ике внутрішньокристалічну набухання.
Крім описаних глинистих мінералів в природі також широко поширені так звані смешанослойние мінерали, які утворюються внаслідок упорядкованого або неупорядкованого чергування набухаючих і не набрякають структурних шарів (монтморилоніт-гідрослюда, монтморилоніт-хлорит). За своїми властивостями смешанослойние глинисті мінерали займають проміжне положення між мінералами з жорсткою і розсувний кристалічними структурами.
Глинисті мінерали мають яскраво вираженими іонно-обмінними властивостями, що спільно з малим розміром частинок і високою питомою поверхнею (сумарною площею поверхні частинок в одиниці маси породи) визначає їх підвищену адсорбційну здатність. Це чудова властивість дозволяє використовувати глини як природні високоефективні сорбенти для захисту грунтів, грунтів і підземних вод від техногенних забруднень.
Надзвичайно важливим моментом при взаємодії частинок глинистих мінералів з водою є формування навколо їх поверхні подвійного електричного шару (ДЕС). Внутрішня частина ДЕС утворена негативно зарядженою поверхнею глинистої частинки, а зовнішня складається з адсорбційного і дифузного шарів гідратованих катіонів. Структура ДЕС в чому залежить від pH і концентрації солей розчину, в якому він формується. Через кристаллохимических особливостей будови глинистих мінералів при зміні pH розчину спостерігається перезарядка торцевих ділянок глинистих часток. Подібний ефект пов'язаний з амфотерні властивості бічного відколу октаедричної сітки, який поводиться подібно гідроокису алюмінію. У кислому середовищі скол октаедричної сітки дисоціюють по лужному типом, в лужному середовищі скол дисоціює за кислого типу. В результаті цього процесу бічній скол глинистої частинки в кислому і нейтральному середовищах заряджається позитивно, а в лужному - негативно. Зміна заряду на торцевих ділянках глинистих часток призводить до формування в лужних умовах однойменно заряджених, а в кислих і нейтральних знакозмінних ДЕС.
Товщина дифузного шару залежить від складу і концентрації солей у водному розчині, навколишньому частинки глинистих мінералів. Вона максимальна при відсутності солей і різко скорочується у міру збільшення їх концентрації. Подібна поведінка ДЕС в різних фізико-хімічних умовах є одним з головних факторів, що регулюють процеси структуроутворення в глинистих опадах, і воно робить сильний вплив на формування властивостей глинистих порід у ході їх геологічного розвитку.
1.3 Електропровідність в осадових гірських породах
Отже, осадові гірські породи складаються з породоутворюючих мінералів і пустот (пор), заповнених водою, нафтою, газом або сумішшю цих флюїдів. Більшість породоутворюючих мінералів - кальцит, кварц, польові шпати, слюда - мають дуже великий опір і практично не проводять електричного струму. Домішка в осадової породі високопроводящей рудних мінералів (піриту, магнетиту та ін.) При вмісті меншому 5%, надає невеликий вплив на питомий опір породи. Осадові гірські породи, що складають розрізи нафтових і газових родовищ, як правило, містять менше 5% розсіяних зерен рудних мінералів. Однак, незважаючи на вельми високий опір породоутворюючих мінералів, питомий опір різних осадових порід в природному заляганні змінюється в широкому діапазоні - від десятих часток Ом-метра до сотень тисяч (рис. 1.1).
Рис. 1.1 УЕС гірських порід (за В.Н. Дахнова)
Нафта, що заповнює порожнечі породи, також володіє дуже високим опором (109 - 1016 Ом м). Роль провідника при проходженні електричного струму через осадові породи грає пластова вода, що містить розчинені солі. Розмір питомого опору породи в кожному окремо взятому випадку залежить від питомого опору насичують пори породи пластових вод; процентного вмісту водних розчинів і вуглеводнів в порах породи; текстурних особливостей породи; гірського тиску і температури на глибині залягання. Питомий опір пластових вод, у свою чергу, залежить від концентрації, складу розчинених солей і температури.
2. ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ В гірських порід
Фізичне моделювання широко застосовується в геології і геофізики при вивченні фізичних процесів, що відбуваються в гірських породах. У петрофізики фізичне моделювання здійснюють на зразках гірських порід, відібраних в свердловинах - керні. За допомогою зразків моделюють процеси фільтрації флюїдів, електромагнітні, теплові, дифузні, ядерні, акустичні та інші природні процеси. У деяких випадках створюють моделі самих гірських порід (штучні зразки), на яких виконують в подальшому моделюванні зазначених процесів.
Крім самих фізичних процесів, іноді моделюють термобарические умови, в яких протікають ці процеси. Для цієї мети ...
