岩石物理

岩石物理相的研究及应用岩石物理是地球物理学的一个重要分支，主要研究岩石的物理性质及其对地球结构、成岩演化和矿产资源的影响。

岩石是地球的基本组成部分，了解其物理相对于研究地球内部结构、地球演化历史以及勘探矿产资源等方面具有重要意义。

以下将介绍岩石物理相的研究内容和应用。

岩石物理相的研究主要包括：岩石的物理性质测定、岩石物理方程和行为模型的建立、岩石的物理变化与地质作用的关系等。

岩石的物理性质包括密度、磁性、电性、声学性质等，通过这些性质的测定可以推测岩石的成分、结构和演化历史。

例如，岩石的密度与成分、孔隙度和压实程度有关，通过测定岩石的密度可以判断其成岩时的压实程度和含水量。

岩石的磁性和电性与岩石中的矿物组成、含水、含油等有关，通过测定岩石的磁性和电性能够了解矿床的分布和矿体的性质。

岩石物理方程和行为模型的建立是岩石物理研究的重要内容，通过建立岩石的物理方程和行为模型，可以深入研究岩石的物理性质和岩石与地质作用之间的关系。

岩石物理行为模型是通过实验和理论推导得到的，可以用于模拟岩石在地壳中的运动和变形过程。

例如，岩石的变形行为模型可以用于研究地震过程中的地壳应变和应力分布，对于地震学研究和地震灾害预测都具有重要意义。

岩石的物理变化与地质作用之间存在着密切的关系，通过研究岩石的物理变化可以了解地质作用的历史和机制。

岩石的物理变化包括岩石的压实、变形和断裂等，这些变化与地质作用之间存在着紧密的关系。

例如，岩石的压实过程会导致岩石的密度增大，研究岩石的压实过程可以了解地壳的压实历史和岩石的演化过程。

岩石的变形和断裂过程可以用来研究地壳的构造演化和地震活动的机制。

岩石物理相的研究在地球科学研究和矿产资源勘探中具有广泛的应用价值。

在地球科学研究领域，岩石物理相可以用来探测地壳内部的结构和岩石性质，对于研究地球演化和地壳构造演化具有重要意义。

岩石物理相还可以用来研究地震活动的机制和地震预测，对于减轻地震灾害具有重要意义。

岩石相关物理性能
1．岩石种类
火成岩：硅酸盐岩浆上升到地壳上部形成，主要：玄武岩，安山岩，辉长岩，闪长岩，花岗岩，呈酸性,由各向同性，破碎后不
易产生针片状颗粒。

沉积岩：沉积物质在低温低压下形成，主要：砾岩，砂岩，粉砂岩，泥岩，页岩，石灰岩，白云石，石膏，呈碱性，由各向异性，
破碎后易产生针片状颗粒。

变质岩：岩石(火成岩)在地下受高温高压或强烈剪切而碎裂或重结晶形成，主要有：角闪岩，石英岩，大理石，板岩，片麻岩等。

由各向异性,破碎后而产生针片状颗粒。

2．岩石的强度
说明：
①很软：泥岩，板岩，滑石，白云石，页岩。

软：砂岩，大理石，方解石，石灰岩，凝灰岩。

中硬：石英岩，氟石，磷灰岩，硬砂岩，花岗岩。

硬：正长时，闪长石，花岗岩，铁矿石。

很硬：玄武岩，安山岩，硬砾石。

②普石系数=(1/100)×抗压强度。

是岩石的坚固性系数。

③莫式硬度，Mols 代表性岩石是：
3．典型物料的密度和堆比重：
4.磨蚀性
4.1 岩石的平均SiO2含量表：
4.2邦德叶片测定值：
4.3干湿磨机钢耗对比：
5.岩石爆破后粒级分布表
6.破碎机排料中大于排料口的过大颗粒含量β%和最大相对粒度Z：
说明：Z：最大排料粒度与排放口之比。

短头圆锥：闭路取小值，开路取大值。

反击式的排放口以第二级为准，主轴转速以V=32m/秒为准。

第一章绪论一、岩石物理学1、定义：是专门研究岩石的各种物理性质及其产生机制的一门学科。

2、研究方法：观察、实验、归纳、总结3、主要困难：岩石是混合物；多尺度系统；观测条件偏离实际条件二、研究尺度1、有关岩石研究的尺度问题：矿物的组成、性质、含量；矿物的分布、胶结情况；矿物间的孔隙度及孔隙流体等。

推论：岩石的物理性质与测量的尺度有关2、分类：矿物尺度：研究各个矿物的性质、矿物与矿物之间相互的接触几何等岩石尺度：研究由多个矿物组成的岩石，在此尺度下，矿物的性质被平均掉了，取而代之的是岩石的性质岩体尺度：研究不仅包括了完整的岩石，而其还包括了岩石的组合，包括岩石的节理等间断面地质尺度：为各级尺度性质的高度且复杂的综合。

而地质现象是由矿物、岩石、岩体和构造运动的总体所决定的。

第二章基础知识和基础概念第一节矿物学和岩石学基础1、矿物：在地质作用下形成的天然单质或化合物，具有相对固定的化学成分、物理性质和结晶构造，是岩石和矿石的基本组成部分。

2、矿物的特点：天然产出、无机作用形成、均匀的固体（具有确定的或在一定范围内变化的化学成分和分子结构，其均匀性表现在不能用物理的方法把其分成在化学上互不相同的物质，这是矿物与岩石的根本区别。

）3、粘土：是一种颗粒非常细的天然沉积物或软岩石，由直径小于0.05mm的颗粒组成。

4、骨架：泛指岩石中除泥质之外的固体部分第二节多空介质及其描述一、比面1、定义：单位体积的岩石内，骨架（或叫颗粒）的总表面积；或单位体积的岩石内，总孔隙的内表面积。

S=A/Vｂ2、实质：反映了单位外表体积岩石中所饱和的流体与岩石骨架接触面积的大小。

反映了岩石骨架的分散程度，比面越大，骨架分散程度越大，颗粒也越细，渗流阻力越大。

3、影响因素：颗粒大小、形状、排列方式、胶结物含量颗粒越小 S越大孔隙度越大 S越小胶结物含量越高 S越小二、曲折度三、压缩性系数第三节岩石的孔隙度一、孔隙度1、孔隙度是表征岩石储集特征或能力的参数2、孔隙分类：（1）按大小：超毛管、毛细管、微毛细管（2）按连通状况：连通孔隙、孤立孔隙-死孔隙（3）按储渗性能：有效孔隙、无效孔隙只有相互连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙是有效的油气储渗空间，微毛细管孔隙和死孔隙都是无意义的3、孔隙度：岩石孔隙体积与岩石的外表体积之比4、孔隙度分类：绝对孔隙度有效孔隙度流动孔隙度绝对 > 有效 > 流动二、双重孔隙度1、定义：含有裂缝-孔隙或溶洞-孔隙的储层岩石称为双重孔隙介质，简称双重介质。

岩石的物理性质与性质分析岩石是地球表面最常见的地质材料之一，其物理性质和性质分析对于地质学研究以及工程建设都起到至关重要的作用。

本文将对岩石的物理性质进行介绍，并探讨如何对岩石的性质进行分析。

一、岩石的物理性质1. 密度密度是岩石的重要物理性质之一，通常用质量与体积的比值表示。

岩石的密度不仅与岩石的成分有关，还与其孔隙度和结构形态等因素密切相关。

不同类型的岩石其密度差异较大，例如火山岩的密度一般较低，而花岗岩和玄武岩的密度相对较高。

2. 弹性模量弹性模量是衡量岩石抗弹性变形能力的重要指标，通常用应力与应变的比值表示。

弹性模量可分为体积弹性模量、剪切模量和弯曲模量等。

不同类型的岩石其弹性模量也不同，例如砂岩的弹性模量相对较低，而页岩和石灰岩的弹性模量相对较高。

3. 磁性岩石的磁性是指岩石在外磁场作用下表现出的磁特性。

大部分岩石都具有不同程度的磁性，但具体的磁性表现与岩石的成分、结构以及成岩过程等因素有关。

通过对岩石的磁性分析，可以了解地质历史和构造变形。

4. 热性质岩石的热性质包括导热性、热膨胀系数和热导率等。

岩石的导热性取决于其成分、密度和孔隙度等因素，而热膨胀系数则决定了岩石在温度变化下的体积变化。

热导率是指岩石传导热量的能力，与岩石的矿物含量和孔隙度等因素有关。

二、岩石性质分析方法1. 物理试验常用的岩石性质分析方法之一是物理试验，包括密度测定、弹性模量测定和磁性测定等。

密度测定可通过称重和容器体积测量来完成，而弹性模量的测定通常使用弹性波速度的测量方法。

磁性测定则需要使用磁化强度计等仪器完成。

2. 岩心实验岩心是由地下取得的连续岩石样本，在岩石性质分析中起到非常重要的作用。

通过对岩心的观察和实验室分析，可以了解岩石的颜色、质地、孔隙度、矿物组成等特征，从而推测岩石的物理性质。

3. 地球物理勘探地球物理勘探是一种通过地球物理方法研究地壳结构和性质的方法。

它包括地震勘探、电磁测深、重力测量和磁力测量等。

岩石物理性质地球物理勘探中所涉及的各类岩石和矿物的物理性质。

岩石的密度、弹性波传播速度、磁化率、电阻率、热导率、放射性等,是形成各种地球物理场的基础（表1）。

磁性常用的岩石磁性参数是磁化率、磁化强度、剩余磁化强度矢量，以及剩余磁化强度同感应磁化强度的比值Q。

矿物按其磁性的不同可分为3类：①反磁性矿物,如石英、磷灰石、闪锌矿、方铅矿等。

磁化率为恒量，负值，且较小。

②顺磁性矿物，大多数纯净矿物都属于此类。

磁化率为恒量,正值，也比较小。

③铁磁性矿物,如磁铁矿等含铁、钴、镍元素的矿物。

磁化率不是恒量，为正值，且相当大。

也可认为这是顺磁性矿物中的一种特殊类型。

岩石的磁性主要决定于组成岩石的矿物的磁性，并受成岩后地质作用过程的影响。

一般说，橄榄石、辉长石、玄武岩等基性、超基性岩浆岩的磁性最强；变质岩次之；沉积岩最弱。

①岩浆岩的磁性取决于岩石中铁磁性矿物的含量。

结构构造相同的岩石，铁磁性矿物含量愈高，磁化率值愈大。

铁磁性侵入岩的天然剩余磁化强度，按酸性、中性、基性、超基性的顺序逐渐变大。

铁磁性侵入岩的特点是Q值一般小于1。

由接触交代作用而形成的岩石,Q 值可达1～3，甚至更大。

②沉积岩的磁性主要也是由铁磁性矿物的含量决定的。

分布最广的沉积岩造岩矿物，如石英、方解石、长石、石膏等，为反磁性或弱顺磁性矿物。

菱铁矿、钛铁矿、黑云母等矿物之纯净者是顺磁性矿物；含铁磁性矿物杂质者具有强顺磁性。

沉积岩的磁化率和天然剩余磁化强度值都比较小。

③变质岩的磁性是由其原始成分和变质过程决定的。

原岩为沉积岩的变质岩，磁性一般比较弱；原岩为岩浆岩的变质岩在变质作用相同时，其磁性一般比原岩为沉积岩的变质岩强。

大理岩和结晶灰岩为反磁性变质岩。

岩石变质后，磁性也发生变化。

蛇纹石化的岩石磁性比原岩强；云英岩化、粘土化、绢云母化和绿泥石化的岩石，磁性比原岩减弱。

岩石磁性的各向异性是岩石的层状结构造成的。

磁化率高，变质程度深的岩石，磁各向异性很明显。

岩石物理学研究岩石物理性质之间的相互关系岩石物理学是研究岩石及其内部物理性质之间相互关系的科学学科。

它通过实验、实测和数值模拟等方法，从微观角度分析岩石的物理性质，揭示它们之间的相互作用关系，为地质勘探、地震预测、石油勘探等领域提供理论和实践指导。

岩石物理性质包括密度、弹性模量、磁性、电阻率、导热性等。

不同的岩石类型和结构特征会导致这些性质之间的差异，而这些差异又会对岩石的宏观特性产生影响，如声波的传播速度、电磁波的反射特征等。

因此，研究岩石物理性质之间的相互关系对于理解岩石结构、确定地质工程设计参数、评估地震风险等具有重要意义。

首先，密度是岩石物理性质中的一个重要参数，它可以反映岩石的质量和成分。

不同岩石的密度差异主要是由于其成分和孔隙度不同所导致的。

岩石中的矿物和水分都会对密度产生影响，因此密度可以用来识别岩石类型和矿物组成。

同时，密度还与岩石弹性参数之间存在一定的关系，可以通过密度来估计岩石的应力状态和岩石的弹性模量。

其次，岩石的弹性模量是岩石物理性质中的另一个重要参数，它可以衡量岩石对应力的响应能力。

弹性模量与岩石的密度、孔隙度、矿物组成等因素有密切关系。

高密度、低孔隙度和坚硬矿物组成的岩石具有较高的弹性模量，而低密度、高孔隙度和软质矿物组成的岩石则具有较低的弹性模量。

同时，弹性模量还与岩石的应力状态和应变产生关系，可以通过弹性模量来估计岩石的力学性质和变形特征。

此外，岩石的磁性也是岩石物理性质中的重要参数之一、磁性可以通过测量岩石的磁化率、磁导率等物理量来表征。

不同岩石的磁性特征主要受到其中的磁性矿物（如铁磁矿物）的影响。

通过研究岩石的磁性特征，可以识别矿产资源、勘探油气储层、研究地磁场变化等。

此外，岩石物理性质中的电阻率和导热性等也与岩石的成分、孔隙度和温度等因素关系密切。

电阻率和导热性可以通过测量岩石的电阻和热传导率来获得。

不同岩石中的矿物、水分和孔隙的差异会导致其电阻率和导热性的区别。

岩石物理试验技术和模拟分析岩石是地球上最常见的物质之一，研究岩石的物理特性对于地质学、工程学、矿物学等学科非常重要。

因此，岩石物理试验技术和模拟分析成为了研究岩石物理性质的重要手段之一。

一、岩石物理试验技术岩石物理试验技术是研究岩石物理性质的基础。

常用的岩石物理试验技术包括：弹性波速度试验、岩石抗压强度试验、岩石剪切强度试验等。

1.弹性波速度试验弹性波速度试验是研究岩石弹性力学性质的重要手段。

在这种试验中，通过对岩石样本施加调节的压力，测量岩石样本在不同压力下的弹性模量和泊松比，然后再利用这些数据计算出岩石样本的弹性波速度。

弹性波速度是研究岩石物理特性的重要参数之一，可以用于预测岩石破裂和岩层的变形等方面。

2.岩石抗压强度试验岩石抗压强度试验是研究岩石力学性质的基础。

在这种试验中，通过在一个岩石样本的两端施加相反的压力，测量岩石样本的最大承载能力，从而得出该岩石样本的抗压强度。

抗压强度是描述岩石承载能力的重要参数。

这种试验常用于评估岩石的性质和岩石围岩的稳定性。

3.岩石剪切强度试验岩石剪切强度试验是研究岩石变形和切割性质的重要手段。

在这种试验中，将一个岩石样本放在一个支架上，并在顶部施加一个力，使岩石被剪切。

测量岩石样本在不同的施力下的剪切应力和应变，从而得出该岩石样本的剪切强度。

剪切强度可以用来评估岩石围岩的稳定性和挖掘隧道的能力。

二、岩石模拟分析岩石模拟分析是对岩石力学性质的研究和工程实践的重要支撑。

常用的岩石模拟分析技术包括：数值模拟和物理模拟。

1.数值模拟数值模拟是一种通过计算机模拟岩石力学行为的方法。

数值模拟的过程是将岩石样本的物理性质输入到计算机程序中，随后通过程序对这些数据进行操作，最终得出岩石模型的数值结果。

数值模拟可以用于研究岩石的变形和破裂机制，预测岩石的稳定性和强度、预测岩层变形的发展趋势等。

2.物理模拟物理模拟是一种通过实验室等物理手段模拟岩石力学行为的方法。

在物理模拟中，通过制作岩石样本，并通过实验室等设备对其进行施力和变形，模拟出岩石在不同条件下的物理行为。