнего поля прежние границы доменов полностью не восстанавливаются, в результате намагниченность магнитного материала уже не будет равна нулю, появится та самая ОСТАТОЧНАЯ намагниченность (явление МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА).


Эффект остаточной намагниченности лежит в основе магнитной памяти. Но появления остаточной намагниченности далеко недостаточно, чтобы "помнить", нужно СОХРАНЯТЬ запоминаемый образ длительное время. Как показали экспериментальные и теоретические исследования, остаточная намагниченность таких минералов как магнетит, гематит, особенно мелких зерен с разными структурными дефектами, обладают высокой магнитной стабильностью, т.е. способностью сохранять длительное время вплоть до миллионов и даже миллиардов лет свои величину и направление. Причем состояние зерен, а, следовательно, и стабильность остаточной намагниченности очень чувствительна к условиям образования магнитных минералов (температура, давление, окислительные условия).


ИЗУЧЕНИЕ ВЯЗКОЙ ОСТАТОЧНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ. Выше мы выяснили, что остаточная намагниченность - это та часть намагниченности ферромагнетика, которая остается после прекращения действия внешнего магнитного поля. У стабильных (их еще называют магнитно-жесткими) ферромагнитных материалов намагниченность, созданная любым способом, особенно при кристаллизации или остывании минерала с высоких температур, в нулевом магнитном поле со временем меняется незначительно, а например у таких жестких минералов как гематит практически не меняется. Если ферромагнитный минерал менее жесткий, как например крупнокристаллический магнетит, в нулевом поле остаточная намагниченность несколько уменьшается. Происходит так называемое остаривание. Через некоторое время величина остаточной намагниченности практически стабилизируется. Такое уменьшение намагниченности ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ЛОГАРИФМУ ВРЕМЕНИ (коэффициент пропорциональности зависит от состава, структуры магнитного минерала, температуры и других внешних условий). Если теперь поместить образец вновь в постоянное магнитное поле, то с течением времени он дополнительно намагнитится параллельно внешнему полю на величину, пропорциональную логарифму времени. Эта приобретенная величина называется ВЯЗКОЙ.


Замечательное свойство вязкой намагниченности изменяться строго пропорционально логарифму времени может быть использовано в геохронологии. Так как вязкая намагниченность образуется в постоянном поле и значительные изменения его величины и направления существенно скажутся на закономерности роста вязкой намагниченности, то использовать ее для геохронологии имеет смысл только после последней инверсии магнитного поля, т.е. примерно для последнего полумиллиона лет. Метод не будет точен, так как и позднее магнитное поле заметно менялось по величине и направлению, что известно по результатам палеомагнитного изучения археологических объектов (обожженные изделия, кирпичи, очаги и т.п.). При осереднении данных за несколько сотен лет для последних тысячелетий, и за несколько тысяч лет для более древних эпох, результаты должны быть достаточно точными. Определение возраста по вязкой намагниченности для времени древнее нескольких десятков тысяч лет важно для четвертичной геологии, например для Северо-Востока СССР - края богатых четвертичных россыпей золота, и особенно ценно из-за того что пока не существует другого надежного метода определения такого возраста, так как радиоуглеродный метод годится примерно до 50000 лет, а другие радиоизотопные методы наоборот грубы для этого времени. Есть первые попытки определения возраста четвертичных образований по вязкой намагниченности осадков (Г.И.Гончаров, А.Н.Храмов), галек (Б.В.Гусев), эффузивов (Л.Е.Шолпо), о которых авторы рассказали на недавно прошедшей YI Всесоюзной конференции по постоянному магнитному полю и палеомагнетизму.


3.Вопрос.

10.2.2. Поглощение упругих волн в горных породах.


Кроме скоростей распространения упругих волн, которыми определяется кинематика волн, важным сейсмическим свойством горных пород является степень поглощения ими сейсмической энергии, что определяет динамические характеристики волн, и прежде всего их интенсивность и дальность распространения. Поглощение вызывается потерями упругой энергии за счет необратимых процессов в среде вследствие ее неидеальной упругости. По этой причине амплитуда, например, плоской гармонической волны экспоненциально убывает с расстоянием х, т.е. , где - амплитудный параметр; - коэффициент поглощения.


Коэффициент поглощения, разный для разных пород, возрастает с ростом пористости, трещиноватости пород, с уменьшением глубины их залегания и водонасыщенности. В среднем у изверженных, метаморфических и сцементированных осадочных пород = 10-5 - 10-3 (1/м), у рыхлых осадочных = 10-3 - 0,5 (1/м).

10.2.3. Типы скоростей в слоистых средах.


В связи с разным строением слоистых сейсмических сред и границ в сейсморазведке используются следующие скорости (или типы скоростей) распространения упругих волн ( и ).


Истинная скорость - это скорость волны в малом объеме породы. Она определяется путем ультразвуковых измерений на образцах.

Пластовая скорость - это средняя скорость распространения упругих волн в каждом пласте изучаемого геологического разреза.

Интервальная скорость является частным случаем средней скорости для заданного интервала глубин.


4.Вопрос.


5.Вопрос.

Миграционная (межслоевая) поляризация


Миграционная поляризация является дополнительным механизмом поляризации, проявляющимся в твердых телах неоднородной структуры при макроскопических неоднородностях и наличии примесей.


Эта поляризация отключается при наиболее низких частотах и связана со значительным рассеянием электрической энергии. Причинами возникновения такой поляризации являются проводящие и полупроводящие включения в технических диэлектриках, наличие слоев с различной проводимостью.


Физической основой миграционной поляризации является перемещение слабосвязанных ионов в объеме диэлектрика на значительное расстояние, соизмеримое с толщиной всего диэлектрика. Эти перемещения приводят к образованию пространственных зарядов на границах раздела диэлектрика, поэтому эта поляризация называется межслоевой. Время на такие перемещения велико, поэтому идет запаздывание (релаксация). И так же, как и ионно-релаксационная, дипольно-релаксационная поляризация происходит с выделением тепла.


В общем виде процесс миграционной поляризации аналогичен ионно-релаксационной поляризации, с тем отличием, что перемещение зарядов происходит на значительно большие расстояния.

Поляризация ядерного смещения


Данный вид поляризации наблюдается в диэлектриках, молекулы которых состоят из нескольких атомов. Под действием электрического поля ядра смещаются на некоторое расстояние от своего первоначального положения, что вызывает асимметрию в распределении электрических зарядов и, соответственно, поляризацию, которая называется поляризацией ядерного смещения.

Остаточная (электретная) поляризация


У многих диэлектриков поляризованное состояние, созданное каким-либо способом, можно зафиксировать так, что оно сохраняется после выключения внешнего поля без всяких посторонних воздействий в течение длительного времени. Такие диэлектрики получили название электретов. Электронное состояние может быть создано различными методами. В соответствии с этим электреты делятся на термо-, фото-, электро-, магнито-, трибо-, механо- и радиоэлектреты.


Термоэлектреты получают следующим образом. При повышенной температуре диэлектрик поляризуется в сильном внешнем поле, а затем в этом же поле охлаждается. В результате такой обработки поляризованное состояние оказывается «замороженным», поскольку время релаксации медленных тепловых механизмов при уменьшении снижается в тысячи и миллионы раз:


Релаксационные виды поляризаций

Замедленные или релаксационные виды поляризаций проявляются в газах, жидкостях и твёрдых диэлектриках, если они состоят из полярных молекул, диполей или молекул, имеющих отдельные радикалы или части (сегменты), обладающие собственными электрическими моментами (дипольная, дипольно-релаксационной, дипольно-радикальная поляризации). В твердых телах возможны также разновидности релаксационных поляризаций, связанные, главным образом, с химическим составом, структурой и типом дефектов (электронно-релаксационная, ионно-релаксационная, миграционная, спонтанная поляризации).

Дипольно-релаксационная поляризация часто называется ориентационной, так как она проявляется в появлении некоторой упорядоченности в расположении полярных молекул, совершающих хаотические тепловые движения под действием электрического поля. При дипольно-радикальной или дипольно-сегментальной поляризации в некоторых полярных полимерах под действием поля происходит определенное упорядочение полярных радикалов или более крупных частей макромолекул-сегментов.


6.Вопрос.


7.Вопрос.

Сейсмическая разведка – это один из важнейших видов геофизической разведки, который основан на изучении распространения в земной среде искусственно созданных упругих волн (поле упругих колебаний), которые вызываются взрывом или ударом, опускаются в глубину земной коры, где происходит преломление или отражение. Волны частично возвращаются на поверхность Земли. Здесь их регистрируют специальные приборы, показания которых позволяют сделать вывод о составе горных пород, через которые прошла волна. С помощью сейсморазведки легко определить угол наклона горных пород, поэтому этот метод широко используется для поисков месторождений нефти и газа.

Вообще, волновое поле определяется свойствами сейсмического источника и распределением упругих свойств в изучаемой геологической среде. Волновое поле можно рассматривать как результат сложения полей отдельных волн. Вследствие зависимости волнового поля как от координат пространства, так и от времени, оно может иметь существенно различные черты, в зависимости от того, в какой области среды или в какой промежуток времени его изучают. Учитывая сложность структуры волнового поля, порождаемую разнообразием строения природной среды, имеется огромное количество различных характеристик волнового поля.

Сейсморазведка включает два основных метода: метод отраженных волн (МОВ) и метод преломленных волн (МПВ), относящихся к техническим модификациям, а также несколько второстепенных методов.

^ Метод отраженных волн включает изучение волн, которые отразились от границы раздела двух сред. Измерив расстояние от этой границы до нескольких произвольных точек, взятых на поверхности Земли, можно измерить скорость распространения волны в среде и определить положение границы, на которой произошло отражение.

В методе преломленных волн ведут наблюдение на больших расстояниях от источника возбуждения по сравнению с глубиной залегания исследуемых границ. Сейсмические волны проходят вдоль направления залегания горных пород, скорость в котором превышает скорость в соседних пластах. Таким образом, появляется возможность судить о литологическом составе горных пород слагающих слой.

Также можно отметить достаточно широко применяемый метод продольных волн. Это связано с тем, что взрывные источники колебаний генерируют прежде всего продольные волны. Но используя специальные средства возбуждения, можно получить и поперечные волны.

^ Метод поперечных волн имеет преимущества перед методом продольных волн. Поперечные волны имеют меньшую скорость распространения и меньшую длину волны по сравнению с продольными. Это позволяет повысить точность измерения времени пробега поперечной волны. Оба эти метода относятся к группе технических модификаций.

К технологическим модификациям относится метод общей глубинной точки (МОГТ), который основан на суммировании отражений от общих участков границы при различных расположениях источников и приемников. МОГТ применяют при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений.

^ Методом обращенного гидрографа (МОГ) изучают отражающие границы, расположенные ниже забоя скважины, где располагаются сейсмоприемники.

Методы сейсморазведки обычно применяются в сочетании с другими геофизическими и геологическими методами, что дает возможность повысить геологическую эффективность.


8.Вопрос.

Методы изучения коллекторских свойств горных пород


Предназначены для определения важнейших параметров пород-коллекторов.


Выделяются три основных класса методов:

лабораторные:

физические, для определения:

абсолютной и открытой пористости,

плотности,

абсолютной и относительной фазовой проницаемости,

водо- и нефтенасыщенности,

остаточной водонасыщенности,

нефтеотдачи;

петрографические, для определения:

пористости,

трещинной пористости,

трещинной проницаемости,

плотности трещиноватости;

гидродинамические:

стационарная фильтрация, для определения проницаемости;

нестационарная фильтрация, для определения пьезопроводности (пористости, проницаемости, сжимаемости);

промыслово-геофизические, для определения пористости, водонасыщенности.


Полученные физическими методами данные о пористости, проницаемости, водонефтенасыщенности и остаточной водонасыщенности являются наиболее достоверными и используются при подсчете запасов месторождений и при составлении проекта их разработки.


Петрографические методы служат для ориентировочной оценки пористости, параметров микротрещиноватости; чаще всего они используются на первых этапах поисков и разведки. Получаемые с их помощью данные должны носить массовый характер с последующей статистической обработкой результатов для получения усредненных значений по всему рассматриваемому участку разреза.


9.Вопрос.

Необходимость комплексирования геофизических методов обусловлена тем, что каждый из них, во-первых, теоретически некорректен, т.е. малым изменениям сигналов от изучаемых объектов могут соответствовать большие изменения их физико-геометрических параметров. Закономерность эта известна как принцип эквивалентности. Во-вторых, по мере увеличения глубинности разведки уменьшается отношение величины сигнала к уровню геологических и технических помех. Поэтому, несмотря на совершенствование методов, отношение сигнал/помеха увеличивается слабо. По этим причинам определение геометрических и физических параметров аномалосоздающих объектов оказывается неоднозначным. Для ограничения некорректности необходима дополнительная информация: применение ряда методов с разными физическими основами, уровнем некорректности и точности разведки, использование параметрических скважин, с помощью которых можно определить петрофизические характеристики объектов, уточнить их геометрические размеры. Тем не менее повышение точности съемок, использование накопления сигналов, применение сложных компьютерных способов обработки и комплексирование методов должны обеспечить возрастание роли геофизики [Справочник геофизика, 1984].


Для ряда современных геофизических методов погрешности съемок уже практически доведены до минимума. Уверенное выделение полезной информации возможно лишь тогда, когда сигнал превышает уровень помех. С помощью вероятностно-статистических методов удается выделить полезные сигналы при отношении сигнал/помеха 1. Так как ни технические, ни тем более геологические помехи, возникающие, например, за счет неоднородностей поверхностных отложений, существенно уменьшить нельзя, то отношение сигнал/помеха становится основным препятствием для дальнейшего увеличения точности решения обратной задачи геофизики. Определение физических свойств пород (например, по измерениям на образцах или по скважинным геофизическим наблюдениям), хотя и позволяет устранить или уменьшить действие принципа эквивалентности, но стоит очень дорого, снижая экономическую эффективность геофизической разведки [Тархов А.Г. и др., 1982].


Иными словами, в связи с тем, что геологическая эффективность любого отдельно взятого геофизического метода оказывается не очень высокой, важной проблемой становится системный подход к изучению недр. Практически он сводится к внутриметодному геофизическому комплексированию, основанному на использовании различных физических полей, и межметодному комплексированию геофизических исследований совместно с другими геолого-разведочными. Поскольку разведываемые объекты характеризуются многообразием свойств и связей, то геологическая эффективность при их изучении в общем случае станет тем выше, чем более широким будет комплекс. В свою очередь, возрастание количества комплексируемых методов ведет к удорожанию стоимости исследований и увеличению времени на их выполнение. Проблема поиска компромисса между этими факторами - одна из сложных в теории и практике комплексирования геофизических исследований недр.


10.Вопрос.

Магматические горные породы образуются в результате застывания магмы. В глубоких частях земной коры магма охлаждается медленно, хорошо раскристаллизовывается, и из неё формируются кристаллические зернистые породы, называемые интрузивными (граниты, сиениты, диориты и др.). Эти породы залегают в земной коре в виде батолитов, штоков, лакколитов и др. тел. Магма, излившаяся на земную поверхность в виде лавы вулканов, остывает быстро (часть её может не раскристаллизоваться, а затвердеть в виде вулканического стекла), образуя эффузивные, или излившиеся, Г. п. (базальты, андезиты, липариты и др.), а также вулканические туфы, представляющие собой сцементированные твёрдые продукты вулканических извержений (пепел, лапилли, вулканические бомбы и др.). Эффузивные породы часто залегают в виде лавовых потоков и покровов. Главными породообразующими минералами магматических Г. п. являются алюмосиликаты и силикаты (полевые шпаты, кварц, слюда и др.).


Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. По способу своего образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы: обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески, алевриты) — грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних; глинистые породы — дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды; хемогенные, биохемогенные и органогенные породы — продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических вещества (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки). Промежуточное положение между осадочными и вулканическими породами занимает группа эффузивно-осадочных пород. Между основными группами осадочных пород наблюдаются взаимные переходы, возникающие в результате смешения материала разного генезиса. Характерной особенностью осадочных Г. п., связанной с условиями образования, является их слоистость и залегание в виде более или менее правильных пластов.


Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических Г. п. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы, а также воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактный метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма — высокие температуры и давления. Для регионально метаморфизованных Г. п. характерны сланцеватость, наличие ряда специфических минералов (кордиерит, андалузит, кианит и др.), а также структуры, иногда сохраняющие следы структур исходных пород (так называемые реликтовые структуры). Типичными метаморфическими Г. п. являются разные по составу кристаллические сланцы, контактовые роговики, скарны, гнейсы, амфиболиты, мигматиты и др. Различие в происхождении и, как следствие этого, в минеральном составе Г. п. резко сказывается на их химическом составе и физических свойствах.


11.Вопрос.

Остановимся на краткой характеристике физических полей Земли, их параметров, а также физических свойствах среды, обеспечивающих возможность выявления аномальных объектов в ней.


Каждое физическое поле численно характеризуется своими параметрами. Так, гравитационное поле определяется ускорением свободного падения или силы тяжести и его градиентами (gx,gy,gz) и др.; геомагнитное поле - полным вектором напряженности и различными его элементами (вертикальным , горизонтальным и др.); электромагнитное - векторами магнитной и электрической составляющими; упругое - скоростями распространения различных упругих волн; термическое - температурами; ядерно-физическое - интенсивностями естественного и искусственно вызванных гамма- и нейтронных излучений.


Принципиальная возможность проведения геологической разведки на основе различных физических полей Земли определяется тем, что распределение параметров полей в воздушной оболочке, на поверхности акваторий или Земли, в горных выработках и скважинах зависит не только от происхождения естественных или способа создания искусственных полей, но и от литолого-петрографических и геометрических неоднородностей земной коры, создающих аномальные поля. Аномалией в геофизике считается отклонение измеренного параметра поля от нормального, за которое чаще всего принимается поле над однородным полупространством. При этом возникновение аномалий связано с тем, что объект поисков, называемый источником аномалий, или возмущений, или аномалосоздающим объектом, либо сам создает поле в силу естественных причин, например, возбуждается естественное постоянное электрическое поле, либо искажает поле, вследствие различий физических свойств, например, отражение сейсмических или электромагнитных волн от контактов разных толщ. Интенсивность аномалий определяется контрастностью физических свойств, относительной глубиной объекта, а также уровнем помех.


Аномалии определяются, прежде всего, изменением физических свойств горных пород по площади и по глубине. Так, гравитационное поле зависит от изменения плотности пород; магнитное поле - от магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности; электрическое и электромагнитное поля - от удельного электрического сопротивления пород, диэлектрической и магнитной проницаемостей, электрохимической активности и поляризуемости; упругое поле - от скорости распространения и затухания различных типов волн, а последние, в свою очередь, - от плотности упругих констант (модуль Юнга и коэффициент Пуассона и др.; термическое поле - от тепловых свойств: теплопроводности, теплоемкости и др.; ядерные - от естественной радиоактивности, гамма-лучевых и нейтронных свойств). Физические свойства горных пород меняются иногда в небольших пределах (например, плотность меняется от 1 до 6 г/см3), а иногда в очень широких пределах (например, удельное электрическое сопротивление изменяется от 0,001 до 1015 Ом*м). В зависимости от целого ряда физико-геологических факторов одна и та же порода может характеризоваться разными свойствами, и наоборот - разные породы могут не отличаться по некоторым свойствам.


12.Вопрос.


13.Вопрос.

Радиоактивность горных пород определяется прежде всего радиоактивностью породообразующих минералов. В зависимости от качественного и количественного состава минералов, условий образования, возраста и степени метаморфизма их радиоактивность изменяется в очень широких пределах. Радиоактивность пород и руд по эквивалентному процентному содержанию урана принято подразделять на следующие группы:

породы практически нерадиоактивные ( 10-5 %);

породы средней радиоактивности ( 10-4 %);

высокорадиоактивные породы и убогие руды ( 10-3 %);

бедные радиоактивные руды ( 10-2 %);

рядовые и богатые радиоактивные руды ( 0,1 %).

К практически нерадиоактивным относятся такие осадочные породы, как ангидрит, гипс, каменная соль, известняк, доломит, кварцевый песок и др., а также ультраосновные, основные и средние породы. Средней радиоактивностью отличаются кислые изверженные породы, а из осадочных - песчаник, глина и особенно тонкодисперсный морской ил, обладающий способностью адсорбировать радиоактивные элементы, растворенные в воде. Радиоактивные руды (от убогих до богатых) встречаются на урановых или ураново-ториевых месторождениях эндогенного и экзогенного происхождения. Их радиоактивность изменяется в широких пределах и зависит от содержания урана, тория, радия и других элементов. С радиоактивностью горных пород тесно связана радиоактивность природных вод и газов. В целом в гидросфере и атмосфере содержание радиоактивных элементов ничтожно мало. Подземные воды могут иметь разную радиоактивность. Особенно велика она у подземных вод радиоактивных месторождений и вод сульфидно-бариевого и хлоридно-кальциевого типов. Радиоактивность почвенного воздуха зависит от количества эманаций таких радиоактивных газов, как радон, торон, актинон. Ее принято выражать коэффициентом эманирования пород ( ), являющимся отношением количества выделившихся в породу долгоживущих эманаций (в основном радона с наибольшим ) к общему количеству эманаций. В массивных породах = 5 - 10%, в рыхлых трещиноватых = 40 - 50 %, т.е. увеличивается с ростом коэффициента диффузии.


Кроме общей концентрации радиоактивных элементов, важной характеристикой радиоактивности сред является энергетический спектр излучения или интервал распределения энергии. Как отмечалось выше, энергия альфа-, бета- и гамма-излучения каждого радиоактивного элемента либо постоянна, либо заключена в определенном спектре. В частности, по наиболее жесткому и проникающему гамма-излучению каждый радиоактивный элемент характеризуется определенным энергетическим спектром. Например, для урано-радиевого ряда максимальная энергия гамма-излучения не превышает 1,76 МэВ, а суммарный спектр 0,65 МэВ, для ториевого ряда аналогичные параметры составляют 2,62 и 1 МэВ. Энергия гамма-излучения калия-40 постоянна (1,46 МэВ).


14.Вопрос.

Физико-геологическое моделирование используется для оценки возможностей комплексных геофизических исследований [Тархов А.Г. и др., 1982].


1. Оценка сравнительной эффективности геофизических методов. Сравнительную эффективность выявления аномалосоздающих объектов теми или иными геофизическими методами можно получить с помощью математического и физического моделирования. Суть его сводится к расчету аномалий над типичными физико-геологическими или физико-геолого-гидрогеологическими моделями (ФГМ или ФГГМ), которыми с той или иной степенью приближения аппроксимируют реальные геологические образования. Под такими моделями понимаются возмущающие тела простой геометрической формы (шар, цилиндр, столб, пласты, контакты и др.) с определенными размерами и глубиной залегания (геометрией) и отличием физических свойств от свойств окружающей среды (физикой). Для них можно рассчитать аномалии (при математическом моделировании) или получить их (при физическом моделировании). Один и тот же геологический объект (например, горизонтально-слоистая среда, антиклинальная складка, сброс, кимберлитовая трубка, изометрическая полиметаллическая рудная залежь и т.д.) может для разных геофизических методов аппроксимироваться сходными или несколько различающимися ФГМ (или ФГГМ).

При выявлении аномалий руководствуются правилом " трех сигм и трех точек " . Согласно этому правилу, аномалии считаются надежными, если они по амплитуде превышают , а по протяженности прослеживаются более чем на трех точках профиля.


В целом эффективность того или иного геофизического метода определяется: природой или способом создания поля, контрастностью физических свойств разведываемого объекта и окружающей среды, соотношением вертикальной мощности (размеров) и глубины залегания, наличием сверху экранирующих горизонтов с резко контрастными свойствами, а также неоднородностью вмещающей среды и поверхностных отложений, создающих геологические помехи, интенсивностью природных и промышленных помех, точностью съемок, влияющих на величину , и другими факторами.


Физико-математическое моделирование и расчет отношений аномалия/помеха ( или ) можно проводить на разных стадиях геолого-геофизических работ. На стадии проектирования работ, пользуясь априорными данными предыдущих геолого-геофизических работ, можно оценить разрешающую способность, а значит, эффективность обнаружения искомого объекта разными геофизическими методами и выбрать из них для проведения работ 2-3 наиболее подходящих. На стадии поисковых работ, построив графики и карты или для всех используемых методов, можно более достоверно выявить местоположение разведываемых объектов. На стадии разведки по данным количественной интерпретации ФГМ для разных методов можно уточнить глубину залегания, размеры, физические свойства объекта, по которым оценить его геолого-гидрогеологические параметры и целенаправленно поставить разведочное бурение.


2. Решение прямых и обратных геофизических задач для разных классов ФГМ. Сущность теории геофизики в общем плане сводится к математическому или физическому моделированию прямых и обратных задач для разных классов ФГМ (или ФГГМ). Наиболее распространенным классом ФГМ являются одномерные модели, в которых физические свойства меняются в одном направлении, например, с глубиной. Это типично для горизонтально-слоистых сред или сред, залегающих с углами наклона меньше 10 . Основными методами изучения таких разрезов является сейсморазведка методами отраженных (МОВ) и преломленных (МПВ) волн и электромагнитные зондирования (ЭМЗ).


Двумерные модели (наклонно-слоистые пласты, среды с вытянутыми структурами, тектонические нарушения, линзообразные залежи твердых ископаемых и др.) изучаются как этими же методами (МОВ, МПВ, ЭМЗ), так и методами гравиразведки, магниторазведки, электромагнитного профилирования (ЭМП), терморазведки, ядерной геофизики.


Трехмерные модели (штокообразные, изометрические залежи полезных ископаемых и др.) изучаются методами гравиразведки, магниторазведки, электромагнитного профилирования, ядерной геофизики.


ФГМ и ФГГМ бывают априорными и интерпретационными. По мере повышения детальности работ, расширения числа методов и в ходе комплексной интерпретации представления о виде и параметрах ФГМ и ФГГМ меняются, уточняются. Сами модели становятся основой для построения окончательных геолого-геофизических разрезов и карт.


15.Вопрос.


16.Вопрос.

Поляризация – процесс смещения и упорядочения зарядов в диэлектрике под действием внешнего электрического поля.


Виды поляризации:

электронная

ионная

ионно-релаксационная

дипольно-релаксационная

электронно-релаксационная

упруго-дипольная

ядерного смещения

структурная, междуслойная

спонтанная

остаточная


Поскольку степень поляризации оценивается приращением емкости конденсатора при замене вакуума или воздуха между его пластинами данным веществом, то принципиально все типы поляризации могут быть отражены (в сложном диэлектрике) эквивалентной схемой, содержащей емкости или емкости и сопротивления.


^ 1.Электронная поляризация

Представляет собой упругое смещение и деформацию электронных оболочек атомов и ионов. Время ее свершения 10-15 см. От температуры не зависит.


^ 2.Ионная поляризация

Характерна для твердых тел с ионным строением и обусловлена смещением упруго связанных ионов на расстоянии меньше постоянной решетки.

Время установления 10-13 сек. Величина поляризации с ростом возрастает, т.к. расстояние между полями возрастает, а упругие силы ослабляются.


^ 3. Дипольно-релаксационная поляризация

Связана с тем, что дипольные молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом состоянии под действием поля ориентируются в направлении поля. При снятии поля поляризация нарушается беспорядочным тепловым движением молекул. Время установления и нарушения поляризации определяется временем релаксации дипольных молекул.


^ 4. Ионно-релаксационная поляризация (ИРП)

Происходит в диэлектриках с неплотной установкой ионов (в неорганических стеклах и некоторых кристаллических веществах). При наличии эл. поля слабо связанные ионы получают избыточную энергию, заставляя их перебрасываться на значительные расстояния (в направлении поля), превышающие упругие смещения (постоянную решетки)


^ 5. Электронно-релаксационная поляризация (ЭРП)

Происходит за счет теплового возбуждения электронов. Характерна для диэлектриков с электронной проводимостью (двуокись титана с примесью ионов бария, кальция). Наличие максимума дает при отрицательных температурах.


^ 6. Упруго-дипольная поляризация (УДП)

Наблюдается в некоторых кристаллах, в которых дипольные молекулы закреплены и ограниченно поворачиваются на определенный угол. Малая величина.


^ 7. Структурная поляризация (СП)

Обусловлена наличием слоев с различной проводимостью, включением примесей, особенно при высоких градиентах напряжения. В диэлектриках слоистой или другой неоднородной структуры (гетинакс, гепсолит и др.). Связана с большими потерями, как пол. Замедленного типа.


^ 8. Поляризация ядерного смещения (ПЯС)

Возникает за счет смещения ядер в атомах и молекулах под действием электрического поля. Не зависит от частоты и температуры. Время 10-13 сек.


^ 9. Спонтанная поляризация

Возникает при отсутствии внешнего эл. поля. Однако направление ориентации электрических моментов различно. Воздействие электрического поля способствует преимущественно ориентации моментов в направлении поля и может создавать эффект поляризации с очень большим значением (до 50000). Эта поляризация зависит от температуры . Характер (не происходит на высших частотах), имеет диэлектрические .


Характерна для диэлектриков (титанаты бария, кальция, стронция).


10. Остаточная

Характеризуется длительным сохранением поляризованного состояния после снятия эл. поля. Таким диэлектриком могут служить источники эл. энергии, как .


Длительность – месяцы, годы.


17.Вопрос.


Пористость


Земные недра в толще осадочных пород содержат три фазы : твердую (минералы), жидкую (вода или нефть) и газообразную. То, что занимают жидкая и газообразная фазы, является пористостью. То есть пористость – это объем порового пространства, который оценивается отношением объема пор к объему горной породы. Выраженная в процентах эта величина называется коэффициентом пористости. Пористость чистого стекла – 0%, пористость гранита от 1 до 3 % , пористость песчаников 10–20 и не более 33 % , пористость хлеба 50–70%, пористость пуховой подушки до 85%, то же для пустой бутылки, считая за пору ее полезный объем. В нефтегазовой геологии обычно различают три вида пористости. Общая пористость характеризует все виды пор, в том числе и самые мелкие, поэтому общая пористость сухих глин, как правило, выше пористости песчаников.


Открытая пористость характеризует сообщающиеся поры, которые могут поглощать жидкость или газ; открытая пористость соответствует общей у пористых песков, меньше у песчаников на 10 – 30%, у глин на 50% и более, у каменной соли она отсутствует.


Эффективная пористость характеризует совокупность пор, через которые происходит миграция флюида т.е. это те поры , в которые он может не только проникать, но и быть извлеченным. Таким образом это объем пор с учетом остаточной воды. Поэтому эффективная пористость для воды, нефти и газа различна, более того она различна для их смеси в разных соотношениях. Пористость сухих образцов колеблется в широких пределах, но достаточно определенна для каждого типа пород.


Пористость, в которой каналы пор велики настолько (> 0,.2 мм) что флюиды могут относительно свободно проходить сквозь них и сравнительно легко (экономически рентабельно) извлекаться, называется эффективной. Общая пористость больше, чем открытая, а открытая больше, чем эффективная. Строение порового пространства определяется размерами, формой и пространственными взаимоотношениями пор. По размерам поры классифицируются по разным признакам (табл. 21).


Пористость может быть в горной породе изначально, тогда она называется первичной, а может появиться в процессе существования горной породы – тогда она называется вторичной, например, при растворении горной породы или ее перекристаллизации. Кроме того, пористость бывает гранулярная (или межзерновая) – в терригенных породах, каверновая встречается в карбонатных породах и трещинная – в любых по генезису породах. Гранулярная пористость зависит от окатанности, сортированности, формы и способа укладки зерен, а также от типа и состава цемента. Коэффициент пористости может достигать 40%, но обычно он превышает 20. Очень большую, но неравномерную пористость имеют органогенные известняки. Равномерно пористы хорошо окатанные и слабо сцементированные терригенные породы. Характерные значения пористости для различных горных пород приведены в табл. 22.


Проницаемость


Проницаемость – способность пород пропускать флюиды. Она зависит от размера и конфигурации пор, что обусловлено размером зерен терригенных пород, плотностью укладки и взаимным расположением частиц, составом и типом цемента и др. Очень большое значение для проницаемости имеют трещины. Традиционно проницаемость оценивали во внесистемных единицах дарси (Д). А в системе СИ ей примерно соответствует единица 1··10–12м2. Такой проницаемостью обладает образец горной породы длиной L 1 м, площадью сечения в 1 м2, пропускающий сквозь себя 1 м3/сек жидкости Q вязкостью 0,001 Па··с при перепаде давления на концах образца p 0,1013 МПа.


Различают абсолютную и относительную проницаемость. Абсолютная проницаемость описывает прохождение однородного флюида, не реагирующего с вмещающей горной породой, которая принимается однородной. Абсолютная проницаемость не меняется со временем. Эффективная проницаемость описывает прохождение конкретного флюида, например, смеси нефти и воды, которые могут реагировать с породой. Естественно, что определение ее в каждом конкретном случае необходимо. По величине проницаемости горные породы разделяются на три порядка в пределах 1·10–15 – 110–12 м2; последнее соответствует 1 Д. Примерно такой проницаемостью обладает обычная водопроводная труба, а проницаемость реальных горных пород в сотни и более раз меньше. Продуктивные коллектора имеют проницаемость 10–14 – 10–13 м2. Проницаемость обеспечивается сообщающимися порами между частицами, обломками или кристаллами. Поэтому если размер пор более 10 мкм., то проницаемость возрастает пропорционально пористости. Минимальный размер поры, в которой может перемещаться флюид, более 1 мкм. Если же пора меньше, то поверхностные силы ее стенок делают капилярное натяжение непреодолимым для флюида. Поэтому, например, глины, обладая в сухом состоянии пористостью 30%, непроницаемы из–за ничтожных размеров своих каналов. В трещиноватых породах флюид перемещается по трещинам, достигающим иногда 100 мкм. В отличие от межгранулярной проницаемости в общем постоянной в пласте, трещинная проницаемость резко возрастает в узкой зоне вблизи разломов. Вскрытие скважиной таких узких линейных зон обещает гигантские притоки, но грозит аварийными выбросами, фонтанами и требует особого искусства.


18.Вопрос.


19.Вопрос.

Двойной электрический слой два весьма близких друг к другу слоя электрических зарядов разного знака, но с одинаковой поверхностной плотностью, возникающие на границе раздела двух фаз. Д. э. с. в целом электронейтрален. При пересечении Д. э. с. электрический потенциал изменяется скачком. Д. э. с. на поверхности металла возникает из-за того, что электроны металла несколько выходят за пределы решётки, образованной положительными ионами. Скачок потенциала в таком Д. э. с. является составной частью работы выхода электрона из металла.


Для электрохимии большое значение имеет Д. э. с. на границе раздела металл - электролит. При погружении металла в раствор, содержащий ионы этого металла, образуется специфический для границы электрод - раствор ионный Д. э. с. дополнительно к Д.э.с., существовавшему на поверхности металла до погружения, и Д. э. с., возникающему в результате ориентации полярных молекул растворителя (например, воды) у поверхности металла. Так, при погружении серебряной пластинки в раствор KNO3 , содержащий очень мало AgNO3, ионы Ag+ переходят из металла в раствор, избыточные электроны в металле заряжают его поверхность отрицательно и притягивают из раствора ионы К+, образующие у поверхности вторую (положительную) обкладку Д. э. с. (см. рис.). Возникающий скачок потенциала приостанавливает дальнейший переход ионов Ag+, и наступает равновесие электрода с раствором. Если концентрация AgNO3 в растворе велика, то, наоборот, ионы Ag+ из раствора переходят в металл, его поверхность заряжается положительно и притягивает из раствора ионы NO3 Существует промежуточная концентрация ионов металла, при которой поверхность металла не заряжается; соответствующий потенциал электрода называется потенциалом нулевого заряда, или нулевой точкой. Важное понятие о нулевой точке как величине, характерной для данного электрода, введено в электрохимию советским учёным А. Н. Фрумкиным.


На ноны в Д. э. с. действуют одновременно электростатические силы и силы теплового движения. В результате взаимно противоположного влияния этих сил лишь часть ионов остаётся непосредственно вблизи поверхности электрода (плотная часть Д. э. с., или слой Гельмгольца), а остальные распределяются диффузно в растворе на некотором расстоянии от электрода (диффузный Д. э. с., или слой Гуи). Степень диффузности увеличивается с ростом температуры, а также при уменьшении концентрации раствора электролита и при уменьшении заряда электрода. Средняя толщина плотной части Д. э. с. порядка радиуса иона (несколько А), поэтому Д. э. с. обладает высокой электрической ёмкостью (~10-5ф/см2) и внутри него действует сильное электрическое поле (~106 в/см).


Строение Д. э. с. оказывает большое влияние на электрические свойства межфазных границ и на протекающие на них процессы - прежде всего, на механизм и кинетику электрохимических реакций, на электрокинетические явления, на устойчивость коллоидных систем и т. п. Для исследования Д. э. с. используются методы измерения поверхностного натяжения и ёмкости, адсорбционные измерения и др.


20.Вопрос.


21.Вопрос.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ - это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами. Представляет собой взаимосвязанные переменные электрическое поле и магнитное поле. Взаимная связь электрического Е и магнитного Н полей заключается в том, что всякое изменение одного из них приводит к появлению другого: переменное электрическое поле, порождаемое ускоренно движущимися зарядами (источником), возбуждает в смежных областях пространства переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, возбуждает в прилегающих к нему областях пространства переменное электрическое поле, и т. д. Таким образом, электромагнитное поле распространяется от точки к точке пространства в виде электромагнитных волн, бегущих от источника. Благодаря конечности скорости распространения электромагнитное поле может существовать автономно от породившего его источника и не исчезает с устранением источника (например, радиоволны не исчезают с прекращением тока в излучившей их антенне).


Электромагнитное поле в вакууме описывается напряженностью электрического поля Е и магнитной индукцией В. Электромагнитное поле в среде характеризуется дополнительно двумя вспомогательными величинами: напряженностью магнитного поля Н и электрической индукцией D. Связь компонентов электромагнитного поля с зарядами и токами описывается уравнениями Максвелла.


Электрическое поле представляет собой частную форму проявления электромагнитного поля. В своем проявлении это силовое поле, основным свойством которого является способность воздействовать на внесенный в него электрический заряд с силой, не зависящей от скорости заряда. Источниками электрического поля могут быть электрические заряды (движущиеся и неподвижные) и изменяющиеся во времени магнитные поля.


Основная количественная характеристика электрического поля – напряженность электрического поля Е.


Электрическое поле в среде наряду с напряженностью характеризуется вектором электрической индукции D . В общем случае электрическое поле описывается уравнениями Максвелла.


Магнитное поле представляет собой частную форму электромагнитного поля. В своем проявлении это силовое поле, основным свойством которого является способность воздействовать на движущиеся электрические заряды (в т.ч. на проводники с током), а также на магнитные тела независимо от состояния их движения. Источниками магнитного поля могут быть движущиеся электрические заряды (проводники с током), намагниченные тела и изменяющиеся во времени электрические поля. Основная количественная характеристика магнитного поля – магнитная индукция В, которая определяет силу, действующую в данной точке поля в вакууме на движущийся электрический заряд и на тела, имеющие магнитный момент.


В материальных средах для магнитного поля вводится дополнительная характеристика – напряженность магнитного поля Н, которая связана с магнитной индукцией соотношением: Н = В/m , где m - магнитная проницаемость среды.


22.Вопрос.

Влагоёмкость горных пород - способность горных пород вмещать и удерживать определённое количество воды. Выражается в процентах от абсолютно сухой породы. Характеризуется коэффициентом влагоёмкости, который выражается в весовых (отношение массы воды к массе сухой породы) или объёмных (отношение объёма воды к объёму породы) процентах. Горные породы разделяют на влагоёмкие (торф, ил, суглинки, глины), слабовлагоёмкие (мел, мергель, глинистый песок, лёссовые породы) и невлагоёмкие (монолитные изверженные и осадочные породы).

газоносность (газонасыщенность) горной породы

Количество газов, содержащихся в весовой или объемной единице горной породы в виде газов; обычно измеряется в м^3/т или м^3/м^3. Различают Г.г.п.: потенциальную — газоносность, возможную в определенных термодинамических условиях (температура, газовое давление, пористость и т. д.); природную— газоносность в природных условиях; остаточную — газоносность частично дегазированной в результате ведения горных работ горной породы.
Водонасыщенность - степень заполнения порового пространства, пустот и трещин в г. п. водой. B. в естеств. условиях соответствует Влажности г. п., макс. водонасыщение г. п. определяется полной их Влагоёмкостью


23.Вопрос.

Нейтронная активность


Взаимодействие нейтронов с веществом определяется, в первую очередь, отсутствием электрического заряда у этой частицы, вследствие чего нейтрон легко проникает в любые ядра, даже в самые тяжёлые. Достигая ядра, поток нейтронов вызывает ядерные реакции: упругое и неупругое рассеяние, радиационный захват, ядерное расщепление.


Упругое и неупругое рассеяние – это процесс, при котором нейтрон передаёт большую часть своей энергии ядру и, как следствие, замедляет скорость своего движения.

Неупругое рассеяние наблюдается при движении нейтрона через внешнюю оболочку ядра. Оно тем больше, чем тяжелее ядро. Упругое рассеяние происходит при движении нейтрона через более глубокие зоны ядра. При этом потеря энергии и замедление скорости нейтронов тем больше, чем меньше масса ядра.

Потерявший энергию нейтрон захватывается ядром (поглощается), вследствие чего возбуждается искусственная радиоактивность ядра. Процесс поглощения сопровождается испусканием гамма-квантов, протонов, альфа-частиц.


Таким образом, поток нейтронов, проходя через вещество, замедляется и теряет часть нейтронов, захваченных ядрами атомов. Замедление, интенсивность потока, а также вновь появившееся радиационное излучение могут быть оценены количественно, т.е. измерены. Очень сильно замедляются нейтроны, проходя через воду, нефть, газ.

Источниками нейтронов чаще всего служат естественные радиоактивные элементы – смеси радия и бериллия, полония и бериллия, плутония и бериллия, или искусственные источники, например, ядерные реакторы. Измерение наведённой радиоактивности позволяет определить содержание многих элементов в облучаемых образцах.

Основным нейтронным свойством горных пород и руд является их способность поглощать и рассеивать нейтроны. Ядра породы, в которую проникают нейтроны, обладают способностью рассеивать нейтроны. Скорость нейтронов уменьшается. Ослабленные до тепловой энергии нейтроны перемещаются в породе путём диффузии до тех пор, пока не поглотятся какими-нибудь ядрами.


24.Вопрос.


25.Вопрос.

1. Под электрохимической активностью понимается свойство пород создавать естественные постоянные электрические поля. За электрохимическую активность условно принимается коэффициент пропорциональности между потенциалом или напряженностью естественного электрического поля и основными потенциал-образующими факторами, которыми они обусловлены. Такими факторами являются (см. 7.1.2): концентрация кислорода, водородный показатель кислотности подземных вод, отношение концентрации подземных вод, давление и др. Коэффициент измеряется в милливольтах и меняется от -(10-15) мВ у чистых песков, близко к нулю у скальных пород, возрастает до +(20-40 мВ) у глин и до сотен милливольт для руд с электронопроводящими минералами (сульфиды, графит, антрацит). В целом зависит от многих природных факторов (минерального состава, глинистости, пористости, проницаемости, влажности, минерализации подземных вод и др.).


2. Способность пород поляризоваться, т.е. накапливать заряд при пропускании тока, а затем разряжаться после отключения этого тока оценивается коэффициентом поляризуемости ("эта"). Величина вычисляется в процентах как отношение напряжения, которое остается в измерительной линии МN по истечении определенного времени (обычно 0,5-1 с) после размывания токовой цепи к напряжению в той же линии при пропускании тока.


Поляризация - это сложный электрохимический процесс, протекающий при пропускании через породу постоянного или низкочастотного переменного (до 10 Гц) тока. Наибольшей поляризуемостью отличаются руды с электронной проводимостью (сульфиды, сульфосоли, некоторые самородные металлы, отдельные окислы, графит, антрацит). Природа этих потенциалов ВП связана с так называемой концентрационной и электродной поляризацией рудных минералов. Коэффициенты поляризуемости до 2-6% наблюдаются над обводненными рыхлыми осадочными породами, в которых имеются глинистые частицы. Поляризуемость их обусловлена деформациями внешних обкладок двойных электрических слоев, возникающих на контакте твердой и жидкой фазы. Большинство изверженных, метаморфических и осадочных пород, насыщенных минеральной водой, слабо поляризуются.


26.Вопрос.


27.Вопрос.

Нелинейная геофизика

Линейность можно определить как справедливость принципа суперпозиции, гласящего, что результат суммы воздействий на систему равен сумме результатов отдельных воздействий. Нелинейность – это свойство процесса, выражающееся в отрицании суперпозиции: результат суммы воздействий на систему не равен сумме отдельных воздействий. Это надо понимать широко: воздействия могут быть сейсмические, электрические, деформационные и другие; нелинейность, таким образом, предполагает как «самовзаимодействие», так и взаимодействие процессов различной природы, формирование сложных «цепей» взаимодействий, охватывающих связями, как различные геофизические поля, так и процессы, протекающие в разных земных сферах/

Нелинейные эффекты, проявляющиеся в перекрестных взаимодействиях различных полей – сейсмо-гидрогеологические, сейсмо-электрические, и многие другие начали активно изучаться в конце 70-х гг.

 

Нелинейность физических характеристик горных пород является проявлением многих характеристик и состояния минерального композита, проявляющаяся, прежде всего, в виде сильной чувствительности упругих и электрических свойств к внешним воздействиям – напряжениям (тензочувствительность), сейсмическим вибрациям (виброчувствительность), электрическому полю (электрочувствительность).

 

Энергонасыщенность, проявляющаяся в геофизической активности горных пород, является движущим фактором геологической эволюции, непрерывной и повсеместной. Сейсмическая и электромагнитная эмиссия обладают ярко выраженными свойствами нелинейных процессов, способностью к периодической самоорганизации и хаотизации, характерному поведению в периоды приближения к катастрофе и выхода из нее. Мир активных нелинейных геофизических явлений много ярче и разнообразнее пассивных нелинейных явлений. Активность среды, проявляющаяся в виде высоких концентраций потока мощности вблизи индивидуальных эмиссионных источников, порождает интенсивное взаимодействие эмиссионных и внешних полей, сильные нелинейные трансформации последних.

 

Среди нелинейных процессов, протекающих в реальной среде, особое место принадлежит сейсмичности, акустической и сейсмической эмиссии. Сейсмичность, т.е. поток землетрясений, является проявлением геологической эволюции планеты, сопровождающим «сейсмическое течение горных масс», фазовых и геохимических превращений вещества. Сейсмическая и акустическая эмиссия – это непрерывный шумовой процесс, связанный с огромным числом микроземлетрясений, тресов, микротресков, сопутствующих практически всем геологическим процессам, 

И сейсмичность, и сейсмоакустическая эмиссия являются проявлением метастабильного состояния вещества в недрах Земли и обладают чрезвычайно высокой чувствительностью к внешним воздействиям.


28.Вопрос.


29.Вопрос.

Исследования на крайнем севере

Криогенные (мерзлотно-геологические) процессы проявляются в районах распространения многолетнемерзлых пород и замерзшей воды в порах и трещинах пород. Изучение строения геологического разреза в условиях криолитозоны сводится к определению мощности деятельного слоя, который в летний период оттаивает на 1-2 м, и надмерзлотных вод; изучению строения и мощности мерзлых пород, наличия в них и под ними межмерзлотных и подмерзлотных вод; картированию поверхностных талых пород. Для изучения этих явлений широко используются геофизические методы. Под воздействием инженерно-технических сооружений в районах распространения многолетнемерзлых горных пород тепловой режим постепенно нарушается, что при приближении температур к 0 С ведет к деградации мерзлоты и протаиванию пород. По геологической устойчивости массивов горных пород мерзлые породы близки к скальным, а талые - к рыхлым. Как отмечалось выше (см. 5.4), одни и те же горные породы в мерзлом и талом состоянии различаются в 1,5-5 раз по скоростям распространения упругих волн и в 2-1000 раз по удельным электрическим сопротивлениям. В мерзлых породах эти параметры выше, чем в талых. Поэтому основными методами экомониторинга многолетнемерзлых горных пород являются сейсморазведка (чаще методом преломленных волн) и электромагнитные зондирования (чаще вертикальные электрические, частотные или радиолокационные), выполняемые в режиме периодических повторений. Обязательной является и термометрия.


30.Вопрос.


31.Вопрос.


Деформа́ция

(от лат. deformatio — искажение) — изменение относительного положения частиц тела, связанное с их перемещением. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое напряжение.

Деформации разделяют на упругие и пластические. Упругие деформации исчезают, а пластические остаются после окончания действия приложенных сил. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия; в основе пластических — необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия.

Способность веществ пластически деформироваться называется пластичностью.

Наиболее простые виды деформации тела в целом:

растяжение,

сжатие,

сдвиг,

изгиб,

кручение.


32.Вопрос.


33.Вопрос.

ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ, наука, занимающаяся исследованием изменений в направлении и силе МАГНИТНОГО поля Земли на протяжении всей геологической истории. Имеет большое значение в исследовании теории КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ДРЕЙФА. Поскольку «магнитная память» горных пород поддается измерению, то с ее помощью ученые определяют, какая ориентация по отношению к северу была у этих горных пород во время их отвердевания. Полярность Земли изменялась на обратную уже по крайней мере 20 раз за последние 4-5 млн. лет (более ранние изменения сегодня еще нельзя определить). Крупные сдвиги пластов горных пород, вычисляемые по магнитным характеристикам этих пластов, могут быть объяснены СПРЕДИНГОМ МОРСКОГО ДНА. см. также ИНВЕРСИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.


АРХЕОМАГНЕТИЗМ — учение о геомагнитном поле ближайшего прошлого; основано на изучении остаточной намагниченности археологических памятников (кирпичей, глиняной посуды и др.). Термин А. введен французскими геофизиками Е. и О. Телье. По данным археомагнитных исследований установлена цикличность изменения положения геомагнитного полюса с периодом около 1000 лет и уменьшение за последние 2000 лет напряженности магнитного поля Земли в 1,5 раза.


34.Вопрос.

Трудно определить приоритет, но все-таки мы хотим выделить З.А.Крутиховскую, посвятившую много лет проблеме комплексной интерпретации региональных магнитных аномалий, выявлению петромагнитных закономерностей, объясняющих глубинное строение континентальной литосферы Земли.


Как видно из карт аномального магнитного поля, значительные объемы литосферы занимают немагнитные породы, распределение магнитных масс имеет большую неоднородность как по латерали, так и по вертикали, что выражается в дифференцированности, интенсивности и морфологии аномалий. Морфология аномалий независимо от принадлежности их к локальным или региональным определяется двумя типами - линейным и изометричным. Эта типизация сохраняется на всех иерархических уровнях - от локальных аномалий до полученных с искусственных спутников, и несет генетическую (прежде всего тектоническую) нагрузку. Региональные магнитные аномалии (поперечник более нескольких десятков км) обычно связываются с источниками, находящимися глубже 10-15км.


Всеми исследователями отмечается существенная роль гранитизации, ведущая чаще к уменьшению намагниченности пород.


За пределами региональных магнитных аномалий на участках регионального метаморфизма высоких ступеней резко уменьшается намагниченность всех типов первичномагматических пород и осадочно-вулканогенных толщ, что прослежено на Балтийском щите, в том числе в разрезе Кольской сверхглубокой скважины.


Во всех регионах, где есть региональные магнитные аномалии и где они отсутствуют, породы, относящиеся к верхней мантии, немагнитны.


Таким образом, сопоставление региональных магнитных аномалий с геологической ситуацией и намагниченностью глубинных пород позволяют утверждать, что их источники находятся в пределах земной коры, это главным образом - основные гранулиты. Сказанное не объясняет причин скоплений магнитных минералов в земной коре, для ответа нужна минералогическая и петрологическая информация.


35.Вопрос.


36.Вопрос.


37.Вопрос.


38.Вопрос.


39.Вопрос.


40.Вопрос.


41.Вопрос.


42.Вопрос.
Реклама:





Скачать файл (178.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru