Влияние минерального состава наиболее полно изучено для плотных малопористых пород. В этом случае скалярные параметры породы могут быть представлены как арифметическое средневзвешенное параметров минералов, ее слагающих:
где Х0 — параметр породы при пористости Р = 0; Xi — параметр минерала, слагающего породу; Vi — относительное объемное содержание данного минерала.
Если порода сложена из минералов, параметры которых мало различаются между собой, то различное содержание их в породе практически не влияет на изменение ее свойств. Наоборот, если параметры одного из слагающих породу минералов существенно отличаются от параметров прочих минералов, то его содержание в породе будет заметно влиять на свойства породы в целом.
Одни и те же минералы могут иметь примерно одинаковые механические свойства, но будут резко отличаться по электрическим или тепловым. Поэтому минерал, оказывающий влияние, например, на величину электропроводности, не всегда определяет прочность породы.
|
|
Зависимость свойств пород от размеров зерен обусловлена тем, что с изменением размеров меняется площадь контактов между зернами на единицу объема породы. При этом контакты практически всегда имеют свойства, отличные от свойств внутризеренного вещества.
В породах возможна анизотропия физических характеристик, которая характеризуется коэффициентом анизотропии
где Хпарал и Хперпен - значения параметра соответственно по напластованию и перпендикулярно напластованию.
Анизотропия, обусловленная следующими факторами:
- преимущественной ориентацией зерен одного и того же минерала (флюидальностью);
- линейным распределением зерен одного минерала по размерам (осадочной слоистостью);
- линейным распределением различных минералов в породе
- (слоистостью);
- преимущественной ориентацией или линейным распределением пор, плоскостей ослабления в породе (кливажом, рассланцованностыо). Как правило, в породах имеются различные сочетания перечисленных факторов.
Сухая пористая порода состоит из минерального скелета и газов, заполняющих поры. Газы очень плохо передают механические напряжения, тепло и электричество. Поэтому в породах энергия передается лишь через минеральный скелет. В то же время с увеличением пористости, особенно крупной и открытой, увеличивается число каналов, по которым может передаваться вещество, например жидкости и газы. В этом случае пористость является показателем строения породы. Если свойства связаны с накоплением энергии (например, теплоемкость), то поры, заполненные газами или жидкостями, становятся показателем состава породы.
|
|
Простейшая связь между каким-либо физическим параметром и пористостью Р может быть выражена формулой
где X — параметр породы при 0 < Р <1.
С увеличением пористости параметры двух различных пород имеют более близкие значения независимо от степени различия исходных значений (т. е. с увеличением пористости снижается влияние минерального состава на свойства породы).
При значениях Р, близких к нулю, влияние пористости на свойства становится незначительным.
Поскольку параметры зависят не только от относительного объема пор в породе, но и от формы и характера их распределения, функциональная зависимость свойств пород только от их пористости не может быть установлена.