Плотность является одной из важнейших характеристик горных пород, определяющей массу единицы объёма. В лабораторных условиях применяется несколько методов определения плотности:
Значение плотности позволяет делать выводы о составе породы, её степени пористости, цементации, а также насыщенности флюидами.
Пористость — это доля объёма пустот в породе. В лабораторных условиях пористость обычно измеряется как отношение объёма пор к общему объёму образца. Применяются следующие методы:
Пористость имеет принципиальное значение при изучении коллекторов нефти и газа, фильтрационных свойств пород и водоносных горизонтов.
Проницаемость характеризует способность породы пропускать жидкости или газы. На практике используется закон Дарси. Основные методы:
Проницаемость зависит от размера, формы и связности пор. Её знание критично для моделирования движения флюидов в пласте.
Удельное электрическое сопротивление и собственная электропроводность горных пород позволяют оценить их насыщенность, минералогический состав и степень трещиноватости. Основные лабораторные методы:
Эти параметры особенно важны при интерпретации данных каротажа (электрических и индукционных).
К числу исследуемых теплофизических свойств относят теплопроводность, теплоёмкость, температуропроводность. Методы их определения:
Теплофизические свойства особенно важны для задач геотермии, оценки теплового режима недр, а также в инженерной геологии.
Магнитные свойства обусловлены присутствием в породах ферромагнитных минералов. Основные лабораторные параметры:
Измерения проводятся с помощью индукционных катушек, магнитометров и феррозондов. Эти параметры используются в археомагнитных и палеомагнитных исследованиях, а также в структурной геологии.
К основным механическим параметрам относятся:
Испытания выполняются в прессах с контролем деформации или напряжения. Важным аспектом является влияние влажности и температуры на поведение породы.
Эти характеристики позволяют прогнозировать устойчивость пород в выработках, буровых стволах и при подземном хранении.
Ядерные методы основаны на взаимодействии ионизирующего излучения с веществом. В геологии применяются источники нейтронного, гамма- и бета-излучения. Основные процессы:
Эти методы незаменимы при каротаже скважин, поиске полезных ископаемых, контроле состава и структуры пород.
Гамма-спектрометрия — метод регистрации и анализа естественного или наведённого гамма-излучения. Она позволяет количественно оценить содержание радиоактивных элементов:
Применяется в поисковой геологии, стратиграфии, оценке радиационного фона. Наиболее точна при использовании сцинтилляционных и полупроводниковых спектрометров.
Нейтронные методы классифицируются на:
Основные разновидности:
Эти методы высокоэффективны при оценке влажности, определении водонасыщенности и обнаружении рудных минералов.
Гамма-каротаж регистрирует поток гамма-излучения, прошедшего через породу. Используется для оценки плотности и литологического состава. Разновидности:
Такие методы активно применяются в нефтегазовой промышленности, при инженерно-геологических изысканиях и контроле цементации обсадных колонн.
Метод основан на наведении радиоактивности в образце при облучении нейтронами. После облучения анализируются гамма-линии распада активированных ядер. Преимущества:
Применяется для определения состава руд, геохимических и минералогических исследований, анализа археологических и метеоритных образцов.
Радиометрические методы позволяют количественно оценить излучение от пород и образцов. Используются:
Методы применяются для:
В геоэкологии важны как для оценки радиационной обстановки, так и для экологического мониторинга территорий.
Все перечисленные методы демонстрируют высокий уровень точности и надёжности при использовании в геофизике. Их сочетание в полевых и лабораторных исследованиях позволяет всесторонне оценить состав, структуру и физические характеристики горных пород.