5ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД
§ 185. Знание плотности горных пород необходимо для обработки (введения поправки за промежуточный слой, за рельеф дневной поверхности и т. п.) и интерпретации результатов гравиметрических измерений.
При введении поправки за рельеф и для интерпретации следует использовать значения плотности, определенные в условиях естественного залегания горных пород. Такие значения плотности называются истинными 
При введении поправок за влияние промежуточного слоя можно пользоваться значениями плотности, полученными по наземным или скважинным измерениям силы тяжести или ее производных. Такие значения плотности называются кажущимися  вследствие того, что на них оказывают действие аномалиеобразующие массы.
§ 186. Работы по определению и изучению плотности горных пород должны предусматриваться в проекте полевой или специальной тематической партии. Работы эти включают определения средней истинной плотности при определенных термодинамических условиях (давлении и температуре) и средней кажущейся плотности пород.
§ 187. Средняя  , определяется:
1) путем измерения массы и объема пород;
2) по результатам рассеяния и поглощения гамма лучей породами (гамма—метод);
3) по эмпирически установленным зависимостям между плотностью и другими физическими параметрами пород;
4) по результатам подземной регистрации космического излучения.
Определение плотности каждым из методов проводится в соответствии со специальными инструкциями.
§ 188. По образцам пород в лабораторных или полевых условиях могут быть определены:
1) истинная плотность горной породы
 (29)
2) плотность минералогическая или плотность твердой фазы пород
 (30)
3) плотность абсолютно сухой горной породы (образец высушивается при t= 105°С)
 (31)
 — массы твердой, жидкой и газообразной фаз некоторого объема горной породы; а — соответствующие этим массам объемы;
4) плотность воздушно-сухой породы (образцы хранились некоторое время в кернохранилище и изменили первоначальное содержание влаги) ;
5) плотность влажной породы (насыщение нор флюидом обычно принимается равной 50 — 70%)  ;
Для гравиразведки всегда необходимо знание плотность , как правило, дает уменьшенное значение , что и следует учитывать. По величинам  и  определяется общая пористость (в %)
 (32)
По значениям  и определяется , которая является приближенным значением .
§ 189. Образцы пород для определения плотности отбираются из обнажений, из стен горных выработок или керна скважин. Образцы следует брать весом от 50 до 400 г.
Во всех случаях отобранные образцы должны являться представительной выборкой из объема породы (или пород), т. е. выборка должна охватывать все представленные по керну или обнажениям петрографические разности пород.
При отборе образцов из буровых скважин или стволов шахт желательно выдерживать постоянным интервал между точками отбора.
В горных выработках образцы извлекают с глубины примерно 10 см на одном уровне от подошвы выработки.
Истинную плотность пород следует определять по невыветренным образцам.
§ 190. Каждый образец снабжается этикеткой, где указываются:
1) район работы (название площади, шахты);
2) данные, описывающие положение образца в пространстве, позволяющие при обработке определить его пространственные координаты (обнажение, номер пикета, название штрека и проч; в шахте или номер скважины, глубина отбора в шахтах и скважинах и т. п.);
3) макроскопическое описание образца (наименование породы, основные черты структуры и текстуры);
4) наименование экспедиции, партии, фамилия исполнителя и время отбора образца.
§ 191. В лабораторных условиях, кроме определения или , следует определять , и общую пористость . Одновременно необходимо проводить микроскопическое петрографо-минералогическое изучение этих образцов.
§ 192. Плотность пород по образцам определяется при помощи денситометра и других приборов. При работе с денситометром ежедневно до начала работы и по окончании се определяются систематические погрешности по всей шкале прибора посредством взвешивания эталонных гирь. Для определения случайной погрешности денситометра ежедневно проводится не менее 10% повторных определений плотности.
При определении плотности пористой породы образец необходимо покрывать смесью воска с канифолью, имеющей плотность 1,00 г/см3.
§ 193. Случайная погрешность определения плотности по одному образцу денситометром или другим прибором  вычисляется по формуле
 (33)
где-n —число двойных определений плотности, которое должно быть не менее 50;  , — значение плотности i-го образца по первому определению;  . —значение плотности i-го образца по второму определению.
Среднеквадратическая погрешность определения плотности одного образца не должна превышать ±0,01—0,02 г/смЗ.
§ 194. Основными величинами, характеризующими плотность больших объемов пород, являются средняя арифметическая  и дисперсия  , определяемые по формулам:
 (34)
 (35)
где  — значения плотности единичных образцов; n —количество образцов.
Средняя арифметическая всегда является приближенным значением средней плотности того объема породы, из которого отбирались образцы.
Дисперсия является самостоятельной характеристикой плотности. Она различна у различных пород и комплексов пород и описывает степень их геолого-петрографической неоднородности.
Дисперсия определяет среднеквадратическую погрешность получения плотности по одному образцу  , вычисляемому по формуле
 (36)
и среднеквадратическую погрешность величины , вычисляемую по формуле
 (37)
Формулы (36) и (37) достоверны при  .
Суммарная среднеквадратическая погрешность определения плотности одного образца  находится по формуле
 (38)
Задаваясь величинами  , можно вычислить по формулам (36) —(38) количества образцов, необходимое для определения с заданной погрешностью.
§ 195. При анализе статистических данных о плотности горных пород следует строить полигоны распределения плотности пород. При этом по горизонтальной оси откладывают значения плотности с интервалом, равным примерно тройной величине (0,03 —0,05 г/см2), а по вертикальной — выраженные в процентах частоты появления этих значений, отнесенные к центральной точке каждого интервала. Исследование формы полигонов распределения (многовершинность, асимметрия и эксцесс у одновершинных распределений и т. п.) может дать дополнительную информацию о плотности.
§ 196. При использовании гамма-методов определяется плотность горных пород в условиях их естественного залегания.
Метод рассеянного гамма-излучения (ГГК-П — плотностной вариант гамма-гамма-каротажа) позволяет проводить дифференциальное изучение плотности вдоль стволов скважин.
Различные модификации гамма-метода применяются для определения плотности поверхностных отложений.
Среднеквадратическая погрешность определения плотности не должна превышать 1—3% или ±0,02—0,06г/см3.
§ 197. Среднеквадратическая погрешность определения среднего значения плотности по корреляционным зависимостям не должна превышать ±0,05 г/см3.
§ 198. Среднеквадратическая погрешность определения среднего значения плотности по результатам подземной регистрации космического излучения зависит от времени наблюдения и не должна превышать 1—3% или ±0,02—0,06 г/смЗ.
§ 199. Средняя кажущаяся плотность  определяется по результатам гравиметрических наблюдении:
1) на поверхности земли;
2) вдоль ствола скважин и в шахтах.
§ 200. При определении кажущейся плотности относительного промежуточного слоя по данным наземных гравиметрических наблюдений необходимо использовать участки со сложным рельефом местности. При этом могут быть использованы различные вычислительные схемы (способ Неттлтона, обратных вероятностей, наименьших квадратов, решения систем уравнений методом Коши и т. п.).
§ 201. Кажущаяся плотность по гравиметрическим наблюдениям вдоль стволов шахт и скважин (гравитационный каротаж) определяется по формуле (28).
При надежной привязке точек наблюдения по глубине погрешность определения вычисляется по формуле
 (39)
Значение  вычисляется так же как  по формулам (2), (3).
Среднеквадратическая погрешность определения среднего значения плотности не должна превышать 1—2%.
§ 202. Плотность толщи, состоящей из k пластов с различными средними плотностями, вычисляется по формуле
 (40)
где  , ,…, — средние значения плотности но каждому пласту, определяемые по формуле (34);H1, H2,...,Hk —истинные мощности этих пластов; H = H1+H2…+Hk.
§ 203. Среднеквадратическая погрешность определения  при условии, что мощности H1, H2,...,Hk измерены без ошибок, вычисляется по формуле
 (41)
В формулах (40) и (4)) значения мощностей Н могут быть заменены значениями объемов V.
§ 204. При геологическом истолковании гравиметрических материалов важно знание истинной избыточной плотности  , которая вычисляется как разность значений истинной плотности аномалиеобразующей массы  и истинной плотности вмещающих пород  .
Среднеквадратическая погрешность определения истинной избыточной плотности  вычисляется по формуле
 (42)
где  не — среднеквадратические погрешности определения ,  .
Величина может считаться достоверной, если 
§ 205. Для правильного использования данных о плотности пород необходимо изучать особенности ее изменения в пространстве. Для осадочных пород эти особенности заключаются в следующем: закономерные изменения плотности одной и той же толщи по площади; изменение плотности пород при увеличении глубины залегания их; уплотнение и разуплотнение в сводовых и крыльевых частях структур и др. Эти изменения отображаются на картах и разрезах.
При изучении этих изменений плотности пород следует выявлять связь между ними и геологическим строением районов.
|
