Плотность — один из важнейших параметров, характеризующих вещество. Для горных пород она напрямую связана с минеральным составом, пористостью и влагосодержанием. В лабораторных условиях определяют как истинную, так и объёмную плотность.
Истинная плотность определяется с использованием пикнометра или газового пикнометра (например, на основе гелия), что позволяет учитывать только объём твёрдого вещества, исключая поры.
Объёмная плотность включает объём всех пор, трещин и пустот. Её измеряют взвешиванием образца в воздухе и в жидкости (обычно в воде) по методу Архимеда. При этом важно тщательно запечатать поры, если они открытые, чтобы исключить ошибки.
Методы:
Пористость показывает долю пор в объёме породы. Она бывает открытая (связанная с проницаемостью) и закрытая (изолированные поры).
Лабораторные методы:
Точное определение пористости критично для оценки фильтрационно-емкостных свойств коллекторов нефти, газа и воды.
Проницаемость — способность породы пропускать жидкости или газы. Она характеризуется коэффициентом проницаемости (м² или дарси).
Методика:
Существуют:
К упругим свойствам относят модуль Юнга, коэффициент Пуассона, модуль сдвига и объёмный модуль. Эти параметры важны для оценки устойчивости массивов и скорости сейсмических волн.
Методы:
Оборудование:
К ним относятся теплопроводность, теплоёмкость и температуропроводность. Эти параметры влияют на тепловой режим недр, процессы рудообразования и термальные методы добычи.
Теплопроводность измеряется:
Теплоёмкость — с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии. Температуропроводность рассчитывается по формуле:
$$ a = \frac{\lambda}{\rho c} $$
где λ — теплопроводность, ρ — плотность, c — удельная теплоёмкость.
Изучаются параметры электрического сопротивления, проводимости, диэлектрической проницаемости.
Методы:
Показатели:
Магнитные параметры важны для интерпретации магнитных аномалий и петрофизической классификации.
Измеряют:
Часто используется термомагнитный анализ — определение изменения магнитных свойств при нагреве.
Оцениваются по содержанию естественных радионуклидов: урана, тория, калия-40. Важно для изучения теплогенерации в земной коре.
Методы:
Часто применяется для картирования гранитов, выявления руд урана и анализа экзогенных формаций.
Оцениваются параметры прочности: на сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг.
Испытания:
Измеряется также угол внутреннего трения и сцепление, важные в инженерной геофизике.
Определяют скорости распространения продольных (P) и поперечных (S) волн. Используются в:
Методика:
Возможна оценка:
Для полной петрофизической характеристики одного образца часто проводят серию измерений:
Результаты сопоставляются и калибруются с данными геофизических методов (каротажа, сейсморазведки, электрозондирования). Такой подход повышает достоверность интерпретации геологических структур, позволяет строить модели коллекторов, оценивать устойчивость массивов, прогнозировать геодинамические процессы.