геология уср
.docxМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «БАРАНОВИЧСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Уср № 2
Дисциплина: «Геология»
Тема: «магнитные свойства горных пород и минералов»
Подготовила:
Студентка 1 курса
Группы ГЭ-11
white wolf
Проверил:
Преподаватель Денищик Д.А.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Магнитные свойства горных пород
Магнитные свойства минералов
Заключение
Введение
Магнетизм – свойство пород намагничиваться в магнитном поле, изменять его и иногда сохранять намагниченное состояние после прекращения действия поля. В результате намагничивания любой объём породы приобретает магнитный момент. Магнетизм проявляется при взаимодействии двух намагниченных образцов пород или образца породы и проводника, по которому течёт ток; его, определяют концентрация и распределения в породе диа -, пара -, антиферро -, ферро- или гораздо чаще ферримагнитных компонентов, их химический состав, структура кристаллической решетки минералов, в частности, тип связи в ней атомов или ионов.
Магнетизм зависит от происхождения и условий жизни пород. Он не постоянен, если растут со временем действующие на погружающуюся породу давление и температура; при этом изменяется не только её структура, но и минеральный состав. Намагниченное состояние пород характеризуется величиной результирующего магнитного момента единицы и объема, единицы массы или грамм - атома и рядом других магнитных свойств. Элементарными носителями магнетизма являются также и атомные микроскопические токи.
Магнитные свойства горных пород
Магнитные свойства горной породы зависят от ее химико-минералогического состава, структуры, соотношения в породах диа-, пара-, и ферромагнитных минералов и их количества.
Магнитные свойства пород характеризуются широким диапазоном значений до десятков тысяч 10-5СИ. В зависимости от магнитных свойств на практике используют классификацию горных пород, предложенную Д.Л.Берсудским. Он разделил все породы по величине æ на пять групп:
практически немагнитные æ< 50·10-5ед. СИ – в основном это осадочные породы.
очень слабомагнитные æ = (50-100)х 10-5ед. Си – часть осадочных пород, метаморфических и кислых магматических пород;
слабомагнитные, æ = (100-1000)х 10-5ед. СИ (часть осадочных, магматических, и метаморфических пород);
магнитные æ= (1000-5000) х10-5ед СИ. (магматические породы и часть метаморфических);
сильномагнитные æ>5000 х10-5ед. СИ.
Магнитные характеристики горных пород определяются следующими факторами:
концентрацией ферромагнитных материалов.
Основные породообразующие минералы являются диа- и парамагнетиками и характеризуются значениями æ от -5*10-5ед. СИ до 10-150*10-5 ед. СИ. Присутствие в составе породы зерен ферромагнитных минералов (магнетита, гематита, титаномагнетита, маггемита и др.) резко повышает значение магнитной восприимчивости.
их составом и структурой.
особенностями их магнитного строения.
Магматические породы характеризуются очень широким диапазоном значений магнитной восприимчивости – от единиц до десятков тысяч 10-5 ед. СИ. Широкий диапазон измерения значений æ определяется составом первоначальных расплавов, термобарическими и окислительно-восстановительными условиями образования и последующих изменений пород.
В магматических породах ферромагнитные минералы присутствуют в виде зерен первично-магматических минералов – магнетита, титаномагнетита, ильменита, гемольменита и других веществ низко- и высокотемпературного окисления при кристаллизации магмы – гематита, маггемита.
Таким образом, эти минералы появляются как одновременно с образованием породы, так и в процессе ее жизни.
Средние значения магнитной восприимчивости возрастают от кислых к основным и ультраосновным группам пород.
Для метаморфических пород характерен наиболее широкий диапазон изменения значений магнитной восприимчивости и естественной намагниченности.
Мрамора, кристаллические известняки характеризуются отрицательной магнитной восприимчивостью. Железистые кварциты, серпентиниты, скарны по значениям магнитной восприимчивости, остаточной и естественной намагниченности приближаются к магнетитовым рудам.
Метаморфические породы имеют либо очень слабую магнитную восприимчивость, зависящую от состава породообразующих минералов, либо различное значение магнитной восприимчивости от 100 *10-5до 10000*10-5ед. СИ, пропорционально содержанию ферромагнитной фракции.
Все магнитные параметры метаморфических пород зависят от первоначального субстата и от различий процессов его преобразования.
Магнитные характеристики осадочных пород обусловлены главным образом акцессорными минералами, обладающими выраженными ферромагнитными свойствами – магнетитом и его разновидностями, маггемитом, гематитом и гидроокислами железа.
Значения магнитной восприимчивости осадочных пород существенно меньше значений æ магматических пород, поскольку содержание в них ферромагнитных минералов ниже. Наиболее распространенные породообразующие минералы осадочных пород (кварц, кальцит, полевые шпаты, гипс, ангидрит, галит) являются диамагнетиками или слабыми парамагнетиками и естественно не вносят заметного вклада в магнитную восприимчивость пород.
Среди сильных парамагнетных минералов наибольшую роль играют сидерит, хлорит, пирит, ильменит, биотит, иногда глинистые минералы.
Магнитные свойства минералов
В практике магнитного обогащения применяют следующую классификацию минералов по их магнитным свойствам: сильномагнитные, слабомагнитные и немагнитные. Сильномагнитные минералы извлекают на магнитных сепараторах с относительно слабым магнитным полем с напряженностью до 120 кА/м. Эти минералы имеют удельную магнитную восприимчивость вещества C > 4?10-5 м3/кг. К ним относятся магнетит (искусственный и естественный), маггемит, титаномагнетит, франклинит и пирротин. Встречаются, однако, и слабомагнитные разновидности пирротина. Слабомагнитные минералы извлекают на магнитных сепараторах с сильным полем напряженностью 800-1500 кА/м и выше. Эта группа включает минералы с удельной магнитной восприимчивостью C = (750?10)10-8 м3/кг. К ним относятся оксиды, гидроксиды и карбонаты железа и марганца, ильменит, вольфрамит, гранат, биотит и др. Нижний предел удельной магнитной восприимчивости минералов, извлекаемых на сепараторах с сильным полем, имеет тенденцию к понижению по мере совершенствования конструкций магнитных сепараторов. Немагнитные минералы не извлекают при магнитном обогащении. Их удельная магнитная восприимчивость C < 10-7 м3/кг. К таким минералам относятся кварц, кальцит, касситерит, апатит и др. Для определения магнитных свойств минералов применяют баллистический, магнитометрический и пондеромоторный методы. Первые два метода используют для сильномагнитных минералов, третий – для сильномагнитных, слабомагнитных и немагнитных. Влияние магнитных свойств минералов на процесс магнитного обогащения. Магнитная восприимчивость подлежащих извлечению в магнитный продукт частиц руды является основным фактором, определяющим выбор типа сепаратора. Для извлечения сильномагнитных минералов выбирают сепараторы со слабым полем, для слабомагнитных минералов – сепараторы с сильным полем. Поведение смеси намагниченных частиц в магнитном поле и в его отсутствие изучено еще не в полной мере. Однако известно, что при магнитном обогащении сильномагнитных руд и материалов, кроме магнитной восприимчивости частиц, важную роль играют их коэрцитивная сила, остаточная индукция, размагничивающий фактор. От этих параметров зависят образование флокул в поле сепаратора или намагничивающего аппарата и частичное сохранение флокул после их удаления из поля. В результате магнитной флокуляции ускоряется осаждение частиц при обесшламливании руды перед магнитным обогащением. Магнитная флокуляция отрицательно влияет на классификацию пульпы в цикле измельчения магнетитовых руд, особенно в механических классификаторах, поэтому в циклах измельчения сильномагнитных продуктов, прошедших ранее через магнитное поле сепаратора или намагничивающего аппарата, обычно устанавливают размагничивающие аппараты для дефлокуляции пульпы. Размагничивание тонких магнетитовых концентратов перед их фильтрованием способствует снижению влажности осадка и повышает производительность фильтров. Образование флокул из магнитных частиц при их прохождении через рабочую зону сепаратора способствует получению более бедных по содержанию железа хвостов, особенно при мокром обогащении. Это объясняется тем, что магнитная восприимчивость флокул вследствие меньшего коэффициента размагничивания выше, а сопротивление водной среды их движению ниже, чем отдельной частицы. На качестве же магнитного концентрата образование магнитных флокул сказывается отрицательно, так как в последние захватываются и немагнитные частицы. Образование флокул затрудняет отделение сростков от чистых рудных частиц. Для успешного магнитного разделения двух минералов, имеющих одинаковую магнитную восприимчивость, но различные точки Кюри, сепарацию ведут при промежуточной температуре, соответствующей значительному снижению магнитных свойств у одного из них при сохранении их практически неизменными у другого. Этот процесс получил название термомагнитной сепарации. Селективность магнитного обогащения. Отношение удельных магнитных восприимчивостей C''/C' разделенных частиц называется селективностью магнитного обогащения. При этом C' и C'' – удельная магнитная восприимчивость соответственно более магнитных и менее магнитных частиц. Магнитные поля сепараторов весьма неоднородны не только по напряженности Н, но и по значениям магнитной силы m0НgradН. Размер частиц в этом случае влияет на значение средней магнитной силы, действующей на частицу, поэтому частицы разных размеров, обладающие различной магнитной восприимчивостью, могут испытывать действие одинаковых магнитных сил. Введено понятие коэффициента удельной (отнесенной к единице массы) равнопритягиваемости частиц руды при магнитном обогащении. Соотношение размеров d'/d'' равнопритягиваемых частиц зависит от многих факторов. Наиболее важные из них: пределы изменения значений удельной магнитной восприимчивости магнитных частиц; степень неоднородности поля по m0НgradН; сопротивление среды движению магнитных частиц; способ подачи руды в сепаратор (верхнее или нижнее питание). Это соотношение различно для разных руд и зависит от типа магнитного сепаратора. При широком диапазоне крупности обогащаемой руды для повышения селективности обогащения применяют предварительное грохочение. В изодинамическом поле, в котором величина m0НgradН постоянна, предварительная классификация материала перед обогащением не обязательна, так как на частицы руды любой крупности в любом участке поля действует одна и та же удельная магнитная сила m0НgradН.
Заключение
Не вдаваясь в довольно сложные характеристики видов намагниченности пород и факторов, ее определяющих, подчеркнем ведущую для палеомагнитологии роль естественной остаточной намагниченности. Этот вид намагниченности, будучи однажды приобретенным породой, при благоприятных условиях сохраняется длительное время. Если мы вырежем из породы ориентированный в пространстве образец, то можно измерить остаточную намагниченность этой породы, а, следовательно, установить направление силовых магнитных линий той эпохи, в которой порода сформировалась, и, как следствие, вычислить положение геомагнитного полюса, так называемого виртуального, исходя из предположения, что геомагнитное поле представляет собой поле центрального осевого диполя. Проводя замеры следов геомагнитного поля геологического прошлого в массовом порядке в горных породах различного возраста и на разных континентах, а также при бурении глубоководных скважин в океанах, мы получаем возможность выявить эволюцию геомагнитного поля Земли , как бы восстановить его историю. В этом и заключается суть палеомагнитологии.
Барановичи, 2019