Основные физико-механические свойства горных пород

Категория:

   Буровое оборудование

Публикация:

   Основные физико-механические свойства горных пород

Читать далее:

   Конструкция скважины

Основные физико-механические свойства горных пород

Физико-механические свойства горных пород определяются следующими показателями: твердостью, удельным весом, разрыхляемостыо, плотностью, пористостью, влажностью, набуханием и водонепроницаемостью, углом естественного откоса, углом внутреннего трения, сцеплением, прочностью на сжатие и растяжение, модулем упругости и коэффициентом Пуассона.

Твердость характеризует способность породы оказывать сопротивление проникновению в нее другого тела. Твердость измеряется разными способами: вдавливанием в образцы штампов различной формы, царапанием, сверлением, шлифованием, методом затухающих колебаний маятника и т. д.

Влагоемкость — способность пород вмещать в себя то или иное количество воды. Численно влагоемкость выражается так же, как и влажность.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Различают наибольшую влагоемкость, когда все пустоты породы заполнены водой, и наименьшую, характеризующую способность породы удерживать некоторое количество воды силами молекулярного сцепления.

Водопроницаемость породы — способность пропускать сквозь себя воду. Для рыхлых и сыпучих пород водопроницаемость определяется по формуле

Набухание — способность породы увеличивать свой объем при насыщении водой. Набухание характеризуется коэффициентом набухания, представляющим собой отношение объема набухшей породы к первоначальному объему.

Угол внутреннего трения, коэффициент внутреннего трения и коэффициент сцепления являются показателями механических свойств горных пород, учитываемых при аналитических расчетах, в частности, при определении величины горного давления.

Коэффициент внутреннего трения представляет собой отношение приращения разрушающего значения касательного напряжения к соответствующему приращению нормального напряжения на поверхности сдвига.

Угол внутреннего трения — это угол, тангенс которого численно равен коэффициенту внутреннего трения.

Коэффициент сцепления — показатель прочности горной породы, равный наибольшей величине касательного напряжения, которое выдерживает, не разрушаясь, горная порода при сдвиге.

В зависимости от степени изнашивания бурового инструмента породы подразделяются на группы: высокоабразивные, среднеабразивные и малоабразивные.

Все горные породы в той или иной степени являются телами упругими, претерпевающими деформации под воздействием внешних нагрузок; при этом последние могут сохраняться или исчезать после снятия нагрузки. В первом случае они называются пластичными, а во втором — упругими.

—

Горные породы состоят из минеральных частиц, связанных между собой силами молекулярного взаимодействия или цементирующими материалами. По степени связности они разделяются на скальные, связные, рыхлые (сыпучие) и плывучие.

Скальные породы отличаются большой силой сцепления между частицами. К ним относятся кристаллические породы (гранит, кварцит, мрамор и т. д.) и обломочные сцементированные породы (конгломераты, песчаники и др.).

Скальные породы разделяются на хрупкие, хрупкопластич-ные и пластичные. На разрушение пластичных пород затрачивается больше работы, чем на разрушение хрупких.

Скальные породы могут быть монолитные и трещиноватые. Стенки скважин, пройденных в скальных породах, устойчивы за исключением трещиноватых, раздробленных участков.

Следует также различать две группы скальных пород: содержащих свободный кварц и бескварцевые. Кварцевые породы бурятся труднее и быстрее истирают породоразрушающий инструмент.

Связные породы характеризуются изменяющимися силами сцепления между частицами в зависимости от их влажности (глинистые породы, мел и др.). Разбуриваются эти породы сравнительно легко. Стенки скважин в связных породах устойчивы и не нуждаются в креплении. Однако среди глин встречаются такие, которые жадно впитывают воду, увеличиваясь при этом в объеме и вызывая сужение ствола скважины.

Рыхлые (сыпучие) породы представляют собой скопления частиц различной формы и размеров (пески, гравий, галька), силы сцепления между которыми практически отсутствуют. Стенки скважины в таких породах неустойчивы, склонны к обвалам и требуют обязательного закрепления.

Плывучие породы состоят из частиц очень малых размеров и насыщены водой. Они требуют обязательного закрепления стенок скважины. Плывучие породы могут находиться под напором и подниматься по стволу скважины.

Знание физико-механических свойств горных пород геологического разреза, в котором намечается сооружение скважины, обеспечивает возможность правильного выбора способа бурения и разработки ее конструкции, применения рациональных типов породоразрушающих инструментов и параметров технологического режима бурения, а также принятия мер, предупреждающих осложнения и аварии в скважине.

На эффективность бурения влияет комплекс физико-механических свойств горных пород: механическая прочность, твердость, абразивность, хрупкость, упругость, пористость, трещиноватость, водопроницаемость.

Механической прочностью называется способность горной породы сопротивляться разрушению внешней нагрузкой. Чем выше механическая прочность горной породы, тем большая работа расходуется на ее разрушение. Чем тверже минеральные зерна, слагающие породу, крепче связь между ними, меньше пористость и трещиноватость, тем больше ее прочность. Мелкозернистые породы имеют большую прочность, чем крупнозернистые того же минерального состава.

Пористость обусловлена наличием в породе пространства, не заполненного твердым веществом. Такую пористость называют абсолютной или физической. Различают также эффективную пористость, определяемую наличием пор, сообщающихся между собой. Чем выше пористость пород, тем меньше их прочность.

Твердостью горной породы называется способность ее сопротивляться проникновению в нее другого более жесткого твердого тела, не получающего остаточных деформаций. В отличие от понятия прочности, характеризующего сопротивление тела объемному разрушению, твердость — это сопротивление поверхностных слоев тела местному силовому воздействию.

Абразивностью называется способность горной породы изнашивать в процессе трения разрушающий ее инструмент. Высокой абразивностью обладают породы, сложенные крупными твердыми минеральными зернами, которые связаны цементирующим материалом малой прочности.

Независимо от способа разрушения горной породы большое значение при бурении имеет устойчивость пород в стенках скважины, зависящая от прочности связей между слагающими их частицами. По устойчивости породы делятся на четыре группы.

К первой группе относятся устойчивые породы — изверженные, метаморфические и плотные осадочные высокой или средней твердости. Породы этой группы монолитны или слаботрещиноваты, не размываются промывочной жидкостью. При бурении их не требуется крепление стенок скважины, и столбик керна, используемый для опробования, хорошо сохраняется.

Во вторую группу объединяются слабо устойчивые породы невысокой твердости с недостаточно прочной связью между зернами, а также трещиноватые, раздробленные и сбрекчиро-ванные.

В третью группу входят породы с изменяющейся устойчивостью в связи с тем, что связь между слагающими их частицами может изменяться при воздействии на них водой. Это — плотные, невысокой прочности породы, легко растворяющиеся или размываемые промывочной жидкостью (глинистые породы, каменная соль).

К четвертой группе относятся неустойчивые породы, не имеющие связи между зернами (песок, гравий, галечник).

Перемещение забоя скважины под воздействием породораз-рушающего инструмента на горную породу называется углубкой скважины. Углубка скважины по определенной породе за единицу времени чистого бурения, т. е. без учета времени, затраченного на вспомогательные операции, называется буримостью. Измеряют буримость в м/ч, см/мин, мм/мин. Буримость зависит от физико-механических свойств породы. Чем труднее разрушается порода, тем ниже ее буримость.

Буримость пород зависит также от способа бурения, типа и качества породоразрушающего инструмента. Твердые, монолитные породы бурятся лучше алмазами, чем твердыми сплавами. При ударно-вращательном бурении таких пород твердыми сплавами буримость выше, чем при вращательном.

В настоящее время существует несколько шкал буримости пород для разных способов бурения. Для вращательного механического бурения горные породы разделяют на 12 категорий, ударно-механического — на 7, ударно-механического при разведке россыпей — на 6 и для вращательного бурения шнеками — на 6.

В основу классификации положена механическая скорость бурения пород (за 1 ч времени чистого бурения). При этом учитывается углубка скважины до допустимого износа породоразрушающего инструмента (углубка за рейс), существенно влияющая на производительность труда. Буримость горных пород устанавливается опытным путем при рациональных режимах бурения и положена в основу норм выработки. Методы контрольного определения категорий пород по буримости для вращательного бурения регламентируются ОСТ-41-89—74.

1.5. Физико-механические свойства горных пород

Основные
процессы подземной добычи руд, параметры
и способы выемки зависят от
физико-механических свойств горных
пород. Под физико-механическими
свойствами
понимают свойства, характеризующие
поведение горных пород при техногенном
воздействии на них.

Крепость
и прочность
горных пород – совокупность механических
свойств горных пород (твердость, вязкость,
трещиноватость и т.д.) проявляющихся в
технологических процессах при добыче
и переработке руд полезных ископаемых.
Классификация, предложенная известным
русским ученым М.М. Протодьяконовым,
делит горные породы на десять основных
категорий (табл. 1.3) и широко используется
в практике и технической литературе.
Коэффициент крепости по шкале М.М.
Протодьяконова определяется по следующей
зависимости:

f
=
σ_сж/100,

(1. 5)

где
σ_сж
– предел прочности пород в образце
10×10×10 см при одноосном сжатии.

Устойчивость
– способность горного массива
функционировать с заданными параметрами
в течение определенного отрезка времени,
сохраняя свою несущую способность.

Свойства
горных пород в массиве из-за его строения
и трещиноватости в разных направлениях
не одинаковы. Они изменяются во времени
(реологические свойства) и направлениях
прикладываемых нагрузок.

Таблица
1.3

Категории
крепости горных пород

По
устойчивости горные породы подразделяются
на:

• неустойчивые
  – требующие прочного поддержания вслед
  за выемкой, в том числе весьма неустойчивые
  (плывуны, сыпучие породы), не допускающие
  обнажений;

• средней
  устойчивости
  – допускают обнажения кровли с пролетом
  до 8 м, но при длительном обнажении
  требуют поддержания;

• устойчивые
  – допускающие значительные обнажения
  (10 и более м) на длительный срок;

• весьма
  устойчивые
  – не нуждаются в поддержании.

Сложность
учета, происходящих в массиве изменений,
несовершенство существующих расчетных
методов обусловило необходимость
эксплуатировать горные выработки с
определенным коэффициентом запаса
устойчивости (К_зап.).
К_зап.
зависит от срока службы породного
обнажения или сооружения и представляет
собой отношение удерживающих и разрушающих
(сдвигающих) сил, вызванных природными
и технологическими нагрузками.

Устойчивость
контролируется путем визуальных
наблюдений и инструментальных замеров
деформаций в массиве, а также с помощью
акустических методов.

Трещиноватость
– плоский разрыв сплошной среды,
возникающий при тектонических процессах
или в результате ведения горных (взрывных)
работ. Ослабляющее влияние основных
параметров трещин на рудниках Норильского
региона, установленных по данным натурных
и лабораторных испытаний, приведены в
табл. 1.4.

Таблица
1.4

Ослабление
пород трещинами на месторождениях
Норильского региона

Плотность
– масса единицы объема породы. Вес
единицы объема твердой фазы породы
называется удельным
весом.
Плотность породы составляет:

∆ =
V₁
/ V
= γ
/ ρ,
т/м³

(1.6)

где
V₁
– объем породы в массиве, занимаемый
твердым веществом, м³;

V
– полный объем породы, взятый в массиве,
м³;

γ
– объемная масса породы в массиве, т/м³;

ρ
– удельный вес породы, т/м³.

Кусковатость
– крупность кусков при отбойке руды,
характеризуется ее гранулометрическим
составом. Кусковатость отбитой руды
зависит от ее физико-механических
свойств (крепость, вязкость, трещиноватость),
способа и параметров буровзрывных
работ. Кондиционным
куском
отбитой руды называют кусок с максимально
допустимым размером, который обеспечивает
выполнение всех технологических операций
добычных работ (выпуск, транспортирование,
дробление, подъем). Размер кондиционного
куска оказывает большое влияние на
выбор доставочного, транспортного и
дробильного оборудования.

Разрыхляемость
– способность горных пород увеличиваться
в объеме при их разрушении. Отношение
объема отбитой руды к объему, который
она занимала в массиве называется
коэффициентом
разрыхления
(К_раз.).
При отбойке скальных пород К_раз.
изменяется от 1,1 до 1,7. Этот показатель
широко используется для обоснования и
расчетов параметров отбойки, выпуска
и погрузки руды, транспортирования,
складирования и ее переработки.

Слеживаемость
– способность руды терять при хранении
сыпучие свойства и превращаться в прочно
связанную массу. Склонностью к слеживанию
обладают пирротинсодержащие сульфидные
руды, в которых присутствуют глинистые
и другие коллоидные материалы.

Дезинтеграция
–
области необратимых деформаций,
возникаемые вокруг горных выработок и
в окрестностях искусственно созданных
полостей в земных недрах.

Самовозгораемость
– способность руды к горению в результате
окисления ее кислородом воздуха
независимо от притока тепла извне. Этим
свойством обладают сульфидные руды с
высоким содержанием серы. Такие руды
не подлежат хранению в подземных
условиях. Подземные пожары, вызванные
самовозгоранием руд, трудно поддаются
ликвидации, приводят к остановке рудника
и большим материальным потерям.

Профилактические
мероприятия от самовозгорания на рудных
месторождениях делятся на горнотехнические
(применение систем разработки с полной
закладкой выработанного пространства)
и специальные (заиливание, изоляция
целиков и т.д.).

Влагоемкость
– масса воды, удерживаемая силами
молекулярного притяжения на поверхности
частиц породы. Измеряется количеством
воды в литрах, заключенной в 1 м³
массива горной породы. Руды в массиве
и отбитом состоянии делят на мокрые,
влажные и сухие. Влажность способствует
слеживанию, а в зимнее время, особенно
в условиях Северных рудников, смерзанию
горной массы.

Водопроницаемость
– способность породы пропускать воду.
Характеризуется коэффициентом
проницаемости (К_пр),
определяемым из уравнения Дарси:

К_пр
= ((Q/S)
× (l₀/∆p))η,

(1.7)

где
Q/S
– скорость фильтрации, см/с;

∆p
– перепад давления на пути l₀
фильтрации жидкости, МПа;

η
– вязкость жидкости, г/см·с;

Q
– расход воды через сечение S
в единицу времени, см³/с.

В
зависимости от величины этого показателя
породы подразделяются на водоупорные,
слабопроницаемые, среднепроницаемые
и легкопроницаемые.

Пластичность
– свойство горных пород необратимо
деформироваться без нарушения сплошности
под действием механической нагрузки.
Наиболее пластинчатые горные породы –
глины, каменная соль и др. Часто разрушение
крепких горных пород происходит в
области включений пластических
материалов.

Хрупкость
– способность горных пород к разрушению
под действием статических и динамических
нагрузок без заметных пластических
деформаций. Хрупкость определяется
минеральным составом и структурно-текстурными
характеристиками породы, а также внешними
условиями: температурой, скоростью
приложения нагрузки, ее видом. Хрупкие
породы легко поддаются динамическому
разрушению в отличии от пластичных. Для
количественной оценки этого параметра
в практике применяются два показателя,
получившие название коэффициента
хрупкости (К_хр.¹,
К_хр.²).
К_хр.¹
равен отношению предельной прочности
пород при сжатии (σ_сж)
к ее прочности на растяжение (σ_р).
К_хр.²
равен отношению удельной энергии
упругого деформирования породы к
удельной энергии ее разрушения при
одноосном сжатии. Более полно характеризует
хрупкость пород показатель К_хр.².

Вязкость
– свойство горных пород необратимо
поглощать механическую энергию в
процессе их деформирования. При разрушении
вязкость оценивается как работа
деформирования горных пород, отнесенная
к единице площади образца. Определяется
по результатам ударных испытаний
образцов на копре. На практике устанавливают
коэффициент относительной вязкости
(специальными отрывниками, внедренными
в испытываемый массив) как отношение
усилия для отделения некоторой части
горных пород от массива к величине
усилия, необходимого для отделения от
массива известняка, принятого за эталон
(К_вяз.).
Величина К_вяз.
изменяется от 0,5 до 3,0 (например, для
мрамора – 0,7, песчаника – 1,2, кварцита
– 1,9, базальта – 2,2).

Упругость
– свойство горных пород восстанавливать
первоначальную форму и размеры после
снятия внешней механической нагрузки.
Полное восстановление возможно, если
нагрузка не превышает предел упругой
деформации породы. Упругие свойства
пород характеризуются модулем упругости
(Е),
коэффициентом Пуассона (μ)
и модулем сдвига (G)
и связаны между собой уравнением:

G
= Е
/ 2(1+
μ).

(1.8)

Коэффициент
пропорциональности между напряжениями
и деформациями называется
модулем упругости
(модулем Юнга). Наиболее вероятные
значения для горных пород Е
= 10⁴
— 3×10⁵
МПа.

Модуль
сдвига
– постоянная упругости, представляющая
собой отношение касательного напряжения
к соответствующему углу сдвига.

Коэффициент
Пуассона
– величина безразмерная, характеризующая
прямую пропорциональную зависимость
между поперечными и продольными
деформациями и изменяется для скальных
пород от 0,15 до 0,45.

Упругость
обычно определяют двумя методами:
статистическим – керн горной породы
нагружают под прессом и измеряют
деформации образца и динамическим –
измеряют скорость распространения
упругих колебаний в горных породах.

Ползучесть
–
процесс непрерывной пластической
деформации, протекающий в горных породах
в условиях длительного статического
нагружения (σ
= const,
t
≠ const,
ε
≠ const,
где σ
– нормальные сжимающие напряжения в
массиве; t
– время; ε
– относительная деформация)

Релаксация
– процесс изменения со временем
напряжений (как правило их уменьшение)
при неизменной деформации (σ
≠ const,
t
≠ const,
ε
= const)

Обогатимость
– свойства горных пород. характеризующие
возможную степень извлечения и
концентрации минеральных компонентов
при обогащении полезных ископаемых.
Обогатимость – обязательная характеристика
руд при оценке запасов месторождений
и проектировании обогатительных фабрик.

Абразивность
– способность горных пород изнашивать
контактирующие с ними твердые детали
горных машин и механизмов. Абразивность
обусловлена прочностью, твердостью,
размерами и формой минеральных зерен,
слагающих породу. Данная характеристика
руды оказывает влияние на эффективность
бурения, резания, скалывания и черпания
горной массы. Наиболее абразивными
являются корунд и кварцсодержащие
породы, порфирит, гранит и диорит.

Метаноносность
– объем метана, содержащийся в свободном
и связном состояниях в единице массы
горной породы. На рудных месторождениях
выделение метана наблюдается при наличии
углесодержащих пород в подстилающих и
налегающих массивах. В частности,
медно-никелевые залежи Норильского
региона залегают под углистыми сланцами
и отнесены к опасным по выделению метана.

Рок | Определение, характеристики, формирование, цикл, классификация, типы и факты

размер камня

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Габриэль-Огюст Добре
Артур Л. Дэй
Ганс Клоос

Похожие темы:

осадочная порода
метаморфическая порода
вулканическая порода
расслоение
криосейсм

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Какие бывают типы геологических пород?

Горные породы часто классифицируют двумя способами; первый основан на процессах их образования, в которых горные породы классифицируются как осадочные, магматические и метаморфические. Горные породы также обычно классифицируют по размеру зерен или кристаллов.

Что такое магматические породы?

Магматические породы образуются из застывшей магмы или лавы. Считается, что магма образуется в слое частично расплавленной породы под земной корой на глубине менее 60 километров (40 миль). Лава – это жидкая магма на поверхности Земли и застывшая горная порода, образованная остывшей лавой.

Что такое осадочные породы?

Осадочные породы образуются из отложившегося и литифицированного минерального материала. Окаменелости обычно находят в осадочных породах.

Что такое метаморфические породы?

Метаморфические породы образуются, когда физические и химические изменения происходят в магматических, осадочных или других метаморфических породах.

Что такое рок-цикл?

Цикл горных пород — это процесс, который объясняет основные взаимосвязи между изверженными, метаморфическими и осадочными породами. Процесс зависит от температуры, давления, времени и изменения условий окружающей среды в земной коре и на ее поверхности.

горная порода , в геологии природный и связанный агрегат одного или нескольких минералов. Такие агрегаты составляют основную единицу, из которой состоит твердая Земля, и обычно образуют узнаваемые и картографируемые объемы. Горные породы обычно делятся на три основных класса в зависимости от процессов, которые привели к их образованию. К этим классам относятся (1) магматические породы, затвердевшие из расплавленного материала, называемого магмой; (2) осадочные породы, состоящие из обломков ранее существовавших пород или материалов, выпавших из растворов; и (3) метаморфические породы, которые образовались из магматических или осадочных пород в условиях, вызвавших изменения минералогического состава, текстуры и внутренней структуры. Эти три класса, в свою очередь, подразделяются на многочисленные группы и типы на основе различных факторов, важнейшими из которых являются химические, минералогические и текстурные признаки.

Общие сведения

Типы горных пород

Узнайте, как магматические, осадочные и метаморфические породы превращаются друг в друга в цикле горных пород

Просмотреть все видео к этой статье минералы и обычно летучие вещества, такие как газы и пар. Поскольку составляющие их минералы кристаллизуются из расплавленного материала, магматические породы образуются при высоких температурах. Они возникают в результате процессов глубоко внутри Земли — обычно на глубине от 50 до 200 километров (от 30 до 120 миль) — в средней и нижней коре или в верхней мантии. Магматические породы подразделяются на две категории: интрузивные (внедренные в земную кору) и экструзивные (выдавленные на поверхность суши или дно океана), и в этом случае остывающий расплавленный материал называется лавой.

Осадочные породы – это породы, которые отлагаются и литифицируются (уплотняются и сцементируются вместе) на поверхности Земли с помощью проточной воды, ветра, льда или живых организмов. Большинство из них откладывается с поверхности земли на дно озер, рек и океанов. Осадочные породы в основном слоистые — т. е. они имеют слоистость. Слои можно отличить по цвету, размеру частиц, типу цемента или внутреннему расположению.

Метаморфические породы образуются в результате изменения ранее существовавших пород под воздействием высоких температур, давления и химически активных растворов. Изменения могут носить химический (композиционный) и физический (текстурный) характер. Метаморфические породы часто образуются в результате процессов глубоко внутри Земли, в результате которых образуются новые минералы, текстуры и кристаллические структуры. Происходящая перекристаллизация происходит в основном в твердом состоянии, а не в результате полного переплавления, и ей может способствовать пластическая деформация и присутствие внутрипоровых жидкостей, таких как вода. Метаморфизм часто приводит к очевидной слоистости или полосчатости из-за разделения минералов на отдельные полосы. Метаморфические процессы могут происходить и на земной поверхности вследствие ударов метеоритов и пирометаморфизма, происходящего вблизи горящих угольных пластов, воспламеняющихся от ударов молнии.

Britannica Quiz

(Кровать) Камни и (Кремень) Камни

Геологические материалы — минеральные кристаллы и типы вмещающих их пород — циклически переходят в различные формы. Процесс зависит от температуры, давления, времени и изменения условий окружающей среды в земной коре и на ее поверхности. Цикл горных пород, показанный на рисунке 1, отражает основные отношения между изверженными, метаморфическими и осадочными породами. Эрозия включает выветривание (физический и химический распад минералов) и транспортировку к месту отложения. Диагенез, как объяснялось ранее, представляет собой процесс образования осадочной породы путем уплотнения и естественной цементации зерен, или кристаллизации из воды или растворов, или перекристаллизации. Превращение осадка в горную породу называется литификацией.

Текстура горной породы – это размер, форма и расположение зерен (для осадочных пород) или кристаллов (для изверженных и метаморфических пород). Также важны степень однородности породы (, т. е. однородность состава по всей поверхности) и степень изотропности. Последнее представляет собой степень, в которой объемная структура и состав одинаковы во всех направлениях породы.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Анализ текстуры может дать информацию об исходном материале породы, условиях и среде отложения (для осадочных пород) или кристаллизации и перекристаллизации (для изверженных и метаморфических пород соответственно), а также о последующей геологической истории и изменениях.

Классификация по размеру зерен или кристаллов

Общие текстурные термины, используемые для типов горных пород в зависимости от размера зерен или кристаллов, приведены в таблице. Категории размера частиц получены из шкалы Уддена-Вентворта, разработанной для отложений. Для магматических и метаморфических пород термины обычно используются в качестве модификаторов — например, среднезернистый гранит. Афанитовый — это описательный термин для мелких кристаллов, а фанеритовый — для более крупных. Очень крупные кристаллы (размером более 3 сантиметров или 1,2 дюйма) называются пегматитовыми.

Для осадочных пород существуют широкие категории размеров отложений: крупные (более 2 мм или 0,08 дюйма), средние (от 2 до 1/16 мм) и мелкие (менее 1/16 мм). К последним относятся ил и глина, которые имеют размер, неразличимый человеческим глазом, и также называются пылью. Большинство сланцев (литифицированная версия глины) содержат некоторое количество ила. Пирокластические породы образовались из обломочного (от греческого слова «сломанный») материала, выброшенного из вулканов. Блоки — это осколки, выбитые из твердой породы, а бомбы расплавляются при выбросе.

Термин «горная порода» относится к основному объему материала, включая зерна или кристаллы, а также содержащееся в нем пустотное пространство. Объемная часть объемной породы, не занятая зернами, кристаллами или природным вяжущим материалом, называется пористостью. Другими словами, пористость представляет собой отношение объема пустот к общему объему (зерна плюс пустое пространство). Это пустое пространство состоит из пор между зернами или кристаллами в дополнение к пространству трещин. В осадочных породах объем порового пространства зависит от степени уплотнения осадка (уплотнение обычно увеличивается с глубиной залегания), от упаковки и формы зерен, степени цементации и степени сортировки. . Типичными цементами являются кремнистые, известковые, карбонатные или железосодержащие минералы.

Сортировка — это склонность осадочных пород иметь зерна одинакового размера — , т. е. , иметь узкий диапазон размеров (см. рис. 2). Плохо отсортированный осадок демонстрирует широкий диапазон размеров зерен и, следовательно, имеет пониженную пористость. Хорошо отсортированный указывает на довольно равномерное распределение размеров зерен. В зависимости от типа плотной упаковки зерен пористость может быть значительной. Следует отметить, что в инженерном использовании — , например, геотехническое или гражданское строительство — терминология сформулирована противоположно и упоминается как градация. Хорошо отсортированный осадок — это (геологически) плохо отсортированный, а плохо отсортированный осадок — это хорошо отсортированный.

Общая пористость охватывает все пустотное пространство, включая те поры, которые связаны между собой с поверхностью образца, а также те, которые закрыты природным цементом или другими препятствиями. Таким образом, общая пористость (ϕ _T ) равна, где Vol _G — объем зерен (и цемента, если он есть), а Vol _B — общий объемный объем. В качестве альтернативы можно рассчитать ϕ _T из измеренных плотностей основной породы и (моно)минеральной составляющей. Таким образом, где ρ _B — плотность массивной породы и ρ _G — плотность зерен ( т. е. минерал, если состав мономинералогический и однородный). Например, если песчаник имеет ρ _B 2,38 г на кубический сантиметр (г/см ³ ) и состоит из зерен кварца (SiO ₂ ) с ρ _G г 2,66 /см ³ , общая пористость

Кажущаяся (эффективная, или нетто) пористость – это доля пустотного пространства, исключающая закупоренные поры. Таким образом, он измеряет объем пор, который эффективно взаимосвязан и доступен для поверхности образца, что важно при рассмотрении хранения и движения подземных флюидов, таких как нефть, грунтовые воды или загрязненные флюиды.

Геофизика

Начало основного содержания

Есть только одна Земля: мы должны знать, как она работает

Геофизики изучают Землю и планетарные процессы с помощью лабораторных экспериментов, вычислительного и теоретического моделирования, дистанционных изображений и прямых наблюдений. В Стэнфорде наше обучение и исследования сосредоточены на понимании систем, имеющих решающее значение для будущего цивилизации. Студенты применяют свой опыт в фундаментальных исследованиях, поддерживающих жизнь на Земле, сочетая фундаментальную науку с изучением окружающей среды Земли и потребностей в ресурсах. Такая широта воздействия пользуется большим спросом и ведет к карьере в академических кругах, промышленности и правительстве.

Программы на получение степени

Прием в аспирантуру

Кафедра геофизики предлагает последипломное образование по широкому кругу геофизических дисциплин.

Как подать заявку

Программы бакалавриата

Задача наших программ бакалавриата — познакомить студентов с широким спектром геофизики, включая разведку ресурсов, геофизику окружающей среды, сейсмологию и тектонику.

Major, Minor, Honors Program

Программы для выпускников

Целью наших программ для выпускников является подготовка студентов к лидерству в геофизике, академических кругах, правительстве, частном секторе, некоммерческих и других организациях посредством завершения фундаментальных курсов в их основной области и смежных науках, а также посредством независимых исследований.

Текущие ресурсы для аспирантов
Программы MS, PhD
Программа Coterminal MS

Познакомьтесь с некоторыми членами нашего сообщества

Красота в движении

Джансу Кулха, доктор философии. Студент

Читать о Джансу

Изучение уравнений Земли

Дженни Сакейл, доцент

Читать о Дженни

Слушая Землю

Грег Бероза, профессор

Читать о Греге

Сегодняшняя наука о Земле основана на данных

Спутник и суперкомпьютер являются инструментами современных геологов, чья работа простирается от прогнозов изменения климата до моделирования землетрясений и оптимизации энергетических ресурсов. Ученые из Стэнфордского университета Земли, скорее всего, будут находиться перед электронным экраном, анализируя потоки данных дистанционного зондирования , как они будут бурить ледяные керны в Антарктиде.

Узнайте больше о науке о Земле на основе данных

Геофизические исследования

Узнайте больше о наших исследовательских группах

Геофизические события

• Апрель
  27

  Класс/семинар

  27 апреля 2023 г. | 12:00
  — 13:00 PDT

  Mitchell Earth Sciences

• май
  04

  Класс/семинар

  Четверг, 4 мая 2023 г. | 12:00
  — 13:00 PDT

  Mitchell Earth Sciences

• май
  11

  Класс/семинар

  11 мая 2023 г. | 12:00
  — 13:00 PDT

  Mitchell Earth Sciences

Подробнее События геофизики

Новости геофизики

• 19 сентября 2022 г.

  Этот метод помогает нам понять ледяные щиты прямо здесь, на Земле, и понять, может ли существовать жизнь далеко-далеко за ее пределами.