Задание и методические указания к курсовой работе по Физике горных пород «Магнитная восприимчивость, плотность, электропроводность»
Автор: drug | Категория: Технические науки / Разработка | Просмотров: | Комментирии: 0 | 14-04-2013 23:57
Кафедра геофизики














Томск - 2013




Задание и методические указания
к курсовой работе по Физике горных пород
«Магнитная восприимчивость, плотность, электропроводность»

Цель курсовой работы – приобретение навыка поиска, анализа, обобщения и изложения (в том числе и в форме реферата) петрофизической информации.

Исходные материалы – данные по электрическим, магнитным и плотностным свойствам горных пород, приведенные в учебнике по физике горных пород [1], а также в лекционном курсе; геологические сведения о рудных месторождениях из учебника [2].
Обязательная литература:
[1] Физика горных пород: Учебник для вузов /, Ерофеев Л.Я., Вахромеев Г.С., Зинченко В.С., Номоконова Г.Г. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 520с.
(Петрофизика: Учебник для вузов /Вахромеев Г.С., Ерофеев Л.Я., Канайкин В.С., Номоконова Г.Г. – Томск: Изд-во ТГУ, 1997. – 462с. )
[2] Курс рудных месторождений /Смирнов В.И. и др. – М.:1981, 1986.
Дополнительная литература:
[3] Рудные месторождения СССР. – М.: Недра, 1978. – 3 тома.
[4] Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). – М.:Недра, 1984. – 455с.

Задание
1. Распределить минералы табл. 2 по петрофизическим группам:
 проводники (ρ 10-6 Ом∙м);
 полупроводники с повышенной электропроводностью (10-6  ρ  102 Ом∙м);
 полупроводники с пониженной электропроводностью (102  ρ  108);
 диэлектрики (ρ  108 Ом∙м).
В состав группы вписывайте минерал и его формулу.
Какие группы минералов по составу (сульфиды, оксиды и др.) составляют основу каждой петрофизической группы?
Назовите два типа кристаллохимических связей, обеспечивающих повышенную электропроводность минералов?
2. Дать ответы на контрольные вопросы, поставленные в конце глав учебника [1]. Варианты заданий к этому заданию, также как и к заданиям 3 и 4, приведены в таблице 1.
3. Дать объяснение петрофизической зависимости, приведенной на рисунках учебника [1].
4. Составить петрофизическую характеристику одного из рудных месторождений. Геологические сведения об этом месторождении приведены в учебнике [2], петрофизические данные для составления характеристики найти в учебнике [1].
5. Описать петрофизическую модель рудного месторождения (по выбору из приведенных в разделе 8.3 учебника [1]).
6. Специальное исследование. Дать свою версию решения одной из двух задач (по выбору).
6.1. Электропроводность калиевых минералов при температурах больше 800оС уменьшается с увеличением абсолютного возраста. В чем причина, если калий-40 радиоактивный элемент и распадается по схеме:
19 K 40 → 20 Ca 40 + β- + γ ?
6.2. Какой физический параметр, влияющий на электропроводность породы (минерала), изменяется при высоком давлении (Р>9.108 Па), если в этих условиях наклон ρ=f(t) зависит от давления?
Таблица 1
Варианты заданий 1, 3 и 4

Вариант Номер вопроса
(задание 2)* Номер рисунка для анализа (задание 3) Месторождение
(задание 4)**
1 3,14 7,2 1,6 4,7 Верхнее, Pb-Zn
2 3,13 7,3 1,9 3,16 Благодатное, Pb-Zn
3 3,12 7,4 1,10 3,23 Згид, Pb-Zn
4 3,11 7,5 1,17 3,27 Миргалимсай, Pb-Zn
5 3,1 7,6 1,18 3,28 Миссури, Pb-Zn
6 3,6 7,7 1,19 3,28 Риддер-Сокольное, Pb-Zn
7 3.5 7.8 1,20 3,29 Жайрем, Pb-Zn
8 3,4 7,9 7.4 3,30 Горевское, Pb-Zn
9 3,3 7,1 7,9 3,30 Брокен-Хил, Pb-Zn
10 3,2 8,11 8,2 3,31 Саяк, Cu
11 3,1 8,13 8,33 3,32 Коунрад, Cu
12 3.14 8,16 4,4 3.34 Бьютт, Cu
13 4,1 8,17 8.3 7.4 Гай, Cu
14 4,2 8,18 4,5 7,8 Рио-Тинто, Cu
15 4,4 7,8 8,3 7,7 Джезказган, Cu
16 4,8 7,3 4,6 7,12 Удокан, Cu
17 1,1 7,4 8,3 7,5 Талнах, Ni
18 4.8 7.5 4.11 7,15 Садбери, Ni
19 4,4 7,6 8,3 7,17 Ховуаксы, Co
20 1,6 7,7 4,8 7,18 Бу-Аззер, Co
21 1,9 7.8 4,9 7,19 Качканар, Fe
22 1,10 7,9 3,4 8,5 Ковдор, Fe
23 1,11 8,11 3.8 8.8 Сарбай, Fe
24 1,17 8,13 3,9 8,23 Коршуновское, Fe
25 3,14 8,16 3,1 8,27 Западный Каражал, Fe
• * Например, 3,14 – 14 вопрос после главы 3.
• ** Месторождение можно заменить (по выбору) на любое из приведенных ниже месторождений: Sn (Депутатское, Ллалангуа); W (Акчатау, Санг-Тонг, Дом-Горхон, Панаскуейра, Богуты); Mo (Тырныауз, Шахтама, Кляймакс); Au (Ольховское, Мурунтау, Дарасун, Колар, Балей, Крип-Крик, Хаканджа),а также на любое другое рудное месторождение, геологические сведения по которому можно дополнительно получить.
Таблица 2.
Удельное электрическое сопротивление () минералов

Минерал Химический состав , Ом∙м Кристаллическая связь
Самородные элементы
Графит
Сера
Железо
Никель
Медь
Серебро
Платина
Ртуть
Золото
Висмут C
S
Fe
Ni
Cu
Ag
Pt
Hg
Au
Bi 10-4 – 100
1012 – 1015
(9-12)∙10-8
(6-7)∙10-8
1.6∙10-8
1.5∙10-8
9.8∙10-8
95∙10-8
2∙10-8
(12-14)∙10-8 Ковалентно-металлическая
Ковалентная
Металлическая
Металлическая
Металлическая
Металлическая
Металлическая
Металлическая
Металлическая
Металлическая
Сульфиды
Пирит
Галенит
Сфалерит
Киноварь
Халькопирит
Пирротин
Арсенопирит
Молибденит
Антимонит
Ковелин
Борнит FeS2
PbS
ZnS
HgS
CuFeS2
FeS
FeAsS
MoS2
Sb2S3
CuS
Cu5FeS4 10-5 – 100
10-5 – 100
101 – 104
106 – 1010
10-4 – 10-1
10-6 – 10-4
10-5 – 10-1
103 – 102
104 – 106
10-5 – 10-1
10-5 – 10-1 Ковалентно-металлическая
Ковалентно-металлическая
Ковалентно-металлическая
(Тригональная модификация)
Ковалентно-металлическая
Ковалентно-металлическая
Ковалентно-металлическая
Ковалентная
Ионно-ковалентная
Ковалентно-металлическая
Ковалентно-металлическая
Оксиды
Кварц
Корунд
Шпинель
Магнетит
Рутил
Лимонит
Касситерит
Куприт
Ильменит
Титаномагнетит
Уранинит
Гематит
Хромит
Пиролюзит SiO2
Al2O3
MgAl2O4
Fe3O4
TiO2
FeOOH+FeOOH∙n H2O *
SnO2
Cu2O
FeTiO3

UO2
 – Fe2O3
(Fe, Mg) (Cr, Al, Fe)2 O4
MnO2 1012 – 1016
1014 – 1015
104 – 106
10-2 – 10-5
4∙102
102 – 106
10-3 – 104
10-1 – 100
10-3 – 100
10-4 – 100
10-2 – 101
10-1 – 102
3∙101
10-3 – 101 Ионно-ковалентная
Ионно-ковалентная
Ионно-ковалентная
Ковалентно-металлическая
Ионно-ковалентная
Ионно-ковалентная
Ионно-ковалентная
Ионно-ковалентная
Ионно-ковалентная
Ионно-ковалентная
Ионно-ковалентная
Ионно-ковалентная
Ковалентно-металлическая
Ковалентно-металлическая
Галоиды, карбонаты, вольфраматы
Флюорит
Галит
Сильвин
Кальцит
Шеелит
Доломит
Арогонит
Пиролюзит CaF2
NaCl
Kl
CACO3
CaWO4
CaMg(CO3)2
CaCO3
β–MnO2 1014 – 1015
1014 – 1018
109 – 1015
109 – 1014
106 – 108
107 – 1016
107 – 1014
10-3 – 101 Ионная
Ионная
Ионная
Ионная

Ионная
Ионная

Силикаты и алюмосиликаты
Ортоклаз
Анортит
Биотит
Роговая обманка
Актинолит
Хлориты
Эпидот
Авгит
Оливин K[AlSi3O8]
Ca[AlSi3O8]
K[AlSi3O8]*
NaCa2[Al2Si6O22]*
Ca2Mg3(OH)[Si8O22]


(Ca, Mg, Fe) [(Si, Al)2O6]*
(Mg, Fe)2 SiO4 1010 – 1014
1010 – 1014
1012 – 1015
108 – 1014 **
108 – 1014 *
109 – 1012 *
109 – 1014 *
109 – 1014 *
108 – 1010 ** Ковалентная
Ковалентная
Ковалентная
Ковалентная
Ковалентная
Ковалентная
Ковалентная
Ковалентная
Ковалентная
*приведен упрощенный состав
** минералы могут иметь меньшее  в связи с присутствием вкрапленностей сульфидов и оксидов железа.

Методические указания
1. Рекомендуется изложить содержание курсовой работы в следующем порядке:
Цель и задачи курсовой работы
1. Теоретическая часть
1.1. Классификация минералов по электропроводности
1.2. Вопрсы теории. Петрофизические зависимости
2 Петрофизика ……….месторождения
Введение
2.1. Краткая геологическая характеристика месторождения
2.2. Петрофизическая характеристика месторождения
3 Петрофизическая модель месторождения
3.1. Понятие петрофизической модели
3.2. Петрофизическая модель ………..месторождения
4 Специальное исследование:
Почему электропроводность калиевых минералов зависит от возраста? (Почему изменяется электропроводность породы при высоких давлениях?)
Использованная литература


2. Методические указания к содержанию разделов курсовой работы.
Цель и задачи курсовой работы.
Изложить цель курсовой работы и задание (без таблиц), а также свой вариант задания, выбранные петрофизическую модель и вопрос специального исследования.
1.1. Классификация минералов по электропроводности
Определение удельного электрического сопротивление, таблица по нижеприведенной форме, ответы на вопросы задания.
Таблица
Классификация минералов по электропроводности
Петрофизи-ческая
группа , Ом∙м Минерал Химический
состав Кристал-
лическая
связь Минерало-
гическая
группа
Проводники ρ 10-6 Железо Fe Метали-
ческая Самородные
элементы

1.2. Вопросы теории. Петрофизические зависимости
Изложить в порядке «вопрос-ответ». Привести рисунки анализируемых петрофизических зависимостей.
2. Петрофизика……….месторождения (месторождение назвать).
Введение. Привести общие сведения (очень кратко) о промышленном типе месторождения (например, Pb-Zn для вариантов 1-9), геохимии, минералогии и металлогении, промышленное значение.
2.1. Краткая геологическая характеристика месторождения
Изложить сведения о форме и составе рудных тел, условиях их образования и залегания, а также о составе вмещающих руды пород. Если имеются, привести данные о генезисе и возрасте геологических образований.
2.2. Петрофизическая характеристика месторождения.
Раздел должен содержать данные о физических свойствах (магнитная восприимчивость, плотность, удельное электрическое сопротивление) руд и вмещающих пород; а также заключение о различиях (или сходстве) руд и вмещающих пород по конкретным физическим свойствам.
Данные о физических свойствах горных пород и руд, слагающих месторождение, нужно найти в учебнике [1] и, при необходимости, в справочнике [4] и привести в виде таблицы, а также в тексте.
При составлении петрофизической характеристики: а) выделить в составе руд минералы полупроводники, ферромагнетики и тяжелые минералы, используя данные таблиц в [1]: 7.2, 4.1, 3.3, 3.4, а также Ваши результаты по п.1 настоящего задания; б) при необходимости оценивать физические параметры руд исходя из соотношения их состава или по аналогии с приведенными в учебнике [1] данными по физическим параметрам близких по составу руд.
3.1. Понятие петрофизической модели
Реферативное изложение (не более двух страниц) понятия и свойств петрофизической модели (раздел 8.1 учебника [1], стр. 338-341).
3.2. Петрофизическая модель ………..месторождения
Реферативное изложение (не более 3-х страниц) петрофизической модели рудного месторождения по выбору из раздела 8.3 учебника [1]. Приведите графическое представление модели. Поскольку текст необходимо существенно сократить, постарайтесь изложить самые важные свойства модели.
4. Специальное исследование
В свободном изложении приведите свою версию решения одной из названных проблем. В полной мере используйте лекционный материал по теме «электропроводность». Приветствуется умение обосновывать свою точку зрения, вне зависимости от того, верна она или нет.
Использованная литература.
Приведите список литературы, приведенный в задании, а также другую литературу, если она была использована.

2. Общие рекомендации
Объем курсовой работы не должен превышать 20 страниц. Оформление работы – произвольное. На обложке работы приведите ее название (Магнитная восприимчивость, плотность, электропроводность) и номер варианта.
















Сочинения курсовыеСочинения курсовые