Современные методы исследования горных пород

Самарский Государственный Технический Университет

Кафедра «Геология и геофизика» 
 
 
 
 
 

Реферат на тему:

Современные методы исследования горных пород 
 

                                                                        Выполнила: студент 3-НТФ -13

                                                                                 Кочнева Д.А.

                                                                              Проверил:  Чемоданов В.Е. 
 
 
 

Самара 2010 

Содержание

1. Методы в геологии…………………………………………………………………………….3-5
2. Современные методы исследования геологического пространства…………………….….6-9
3. Свойства горных пород:

- Пористость горных пород…………………………………………………………..10-10

- Проницаемость пород и ее распределение…………………………………….…..10-11

- Породы-коллекторы……………………………………………………………...…12-12

- Основные признаки пород-коллекторов……………………………...…………...12-15

4.  Список литературы…………………………………………………………………………….16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Методы  в геологии

   Современная геология изучает состав, строение и историю Земли, закономерности и процессы формирования земной коры, слагающих ее минералов, горных пород, руд и других полезных ископаемых и их взаимные отношения, а также  историю развития жизни на Земле. Практическое значение геологии очень  велико и разнообразно. Вся мощная современная техника основана на использовании продуктов земных недр — нефти, угля, металлов, различных  строительных материалов, подземных  вод и др. Необходимость поисков  извлечения разнообразного минерального сырья способствует развитию геологических  исследований, ставит перед геологией  все новые теоретические и  практические задачи, требует скорейшего их решения.

   Очень велико и познавательное значение геологии. Как наука о Земле, ее происхождении  и формировании, затрагивающая вопросы  происхождения и развития жизни, геология всегда была в центре ожесточенной идеологической борьбы, являлась важнейшим  звеном в борьбе за материалистическое понимание мира, против идеалистических  мировоззрений и религиозных  предрассудков.

   Земля состоит из ядра и нескольких оболочек, обладающих различным составом и  разными физическими свойствами. Практическая работа геолога протекает  в пределах верхней части твердой  оболочки — земной коры, находящейся  в постоянном взаимодействии с внешними (атмосферой, гидросферой и биосферой) и с внутренними оболочками, обладающими  иным составом и другими физическими  свойствами, чем земная кора. В зависимости  от этого геологические процессы делятся на внешние (экзогенные), связанные  с взаимодействием земной коры с  внешними оболочками и через них  с космосом, и внутренние (эндогенные), связанные с развитием материи  в глубоких недрах планеты.

   При геологических исследованиях изучаются  главным образом верхние горизонты  земной коры непосредственно в естественных обнажениях (выходах на поверхность  Земли горных пород из-под наносов) и в обнажениях искусственных  — горных выработках (закопушках, канавах, шурфах, карьерах, шахтах, буровых скважинах  и др.). Для изучения глубинных  частей земного шара применяются  главным образом геофизические  методы. Объектами геологических  исследований являются:

1) природные тела, слагающие верхние горизонты земной коры (горные породы, руды, минералы и др.), в частности их строение и состав;

2) расположение  природных тел в земной коре, определяющее геологическое строение  или структуру последней;

3) различные  геологические процессы, как внешние,  так и внутренние, в результате  которых природные тела появились  и появляются, изменяются и исчезают, а также формируется рельеф  земной поверхности;

4) причины  и закономерности возникновения  и развития геологических процессов,  а также закономерности развития  Земли в целом.

     Специфической особенностью развития Земли являются исключительная длительность и огромные масштабы многих существеннейших геологических  процессов, распространяющихся на огромные территории и растягивающихся на миллионы и миллиарды лет. По сравнению  с этим не только жизнь отдельных  людей, но и существование всего человечества представляется мгновенным эпизодом в истории планеты. Геологические процессы, изменяющие земную кору и формирующие ее, если и могут наблюдаться (многие из них вообще недоступны для непосредственного наблюдения и невоспроизводимы в лабораторных условиях), то на протяжении ничтожно короткого промежутка времени по сравнению с их общей продолжительностью. Судить об этих процессах можно лишь по их результатам, проявляющимся, например, в образовании различных пород и руд, геологических структур, разных типов рельефа земной поверхности и т. д., определяющим строение и состав земной коры. Понять эти процессы можно, восстанавливая шаг за шагом их историю и в конечном счете историю Земли, ее твердой оболочки. Вот почему геология, прежде всего — историческая наука. Она стала успешно развиваться лишь после того, как были выяснены в XVII— XVIII вв. общие закономерности процесса осадконакопления (порядок формирования слоистых осадочных пород), а также была разработана на рубеже XVIII и XIX вв. методика определения относительного возраста осадочных пород, основанная на изучении включенных в них остатков вымерших организмов. Изучение этих остатков показало, что каждой эпохе развития Земли соответствуют определенные, свойственные ей формы органического мира — животные и растения, населявшие в то время Землю.

     Метод определения относительного возраста горных пород позволил разработать  общую для планеты геохронологическую шкалу, выделить запечатленные в  камнях эры, периоды, эпохи и века в развитии органической жизни и  соответственно разделить массы  горных пород, слагающих верхние  горизонты земной коры, на последовательно  сменяющиеся группы, системы, отделы и ярусы, отвечающие по времени образования  эрам, периодам, эпохам и векам. Это  позволило также установить последовательность проявления, масштаб и относительную  длительность геологических процессов, имевших место в геологическом  прошлом.

     Значительно позднее — после открытия радиоактивного распада — были разработаны методы определения точного (абсолютного) возраста (точнее, времени первичного образования или преобразования) горных пород. Применение этих методов  показало, что длительность существования  земной коры превосходит 3,5—4 млрд. лет, причем основная часть этого времени  приходится на древнейшие эры в жизни  Земли — архейскую и протерозойскую, для выяснения истории которых  палеонтологический метод непригоден. Изучение строения докембрийских толщ на радиометрической основе позволило  выявить ряд крупнейших переломных моментов («великих обновлений») в истории  формирования земной коры в эти древнейшие времена.

     Однако  для суждения о геологических  процессах оказалось недостаточно представления о их возрасте, длительности проявления и масштабах. Для этого  нужно было понять и объяснить  их сущность, содержание и направленность. Ж.Кювье и его ученики (А. Д. Орбиньи, Ж. Агассис и др.), выявившие изменения  органического мира, объясняли их периодически повторявшимися в истории  Земли катастрофами, уничтожавшими  все организмы. Появление после  катастроф новой жизни объяснялось  новыми актами творения. Эти взгляды  разделялись крупнейшими европейскими геологами XIX в. и были положены в  основу представлений о вулканизме, горообразовании и др. Они сыграли  отрицательную роль в развитии геологии, так как объясняли развитие Земли  мистическими причинами («чудесами», по образному выражению Ф. Энгельса). Поэтому в развитии геологии огромное значение имело введение эволюционного  метода, известного под названием  актуализма.

     Актуализм возник стихийно в борьбе против религиозных  представлений о сотворении мира в XVI и XVII вв., но был оформлен лишь в 30-х годах XIX в. крупнейшим английским геологом Ч. Лайелем. Сущность этого метода заключается в определении решающей роли связи настоящего с прошедшим для понимания геологических процессов. Как писал Ч. Лайель, «настоящее — ключ к познанию прошлого», т. е. только тщательное изучение современных геологических процессов и сравнение их результатов с результатами геологических процессов далекого прошлого может указать правильный путь к пониманию сущности последних. Принцип актуализма оказал огромное положительное влияние на развитие современной геологии, и с ним справедливо связывают начало ее зарождения.

     В настоящее время идея актуализма претерпела серьезные изменения. Советские  геологи придали ей новую, качественно  более высокую форму сравнительно-исторического  метода. Сравнение образований прошлых  геологических эпох с современными производится не механически, а с  учетом изменений физико-географических условий и процессов породообразования, предопределивших современную нам  геологическую обстановку.

     Основным  методом геологии является геологическая  съемка — совокупность геологических  исследований, необходимых для всестороннего  изучения геологического строения и  полезных ископаемых местности. Геологическую  съемку называют также геологическим  картированием, поскольку она всегда или сопровождается составлением геологической  карты, или опирается на геологическую  карту и вносит в нее те или  иные дополнения и уточнения. При  геологическом картировании широко используются многочисленные и разнообразные  геофизические, геохимические методы, аэрофотосъемка, а также мощная современная  техника, позволяющая создавать  искусственные обнажения на разных глубинах.

     Правильная  интерпретация всех этих методов  возможна лишь на хорошей геологической  основе, и до последнего времени  они имели вспомогательное значение при геологической съемке. Однако в настоящее время, когда для  большей части материков имеются  геологические карты, роль этих методов  растет и часто они становятся ведущими. Особенно велико значение геофизических  методов для изучения геологического строения дна морей и океанов, а также глубоких недр и Земли  в целом. Наконец, в последнее  время выявляется положительное  значение «космических» методов, позволяющих  рассматривать Землю с огромных высот и сравнивать ее с другими  планетами Солнечной системы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Современные методы исследования геологического пространства

   В настоящее время при инженерных изысканиях широкое применение получили методы статического и динамического  зондирования. Это очень простые  методы исследований преимущественно  песчаных и глинистых пород, дающие широкую информацию об их плотности, прочности, деформационных свойствах  и однородности. Кроме того, с  помощью этих методов можно устанавливать  изменение геологического разреза  по глубине, выявлять глубину залегания  и мощность слабых слоев и зон  плотных, прочных и коренных пород, а также изменение степени  уплотнения, и упрочнения искусственно отсыпанных или намытых пород  во времени. Методы зондирования позволяют  получать необходимые данные для  проектирования и оценки условий  строительства свайных фундаментов, шпунтовых ограждений и других видов  строительных работ.

   Опыты состоят в задавливании или забивании в горные породы зонда с коническим наконечником (редко грунтоноса-пробоотборника). При статическом зондировании зонд задавливается в породы, при динамическом — забивается. По тем сопротивлениям, которые оказывают горные породы проникновению в них зонда, судят об их плотности, прочности и других свойствах. Естественно, что такие исследования горных пород не являются достаточно точными, они дают предварительные, главным образом приближенные представления об их свойствах. При сочетании методов зондирования с другими видами геологических работ, результативность их, т.е. точность и достоверность, значительно повышаются.

   Статическое и динамическое зондирование — это  полевые экспресс - методы, для интерпретации  результатов которых на предварительных  стадиях изысканий их надо обязательно  сочетать с разведочными работами —  геофизическими и горно-буровыми, а  на детальных — использовать в  качестве дополнительных с целью  повышения детальности изысканий  в целом и решения специальных  вопросов (например, при проектировании свайных фундаментов и др.).

   ГОСТ 20069—74 и 19912—74 и «Указания по зондированию горных пород для строительства» (СН 448-72) рекомендуют при инженерных изысканиях для конкретных зданий и  сооружений зондирование производить  в пределах их контуров или не более  чем в 5 м от них. Для получения  сопоставимых данных часть точек  зондирования рекомендуется располагать  на расстояниях не более 5 м от разведочных  выработок, из которых производят отбор  монолитов горных пород для лабораторных исследований и выполняют другие полевые исследования. Практика показывает, что данные зондирования необходимо рассматривать совместно с данными, получаемыми при бурении скважин  и проходке горных выработок. Этого  требуют ГОСТ 20069—74 и 19912—74. Глубину  зондирования определяют исходя из необходимости  исследования определенной толщи горных пород как оснований зданий и  сооружений. Предельная глубина зондирования не должна превышать 20-и. Область применения статического и динамического зондирования в зависимости от вида и физического  состояния горных пород регламентируется данными, приведенными в табл.1. 
 
 
 
 

Таблица 1.

Область применения статического и динамического  зондирования по СН 448-72