Кіріспе. Тау жыныстарының физикасының мақсаты мен есептері
жүктеу/скачать 281,03 Kb.
|
Лекции каз ФГП
| жыныс механикасы, кен орындарын қазу кезінде механикалық әсерден жыныста пайда болатын өзгерістер (оның ішінде кен қысымыда) мен жыныстың механикалық қасиеттерін зерттейді;
жыныс акустикасы, жыныстарда серпімді толқындардың таралуы мен жұтылуын және сонымен байланысты барлық физикалық процестерді зерттейді; жыныс термодинамикасы, зерттеу аймағына табиғи және жасанды факторлардан туындаған тау-кен жыныстарындағы жылулық процестер мен жыныстардың жылулық қасиеттері кіреді; электродинамика және жыныстардың радияциялық физикасы, тау-кен жыныстарындағы электрлік, магниттік, радиотолқынды және ядролық қасиеттер мен құбылыстарды зерттейді. Минералдар мен тау-кен жыныстарының құрылысы және құрамы. Минерал дегеніміз, жер қабаттарында физика-химиялық процестердің нәтижесінде пайда болатын, химиялық құрамы мен физикалық қасиеттері бойынша бір тектес қосындылар. Яғни тау-кен жыныстарын құрайтын химиялық қосындыларды минералдар деп атайды. Минералдарға барлық табиғи металдар және бейметалл жатады. Барлығы 3000-дай әр түрлі минералдар белгілі. Көпшілігінде, бұл қатты кристалды химиялық қосындылар. Дербес геологиялық дене құрайтын, бір немесе бірнеше минералдардың тұрақты агрегаттары (паракенетикалық ассоцияция) тау-кен жынысы деп аталады. Тау-кен жыныстарының атаулары мен түрлері олардың минералдық құрамы (минералдың жыныстағы салыстырмасы құрамымен) және құрылысы бойынша анықталады. Тау-кен жыныстары құрылысында структура және текстура деген болады. Структура (құрылым) - бұл минералдардың жыныстарда өз-ара орналасуы қалпы және мөлшерлері. Ал текстура дегеніміз-жыныстардың көлемінде құрамды бөліктерінің (минералды агрегаттардың) өзара орналасу тәртібі және ерекшеліктері. Тау-кен жыныстары физикасы және процестері жыныстардың құрамы мен құрылысын, жыныстардағы физикалық процестер мен күйінің, содан туындайтын сан байланыстарын анықтау үшін зерттейді. Осыған байланысты жыныс құрылысы мен құрамының шамалары сандық өлшемді көрсетулері керек. Кез келген тау жынысы минералды және кеуекті көлемнен құралады (тұрады). Жыныстардың кеуектілігі деп олардың арасындағы барлық саңылаулардың қосынды қөлемін айтады. Кеуектілік тау жынысының түйіршектерінің мөлшеріне, оның біртектестігіне және түйіршектердің пішіні мен жынысты құрайтын тығыздығына байланысты. Кеуектілік көлем, жыныстарда минерал бөлшектер немесе олардың агрегаттарының арасындағы кеуектердің (бостықтар) салыстырмалы көлемімен бағаланады. Салыстырмалы көлемі жалпы кеуеіктілік Р (%) деп аталады, және мына формуламен өрнектеледі. Р=[Vк/(Vм+Vк)]• 100, (1.1) бұл жерде Vк - кеуектер көлемі, м3; Vм - минерал қанқасының көлемі, м3. Кеуектілік коэффициенті дегеніміз - кеуектер көлемінің минерал қаңқасының көлеміне қатынасы kk= Vк/Vм, (1.2) (1.1) және (1.2) формулардан шығатыны P=[ kk /(1+ kk )]100 (1.3) Кеуектілік бір жағынан жынысты бұзу процесін жеңілдетеді, ал екінші жағынан – қазба жүргізу технологиясын шиленістіреді, Бір қатар жыныстардың кеуектілік коэффициенттері: габбро -1,0; гранит – 1,2; құмтастар – 4,8-28,3; ізбесті тастар, мраморлар 0,5-13,4; саз балшықтар – 44-47 (%) мына көсеткіштерді көрсетеді. Шығу тегі бойынша алғашқы кеуектілік, жыныстар пайда болған кезде құрылады және екінші тобы метаморфизм процесі кезінде, қайта кристалдану т.б. нәтижелерінде пайда болады. Параметрлері бойынша кеуектілік субкапилляр (бостық диаметрі 0,2 м дейін), капилляр (бостық диаметрі 0,2-1,0 м аралығында) және жоғары капилляр (бостық диаметрі 1,0 м ден жоғары) болып бөлінеді. Формасы бойынша кеуектілік неше түрлі болып келеді түрпіаралық, ұзынбой, қуысты, бұтақты және т.б. Жеке кеуектердің қалыптары мен шамалары және олардың өзара байланысы жыныстың кеуекті кеңістік қалпын (пішінің) анықтайды. Соңғысы, өз кезегінде, әр түрлі физикалық процестерге себепші болады, мысалы жыныстарда су мен газдың орын алмасуы. Кеуектілік сырт ортамен және өзара бірігіп, тұтас қатарлы каналдар құрауы мүмкін. Сондай кеуектердің жалпы көлемінің жыныстың бар көлеміне қатынасы ашық немесе кеуектілік (тиімді) деп аталады Рт және де Рт< Р. Тау-кен жынысының кеуектілігінің өзгеруі әр түрлі шамада болады: мүлдем кеуексіз жыныстарда, кеуектілігі 90% болатын жыныстарда кездеседі. Орташа өлшеммен тау-кен жыныстарының кеуектілігі 1,5-30% аралығында болады. Жоғары кеуектілік шөгінді жыныстарға тән. Тақта тастың орташа кеуектілігі 8%, құмтаста - 15%, ақтастарда - 5-10%. Магмалық және метаморвтық жыныстардың орташа кеуектілігі 0,3-3,0% құрайды. Тек туфолав, трахит сияқты жыныстарда кеуектілік (Р=55÷60%) құрайды. Үгілуші магмалық жыныстардың да кеуектілігі жоғары. Кеуектілік жынысты құрайтын түбірлердің қалпы мен мөлшерін, олардың сортталу дәрежесіне, цементтелеуі мен нығыздалуына байланысты болады. Егер жыныстар біркелкі бөлшектерден құралған болса, онда дөңгелек түйірлерден тұратын жыныстардың кеуектілігі аз, ал бұрышты, жалпақ бөлшектерден тұратын жыныстардың кеуектілігі жоғары болады. Олардың орналасуына байланысты, біркелкі мөлшері және қалпы бар түйірлерден құралған жыныстардың кеуектілігі әр түрлі болуы мүмкін. Жыныстың минералды көлемі келесі құрылыс параметрлерімен сипатталады: түйірлердің мөлшерімен; түйірлердің мөлшері мен калпының әртектілігі; түйірлердің әр мөлшері мен әр қалпының салыстырмалы құрамы; түйірлердің өзара орналасуы; жыныс түйірлерінің арасындағы байланыс дәрежесі. Келтірілген тізімнен өзара орналасу параметрлері жыныстың текстуралық белгісіне, қалғаны кұрылымдық параметрлері белгісіне жатады. Түйір мөлшері бойынша жыныстар үлкен, орта және майда түйірлі, жасырынкристалды және шынылы деп бөлінеді. Метаморфты жыныстар минерал түйірлерінің қалпы бойынша гранобластылы (изометриялық түйірлер), лепидобластылы (пластиналы қалың), нематобластылы (ұзын қалың) болып келеді. Түйір мөлшері мен қалпының әртектілігі бойынша парфир және пафиртектес структура деп бөледі. Жыныстардың бөлшектерінің орналасу тәртібі бойынша және ондағы бостықтардың болуына байланысты жыныстар массивті (бір тұтас), кеуекті және қабатты болып бөлінеді. Келтірілген құрылыс сипаттамалар сандық мағынаға ие. Мысалы, минерал түйірлерінің мөлшерін олардың орташа диаметрі d0 бойынша бағалайды. Минерал түйірлерінің және бостықтардың қалпы (пішіні), олардың ең үлкен шамасына L перпендикуляр ең кішісіне d қатынасы болып табылатын Кқ коэффициентімен сипатталады. Түйірлердің шамасының әртектілігі варияциялық график бойынша анықталады, ордината осьтеріне белгілі бір диаметрлі бөлшектердің салыстырмалы құрамын, ал абсцисса осьтеріне солардың диаметрін жазады (1.2. сурет). Жыныс үлгісі ауданының 90% алатын (d90) түйірлердің ең үлкен диаметрінің, үлгінің ауданының 10%-ын алатын түйірлердің ең үлкен диаметріне қатынасы жыныстардың түйір мөлшері бойынша тексіздік коэффициенті деп аталады. (1.4)
Тау-кен жыныстарының қабаттылығы қабатқа перпендикуляр үлгі мөлшеріне келетін қабаттар санына тең салыстырмалы қабаттылық коэффициенті Пк арқылы бағаланады. Жыныстардың кеуекті кеңістігі жоғарыда келтірілген шамалар арқылы беріледі (d0, kм.б., kт.қ,, kб). Тау-кен жыныстарының минерлдық құрамы, кеуектілігі және құрылысы олардың кенезисі мен оларға пайда болған уақыттан әсер етуші әр түрлі сыртқы факторлар бойынша анықталады (жер қыртысының қозғалысы, жел мен судың әсерлері, қысым, температура өзгергіштері). Бізге белгілі тау-кен жыныстары пайда болуы бойынша үш үлкен топқа бөлінеді: магмалық, шөгінді және метаморфтық. Тау-кен жынысының жекеленген бөлшектері структуралық байланыстар күшінен туындаған әр түрлі өзара ұстасу дәрежесіне ие болуы мүмкін. Жаратылысы бойынша структуралық байланыстар химиялық (кристалдық, ең жоғары байланыс энергиясы бар, 1,4 МДж/моль-ге дейін), молекулалық (вандер ваальстік, ең кем байланыс энергиясы бар - 45 КДж/моль-ге дейін) және көп электростатикалық (байланыс энергиясы 0,7 МДж/мольге дейін). Тау жыныстарының негізгі қасиеттеріне және топтамасына байланысты жыныстарды келесі негізгі түрлерге бөледі: борпылдақ (жеке түйірлі) - түйірлер арасындағы байланыс молекулалық және көбінесе болмайды, жыныстар бір немесе бірнеше минералдың бөлшектерінің механикалық қосындылары болып келеді (құм, қиыршықтас, малтатас); катты (жартасты) - минералдар бөлшектерінің арасындағы байланыс қатты, химиялық (құмтас, гранит, диабаз, гнейс); байланысқан - ылғалдылығына байланысты жыныстардың шашыраңқы бөлшектері арасындағы байланыс көп өзгереді - құрғақ тығыз күйіндегі молекулалық байланыстан дымқылданған кездегі ионэлектростатистикалық байланысқа дейін (сазды жыныстар, лесстар, саздақтар). жүктеу/скачать 281,03 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|