CN105486607A - 一种火成岩的矿物含量分析方法及其分析系统 - Google Patents

一种火成岩的矿物含量分析方法及其分析系统 Download PDF

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张丽华
孙茹雪
肖丽
黄布宙
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范晓敏
郭宇航
房春慧
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Abstract

本发明公开了一种火成岩的矿物含量分析方法及其分析系统，涉及岩矿分析鉴定领域，用以解决现有技术中需要将火成岩岩矿样品粉碎才能进行矿物含量分析的问题。该方法包括测定火成岩岩矿样品的密度；测定所述火成岩岩矿样品的孔隙度；测定所述火成岩岩矿样品的声波纵波速度；根据所述测定的密度、孔隙度和声波纵波速度计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量。

Description

一种火成岩的矿物含量分析方法及其分析系统
技术领域
本发明涉及岩矿分析鉴定领域，特别涉及一种火成岩的矿物含量分析方法及其分析系统。
背景技术
火成岩即岩浆岩，是指岩浆冷却后成形的一种岩石。现在已经发现700多种岩浆岩，大部分是在地壳里面的岩石。常见的岩浆岩有花岗岩、安山岩及玄武岩等。火成岩矿物成分的研究具有主要意义，具体体现在以下几点：1、是火成岩分类命名的基本依据，2、为研究岩浆起源、演化和岩浆物理性质提供重要依据，3、为岩浆形成时的大地构造背景和岩石圈层的演化提供重要信息。
现有的火成岩岩矿分析鉴定主要是将火成岩岩矿样品粉碎到一定细度，然后取一定量的试样，例如100g，进行分析，以确定火成岩岩矿样品中各矿物的含量。但是，对火成岩岩矿样品进行粉碎处理对设备的要求较高，且对于不能进行粉碎处理的火成岩岩矿样品，例如稀有岩石，传统的方法将不再适用。
发明内容
本发明实施例提供了一种不需要粉碎火成岩岩矿样品的火成岩的矿物含量分析方法及其分析系统，用以解决现有技术中需要将火成岩岩矿样品粉碎才能进行矿物含量分析的问题。
一种火成岩的矿物含量分析方法，该方法包括：测定火成岩岩矿样品的密度；测定所述火成岩岩矿样品的孔隙度；测定所述火成岩岩矿样品的声波纵波速度；根据所述测定的密度、孔隙度和声波纵波速度计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量。
优选地，步骤根据所述测定的密度、孔隙度和声波纵波速度计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量包括：
通过以下公式(1)、(2)和(3)计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量：
ρ-ρfφ＝ρ1V1+ρ2V2+ρ3V3(1)，
Δt-Δtfφ＝Δt1V1+Δt2V2+Δt3V3(2)，
1-φ＝V1+V2+V3(3)，
式(1)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，ρf为测定所述火成岩岩矿样品的孔隙流体的密度，φ为所述火成岩岩矿样品的孔隙度，ρ1为石英的标准密度，V1为所述火成岩岩矿样品中石英的体积含量，ρ2为长石的标准密度，V2为所述火成岩岩矿样品中长石的体积含量，ρ3为暗色矿物的标准密度，V3为所述火成岩岩矿样品中暗色矿物的体积含量；式(2)中，Δt为所述火成岩岩矿样品的声波时差值，即声波纵波速度的倒数，Δtf为孔隙流体的声波时差值，Δt1为石英的标准声波时差值，Δt2为长石的标准声波时差值，Δt3为暗色矿物的标准声波时差值。
优选地，步骤测定火成岩岩矿样品的密度具体包括：
测定所述火成岩岩矿样品的长度；
测定所述火成岩岩矿样品的直径；
测定所述火成岩岩矿样品的质量；
根据以下公式(4)、(5)计算所述火成岩岩矿样品的密度：
ρ＝m/V(4)，
式(4)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，m为所述火成岩岩矿样品的质量，V为所述火成岩岩矿样品的体积，该体积可以通过以下公式(5)计算获得：
V＝π×(D/2)2×L(5)，
式(5)中，D为所述火成岩岩矿样品的直径，L为所述火成岩岩矿样品的长度。
本发明实施例还提供了一种火成岩的矿物含量分析系统，包括：密度测定装置，用于测定火成岩岩矿样品的密度；孔隙度测定装置，用于测定所述火成岩岩矿样品的孔隙度；声波速度测定装置，用于测定所述火成岩岩矿样品的声波纵波速度；计算装置，用于根据所述测定的密度、孔隙度和声波纵波速度计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量。
优选地，所述计算装置通过以下公式(6)、(7)和(8)计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量：
ρ-ρfφ＝ρ1V1+ρ2V2+ρ3V3(6)，
Δt-Δtfφ＝Δt1V1+Δt2V2+Δt3V3(7)，
1-φ＝V1+V2+V3(8)，
式(6)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，ρf为测定所述火成岩岩矿样品的孔隙流体的密度，φ为所述火成岩岩矿样品的孔隙度，ρ1为石英的标准密度，V1为所述火成岩岩矿样品中石英的体积含量，ρ2为长石的标准密度，V2为所述火成岩岩矿样品中长石的体积含量，ρ3为暗色矿物的标准密度，V3为所述火成岩岩矿样品中暗色矿物的体积含量；式(7)中，Δt为所述火成岩岩矿样品的声波时差值，即声波纵波速度的倒数，Δtf为孔隙流体的声波时差值，Δt1为石英的标准声波时差值，Δt2为长石的标准声波时差值，Δt3为暗色矿物的标准声波时差值。
优选地，所述密度测定装置通过以下方法测定所述火成岩岩矿样品的密度：测定所述火成岩岩矿样品的长度；测定所述火成岩岩矿样品的直径；测定所述火成岩岩矿样品的质量；根据以下公式(9)、(10)计算所述火成岩岩矿样品的密度：
ρ＝m/V(9)，
式(9)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，m为所述火成岩岩矿样品的质量，V为所述火成岩岩矿样品的体积，该体积可以通过以下公式(10)计算获得：
V＝π×(D/2)2×L(10)，
式(10)中，D为所述火成岩岩矿样品的直径，L为所述火成岩岩矿样品的长度。
优选地，所述孔隙度测定装置为覆压孔隙度-渗透率测试仪。
优选地，所述覆压孔隙度-渗透率测试仪的型号为AP-608。
优选地，所述声波速度测定装置为超声波综合测试仪。
优选地，所述超声波综合测试仪为HF-F型智能超声P·S波综合测试仪。
本发明实施例中，通过测定火成岩岩矿样品的密度、孔隙度和声波纵波速度，然后根据测定获得的密度、孔隙度和声波纵波速度计算确定火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量。在不粉碎火成岩岩矿样品的前提下确定矿物的体积含量，对设备的要求不高，应用范围广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种火成岩的矿物含量分析方法的步骤流程图；
图2为图1中步骤100包含的子步骤。
图3为本发明实施例提供的一种火成岩的矿物含量分析系统的组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1和图2，为本发明实施例提供的一种火成岩的矿物含量分析方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：
步骤100，测定火成岩岩矿样品的密度，所述火成岩岩矿样品为圆柱状；
步骤101，测定所述火成岩岩矿样品的孔隙度；
步骤102，测定所述火成岩岩矿样品的声波纵波速度；
步骤103，根据所述测定的密度、孔隙度和声波纵波速度计算获得所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量。
具体地，步骤100具体包括以下子步骤：
子步骤200，测定所述火成岩岩矿样品的长度；
子步骤201，测定所述火成岩岩矿样品的直径；
子步骤202，测定所述火成岩岩矿样品的质量；
子步骤203，根据公式(1)、(2)计算确定所述火成岩岩矿样品的密度：
ρ＝m/V(1)，
式(1)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，m为所述火成岩岩矿样品的质量，V为所述火成岩岩矿样品的体积，该体积可以通过以下公式(2)计算获得：
V＝π×(D/2)2×L(2)，
式(2)中，D为所述火成岩岩矿样品的直径，L为所述火成岩岩矿样品的长度。
具体地，步骤103为：
通过以下公式(3)、(4)、(5)计算获得所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量：
ρ-ρfφ＝ρ1V1+ρ2V2+ρ3V3(3)，
Δt-Δtfφ＝Δt1V1+Δt2V2+Δt3V3(4)，
1-φ＝V1+V2+V3(5)，
式(3)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，ρf为测定所述火成岩岩矿样品的孔隙流体的密度，φ为所述火成岩岩矿样品的孔隙度，ρ1为石英的标准密度，V1为所述火成岩岩矿样品中石英的体积含量，ρ2为长石的标准密度，V2为所述火成岩岩矿样品中长石的体积含量，ρ3为暗色矿物的标准密度，V3为所述火成岩岩矿样品中暗色矿物的体积含量；式(4)中，Δt为所述火成岩岩矿样品的声波时差值，即声波纵波速度的倒数，Δtf为孔隙流体的声波时差值，Δt1为石英的标准声波时差值，Δt2为长石的标准声波时差值，Δt3为暗色矿物的标准声波时差值。
其中，所述火成岩岩矿样品的密度ρ、孔隙度φ和声波时差值Δt已经分别在子步骤203、步骤101和102中获得，孔隙流体的密度ρf和声波时差值在确定使用的孔隙流体时为已知参数，石英的标准密度ρ1和标准声波时差值Δt1、长石的标准密度ρ2和标准声波时差值Δt2、暗色矿物的标准密度ρ3和标准声波时差值Δt3为本领域的常用参数，且均为已知。例如本发明实施例中石英、长石和暗色矿物的标准密度分别为2.65g/cm3、2.56g/cm3和3.0g/cm3，而石英、长石和暗色矿物的标准声波时差值分别为182μs/m、160μs/m和141μs/m。一般情况，还需根据实际的测井资料，在已知的参数范围内调整这些参数值。因此，根据公式(3)、(4)和(5)即可计算获得所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种火成岩的矿物含量分析系统，如图3所示，由于该装置解决技术问题的原理与一种火成岩的矿物含量分析方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
密度测定装置300，用于测定所述火成岩岩矿样品的密度；
孔隙度测定装置301，用于测定所述火成岩岩矿样品的孔隙度；
声波速度测定装置302，用于测定所述火成岩岩矿样品的声波纵波速度；
计算装置303，用于根据所述测定的密度、孔隙度和声波纵波速度计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量。
在本实施例中，所述孔隙度测定装置301为覆压孔隙度-渗透率测试仪，其具体型号为AP-608，所述声波速度测定装置302为超声波综合测试仪，其具体型号为HF-F型智能超声P·S波综合测试仪。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种火成岩的矿物含量分析方法，其特征在于，该方法包括：
测定火成岩岩矿样品的密度；
测定所述火成岩岩矿样品的孔隙度；
测定所述火成岩岩矿样品的声波纵波速度；
根据所述测定的密度、孔隙度和声波纵波速度计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤根据所述测定的密度、孔隙度和声波纵波速度计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量包括：
通过以下公式(1)、(2)和(3)计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量：
ρ-ρfφ＝ρ1V1+ρ2V2+ρ3V3(1)，
Δt-Δtfφ＝Δt1V1+Δt2V2+Δt3V3(2)，
1-φ＝V1+V2+V3(3)，
式(1)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，ρf为测定所述火成岩岩矿样品的孔隙流体的密度，φ为所述火成岩岩矿样品的孔隙度，ρ1为石英的标准密度，V1为所述火成岩岩矿样品中石英的体积含量，ρ2为长石的标准密度，V2为所述火成岩岩矿样品中长石的体积含量，ρ3为暗色矿物的标准密度，V3为所述火成岩岩矿样品中暗色矿物的体积含量；式(2)中，Δt为所述火成岩岩矿样品的声波时差值，即声波纵波速度的倒数，Δtf为孔隙流体的声波时差值，Δt1为石英的标准声波时差值，Δt2为长石的标准声波时差值，Δt3为暗色矿物的标准声波时差值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤测定火成岩岩矿样品的密度具体包括：
测定所述火成岩岩矿样品的长度；
测定所述火成岩岩矿样品的直径；
测定所述火成岩岩矿样品的质量；
根据以下公式(4)、(5)计算所述火成岩岩矿样品的密度：
ρ＝m/V(4)，
式(4)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，m为所述火成岩岩矿样品的质量，V为所述火成岩岩矿样品的体积，该体积可以通过以下公式(5)计算获得：
V＝π×(D/2)2×L(5)，
式(5)中，D为所述火成岩岩矿样品的直径，L为所述火成岩岩矿样品的长度。
4.一种火成岩的矿物含量分析系统，其特征在于，包括：
密度测定装置，用于测定火成岩岩矿样品的密度；
孔隙度测定装置，用于测定所述火成岩岩矿样品的孔隙度；
声波速度测定装置，用于测定所述火成岩岩矿样品的声波纵波速度；
计算装置，用于根据所述测定的密度、孔隙度和声波纵波速度计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述计算装置通过以下公式(6)、(7)和(8)计算所述火成岩岩矿样品中石英、长石和暗色矿物的体积含量：
ρ-ρfφ＝ρ1V1+ρ2V2+ρ3V3(6)，
Δt-Δtfφ＝Δt1V1+Δt2V2+Δt3V3(7)，
1-φ＝V1+V2+V3(8)，
式(6)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，ρf为测定所述火成岩岩矿样品的孔隙流体的密度，φ为所述火成岩岩矿样品的孔隙度，ρ1为石英的标准密度，V1为所述火成岩岩矿样品中石英的体积含量，ρ2为长石的标准密度，V2为所述火成岩岩矿样品中长石的体积含量，ρ3为暗色矿物的标准密度，V3为所述火成岩岩矿样品中暗色矿物的体积含量；式(7)中，Δt为所述火成岩岩矿样品的声波时差值，即声波纵波速度的倒数，Δtf为孔隙流体的声波时差值，Δt1为石英的标准声波时差值，Δt2为长石的标准声波时差值，Δt3为暗色矿物的标准声波时差值。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述密度测定装置通过以下方法测定所述火成岩岩矿样品的密度：
测定所述火成岩岩矿样品的长度；
测定所述火成岩岩矿样品的直径；
测定所述火成岩岩矿样品的质量；
根据以下公式(9)、(10)计算所述火成岩岩矿样品的密度：
ρ＝m/V(9)，
式(9)中，ρ为所述火成岩岩矿样品的密度，m为所述火成岩岩矿样品的质量，V为所述火成岩岩矿样品的体积，该体积可以通过以下公式(10)计算获得：
V＝π×(D/2)2×L(10)，
式(10)中，D为所述火成岩岩矿样品的直径，L为所述火成岩岩矿样品的长度。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述孔隙度测定装置为覆压孔隙度-渗透率测试仪。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述覆压孔隙度-渗透率测试仪的型号为AP-608。
9.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述声波速度测定装置为超声波综合测试仪。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述超声波综合测试仪为HF-F型智能超声P·S波综合测试仪。
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