Основные определение и соотношения
Все породы в той или иной степени являются магнитными. Наиболее важными пара-метрами пород, характеризующими их магнитное состояние и используемыми при
→
интерпретации результатов магниторазведки являются общая намагниченность J ,
→
- являющаяся векторной суммой индуцированной Ji и остаточной намагниченности
→ → →
Jn и фактор Q = Jn / Ji .
. → → →
J = Ji + Jn
Индуцированная намагниченность
(и.н.) породы Ji
=
Н
пропорциональна напряженности магнитного
поля. В отсутствии магнитного поля она
исчезает. Магнитная восприимчивость
это способность различных веществ к
намагничиванию под действием внешнего
магнитного поля. →
Естественная остаточная намагниченность породы - Jn возникает при намагничивании горных пород в слабом магнитном поле во время их образования и в последующий период при перепаде температур. Её величина и направление различны и определяются механизмом образования и возрастом.
Среда (горная порода или минерал), помещенная в магнитное поле напряженностью Н А/м под его воздействием намагничивается – в ней появляется внутреннее поле, которое накладывается на намагничивающее. Характеристика, учитывающая намагничивание среды, называется магнитной индукцией В
В = µ0 ( Н + I ),
Где I – магнитный момент единицы объема среды (или его намагниченность),
µ0 – магнитная проницаемость вакуума.
Магнитный момент зависит как от величины магнитного поля (т.е. его напряженности), так и от свойства горной породы – ее магнитной восприимчивости или способность горной породы намагничиваться I = • Н.
Среда характеризуется также магнитной проницаемостью µ
µ = 1+ = B/ µ0Н
Эта величина показывает, во сколько раз увеличивается магнитное поле в результате намагничивания среды:
В = µ0 (Н+ I) = µ0 (Н + Н) = µ0µ Н
µ0 – магнитная проницаемость вакуума 4 π 10 -7 Гн/м
Носителями магнетизма вещества являются электроны его атома, расположенные на незаполненных орбитах. Электрон имеет:
а) спиновый магнитный момент µВ, вызванный его вращением, направление которого зависит от положения электрона в атоме;
б) орбитальный магнитный момент.
Орбиты, заполненные электронами, не имеют магнитного момента, т.к. каждому электрону соответствует другой с противоположным по знаку магнитным моментом, компенсирующим магнитный момент первого.
Магнитная восприимчивость харaктеризует способность различных веществ к намагничиванию под действием внешнего магнитного поля. Это величина безразмерная. Относительная магнитная проницаемость μ и магнитная восприимчивость связаны между собой соотношением μ = 1+ .
Связь между наведённой (индуцированной) намагниченностью Ji , возникающей под действием постоянного магнитного поля напряженностью Н, и магнитной воспри-имчивостью выражается формулой
Ji = Н / (1 + N),
где N - коэффициент размагничивания, зависящий только от формы тела и изменяю-щийся от 0 (по направлению длинной оси намагничиваемого тела) до 4π (по направ-лению его короткой оси).
Остаточная намагниченность Jn возникает при намагничивании горных пород в слабом магнитном поле во время их образования и в последующий период при пере-паде температур. Величина и направление намагниченности определяются механизмом и возрастом ее образования. Каждое вещество характеризуется температурой выше которой его намагниченность пропадает (температура Кюри),.
Для магматических горных пород характерна термоостаточная намагниченность, которую они приобретaют при остывании ферромагнетиков в геомагнитном поле после их нагревания. Термоостаточная намагниченность характеризуется большими значе-ниями фактора Q (до сотен единиц). В древние геологические эпохи геомагнитное поле меняло знак ( инверсия магнитного поля Земли ), поэтому некоторые горные породы имеют в настоящее время обратную (отрицательную ) намагниченность, что является весьма важным фaктором для правильного истолкования результатов магнитных съё-мок.
Осадочные породы в процессе образования приобретают ориентационную оста-точную намагниченность за счет упорядочения под действием геомагнитного поля магнитных моментов осаждающихся частиц.
В породах различного происхождения встречается также химическая остаточная намагниченность, образующаяся под действием магнитного поля при физико-хими-ческих преобразованиях ферромагнитных минералов. Иногда это приводит к самообра-щению вектора Jп , т.е. образованию отрицательной намагниченности из положитель-ной.
Намагниченность, исчезающая с прекращением действия на вещество внешнего магнитного поля, называется индуцированной. Она может значительно превосходить Jп, а может быть существенно меньше её. Фактор Q = Jп / Ji может различаться даже для двух образцов одной и той же породы.
Способностью намагничиваться в магнитном поле обладают все вещества, в том числе и породообразующие минералы. По магнитным свойствам они делятся на диамагнитныe ( < O, μ < 1), парамагнитные ( >0, μ > l) и ферромагнитные ( > 0, μ >>1). Среди последних в свою очередь выделяют собственно ферромагнетики, анти- ферромагнетики и ферриты.
У диамагнетиков абсолютное значение очень мало (примерно 10 -5 ед. СИ). Для них характерен четко выраженный диамагнитный эффект, заключающийся в том, что индуцированное поле отрицательно по отношению к внешнему намагничивающему. Остаточная намагниченность у диамагнетиков отсутствует: Jп = 0.
К природным диамагнетикам относятся такие минералы, как кварц, фосфор, сера, галит, гипс, кальцит, ангидрит, скаполит, галенит, графит, эпидот, хлорит, многие органические соединения, вода, ряд металлов (золото, висмут, химически чистая медь).
Нефть также является диамагнетиком, хотя некоторые её составляющие –асфальтены -парамагнетики. Доказано, что магнитные свойства пород изменяются под воздействием нефти.
Парамагнетики имеют несколько бóльшее значение , по сравнению с диамагнетиками (около 10-5–10-4 ед. СИ). Под воздействием внешнего поля они намагничиваются по направлению этого поля. В отсутствии магнитного поля они не намагничены и их Jn = 0. Типичные парамагнетики – платина, гранаты, мусковит, турмалин, большинство окислов и сульфидов.
Связь намагниченности с намагничивающим полем для диа– и парамагнетиков характеризуется пропорциональной зависимостью. При снятии внешнего поля их намагниченность исчезает.
Ферромагнетики характеризуются большими значениями магнитной восприимчивости (до 25 ед. СИ). Их намагниченность является нелинейной и неоднозначной функцией намагничивающего поля и температуры (гистерезис).
Природу ферромагнетизма объясняют наличием в веществе большого числа мелких областей размерами 1-10 мм и толщиной 0,1 мм, которые в силу внутренних причин всегда намагничены до насыщения даже при отсутствии внешнего поля. Это – области спонтанного намагничивания (магнитные домены). В границах доменов ферромагнетиков атомные магнитные моменты расположены параллельно друг другу и ориентированы в одну сторону. Намагниченность их очень сильная. К ним относятся такие минералы, как титаномагнетит, маггемит. В антиферромагнетиках к которым относятся гематит, окислы марганца, кобальта и другие минералы, магнитные моменты атомов расположены параллельно, но ориентированы в противоположные стороны, спонтанная намагниченность отсутствует, намагниченность слабая, но стабильная. В ферритах, к которым относятся магнетит, пирротин и другие окислы металлов, происходит неполная компенсация магнитных моментов внутри доменов, и результирующая спонтанная намагниченность отличается от нуля.
Горные породы разного происхождения имеют неодинаковые магнитные свойства. Магматические породы отличаются большим разнообразием магнитных свойств. Магнитная восприимчивость интрузивных пород различного состава изменяется в зависимости от содержания в них магнетита, повышающегося от кислых пород к основным и ультраосновным.
Среди кислых пород (граниты, гранодиориты) преобладают слабомагнитные кoмплексы, которых не превышает 6·10-4 ед. СИ, Jn изменяется от 0,1 до 50 А/м, но встречаются и магнитные ( достигает 0,07-0,08 ед. СИ, Jn - от 0,05 до 10 А/м). Слабомагнитными являются плагиограниты формаций, образовавшиеся в период завершения складчатости. К магнитным относятся гранитоиды средней стадии формации батолитов пёстрого состава и гранитоидов периода тектонической активизации. Наряду со слабомагнитными ( ~4·10-3 ед. СИ, Jn~0,3 А/м) разностями основных пород (габбро, диориты) распространены комплексы с магнитной восприимчивостью до 0,3 ед. СИ, Jn до 40 А/м.
Ультраосновные неизмененные породы (гипербазиты альпинотипных формаций) обладают магнитной восприимчивостью, от 2·10-4 до 7·10-3 ед. СИ, в то время как гипербазиты, образовавшиеся в эпоху платформенного развития земной коры, и серпентинизированные разности ультраосновных пород имеют до 0,8 ед. СИ.
Аиалогичную связь с основностью состава имеет эффузивных пород, которая колеблется от 0,3 до 1,5·10-2 ед. СИ.
Естественная остаточная намагниченность Jn интрузивных пород обычно по направлению совпадает с современным магнитным полем. У эффузивных пород мезозойского и более молодого возраста Jn значительно превосходит Ji ; встречаются породы как с прямым, так и с обратным направлениями вектора Jn. Фактор Q эффузивных пород сильно зависит от возраста, изменяясь от нескольких единиц для мезозойских пород до нескольких сотен единиц для современных образований.
Среди метаморфических пород докембрийского возраста наименьшими значениями и Jn обладают породы, являющиеся продуктом регионального метаморфизма осадочных образований: глиноземистые сланцы, кварциты, мраморы, парагнейсы. Значения этих пород не превышает 6·10-4 ед. СИ. Сильномагнитными являются хлоритовые и хлоритсодержащие сланцы, железистые кварциты, скарны ( достигает 10-20 ед. СИ). Чарнокитизация, грейзенизация, хлоритизация ведут к уменьшению и Jn . Поэтому зоны околорудных изменений проявляются понижением значений магнитного поля.
Ocaдoчныe горные породы, как правило, слабомагнитны. В платформенных областях средние значения у песчаников, алевролитов, глин аргиллитов изменяются от 10-4 до
10-3 ед. СИ, у известняков, доломитов и мергелей - от 10-5 до 2 ·10-4 ед. СИ, у солей - не более 10-5 ед. СИ. В складчатых областях, где разрушаются магнитные породы, образуются осадочные породы, которых на порядок больше, чем у платформенных.
У большинства осадочных пород Jn близко к Ji . Направление вектoра Jn приблизительно совпадает с направлением древнего магнитного поля, в котором происходило образование осадочных пород, что позволяет использовать эти породы для палеомагнитных исследований магнитного поля прошлого. В осадочном чехле наблюдается переслаивание пород с различным направлением Jn , что обусловлено сменой знака магнитного поля Земли в прошлом.
Магнитные свойства руд определяются присутствием в них ферромагнитных минералов. Железные руды, в которых основным полезным минералом является магнетит или титаномагнетит, имеют наиболее высокие значения , которые меняются от 0,4 до 20 ед. СИ. Сидеритовые, гематитовые руды и руды осадочного происхождения слабомагнитные. Магнитная восприимчивость сульфидных медно-никелевых руд составляет 0,04-1 ед.СИ, касситерит-карбонат-сульфидных руд и олово-магнетитовых скарнов 0,2-7,0 ед. СИ. Магнитными являются хризотил-асбест, связанный с ультраосновными породами ( = 0,02-0,12 ед. СИ), и кимберлиты ( от 0,5-0,8۰10-3 до 6۰10-2 ед. СИ).
Медные руды и руды золота, как правило, слабомагнитные (соответственно = 6,6۰10-3 ед. СИ и 2,5۰10-3 ед. СИ).
Из изложенного следует, что основная предпосылка для успешного и эффективного применения магнитной съемки это различие в магнитныx свойствах горных пород и руд.
Значения и Jп могут быть получены путем измерений на образцах горных пород с одновременным изучением их литолого-петроrpафических особенностей, либо путем измерения магнитного поля на поверхности пород, в скважинах, горных выработках, а также путем изучения изменения магнитного поля во времени. При измерениях обычно используют магнитометрический (определяется магнитная восприимчивость и остаточная намагниченность) и индукционный способы (определяется только ) .
В настоящей лабораторной работе используется именно индукционный метод измере-ния магнитной восприимчивости.
Лабораторная работа № 5
ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД
Теория. Согласно современным представлениям магнитное поле может создаваться главным образом электрическими токами. У постоянных магнитов согласно теории Ампера ими являются элементарные токи, циркулирующие внутри атомов.
В теории магнетизма доказывается, что внешнее магнитное поле длинной катушки и поле стержня, намагниченного вдоль оси, совпадают. Это позволяет заменить систему электри-ческих токов фиктивными магнитными "зарядами" или "массами", которые взаимодейст-вуют по закону Кулона.
m 0 m1 m2
F = ------------ , (1)
4 p r 2
где m0 - магнитная постоянная,
r - расстояние между точечными магнитными массами m1 и m2.
Индукция магнитного поля, создаваемого точечной массой (полюсом магнита) на расстоянии r равна
m0 m
B = -------- . (2)
4 p r 2
Для магнитного поля Земли она измеряется в нанотесла (нТл), составляющей 10-9 Тесла. Выбор такой единицы измерения обусловлен тем, что при индукции равной 1 нТл напряжен-ность поля в воздухе равна одной гамме - единице, которая раньше широко применялась в магниторазведке. Напряженность магнитного поля в воздухе
H = B / m0
Она измеряется в амперах на метр.
На концах магнита, имеющего форму стержня, возникают разноименные магнитные массы. Произведение величины магнитной массы на расстояние между ними представляет собой магнитный момент магнита.
Магнитный момент единицы объема намагниченного вещества называется намагниченностью. В системе СИ она измеряется в амперах на метр ( А / м ) и обозначается буквой I. Одна единица СГС равна 10 3 А/м. Между магнитным моментом М, объемом V, и намагниченностью существует простая связь
M = I V. (3)
Если тело намагничено однородно, то, как доказывается в курсе теории поля, магнитные массы располагаются на его поверхности с поверхностной плотностью
s = I cos j ,
где s -магнитная масса, приходящаяся на единицу поверхности,
j -угол между вектором намагниченности и нормалью к поверхности в точке, где определяется s ( сигма).
Если тело намагничено по нормали к поверхности, то
s = I. (4)
Силовой линией магнитного поля называется линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением вектора индукции магнитного поля. Физический смысл понятия "магнитная масса" заключается в том, что эта величина пропорциональна количеству силовых линий, выходящих с поверхности магнита. Использование понятия "магнитная масса" позволяет применить в магниторазведке тот же математический аппарат, что и в гравиразведке. Отношение намагниченности к напряженности намагничивающего поля называется магнитной восприимчивостью. она обозначается буквой c ( каппа).
c = I/H = m0 I / B (5).
Это величина безразмерная; 1 СГС = 4p СИ = 12,57 СИ.
Вещества, способные создавать или изменять магнитное поле, называются магнетиками. Они по своим магнитным свойствам делятся на три группы: диамагнетики, парамагнетики и ферро-магнетики.
Диамагнетики намагничиваются в направлении, противоположном внешнему магнитному полю. Это свойство наиболее отчетливо проявляется у веществ, которые характеризуются нулевым магнитным моментом атомов, что бывает в тех случаях, когда магнитные моменты электронных оболочек и спинов взаимно компенсированы. Магнитная восприимчивость диамагнетиков, к числу которых относятся кварц, галит, кальцит, нефть отрицательна и составляет первые единицы 10-5 СИ. Иными словами, диамагнетики намагничиваются против поля.
Парамагнитные свойства проявляются в тех случаях, когда магнитные моменты атомов отличны от нуля. При наличии внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов ориентируются по полю и парамагнетик намагничивается. Магнитная восприимчивость парамагнитных минералов меняется от первых единиц (оливин, доломит) до сотен 10-5 ед.СИ
( биотит, серпентин, касситерит и др.).
Основной особенностью ферромагнитных минералов является нелинейная зависимость намагниченности от индукции магнитного поля, называемая гистерезисом. Если поместить первоначально ненамагниченный ферромагнетик в увеличивающееся магнитное поле, а затем уменьшить поле до нуля, то намагниченность не исчезнет, т.е. ферромагнетик станет постоянным магнитом с остаточной намагниченностью I r. Ферромагнетики состоят из большого числа сильно намагниченных малых областей, или доменов. Ввиду того, что каждый домен имеет свое направление намагниченности, общая намагниченность ферромагнетика равна нулю. Во внешнем магнитном поле происходит увеличение объема доменов, намагниченных по направлению поля, а также их вращение и магнетик намагничивается. Важнейшими ферромагнитными минералами являются магнетит, титаномагнетит и моноклинный пирротин.
Как правило, с увеличением основности горных пород происходит увеличение магнитной восприимчивости за счет увеличения содержания магнетита и титаномагнетита. Однако существуют исключения из этого правила. Так, встречаются сильно магнитные граниты ( c = 0,1 ед. СИ), а иногда практически немагнитные габбро. Осадочные породы обычно практически немагнтны, хотя среди песков, песчаников и глин иногда встречаются слабомагнитные разности.
Измерители магнитной восприимчивости используют для измерения магнитной воспри-имчивости горных пород и руд в естественном залегании и в лабораторных условиях.
В индукционном измерителе ИМВ-2 датчиком является дифференциальный магнитный мост, состоящий из Н - образного сердечника. На полюсах сердечника размещены 4 катушки возбуждения, через которые течет переменный электрический ток, подаваемый от транзисторного генератора. Магнитные потоки катушек возбуждения в средней части сердечника взаимно скомпенсированы, поэтому ЭДС, индуцируемая в измерительной катушке равна нулю. Если вблизи верхней пары катушек поместить магнитный образец, то компенсация магнитных потоков нарушится и в измерительной катушке появится ЭДС, одна составляющая которой пропорциональна магнитной восприимчивости образца, а вторая - его электропроводности. ЭДС подается на делитель напряжения, позволяющий изменять чувствительность прибора и производить измерения в пяти диапазо-нах. После делителя ЭДС усиливается и поступает на фазочувствительный детектор, с выхода которого составляющая ЭДС, пропорциональная магнитной восприимчивости, регистрируется микроамперметром, шкала которого проградуирована в единицах СГС.
Сигнал, связанный с электропроводностью изучаемого образца, сдвинут по фазе на 90 ° относительно напряжения генератора и детектором не пропускается. Прибор состоит из двух блоков: датчика и измерительного пульта, соединенных между собой кабелем.
Прибор “Микрокаппа КТ-5” предназначен для измерения магнитной восприимчивости в полевых условиях на обнажениях, в керне и по образцам пород в лабораторных условиях.
Характеристика прибора
Чувствительность, ед.СИ.....................................1 10 -5
Пределы измерений, ед. СИ........(9,99; 99,9; 999) 10 -3
Рабочая частота, кГц..................................................10
Память...................................................до 12 измерений
Потребляемый ток, мА..............................................3,5
Напряжение питания, батарея, В...............................9
Рабочие температуры, С...........................от -10 до +35
Размеры, мм..........................................................65 х 187
Масса, кг ( вместе с батареей)................................0,350
Принцип действия прибора Основной частью прибора является генератор, работающий на частоте 10 кГц. Индуктивность генератора зависит от измерительной катушки, расположенной под плоскостью прибора, к которой прикладывается образец. Частота генератора измеряется два раза: с образцом и без образца, разность частот меняется пропорционально магнитной восприимчимости. По разности измеренных частот вычисляется и выводится на дисплей магнитная восприимчивость образца породы.
Работа с прибором. Обратить внимание: при установке батарей прибор должен быть выключен. Прибор питается от одной батареи типа “Крона”. Батарея устанавливается в нижнем отсеке прибора. Для снятия крышки отсека отвернуть один винт. Вставить клеммы батареи в ячейки и привернуть крышку. Срок годности одной батареи до 100 ч.работы.
Включение прибора. На нижней крышке прибора находится тумблер "включено-выключено". Если прибор включен, на дисплее появляется 8.8.8.; если же батарея подсевшая и не дает нужного напряжения, на дисплее слева появляется знак "Ь". После включения прибор готов к измерениям. Вначале проводится очистка прибора, для этого следует нажать на кнопку 4 (С/М) рис. . При этом прибор должен находиться на расстоянии от образца и других предметов не менее, чем в 30 см. Процесс очистки длится 0,5 с, по его окончании слева на дисплее появляется "С", означающее, что прибор очищен от результатов предыдущих измерений, окончание очистки сопровождается коротким звуковым сигналом.
После того, как на дисплее появится знак "С", следует провести измерение магнитной восприимчивости в течение 10 с. Если замер сделан не будет, на дисплее вновь возникнет 8.8.8., и тогда снова нужно сделать очистку, нажимая кнопку 4.
Измерение магнитной восприимчивости производится повторным нажатием кнопки 4. Когда кнопка С/М нажата вторично, начинается процесс измерения, который длится 0,5 с., в конце цикла измерения величина магнитной восприимчивости выводится на дисплей в единицах 10-3 СИ. Если восприимчивость больше 999 10-3 ед.СИ, на дисплее будет указана "ошибка": Е 0 0 0.
Если после первого измерения вновь нажата кнопка 4, прибор очищается, а дисплей покажет С001. Цифра справа в дальнейшем показывает число выполненных измерений восприимчивости.
Рис.3. Общий вид прибора. 1-измерительная катушка; 2- дисплей; 3-кнопка включения сканирующего режима; 4-кнопка сброса предыдущих измерений; 5- крышка блока питания; 6- тумблер включения питания.
В памяти прибора могут храниться 12 измеренных значений восприимчивости. Выведенная на дисплей величина автоматически переводится в память после периода очистки (т.е после нажатия кн.4). Если почему-то не нужно запоминать только что измеренную величину, надо нажать кнопку RCL (3 на рис.3) перед нажатием кнопки 4. Если измерений больше 12, то все последующие измерения выводятся на дисплей со знаком "F" в левой его части, но при этом один из замеров стирается из памяти. Таким образом, в памяти существует не более 12 замеров. Хранящиеся в памяти замеры могут быть вызваны на дисплей нажатием кнопки RCL(3). Записанные в памяти значения восприимчивости выводятся на дисплей в порядке, обратном порядку их измерения. Последнее вызванное измерение на дисплее появляется с буквой "L". Это имеет большое значение, т. к. еще одно нажатие кнопки "RCL" (3) очистит всю память и прибор вернется в исходное состояние. Если же будет нажата кнопка 4, содержимое памяти сохраняется.
При выключении прибора все записанное в памяти стирается, При следующем включении питания память прибора очищена.
Режим работы прибора. Кроме режима точечных измерений прибор может работать в сканерном режиме. При этом измерения повторяются автоматически с односекундными интервалами, каждое измерение выводится на дисплей, но не записывается в память.
Измерения следует проводить в следующем порядке:
включить прибор;
очистить память нажатием кнопки 4;
включить сканерные измерения нажатием кнопки RCL(3);
включить сканерный режим кнопкой С/М (4).
Прибор КТ-5 измеряет величину, называемую кажущейся восприимчивостью c k. Отличие кажущейся восприимчивости от истинной определяется геометрией и размером измеряемого образца а также особенностью конструкции прибора. Прибор калиброван для идеального случая, когда измерительная катушка прикладывается к гладкой поверхности образца магнитогомогенной и изотропной породы с восприимчивостью:
c= ck / [ 1- (c k / 2) ] .
Это соотношение справедливо для величин восприимчивости меньших 100·10-3 ед.СИ с точностью не хуже 5 %. Практически разницей между c и ck можно пренебречь при всех пределах измерений, кроме третьего, т.е. 999 10 -3 ед. СИ (для ck ).
Поправки, вводимые при измерениях
1. Поверхность образцов чаще всего бывает шероховатой, а не идеально гладкой. Увеличение зазора между плоскостью прибора и массой образца приводит к снижению измеряемой величины магнитной восприимчивости; объясняется это уменьшением напряженности электромагнитного поля измерительной катушки прибора, воздействующего на породу по мере увеличения зазора.
На рис.4 приведена зависимость относительного уменьшения кажущейся магнитной восприимчивости от величины зазора. По графику видно, что при расстоянии между измерительной плоскостью прибора и породой равном 20 мм, показания прибора уменьшаются на 90 %.
В таблице 1 приведены значения поправок за неровность поверхности до 10 мм. Зазор определяется как расстояние между “высшей” и “ низшей “ точками поверхности породы в области, прилегающей к измерительной плоскости прибора. Не рекомендуется проводить измерения на поверхности с неровностями, превышающими 10 мм.
Рис.4
2. Если измеряемый образец имеет размеры меньше, чем измерительная площадка прибора, то следует ввести поправку в соответствии с таблицей 2.
3. В измеренное значение кажущейся магнитной восприимчивости вводится поправка за неровность поверхности образца (табл.1), а затем, полученное значение корректируется за малый размер образца (табл.2)
4. Измерение керна. В большинстве случаев диаметр керна невелик, меньше диаметра измерительной плоскости прибора. Кроме того, плоские части керна обычно очень неровны. Для таких кернов измерения следует проводить на боковых цилиндрических плоскостях. Поправка за цилиндрическую поверхность кернов разного диаметра вводятся по таблице 3. Так же как для образцов произвольной формы, вначале вводится поправка за неровность по таблице 1 (если это требуется для керна), а затем за малый диаметр по табл.3.
Порядок работы с микрокаппометром КТ-5
1. Включить прибор ( см. рис.3). На дисплее должно появиться 8.8.8.
2. Нажать кнопку 3 ( см. рис.3). На дисплее появится С000. Прибор готов к измерениям.
Таблица 1. Таблица 2,
-
Неров-ность поверх-ности, мм
Поправочный множи-тель
Размеры образца, мм
Поправочный множи-тель
1
1.07
60
1,19
2
1,15
70
1, 11
3
1,23
80
1,05
4
1,32
90
1,03
5
1,41
100
1,01
6
1,51
7
1,61
8
1,72
9
1,84
10
1,96
Таблица 3.
-
Диаметр керна, мм
Поправочный множитель
60
1,63
70
1,53
80
1,46
90
1,41
100
1,38
110
1,35
120
1, 33
3. К измерительной площадке прибора поднести образец. Нажать на кнопку 3 второй раз. На дисплее появится цифра, означающая величину кажущейся магнитной восприимчивости в единицах 10-3 СИ. Если отсчет не был сделан в течение 10 с, то на дисплее вновь появится 8.8.8. Тогда надо опять начать с пункта 2.
4. Нажать кнопку 3. Предыдущий замер с дисплея запишется в памяти прибора, и на дисплее появится С001 означающее очистку прибора от предыдущего замера и готовность к следующему измерению.
5. Выполнить измерения 12 образцов
6. Нажать кнопку 4. На дисплее появится значение магнитной восприимчивости 11-го образца. Так, вызывая из памяти значения всех образцов от 12 до 1-го записать их в журнале по форме:
-
Номер образца
Поправка
за
неровность
Поправка за размер
или диаметр керна
Значение
ед. СИ 10-3
1
...
...
...
...
n
7. Выполнить измерения всех образцов, находящихся в лотке.
8. Построить вариационную диаграмму для полученных значений магнитной восприимчи-вости.
9. Определить среднее арифметическое значение и стандарт по результатам компьютерной обработке по программе “Агастат”
Характер распределения определить следующими показателями:
Средней арифметической величиной c ;
Дисперсией s 2 ; Стандартом s или St ;
Модой Мо ;
Медианой Ме ;
Величиной асимметрии Аs ;
Эксцессом Е .
1.При измерениях одинаковой точности наиболее вероятным значением измеряемой величины является среднее арифметическое
При обработке неравноточных измерений определяется взвешенное среднее арифметическое:
Взвешенное среднее арифметическое может применяться в том случае, когда
обработке подвергаются несколько серий образцов с разным числом образцов в серии. В этом случае каждому значению x i можно приписать в качестве веса m i число измерений в соответствующей серии.
3. Характеристикой надежности определения x и xвзв является дисперсия , Дисперсия - это мера рассеяния или отклонения значений случайной величины от ее среднего значения x и отличия отдельных значений Х i друг от друга ) т.е.размер вариаций изучаемого параметра):
Контрольные вопросы.
1. Дайте определение намагниченности J
2. Единица и размерность намагниченности в СИ.
3. Дайте определение индуцированной намагниченности Ji
4. Дайте определение остаточной намагниченности Jn
5. Какие минералы из списка относятся к ферритам?
1) титаномагнетит; 2) магнетит; 3) маггемит; 4) пирротин; 5) окисел Со ;
6) хромит; 8) гематит ; 7) окислы Мn .
6. Присутствием в железных рудах каких ферромагнитных минералов определяются магнитные свойства; 1) титаномагнетит; 2) магнетит; 3) маггемит; 4) пирротин; 5) окисел Со ; 6) хромит; 8) гематит ; 7) окислы Мn .
7. Какова магнитная восприимчивость олово-магнетитовых скарнов?
а) 0,2 – 1,0 ед.СИ; 2) 0,05 – 0,15 ед.СИ; 3) 0,2-7,0 ед.СИ;
8. Каким способом определяют значение намагниченности образцов?
1) магнитометрическим, измеряя и Jn
2) магнитометрическим путём измерения магнитного поля на поверхности ,в скважинах, или
выработках
3) индукционным, определяя только .
9. Что понимают под коэффициентом размагничивания? Какова его величина?
В каком направлении намагниченность удлинённого тела будет больше – вдоль его длинной оси или короткой?
10. Дайте определение естественной остаточной намагниченности. Как она обозначается? Ji или Jn.
11. Чем доказывается смена магнитных полюсов Земли?
14. Дайте определение полной намагниченности
15. Каким относительным магнитным полем обладают зоны околорудных изменений? Почему?
1) повышенным; 2) таким же как вмещающие породы 3) пониженным.
17. Какова магнитная восприимчивость хризотил-асбестовых руд?
1) 0,02< < 0,12 ед.СИ; 2) 0,8 > > 0,24 ед.СИ;
18. Дайте определение фактора Q
20. Что понимают под температурой Кюри?
Какова намагниченность пород при температуре Кюри?
22. Какова магнитная восприимчивость кимберлитов?
24. Дайте определение понятия намагниченности
25. Каким относительным магнитным полем обладают зоны околорудных изменений?
1) повышенным; 2) таким же как вмещающие породы; 3) пониженным.
26. Какие минералы из списка относятся к диамагнетикам?
1) титаномагнетит; 2) магнетит; 3) циркон; 4) пирротин; 5) окисел Со ;
6) хромит; 7) галит; 8) гематит 9) окислы Мn
29. Напишите выражение для идуцированной намагниченности.
32. Что понимается под коэффициентом размагничивания ?
33. Каким способом определяют значение намагниченности образцов?
1) магнитометрическим, измеряя и Jn
2) путём измерения магнитного поля на поверхности ,в скважинах, или выработках
3) индукционным, определяя только .
37. Дайте определение остаточной намагниченности , термоостаточной .
38. Охарактеризуйте магнитное строение ферритов
42. Что понимается под температурой Кюри?
44. С чем связана ориентационная намагниченность?
45. Какая намагниченность характерна для парагнейсов?
1) высокая; 2) средняя; 3) слабая.
48. Дайте определение намагниченности
51. Какие минералы из списка относятся к ферромагнетикам?
1) титаномагнетит; 2) магнетит; 3) маггемит; 4) пирротин; 5) окисел Со ;
6) хромит; 7) окислы Мn ; 8) гематит.
55. Дайте определение намагниченности
56. Каков диапазон изменения у платформенных пород а) глин, аргиллитов,
алевролитов, песчаников? б) известняков, доломитов, мергелей ? с) У солей?
1) 10 -3> > 10-4 ; 2) 10-5 > ; 3) 10-4 > >10-5 ;
59. Дайте определение
61. Каким относительным магнитным полем обладают зоны околорудных изменений?
1) повышенным; 2) таким же, как вмещающие породы; 3) пониженным.
63. Для каких пород характерна ориентационная намагниченность?
1 кислых; 2 интрузивных 3 эффузивных ; 4 осадочных ; 5 метаморфических.
64. Как называют вещества, домены которых располагаются
1 хаотически ; 2 ориентированно в одном направлении; 3 ориентировано, но в
противоположных направлениях?
65. К какому типу магнетиков относятся: 1) вода 2) нефть?
1) диамагнетикам 2) парамагнетикам
68. Какие минералы относятся к антиферромагнетикам? Верно ли что гематит – антиферромагненик.
1) да, 2) нет.
72. ( магнитная восприимчивость) горной породы равна 0.24 СИ. Какова у породы мапгнитная проницаемость μ?
73. Какая намагниченность характерна для парагнейсов?
1) высокая; 2) средняя; 3) слабая.
74. Нефть и вода относятся
1) к парамагнетикам 2) к диамагнетикам
70. Какие из приведённых минералов относятся 1) к диамгнетикам?
2) к парамагнетикам? Минералы без Fe: кварц, калиевый полевой шпат, ортоклаз, плагиоклаз, кальцит, гипс, галит, графит, эпидот, скаполит, хлорит
75. Каков диапазон изменения у платформенных пород
а) известняков, доломитов, мергелей ?
1) 10 -3> > 10-4 ;
2) 10-5 > ;
3) 10-4 > >10-5 ;
76. Для каких пород характерна термоостаточная намагниченность?
1 кислых; 2 интрузивных ;3 эффузивных ; 4 осадочных ;5 метаморфических
77. К какому типу магнетиков относятся самородные элементы: сера, Bi, Cu, Pb, Hg?
78. Каким относительным магнитным полем обладают зоны околорудных изменений?
1) повышенным; 2) таким же как вмещающие породы; 3) пониженным.
79. Дайте определение остаточной намагниченности
80. В каких единицах измеряется намагниченность?
1 вебер 2 Единица СИ, 3 А/м; 4 Гаусс ; 5 Другая единица
81. С чем связана химическая остаточная намагниченность?
1. С изменением температуры при действии магнитного поля;
2. С физико-химическими превращениями в постоянном магнитном поле
3. С физико-химическими превращениями в постоянном магнитном поле при
Изменении Т и Р.
82. Каков диапазон изменения магнитной проницаемости диамагнетиков?
83. Верно ли что 1) К парамагнетикам относятся: а) минералы без Fe – мусковит, шпинель, топаз, апатит, доломит и др; 2) минералы с двух или трехвалентным Fe, биотиты, гранаты, амфиболы, хлориты, пироксены, оливин.
84. Объясните механизм ориентационной намагниченности?
86. Укажите диапазон изменения магнитной восприимчивости диамагнетиков
1) 10-5 – 10-4 ед. СИ или 2) 10-4 - 10-3 ед. СИ.
87. Какие факты доказывают явление изменения магнитных полюсов Земли?
88. К природным диамагнетикам относятся минералы……
1) кальцит, 2) гипс, 3) галит, 4) золото, 5) платина, 6) висмут, 7) ангидрит, 8) циркон…
89. Дайте название магнетика и его состояния:
93. Каков диапазон изменения магнитной проницаемости парамагнетиков?
95. Какие минералы в списке относятся к природным парамагнетикам?
Сфалерит, мусковит, андрадит, кварц, фосфор, галенит.
98. Дайте название магнетика и его состояния если домены к располагаются
а) домены располагаются хаотически:
б) ориентировано в одном направлении.
100. Какие минералы из списка относятся к диамагнетикам? андрадит, кварц, фосфор, галенит. турмалин, сфалерит, мусковит.
103. Каков диапазон изменения магнитной проницаемости ферромагнетиков?
107. Какие минералы из списка относятся к диамагнетикам? 1) эпидот, 2) мусковит, 3)скаполит, 4) хлорит 5)шпинель.
108. Каков диапазон изменения у платформенных пород а) глин, аргиллитов,
алевролитов, песчаников? 1) 10 -3> > 10-4 ; 2) 10-5 > ; 3) 10-4 > >10-5 .
110 Каким относительным магнитным полем обладают зоны околорудных изменений?
1) повышенным; 2) таким же как вмещающие породы; 3) пониженным.
111. Какие минералы из списка относятся к ферритам?
1) титаномагнетит; 2) магнетит; 3) маггемит; 4) пирротин; 5) окисел Со ;
6) хромит; 8) гематит ; 7) окислы Мn .
113. Какие минералы из списка относятся к парамагнетикам?
1) эпидот, 2) мусковит, 3)скаполит, 4) хлорит, 5)шпинель.
117. Каков диапазон изменения магнитной проницаемости парамагнетиков?
123. Какие минералы из списка относятся к диамагнетикам? 1) ортоклаз, 2) апатит,3)кальцит,
4)топаз,плагиоклаз, гипс, галит, графит, долом , калиевый полевой шпат.
124. Каков диапазон изменения у платформенных пород а) глин, аргиллитов,
алевролитов, песчаников? б) известняков, доломитов, мергелей ? с) У солей?
1) 10 -3> > 10-4 ; 2) 10-5 > ; 3) 10-4 > >10-5 ;
125. Как назвают магнетик домены которого ориентированы в противоположных направлениях?
1) феррит, 2) антиферромагнетик , 3) парамагнетик, 4)ферримагнетик.
129. Каков диапазон изменения магнитной проницаемости парамагнетиков?
131. Объясните механизм ориентационной намагниченности.
132. Каким относительным магнитным полем обладают зоны скарнирования?
1) повышенным; 2) таким же как вмещающие породы; 3) пониженным.
133. Магнитная восприимчивость метаморфических пород может достигать значений
а) 10-2-10-4 ед. СИ; б) 10-20 ед СИ; с) 80-100 ед.СИ.
135. Какие минералы из приведённого списка относятся к ферромагнетикам?
1) титаномагнетит; 2) магнетит; 3) маггемит; 4) пирротин; 5) окисел Со ;
6) хромит; 7) окислы Мn; 8) гематит ;.
139. Какие минералы из списка относятся к антиферромагнетикам?
1) титаномагнетит; 2) магнетит; 3) маггемит; 4) пирротин; 5) окисел Со ;
6) хромит; 7) гематит; 8) окислы Мn; .
140. Расположите номера списка пород в порядке увеличения их намагниченности
1) гранодиориты 2)сиениты 3) диориты 4) габбро 5) перидотиты
6) плагиограниты 7) нориты 8) дациты.
141. Какая намагниченность характерна для парагнейсов?
1) высокая; 2) средняя; 3) слабая.
144. Какая намагниченность характерна для вторичных кварцитов?
1) высокая; 2) средняя; 3) слабая.
145. Каков диапазон изменения магнитной проницаемости ферромагнетиков?
1) высокая; 2) средняя; 3) слабая.
148. Каков диапазон
изменения
у платформенных пород а) глин, аргиллитов,
алевролитов, песчаников? б) известняков, доломитов, мергелей ? с) у солей?
1) 10 -3> > 10-4 ; 2) 10-5 > ; 3) 10-4 > >10-5.
149. Охарактеризуйте магнитное состояние диамагнетиков, парамагнетиков и ферромагнетиков
( величины каппа и мю), нарисуйте графики.
Лабораторная работа № 5