Диа, пара и ферромагнетики. Применение.

Предмет: Физика
Тип работы: Реферат
Язык: Русский
Дата добавления: 01.11.2019

 

 

 

 

 

  • Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой работой!
  • Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

 

По этой ссылке вы сможете найти много готовых тем для рефератов по физике:

 

Много готовых рефератов по физике

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

 
 
 
 

 

Введение:

Петрофизика является одной из наук о Земле, которая изучает физические свойства горных пород и руд с целью установления их структурного состава и термодинамического состояния при решении различных задач геологии.

Петрофизика играет роль фундаментальной науки в отношении всех конкретных областей геофизики: магнитных исследований, гравитационных исследований, электрических исследований, сейсмических исследований и радиометрии, а также географических методов.
Современная петрофизика использует ряд современных методов исследования веществ, которые позволяют измерять большое количество различных параметров породы с высокой точностью и воспроизводимостью. К ним относятся: плотность, различные типы пористости, магнитная восприимчивость, остаточная намагниченность, удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость, тепловая и температуропроводность, теплоемкость и т. Д.

Несомненным преимуществом петрофизических методов исследования является возможность непосредственного изучения вещества Земли на любой глубине с помощью каротажа и тонких лабораторных измерений горных пород и руд на образцах.

Парамагнетизм - это явление, возникающее в веществах с некомпенсированными магнитными моментами и отсутствием магнитного атомного порядка. Атомы или молекулы в этом случае могут быть представлены в виде элементарных магнитов. В отсутствие внешнего магнитного поля упорядоченное расположение этих магнитов затрудняется тепловым движением, энергия которого на порядок выше, чем энергия взаимодействия между магнитами. Поэтому при обычных температурах магнитные моменты разупорядочены, и результирующая намагниченность равна нулю.

Внешнее магнитное поле ориентирует магнитные моменты атомов. Направление предпочтительной ориентации совпадает с направлением поля намагничивания; следовательно, намагниченность и магнитная восприимчивость в парамагнетиках имеют положительные значения.

Состояние, когда все элементарные магнитные моменты ориентированы параллельно внешнему магнитному полю, является предельным и может быть достигнуто только при очень низких температурах или в очень сильных полях. Соответствующая этому состоянию намагниченность насыщения J ° зависит только от магнитных моментов атомов и их количества на единицу объема.

В обычных условиях ориентация магнитных полей магнитных моментов атомов затруднена их тепловым движением. Следовательно, намагниченность меньше, чем намагниченность насыщения.

Парамагнетики включают в себя большую группу минералов, в том числе породообразующих. Не содержащие железа минералы (плагиоклазы, калиевые полевые шпаты, мусковит, скаполит, шпинель, топаз, апатит и т. Д.) Имеют относительно низкую магнитную восприимчивость, не превышающую 10-0,00001 единиц. Парамагнитная восприимчивость железосодержащих силикатов алюмосиликатов (биотиты, амфиболы, хлориты, пироксены, оливины) в основном связана с содержанием в них ионов железа. В химически чистых различиях он достигает 200,00001 единиц. СИ Более высокие значения магнитной восприимчивости этих минералов, образующихся в естественных условиях, обусловлены микропримесями в них ферромагнетиков, преимущественно магнетита (рис. 4.4).
Как известно, даже незначительные примеси ферромагнетика (магнетита) заметно отклоняют магнитную стрелку компаса.

Для диагностики ферромагнитных минералов параметры коэрцитивного спектра r0 и Dm рассчитываются так, чтобы они не зависели от концентрации ферромагнетика в породе.
go = 103 / Джи * с / д Дм = 103 / Джи * (ДJо / Дч) макс
где Ji и Jо - индукция и остаточная намагниченность; h - магнитное поле; Сегменты c и d, объясняющие определение параметра по кривой коэрцитивного спектра.

В общем случае параметры коэрцитивного спектра зависят как от состава ферромагнетика, так и от его структурных особенностей. Диаграмма на рис. 4.14 показывает справочные данные для основных разновидностей ферромагнитных минералов. Использовались породы с изометрическими многодоменными включениями этих минералов. Структурные особенности могут влиять на параметры коэрцитивного спектра, что усложнит идентификацию минералов по составу. Таким образом, уменьшение зерна магнетита с 10 до 0,1 мкм увеличивает параметр Dm более чем в 2 раза, оставляя его практически без изменений. Удлинение зерна магнетита в два раза по сравнению с изометрическими зернами приводит к увеличению обоих, и параметры также почти удваиваются.

Петрофизическая классификация геологических формаций, составленная Н. Б. Дортманом. Он основан на значениях двух физических параметров - намагниченности и плотности горных пород, составляющих геологическое образование. Скорости распространения упругих горных колебаний выбранных групп можно судить по корреляционным зависимостям между этим параметром и плотностью. Геологические формации распределены по пяти петрофизическим рисам. № 2. Группы, различающиеся как значениями физических параметров пород, так и условиями их формирования.

Формации литифицированных осадочных пород наиболее полно представлены на Русской платформе и связаны с палеозойской стадией ее развития (см. Рис. 2). Плотность пород терригенных образований составляет в основном 2,3-2,4 г / см3, карбонатных - 2,55-2,6 г / см3. Более старые (нижнепалеозойские) карбонатные образования Сибирской платформы имеют более высокую плотность - 2,65-2,85 г / см3. Наибольшая плотность соответствующих литологических различий пород характеризуется геосинклинальными отложениями складчатых систем (2,5 - 2,85 г / см3).

Намагниченность осадочных образований слабая, в основном не превышает (0-50) - 103 А / м. Некоторая дифференциация индивидуальных различий породы наблюдается в соответствии с изменениями предельных значений намагниченности. В общем, намагниченность образований слабо литифицированных горных пород изменяется в меньшей степени, чем намагниченность литифицированных горных пород, а вариации предельных значений намагниченности горных пород складчатых областей выше, чем платформ.

Кислые и умеренно кислые интрузивные и эффузивные образования первой петрофизической группы характеризуются средней плотностью и слабой намагниченностью. Он включает гранитные и липаритовые образования, гранитные рапакиви, а также часть гранитоидных образований. Эти образования составляют крупные боевые массивы в центральных частях антиклинорных зон, протяженные вулканогенные пояса. Наиболее широко эти группы интрузивных и эффузивных образований развиты в палеозойской и мезозойской геосинклинально-складчатых системах.

Петрофизические группы геологических образований, отличающиеся петрофизическими характеристиками горных пород, составляют различные крупные геоструктуры земной платформы, геосинклинальные складчатые пояса, щиты, что определяет петрофизическую изоляцию этих геоструктур. Из рис. 2 видно, что платформы отличаются по петрофизическим характеристикам от геосинклинально-свернутых поясов и кристаллических щитов, молодые платформы отличаются от древних, а сибирская платформа обладает уникальной петрофизической характеристикой благодаря широкому развитию ловушки. базит-долеритовое образование в нем (IV петрофизическая группа). Сложенные системы и кристаллические экраны отличаются в среднем более высокими значениями плотности и намагниченности, а также широким диапазоном изменения этих параметров по сравнению с платформами.

Петрофизическая классификация геологических формаций из-за большого разнообразия пород в каждой формации и перекрывающихся интервалов значений плотности и намагниченности носит ориентационный характер. Однако по отношению к любому конкретному региону он становится гораздо более определенным и существенно помогает решать различные проблемы геологического картографирования.

Другими словами, можно сказать, что плотность пород этих платформ, но, как и других, отличается от того, из каких геологических образований горных пород и из каких петрофизических групп горных пород состоят платформы.

Распределение минералов по петрофизическим группам

Проводники, с<10-6

Железо

Fe

(9-12) 10-8

металлическая

Никель

Ni

(6-7) 10-8

металлическая

Медь

Cu

1.610-8

металлическая

Серебро

Ag

1.510-8

металлическая

Платина

Pt

9.810-8

металлическая

Ртуть

Hg

9510-8

металлическая

Золото

Au

210-8

металлическая

Висмут

Bi

(12-14) 10-8

металлическая

Полупроводники с повышенной электропроводностью, 10-6<с<102

Касситерит

SnO2

10-3 - 104

ионно-ковалентная

Куприт

Cu2O

10-1 - 100

ионно-ковалентная

Ильменит

FeTiO2

10-3 - 100

ионно-ковалентная

Титаномагнетит

Fe (Fe3+, Ti) 2O4

10-4 - 100

ионно-ковалентная

Уранинит

UO2

10-2 - 101

ионно-ковалентная

Гематит

б-Fe2O3

10-1 - 102

ионно-ковалентная

Графит

С

10-4 - 100

ковалентно-металлическая

Пирит

FeS2

10-5 - 100

ковалентно-металлическая

Галенит

PbS

10-5 - 100

ковалентно-металлическая

Сфалерит

ZnS

10 - 104

ковалентно-металлическая

Халькопирит

CuFeS2

10-4 - 10-1

ковалентно-металлическая

Пирротин

FeS

10-6 - 10-4

ковалентно-металлическая

Арсенопирит

FeAsS

10-5 - 10-1

ковалентно-металлическая

Ковелин

CuS

10-5 - 10-1

ковалентно-металлическая

Борнит

Cu2FeS4

10-5 - 10-1

ковалентно-металлическая

Магнетит

Fe3O4

10-5 - 10-2

ковалентно-металлическая

Хромит

(Fe,Mg) (Cr,Al,Fe) 2O4

3101

ковалентно-металлическая

Пиролюзит

MnO2

10-3 - 101

ковалентно-металлическая

Полупроводники с пониженной электропроводностью, 102<с<108

Шеелит

CaWO4

106 - 108

ионная

Антимонит

Sb2S3

104 - 106

ионно-ковалентная

Шпинель

MgAl2O4

104 - 106

ионно-ковалентная

Рутил

TiO2

4102

ионно-ковалентная

Молибденит

MoS2

103 - 102

ковалентная

Лимонит

FeOOH+FeOOH*nH2O

102 - 106

ионно-ковалентная

Касситерит

SnO2

10-3 - 104

ионно-ковалентная

Сфалерит

ZnS

101 - 104

ковалентно-металлическая

Киноварь

HgS

106 - 1010

ковалентно-металлическая

Диэлектрики, с>108

Флюорит

CaF2

1014 - 1015

ионная

Галит

NaCl

1014 - 1018

ионная

Сильвин

KI

109 - 1015

ионная

Кальцит

CaCO3

109 - 1014

ионная

Доломит

CaMg (CO32

107 - 1016

ионная

Арагонит

CaCO3

107 - 1014

ионная

Кварц

SiO2

1012 - 1016

ионно-ковалентная

Корунд

Al2O3

1014 - 1015

ионно-ковалентная

Сера

S

1012 - 1015

ковалентная

Ортоклаз

K [AlSi3O8]

1010 - 1014

ковалентная

Анортит

Ca [AlSi3O8]

1010 - 1014

ковалентная

Биотит

K [AlSi3O8]

1012 - 1015

ковалентная

Роговая обманка

NaCa2 [Al2Si6O22]

108 - 1014

ковалентная

Актинолит

Ca2Mg3 (OH) [Si8O22]

108 - 1014

ковалентная

Хлориты

- // - // - // - // -

109 - 1012

ковалентная

Эпидот

Ca2 (Fe, Al3O (OH) [SiO4] [Si2O7]

109 - 1014

ковалентная

Авгит

(Ca,Mg,Fe) [ (Al,Si) 2O6]

109 - 1014

ковалентная

Оливин

(Mg,Fe) 3SiO4

108 - 1010

ковалентная

Киноварь

HgS

106 - 1010

ковалентно-металлическая

С увеличением глубины осадочных пород в коре под влиянием возрастания геостатического давления их плотность естественным образом увеличивается, главным образом, из-за уменьшения пористости.

Изменение пористости и плотности осадочных пород при литогенезе происходит за счет двух факторов: физико-механического и геохимического. Первый обеспечивает уплотнение осадков и проявляется на стадии раннего диагенеза, второй служит причиной цементации и рекристаллизации горных пород на стадиях раннего и позднего катагенеза.

Ровные отложения одного типа, встречающиеся на разных глубинах, могут заметно различаться по пористости и плотности. Максимальное уплотнение характерно для глинистых пород, представляющих собой мелкодисперсные системы с пластиковыми связями, что обеспечивает их наибольшую пористость в исходном состоянии. Если в глине присутствует глинистая фракция, минеральная плотность породы уменьшается, а жесткость внутренних связей увеличивается. Песчаники с твердым кварцем и карбонатным цементом уплотняются гораздо меньше, чем песчаники с глинистым цементом. Степень уплотнения карбонатных пород также сильно зависит от степени глинистости: мергели по природе уплотнения приближаются к пластическим геологическим образованиям, а известняки приближаются к породам с жесткими связями. Количественно отмеченные закономерности характеризуются следующими показателями: свежеотложенные глинистые отложения, известняковые образования и рыхлые хорошо отсортированные пески имеют пористость соответственно 85-60, 60 и 45%, а пористость этих отложений - до глубины 3. -4 км уменьшается до 30-20, 15-20 и 10-15%.

Плотность осадочных пород увеличивается особенно быстро в промежутках верхних 500 метров.

Помимо пористости, минеральный состав существенно влияет на изменение плотности осадочных пород.

Магнитная восприимчивость горных пород варьируется в очень широком диапазоне - от долей до десятков тысяч 105 единиц. СИ, и зависит от соотношения в породе диа-, паро- и ферромагнитных минералов. Хотя в общем случае в породе присутствуют все три разновидности магнитов, ее «магнитный внешний вид» определяется главным образом содержанием и свойствами ферромагнитных минералов, которые обладают аномальной магнитной восприимчивостью по сравнению с остальными. Величина магнитной восприимчивости породы определяется тремя факторами:

  • Тип ферромагнетика.
  • Содержание ферромагнетика в породе.
  • Размер включений ферромагнетика.

Влияние типа ферромагнитного минерала на магнитную восприимчивость породы очевидно, так как эти минералы отличаются друг от друга часами.

Наиболее магнитным является магнетит, наименее слабыми ферромагнетиками: гематит, гетит и т. Д. При уменьшении магнитной восприимчивости ферромагнитные минералы имеют следующие значения: магнетит - титаномагнетит - пирротин - гематит - гетит, гидрогетит, гидрогематит.

В этой серии только положение титаномагнетита несколько неопределенно: при высоком содержании в нем молекулы титана он может стоять за пирротином.

Величина магнитной восприимчивости породы может служить приблизительным диагностическим признаком минерала - ферромагнетика, содержащегося в породе. Приблизительно, так как другие факторы влияют, прежде всего, на содержание ферромагнетика. Мы показываем это на примере рис. 4.27, который показывает определенный график магнитной восприимчивости сланцевых пород в геологическом разрезе месторождения золота.

Согласно минералогическим определениям эталонных коллекций образцов, в породах месторождения могут присутствовать магнетит и пирротин. Породы средней части разреза скважины практически не содержат ферромагнетиков, поскольку их <20-10 ~ 6 единиц. С.И. Вопрос о природе повышенного магнетизма сланцев верхней и нижней частей разреза может быть решен исходя из следующих соображений. Повышенный магнетизм ч порядка (500—1000) - 105 ед. в углеродистых сланцах, потому что они содержат микроскопически видимый пирротин. В значительно более магнитных карбонатно-слюдяно-кварцевых сланцах нижней части разреза невооруженным глазом ферромагнетик не обнаруживается, поэтому магнитная восприимчивость выше, чем у пирротина, ферромагнетика, в нашем случае магнетит может создать такой уровень.

Специальное исследование

Почему проводимость калийных минералов зависит от возраста?

При температуре выше 800 ° C текущий носитель в породе составляет. В калийных минералах он пополняется за счет радиоактивного распада.

19 K 40> 20 Ca 40 + c - + g

С увеличением абсолютного возраста породы количество ионов увеличивается, следовательно, энергия активации также увеличивается.

Из формулы для зависимости электропроводности от температуры имеем:
Электропроводность обратно пропорциональна энергии активации, то есть с увеличением энергии активации электропроводность уменьшается.

Заключение

Такой объект, как физика горных пород, является актуальным в настоящее время, поскольку он дает нам такие методы и возможности познания недр Земли, не разрушая их изнутри. Таким образом, трата времени и денег на получение информации о залежах полезных ископаемых, их объеме, плотности и всех петрофизических свойствах значительно сокращается.

Геофизик должен обладать огромными горизонтами знаний и умений, независимо от специфики работы и объектов исследования. Я считаю, что этот курс лекций и курсовая работа теоретически подготовили нас к самостоятельным измерениям физических параметров горных пород и руд.