Многообразие определяющих факторов

Изучение закономерностей распределения физических свойств горных пород возможно на основе анализа роли структурных факторов и термодинамических параметров среды на поведение горных пород в механических, электрических и магнитных полях. Определяющими факторами физических свойств горных пород мы называем характеристики состава и структуры пород, термодинамических условий и некоторые характеристики физических полей, если они воздействуют на свойства пород. Эта формулировка допускает существование физических свойств двух типов по отношению к соответствующим процессам: одни не зависят от параметров процесса, могут линейно (как коэффициенты) входить в уравнения, описывающие процесс; другие принципиально связаны с параметрами процесса, их называют нелинейными.

Главными определяющими факторами физических свойств горных пород являются их химический состав и структура.

Химический состав определяется:

а) структурой атомов — числом протонов и нейтронов в ядрах, распределением электронов по орбиталям, зонной электронной структурой;

б) молекулярной структурой — типами связей атомов, их координацией, силой, направленностью;

в) изоморфным замещением и примесными атомами в кристаллической решетке породообразующих минералов, акцессорными минералами в горной породе флюидов.

В сущности, термин структура, как видно из этого перечисления, включает в себя и химический состав. Структура горных пород определяется также:

г) кристаллической структурой минералов: симметрией, плотностью упаковки, типами и концентрацией дефектов и дислокаций;

д) минеральным составом, взаимоотношением минералов (зерен), их фазовым и агрегатным состоянием;

ж) пористостью, трещиноватостью, составом и концентрацией жидкостей и газов в породе.

Интересующие нас геофизические свойства (плотность, магнитная восприимчивость, удельное электрическое сопротивление и диэлектрическая проницаемость, скорости распространения сейсмических волн или упругие модули) в разной степени связаны с теми или иными структурными факторами, для каждого из свойств набор определяющих факторов индивидуален. Чем больше общие части этого набора факторов для разных свойств, тем сильнее свойства коррелируют друг с другом. Отсутствие общих факторов означало бы независимость физических свойств, но такого не наблюдается, так как определяющими для каждого из физических свойств являются, как правило, несколько факторов, пусть с разной значимостью; кроме того, сами факторы зависимы: атомная и молекулярная структура в большой степени определяет черты макроструктуры пород.