Анализ физических характеристик геологических образований земной коры на примере Удоканского месторождения
Понятие петрофизики и физические свойства горных пород. Классификация минералов по электропроводности. Петрофизические зависимости и методы определения удельного электрического сопротивления пород, характеристика модели медно-порфирового месторождения.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.08.2010 |
| Размер файла | 5,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Анализ физических характеристик геологических образований земной коры на примере Удоканского месторождения
Курсовая работа
2010
Оглавление
- Введение 3
- Теоретическая часть 6
- Классификация минералов по электропроводности 6
- Петрофизические зависимости и методы определения удельного электрического сопротивления пород. 8
- Зависимость плотности эффузивных и интрузивных пород от их основности 12
- Петрофизика Удоканского месторождения 17
- Краткая геологическая характеристика месторождения. 18
- Петрофизическая характеристика месторождения 20
- Петрофизическая модель месторождения 21
- Петрофизическая модель медно-порфирового месторождения 22
- Специальное исследование 27
- Заключения 28
- Список используемой литературы: 29
Введение
Петрофизика, применительно к геологии,-- это область исследований физических свойств горных пород и руд с целью изучения истории геологического развития земной коры, геологического строения отдельных регионов, поисков и разведки полезных ископаемых. Детальная петрофизическая характеристика геологических образований является также основой структурной геофизики, т. е. обусловливает наиболееинформативное решение задач по изучению глубинного строения земной коры, региональной тектоники, поисков локальных структур, глубинного картирования, определения строения и мощности коллекторов, нефти и газа, руд и углей.
Физические свойства -- это характерные качества, присущие веществам (твердым, жидким, газообразным), их плотность, упругость, электропроводность, теплопроводность, магнитность, радиоактивность, и др. Большинство полезных ископаемых обладает особенными, аномальными физическими свойствами, что широко используется в различных областях промышленности и техники. Исследования физических свойств веществ являются задачей физики твердых тел, жидкостей и газов, а также ее частных наук, таких, как магнетизм, электричество, теплота и др. В различных областях науки и техники изучаются разные физические свойства и параметры веществ главным образом с целью их использования в промышленности. Исследования физических свойств в геологии и геофизике, проводящиеся для изучения процесса образований горных пород и руд, являются специфичными, характеризуются своими задачами, теорией и методикой и выделяются как область петрофизики.
Петрофизика является неразрывной, составной частью геофизики, наиболее тесно связанной с физикой веществ и петрологией. Из многих физических свойств горных пород петрофизикой изучаются главным образом свойства, создающие физические поля, которые могут быть измерены геофизическими методами. Возможность определения при аэрогеофизических, наземных и скважинных исследованиях физической характеристики различных образований в естественных условиях и на значительных глубинах расширяет область применения геофизики и круг решаемых ею задач. Изучение физических свойств и параметров горных пород и минералов лабораторными методами, с одновременными петрографическими и минералогическими исследованиями и с изменением внешних факторов, определяют возможность разработки теории петрофизики.
Физические свойства горных пород обусловливаются внутренней энергией систем и влиянием внешних факторов таких, как температура, давление, магнитное поле Земли. Для магматических и метаморфических пород и минерального скелета осадочных образований наблюдается глубокая связь физических свойств с кристаллохимией слагающих их минералов, в свою очередь определяющейся атомным строением веществ. Физические свойства различной природы зависят от строения внешних или внутренних электронных орбит атомов; особенностей электронной оболочки и массы ядер; строения ядер. Для ряда физических свойств элементов наблюдаются периодические изменения, соответствующие изменению химических свойств в порядке периодической системы Д. И. Менделеева. Как следствие этих связей, физические свойства горных пород являются функцией условий их образования и всех последующих изменений; в то же время они в значительной степени определяют ход геологических процессов--магматических, метаморфических, рудообразующих. Так, плотностная (гравитационная) дифференциация горных пород земной коры и верхней мантии обусловливает ряд тектонических процессов, оказывает существенное влияние на магматическую дифференциацию пород, на характер и степень метаморфизма. Упругие свойства горных пород играют значительную роль в возникновении и развитии различных форм дизъюнктивных или пликативных нарушений. Ферро- и парамагнетизм отражает геохимический режим кристаллизации магм, по-видимому, влияет на 'Начальный ход процесса. Несомненна зависимость многих геологических явлений от тепловых свойств образований земной коры и верхней мантии.
Использование физических свойств при классификации горных пород, а также изображение распределения петрофизических групп на картах, позволяют эффективно использовать физическую характеристику различных образований в геологии. При геологической съемке средних и крупных масштабов использование петрофизики позволяет более объективно разделять интрузивные породы на комплексы и фации, метаморфические и осадочные породы -- на серии и свиты; проводить корреляцию одновозрастных образований; выделять перспективные участки для поисков рудных месторождений, пласты с повышенными коллекторскими свойствами. Петрофизика горных пород, обнажающихся в современном срезе земной коры, является основой для интерпретации геофизических данных при исследовании фундаментов платформ и глубинного строения земной коры. [2]
Теоретическая часть
Классификация минералов по электропроводности
|
Проводники, с<10-6 |
|||||
|
Железо |
Fe |
(9-12) *10-8 |
Метал. |
Сам. |
|
|
Никель |
Ni |
(6-7) *10-8 |
Метал. |
Сам. |
|
|
Медь |
Cu |
1.6*10-8 |
Метал. |
Сам. |
|
|
Серебро |
Ag |
1.5*10-8 |
Метал. |
Сам. |
|
|
Платина |
Pt |
9.8*10-8 |
Метал. |
Сам. |
|
|
Ртуть |
Hg |
95*10-8 |
Метал. |
Сам. |
|
|
Золото |
Au |
2*10-8 |
Метал. |
Сам. |
|
|
Висмут |
Bi |
(12-14) *10-8 |
Метал. |
Сам. |
|
|
Полупроводники с повышенной электропроводностью, 10-6<с<102 |
|||||
|
Касситерит |
SnO2 |
10-3 - 104 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Куприт |
Cu2O |
10-1 - 100 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Ильменит |
FeTiO2 |
10-3 - 100 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Титаномагнетит |
Fe(Fe3+, Ti)2O4 |
10-4 - 100 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Уранинит |
UO2 |
10-2 - 101 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Гематит |
б-Fe2O3 |
10-1 - 102 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Графит |
С |
10-4 - 100 |
ковалентно-метал. |
Сам. |
|
|
Пирит |
FeS2 |
10-5 - 100 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Галенит |
PbS |
10-5 - 100 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Сфалерит |
ZnS |
10 - 104 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Халькопирит |
CuFeS2 |
10-4 - 10-1 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Пирротин |
FeS |
10-6 - 10-4 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Арсенопирит |
FeAsS |
10-5 - 10-1 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Ковелин |
CuS |
10-5 - 10-1 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Борнит |
Cu2FeS4 |
10-5 - 10-1 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Магнетит |
Fe3O4 |
10-5 - 10-2 |
ковалентно-метал. |
Окс. |
|
|
Хромит |
(Fe,Mg)(Cr,Al,Fe)2O4 |
3*101 |
ковалентно-метал. |
Окс. |
|
|
Пиролюзит |
MnO2 |
10-3 - 101 |
ковалентно-метал. |
Окс. |
|
|
Полупроводники с пониженной электропроводностью, 102<с<108 |
|||||
|
Шеелит |
CaWO4 |
106 - 108 |
ионная |
Окс. |
|
|
Антимонит |
Sb2S3 |
104 - 106 |
ионно-ковал. |
Сульф. |
|
|
Шпинель |
MgAl2O4 |
104 - 106 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Рутил |
TiO2 |
4*102 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Молибденит |
MoS2 |
103 - 102 |
Ковал. |
Окс. |
|
|
Лимонит |
FeOOH+FeOOH*nH2O |
102 - 106 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Касситерит |
SnO2 |
10-3 - 104 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Сфалерит |
ZnS |
101 - 104 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Киноварь |
HgS |
106 - 1010 |
ковалентно-метал. |
Сульф. |
|
|
Диэлектрики, с>108 |
|||||
|
Флюорит |
CaF2 |
1014 - 1015 |
ионная |
ГКВ |
|
|
Галит |
NaCl |
1014 - 1018 |
ионная |
ГКВ |
|
|
Сильвин |
KI |
109 - 1015 |
ионная |
ГКВ |
|
|
Кальцит |
CaCO3 |
109 - 1014 |
ионная |
ГКВ |
|
|
Доломит |
CaMg(CO3)2 |
107 - 1016 |
ионная |
ГКВ |
|
|
Арагонит |
CaCO3 |
107 - 1014 |
ионная |
ГКВ |
|
|
Кварц |
SiO2 |
1012 - 1016 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Корунд |
Al2O3 |
1014 - 1015 |
ионно-ковал. |
Окс. |
|
|
Сера |
S |
1012 - 1015 |
Ковал. |
Сам. |
|
|
Ортоклаз |
K[AlSi3O8] |
1010 - 1014 |
Ковал. |
Si-AlSI |
|
|
Анортит |
Ca[AlSi3O8] |
1010 - 1014 |
Ковал. |
Si-AlSI |
|
|
Биотит |
K[AlSi3O8] |
1012 - 1015 |
Ковал. |
Si-AlSI |
|
|
Роговая обманка |
NaCa2[Al2Si6O22] |
108 - 1014 |
Ковал. |
Si-AlSI |
|
|
Актинолит |
Ca2Mg3(OH)[Si8O22] |
108 - 1014 |
Ковал. |
Si-AlSI |
|
|
Хлориты |
109 - 1012 |
Ковал. |
Si-AlSI |
||
|
Эпидот |
109 - 1014 |
Ковал. |
Si-AlSI |
||
|
Авгит |
(Ca,Mg,Fe)[(Al,Si)2O6] |
109 - 1014 |
Ковал. |
Si-AlSI |
|
|
Оливин |
(Mg,Fe)3SiO4 |
108 - 1010 |
Ковале. |
Si-AlSI |
|
|
Киноварь |
HgS |
106 - 1010 |
ковалентно-метал. |
Сам. |
*Примечание: Сам.- самородные элементы; Окс. - оксиды; Сульф. - сульфиды; ГКВ - галоиды, карбонаты, вольфрамиты; Si-AlSI - силикаты и алюмосиликаты.
Большинство рудных минералов -- галенит, борнит, ковеллин, магнетит, пирит, пирротин, халькопирит и др. обладают электронной проводимостью. Их удельное сопротивление 10-6-- 10-2 Ом*м. Электронной проводимостью обладает графит (за счет р-электронов внутренних орбит). Породообразующие минералы горных пород -- калиевые полевые шпаты, плагиоклазы, роговая обманка, пироксены, оливин, нефелин, кварц и другие характеризуются свойствами полупроводников или диэлектриков и обладают очень высоким сопротивлением (106--1012 Ом * м). Устанавливается связь между сопротивлением и плотностью.минералов. Минералы с наиболее высокой плотностью (самородные металлы, рудные минералы) характеризуются высокой проводимостью в связи с металлической, ионно-металлической и ковалентно-.металлической формой кристаллической связи. Удельное сопротивление минералов средней плотности может быть как очень высоким, что типично для ковалентных соединений, так и низким -- при смешанной форме связи. Минералы относительно низкой плотности, имеющие ионную или ковалентную формы связи, обладают наиболее высоким сопротивлением.
Петрофизические зависимости и методы определения удельного электрического сопротивления пород
Для измерения удельного электрического сопротивления пород применяют двух- и четырехэлектродный способы. В двухэлектродном способе путем измерения электрического сопротивления R, длины l и площади поперечного сечения S образца рассчитывают удельное сопротивление с. Электроды располагают симметрично относительно друг друга с противоположных сторон образца. В четырехэлектродном способе измеряется падение напряжения ДU между приемными электродами, происходящее при пропускании тока i через питающие электроды, тогда
где К -- коэффициент, зависящий от формы, размеров образца и расстояния между приемными и питающими электродами.
Преимущество четырехэлектродного метода -- исключение приэлектродной поляризации.
Основное условие получения по образцам данных, соответствующих удельному сопротивлению горных пород в естественных условиях залегания, -- проведение измерений с предварительным насыщением образцов водой, идентичной по минерализации пластовым водам. При пористости пород более 5% насыщение образцов проводится замачиванием, при меньшей пористости -- под вакуумом в специальных эксикаторах.
Для измерения с низкоомных пород применяется метод амперметр-вольтметра (рис. 92) или мостиковые схемы на постоянном токе; для высокоомных пород используется высокочувствительный гальванометр. При измерении сопротивлений более 1016 Ом применяется электрометр. Измерительные электроды при двухэлектродном способе на постоянном токе могут быть плоскими, штыревыми, кольцевыми или точечными. При измерении электрического сопротивления двухэлектродным способом методом постоянного тока существенные ошибки вносят поверхностные токи, поляризация и переходное сопротивление. Переходное сопротивление уменьшается путем шлифовки поверхности образцов, покрытия контактных поверхностей графитом, распыленным металлом, специальной маетой, серебряной коллоидальной пленкой. Для учета влияния поляризации электродов измеряют ток поляризации.
Для исключения влияния поверхностных токов применяется охранное кольцо, которое изготавливается из того же материала, что и электроды и включается в цепь тока, минуя прибор, измеряющий силу тока. Применение двух охранных колец.позволяет производить измерения при прямом и обратном направлениях тока через образец и тем самым уменьшить влияние токов поляризации. При массовых измерениях часто применяется двухэлектродный метод сопротивления заземления. Электроды погружаются в образец на глубину, равную их радиусу. Сопротивление заземлений RЭ зависит от радиуса электродов r и удельного сопротивления образца р:
С целью уменьшения влияния поляризационных эффектов, а также изменения сопротивления в приэлектродных зонах широко применяются двухэлектродные способы измерения с на переменном токе. В переменных электрических полях с увеличением частоты тока уменьшается роль приэлектродных эффектов и объемной поляризации.
Однако при измерении с на переменном токе следует учесть емкостные эффекты, возникающие из-за отсутствия общей заземленной точки у генераторных и измерительных устройств и увеличивающиеся с увеличением частоты переменного тока. Измерение удельного сопротивления образцов на низких частотах производится мостовым методом (рис. 93), на радиочастотах -- мостовым (рис. 94), резонансным и импульсным методами. Для горных пород с большими электрическими потерями применяется мостовая схема с параллельным включением сопротивления и емкости, для пород с малыми электрическими потерями -- мосты с последовательным соединением сопротивления и емкости. При низких частотах индикатором баланса моста служит ламповый вольтметр или осциллограф. При высоких частотах используются радиокомпараторы. Резонансный метод определения удельного сопротивления базируется на измерении добротности контуров. Импульсный метод определения удельного сопротивления применяется для высокоомных пород. Схемы, основанные на импульсном принципе, свободны от поляризационных, емкостных эффектов и нагрева. Измеряя величину двух соседних амплитуд затухающего колебания, можно определить сопротивление пород, поскольку колебания контура затухают по закону, определяемому добротностью контура, а последняя зависит от сопротивления породы.
В четырехэлектродном способе ток в образце вводится с помощью двух питающих электродов. С помощью второй пары электродов (измерительные) измеряется разность потенциалов. Существуют две схемы расположения электродов (рис. 95). При линейном расположении (рис. 95, а) коэффициент k определяется расстоянием между питающими L и измерительными электродами
В случае расположения электродов по второй схеме (рис. 95, б) коэффициент установки зависит от площади поперечного сечения образца
При определении сопротивления высокоомных пород применяется охранное кольцо с целью устранения ошибок, обусловленных поверхностными токами. При линейном расположении электродов форма образца может быть произвольной, но поверхность, на которой располагаются электроды, должна быть плоской. В случае расположения электродов по схеме (см. рис. 95, а) образец должен иметь форму цилиндра или параллелепипеда. При четырехэлектродном способе обычно применяется компенсационная схема измерения. Это позволяет исключить ошибки, обусловленные сопротивлением электродов. Разность потенциалов измеряется потенциометром или стрелочным компенсатором. При определении сопротивления высокоомных пород применяются также ламповые вольтметры с высоким входным сопротивлением, либо электрометры.
Наряду с двух- и четырехэлектродными способами измерения сопротивления пород на практике применяются также методы потенциалов, методы сравнения сопротивления пород с эталонной жидкостью и др.
Зависимость плотности эффузивных и интрузивных пород от их основности
В породах нормального (щелочноземельного) ряда наиболее низкой средней плотностью характеризуются граниты. По химическому составу они по сравнению с другими интрузивными породами отличаются наибольшим содержанием кремнезема и наименьшим фемических окислов.
Характерно также наименьшее (за исключением пород ультраосновного состава) содержание окислов алюминия и кальция. От гранитов до габбро наблюдается постепенное возрастание плотности, которое определяется увеличением содержания в породах фемических окислов и уменьшением кремнезема. Большое значение имеет также увеличение содержания окислов кальция (от альбита до битовнита), т. е. направленный их изоморфизм. В группе ультраосновных пород изменение плотности происходит более резко и определяется главным образом большим содержанием фемических компонентов.
Плотность пород щелочного ряда, при одинаковом содержании кремнезема с породами нормального ряда, ниже, что обусловлено высоким содержанием щелочных элементов с большим атомным радиусом, образующим минералы менее плотных упаковок.
В нормальном ряду эффузивных пород от кислых к основным происходит возрастание содержания фемических компонентов и окислов кальция и соответственно уменьшение содержания кремнезема, окислов калия и натрия. Наиболее резкое изменение состава наблюдается при переходе от основных к ультраосновным разностям так же, как и в интрузивных породах нормального ряда. При общем повышении плотности от кислых к основным эффузивам устанавливается более высокое значение средней плотности для всех разновидностей палеотипных пород.
Общее повышение плотности в рядах липарит-базальт и кварцевый порфир -- диабаз определяется уменьшением содержания салических и увеличением содержания фермических минералов. Кроме постепенного увеличения плотности, можно отметить широкие пределы ее колебания. Эти пределы значительно больше для всех кайнотипных аналогов по сравнению с палеотипными, а верхние пределы для последних во всех случаях выше, чем для кайнотипных. Широкий диапазон изменения плотности эффузивных пород близкого минерального состава обусловлен: 1) различием первоначальной структуры.и текстуры; 2) последующим диагенезом.
Зависимость удельного электрического сопротивления осадочных обломочных и малоглинистых пород (песчаников, песков, известняков, доломитов) от влажности и пористости однозначна. Чем больше пористость, тем выше влажность и меньше сопротивление пород. Эта зависимость хорошо изучена для пород различного литологического состава, разной цементации и структуры и используется для определения пористости по с. Для исключения влияния минерализации вод применяется параметр пористости РП, равный отношению удельного сопротивления пористой водонасышенной породы свп к сопротивлению насыщающего ее раствора св.
Осредненные кривые Pn=f(kП) представлены на рисунке. Для малопористых пород (kп = 0-4%) наблюдается более резко выраженная зависимость с от влажности, чем для высокопористых. Низкий процент перового раствора содержат плотные песчаники, известняки, доломиты.
Глинистые породы следует рассматривать как трехкомпонентные ассоциации, поскольку наряду с высокоомными минералами и перовым раствором в них присутствуют минералы из групп цеолитов и глин, которые имеют относительно низкое сопротивление. Поэтому сопротивление глинистой породы существенно зависит от количества глинистого материала и характера его распределения.
В основу петрофизической классификации пород гэббро-долеритовой формации положены следующие сведения: законы распределения и числовые статистические характеристики магнитной восприимчивости, остаточной намагниченности, плотности, Q-фактор а, особенности направлений JП, стабильность к термораемагничиванию и переменному полю, тип ферромагнетика (по температуре Кюри). Учитывался также возраст, минерально-геохимический состав, степень дифференцированности и рудоносности пород. Э. Н. выделяют пять петрофнзических групп интрузивных пород Норильского района.
По существу это -- обобщенные петрофизические структурно-вещественные комплексы (ПСВК).
Первая группа -- слабодифференцированные интрузии оливиновых долеритов и габбро-долеритов, слагающие силы и пластообразные залежи мощностью до 250 м. Отличительной особенностью группы является обратная полярность остаточной намагниченности. Носителями магнетизма в траппах обратной полярности являются титаномагнетит и пирротин. Траппы характеризуются относительной стабильностью к действию переменного магнитного поля Относительно высокая плотность пород (2,98) и малая величина дисперсии (±0,11) отражают слабые постмагматические изменения пород и однообразие состава. По величине остаточная намагниченность в среднем преобладает над индуктивной (Q = l,45), что определяет в основном отрицательные магнитные аномалии над породами этой группы интенсивностью 300--1300 нТл.
Вторая группа -- слабодифференцированные пойкило-офитовые долериты и оливинсодержащие габбро-долериты, слагающие силлы и пологосекущие тела. Термомагнитный анализ указывает на двухфазный состав ферромагнетиков с температурами Кюри 510 и 200°С (титаномагнетит и пирротин). Значения плотности и величины намагниченности относительно невысокие. Направления JП положительные с большими углами наклонения. Суммарная намагниченность около 1 А/м. По петрофизическим и минералого-геохимическим особенностям вторая группа является аналогом катангского траппового комплекса Тунгусской синеклизы.
Силлы и пологосекущие тела титан-авгитовых долеритов и трахидолеритов мощностью до 50 м выделяются в третью группу. Для них характерны выдержанность состава, отсутствие заметных следов дифференциации, однофазный состав ферромагнетиков -- магнетит с и = 560°С. Характерна повышенная чувствительность намагниченности к термальным воздействиям. Над выходами пород наблюдаются магнитные аномалии, как положительные, так и отрицательные, с амплитудой до 100--500 нТл.
В четвертую петрофизическую группу Э. Н. Линд включает рудоносные дифференцированные интрузии габбро-долеритов Норильского комплекса. Общей особенностью интрузивов является их расслоенность. В полнодифференцированных телах снизу вверх происходит уменьшение количества оливина: пикритовые и троктолитовые, оливиновые, оли-винсодержащне и безоливиновые габбро-долериты, переходящие в лейкократовые габбро и габбро-диориты. Для рудоносных интрузивов характерно обязательное присутствие такситовых габбро-долеритов.
Породы дифференцированных интрузией четвертой группы отличаются от остальных трапповых пород относительно высокими значениями магнитной восприимчивости, остаточной намагниченности и плотности, изменяющимися в разных дифференциатах, высокой стабильностью остаточной намагниченности по отношению к переменному магнитному полю, большой кучностью направлений векторов остаточной намагниченности, однофазным составом ферромагнетика. В дифференцированных интрузиях он представлен магнетитом с температурой Кюри 560° С; в сульфидных рудах появляется моноклинный пирротин с температурой Кюри 350° С. В рудоносных частях породы этой группы обогащены сульфидами -- халькопиритом, пирротином, пентландитом, марказитом и пиритом, а также магнетитом и хромитом.
Интрузии четвертой группы фиксируются локальными аномалиями силы тяжести и сложными по форме преимущественно положительными магнитными аномалиями.
Пятую петрофизическую группу составляют слабодифференцированные оливиновые и троктолитовые габбро-долериты. Они отличаются низкими значениями магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности и высокими -- плотности, что указывает на повышенно-основной состав пород и слабую степень постмагматических изменений. Типоморфными признаками пород группы являются аномально большой разброс направлений остаточной намагниченности и разнообразие кривых размагничивания переменных магнитным полем.
Таким образом, по совокупности петрофизических признаков каждая из выделенных групп (ПСВК) является индивидуальной, набор признаков каждой группы полностью не повторяется ни в одной другой. Наибольшей индивидуальностью отличается четвертую петрофизическая группа дифференцированных интрузией, с которыми генетически связано медно-никелевое сульфидное оруденение. Формирование сульфидного оруденения и формирование габбро-долеритов -- это единый генетически связанный процесс. И как любой рудообразующий процесс, образование рудоносных дифференцированных габбро-долерптов является уникальным и по стечению обстоятельств и по его результату. Это отразилось в петрофизической индивидуальности дифференцированных интрузий. Кроме того, дифференцированные интрузии Норильского района и связанные с ними сульфидные месторождения являются показательным примером того, что физические свойства пород и минералов являются не только следствием геологического процесса, но могут влиять на ход и результат последнего.
Петрофизика Удоканского месторождения
К стратиформным месторождения относятся пластовые месторождения меди, залегающие в терригенных толщах и не имеющие связи с магматическими породами. Они представлены крупными месторождениями медистых песчаников и медистых сланцев. Медистые песчаники в Прибайкалье (Удокан).
Приурочены к депрессиям, выполненным ритмично переслаивающимися песчаниками, сланцами и доломитами лагунно-дельтовых и прибрежно-морских фаций. Эти отложения, характеризующиеся повышенным содержанием органического углерода (>2%), слагают начальные трансгрессивные или конечные регрессивные части разреза.
Рудные тела представлены согласными пластовыми, линзовидными и лентообразными залежами, обычно пологими. Мощность их от десятков сантиметров до первых десятков метров, они значительно выдержаны по площади. Характерны многоярусные залежи, имеющие постепенные переходы к слабоминерализованным породам. Местами встречаются секущие рудные жилы и зоны дробления. Главные рудные минералы -- халькозин, борнит, халькопирит, пирит, второстепенные--блеклые руды и ковеллин, иногда галенит, сфалерит и др.; главные жильные минералы-- кварц, кальцит и барит. Кроме Сu из руд извлекают Pb, Zn, Ag и рассеянные элементы.
Краткая геологическая характеристика месторождения
Удокан. Расположен в Северном Прибайкалье. Участок сложен толщей метаморфизованных миогеосинклинальных карбонатно-терригенных отложений удоканской серии нижнего протерозоя. Рудоносная пачка мощностью 20--330 м 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 15км), 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 три типа руд: пирит-халь-копиритовые, 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 четыре зональных серии регрессивного типа, в каждой 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 четыре стадии рудообразования. В первые две стадии -- седиментационную 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--400 °С (по данным декрепитации). Контактово-метаморфический процесс, связанный с дайками габбро-диабазов, привел к более интенсивной регенерации сульфидов и возникновению в приконтактовой зоне мелких, но довольно богатых кварц-сульфидных тел с температурой образования 300--450 °С. Руды Удокана характеризуются колебаниями д34S от +13,5 до --21,8% при резко повышенном количестве ее легких изотопов, что указывает на биогенное происхождение серы.
Петрофизическая характеристика месторождения
Петрофизические характеристики медистых песчаников Удоканского месторождения (таблица №1)
|
у |
s |
чср |
чmin |
чmax |
сср |
сmax |
сmax |
зср |
зmin |
зmax |
N |
|
|
г/см3 |
10-6 ед. СГС |
Ом*м |
% |
|||||||||
|
2,69 |
0,8 |
50 |
5 |
100 |
-- |
3*102 |
103 |
-- |
3 |
8 |
21 |
Медистые песчаники по сравнению с другими породами песчано-сланце-вой толщи обладают повышенным сопротивлением (300--1000 Ом-м). Для медистых песчаников характерна повышенная поляризуемость (3--8%). По плотности и магнитным свойствам медистые песчаники слабо отличаются от других пород.
Петрофизическая модель месторождения
Каждый геологический объект комплексом свойств, в том числе и физических. В зависимости от цели исследования один и тот же геологический объект рассматривается с разных позиций. При этом, свойства объекта, значимые при его изучении для конкретной цели, могут оказаться несущественными, если цель исследования изменилась. Абстрактное отображение объекта, адекватное исследуемым объектам в отношении некоторых заданных критериев, называется моделью объекта.
Под петрофизической моделью (ПФМ) объекта понимают объемное распределение в геологическом пространстве различных физических параметров, характиризующих главные петроизические структуно-вещественные комплексы изучаемого рудного поля, месторождения полезного ископаемого рудного тела или другого геологического объекта.
Сведения о форме, размерах, условиях залегания и физических свойствах моделируемого класса объектов получают в ходе изучения и обобщения геометрических и физических параметров выбранных заранее природных эталонов.
ПФМ отображает пространственное распределение петрофизичеких неоднородностей геологического объекта и вмещающей седы, а также описывает физические и структурно-вещественные свойства этих неоднородностей. При этом под петрофизической неоднородностью понимается часть геологического пространства, отличающаяся от остального по физическому параметру или совокупности физических параметров, по которым могут быть проведены ее границы. Границы петрофизической неоднородности не обязательно должны совпадать с границами геологических тел, выделенных по иным свойствам. Петрофизические неоднородности как структурные элементы модели должны удовлетворять двум требованиям: а) выделение петрофизических неоднородностей должно способствовать решению поставленной геологической задачи; б) выделенные петрофизические неоднородности должны находить отражение в геофизических полях заданной детальности.
Свойства петрофизической модели:
1. Модели являются адресными. Они могут быть эффективно использованы для решения геологической задачи, для которой они создавались. При изменении геологической задачи в петрофизическую модель объекта необходимо внести изменения или создать новую модель.
2. Модель подобна геологическому объекту только в пределах рассматриваемых свойств. Петрофизическая модель отображает объект не только со стороны его физических свойств. В конкретных моделях могут отображаться разные особенности физической характеристики геологического объекта.
3. Петрофизическая модель зависит от физико-геологической изученности объекта и среды и является ее результатом. Появление новых минералогических, геологических, петрофизических и геофизических сведений об используемом объекте может существенно изменить его ПФМ.
4. ПФМ почти всегда носит комплексный характер, т.е. описывает моделируемый объект с точки зрения его отличия от вмещающей среды по нескольким петрофизическим параметрам.
Петрофизическая модель медно-порфирового месторождения
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. Месторождения формируются в специфических геоструктурах -- вулкано-плутонических поясах геосинклинально-складчатых систем.
Собственно медно-порфировые месторождения образуются в завершение ранних стадий развития эвгеосинклиналей и приурочены к ассоциации вулканогенной базальтоидной и плутоногенной габбро-диорит-кварцево-диоритовой формаций. Медно-молибден-порфировые месторождения формируются в миогеосинклиналях на орогенном этапе их развития и приурочены к ассоциации пород более кислого состава -- андезитоидная и диорит-гранодиорит-монцонитовая формации. Названные ассоциации принадлежат к начальным стадиям становления вулкано-плутонических поясов. Они сменяются формациями более кислых вулканогенных и плутоногенных пород, с которыми ассоциирует редкометалльное и золото-серебряное оруденение.
На месторождениях широко развиты гидротермальные изменения пород (калишпатизация, биотитизация, серицитизация, хлоритизация и др.), 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 (сотни метров в поперечнике) при низких содержаниях рудных элементов: меди порядка 0,2-- 0,7%, молибдена -- 0,005--0,015%. Руды содержат в небольшом количестве золото, серебро, селен. Главными признаками ПФМ медно-порфировых месторождений являются :
а) повышенные магнитность и плотность рудоносных гранитоидов в сравнении с вулканогенно-осадочными породами рамы;
б) близкие тенденции в поведении физических параметров пород при оруденении и гидротермальном изменении;
в) низкая магнитность руд и большинства гидротермально измененных пород;
г) повышенная поляризуемость и слабоповышенная электропроводность руд и метасоматитов;
д) единая зональность изменения физических параметров рудовмещающих пород и рудных тел.
При сохранении общей тенденции. -- более высокие поляризуемость и электропроводность руд в сравнении с вмещающими породами -- руды медно-порфировых месторождений менее значительно отличаются от вмещающих пород по электрическим параметрам, нежели руды колчеданных или скарново-магнетитовых месторождений.
Обобщенная петрофизическая модель медно-молибден-порфирового месторождения представлена на рисунке 10.44.
Петрофизические изменения пород, связанные с медно-порфировым оруденением, захватывают большие объемы пород и распространяются далеко (сотни метров) за пределы рудных тел. Главное в модели -- петрофизическая зональность (закономерное следование в пространстве пород с различным набором физических параметров), согласующаяся с метасоматической и рудной зональностью.
Повышение электропроводности пород обусловлено их повышенной пористостью и сульфидоносностью. В пределах области низкой магнитности и повышенной электропроводности выделяются две петрофизические зоны -- повышенной и пониженной радиоактивности, занимающие различное положение относительно рудных тел.
Стержнем зональной структуры медно-порфировых месторождений является рудоносный порфировый шток. 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. Наличие калийсодержащих минералов в метасоматитах, а также относительно высокая температура минералообразования калишпат-биотитовых метасоматитов явились причиной слабого повышения радиоактивности пород зоны, не характерного для других пород зональной структуры. Зона вмещает медно-молибденовое оруденение, представленное вкрапленностью молибденита с халькопиритом в калишпат-биотитавых метасоматитах и халькопирита (до 1--3%) с пиритом в хлорит-серицитовых. В вертикальном разрезе зоны молибденовая минерализация сменяется медно-молибденовой, а затем -- медной, увеличивается количество сульфидов в метасоматитах, и, соответственно, их поляризуемость ( до 10%).
Зона пониженной радиоактивности обрамляет рудное тело и представлена относительно низкотемпературными метасоматитами типа пропилитов (элидот, хлорит, кварц, карбонат, пирит). Породы зоны характеризуются повышенной поляризуемостью за счет вкрапленности пирита, количество которого возрастает в направлении к границам рудного тела. Здесь же развита не имеющая промышленного значения свинцово-цинковая сульфидная минерализация. Фактически тело медно-молибденовых руд оказывается окруженным чехлом интенсивно сульфидированных (пиритизированных) пород с повышенной и высокой (до 20--25%) поляризуемостью, превышающей поляризуемость медно-молибденовых руд. На глубине, на уровне молибденитовой минерализации, подзона- повышенной и высокой поляризуемости (пиритизации) сменяется зоной повышенной магнитности, сложенной относительно высокотемпературными метасоматитами с вкрапленностью магнетита.
Специальное исследование
Почему изменяется электропроводность породы при высоких температурах?
Всестороннее давление, меняющееся в верхних частях мантии Земли в пределах 0,1--2 ГПа, у большинства пород не вызывает существенных изменений удельного электрического сопротивления.
У малопористых пород, лишенных адсорбированной влаги, с увеличением давления обычно происходит небольшое снижение удельного электрического сопротивления, как, например, у гранита: при давлении 0,1 ГПа образец имел р-7,6-107 Ом-м, а при 2 ГПа -- 5,6-Ю7 Ом-м.
Наибольшее влияние на сопротивление пород при изменениях давления отмечается, естественно, у осадочных образований. Так, у песчаников с глинистым цементом электросопротивление с увеличением давления растет, достигая максимума при давлении 0,25 ГПа (сопротивление увеличивается вдвое). Экспериментально в лабораторных условиях установлены следующие особенности: чем больше пористость породы и минерализация поровых растворов, том меньше она увеличивает электрическое сопротивление с ростом давления. Этот эффект усиливается с увеличением глинистости.
Заключения
Выполненный анализ, систематизация и обобщение многочисленных данных по физической характеристике геологических образований земной коры позволят более полно использовать эти данные в геологии и в геофизике, будут способствовать повышению эффективности геолого-геофизических исследований при поисках рудных месторождений.
Список используемой литературы:
1. Петрофизика: Учебник для вузов/Вахромеев Г.С., Ерофеев Л.Я., Канайкин В.С., Номоконова Г.Г. - Томск: Издательство ТГУ 1997.
2. Курс рудных месторождений/Смиронов В.И.и др. - М.:1986.
3. Рудные месторождения СССР.-М.: Недра, 1978.- 2ой том.
4. Физические св-ва горных пород и полезных ископаемых.-М.: Недра, 1984.
Подобные документы
Классификация, состав и степень распространения минералов и горных пород в вещественном составе земной коры. Генезис магматических, метаморфических и осадочных пород. Океанические и континентальные блоки земной коры, анализ их структурных элементов.
дипломная работа [690,1 K], добавлен 11.11.2009Геологическая характеристика и анализ состава минералов Верхнекамского месторождения калийных солей. Определение соотношения чисел минералов разных химических элементов. Описание минералов-микропримесей нерастворимого остатка соляных пород месторождения.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 27.06.2015Классификация пор горных пород. Виды поляризации и ее характеристики. Диэлектрическая проницаемость пород-коллекторов. Абсорбционная емкость диэлектриков. Диэлектрические характеристики образцов кернов ковыктинского месторождения в зависимости от частоты.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.05.2013Процессы, протекающие в горных породах под действием электрического поля. Классификация минералов по электропроводности. Физические свойства бурых углей и антрацитов. Метаморфическое преобразование керогена. Петрофизическая модель месторождения.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 04.08.2014Общая характеристика осадочных горных пород как существующих в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры. Образование осадочного материала, виды выветривания. Согласное залегание пластов горных пород, типы месторождений.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 08.02.2016История развития методов определения возраста Земли. Методы восстановления физико-географической обстановки прошлых эпох и движений земной коры. Фациальный анализ морских и континентальных отложений. Анализ геологических и палеогеографических карт.
реферат [22,8 K], добавлен 24.05.2010Декриптометрические методы исследования минералов, пород и руд, их распространение. Типизация вакуумных декриптограмм пород гранитоидного ряда. Обработка и интерпретация результатов вакуумно-декриптометрических анализов метасоматически измененных пород.
контрольная работа [702,3 K], добавлен 21.06.2016Изучение механических свойств пород и явлений, происходящих в породах в процессе разработки месторождений полезных ископаемых. Классификация минералов по химическому составу и генезису. Кристаллическая решетка минералов. Структура и текстура горных пород.
презентация [1,6 M], добавлен 24.10.2014Внутреннее строение Земли. Неровности земной поверхности. Горные породы: механические сочетания разных минералов. Классификация горных пород по происхождению. Свойства горных пород. Полезные ископаемые - горные породы и минералы, используемые человеком.
презентация [6,3 M], добавлен 23.10.2010Типы трещин, понятия о трещиноватости и её видах. Ее значение в горном деле и геологии. Инженерно-геологические условия Нойон-Тологойского месторождения полиметаллических руд. Влияние трещиноватости на изменение физико-механических свойств горных пород.
курсовая работа [899,3 K], добавлен 15.01.2011
