Введение

В последние десятилетия в области наук о Земле произошли изменения, превращающие геологию, геохимию, минералогию из описательной науки в строгую количественную науку о состоянии вещества.

Все значительные достижения в минералогии обязаны внедрению физических методов исследования вещества, которые постоянно совершенствуются. Появились новые методики и приборы, позволяющие заглянуть в глубь минерала, определить его структуру, состав и свойства, по которым можно судить о полезном применении минерального сырья, способах его обогащения и модификации. Минерал, характеризующийся особенностями конституции (строением, химическим и элементным составом), обусловленными всей его генетической предысторией, сам является источником информации об условиях его образования и служит индикатором поиска полезных ископаемых.

Основываясь на физических свойствах минералов, оцениваются условия минералообразования и масштабы оруденения, проводится поиск и геометризация рудных тел, определяются технологические свойства минерального сырья и др. Комплексное изучение природы физических свойств минералов и методов их исследования приобретает в настоящее время особую значимость, благодаря широкому использованию минерального сырья в промышленности с применением высоких технологий.

В связи с этим предъявляются новые требования к молодым специалистам инженерно-технического и горно-геологического профиля, которым необходимы глубокие знания не только в сфере классических геологических наук, но и математики, химии, а также умения и навыки использования сложного лабораторного оборудования, в области техники физического эксперимента и др.

Данное учебное пособие является необходимым для студснтов- геологов, изучающих возможности использования физических методов исследования в практике геолого-разведочных работ.

Применение метода инфракрасной спектроскопии в минералогии, кристаллохимии и т. д. в настоящее время стало непременным. Это объясняется его простотой и экономичностью: для исследования необходимо всего несколько миллиграммов вещества, что позволяет эффективно идентифицировать отдельный минерал даже в виде мельчайших микровключений и в то же время судить о фазовом состоянии вещества, об основном скелете - основе строения многих минералов.

Метод инфракрасной спектроскопии эффективно используется для исследования органических соединений в области химии нефти и газа. Для большинства минералов - неорганических соединений получены спектры инфракрасного поглощения, позволяющие идентифицировать минерал. Однако интерпретация спектров встречает ряд трудностей, поскольку приводимые в разных работах спектры различных по генезису минералов, полученные на разных приборах, не всегда можно сравнивать друг с другом.

Карбонатные породы и минералы имеют весьма характерные полосы инфракрасного поглощения, которые могут успешно использоваться для однозначной их идентификации. Зачастую крайне важным является даже качественно определить карбонатный минерал (например, анкерит - «железистый доломит» или арагонит, или магнезит) для гсолого- тсхнологичсского картирования.

Важным является определение вещественного состава карбонатных отложений для изучения свойств нефтегазового пласта и проведения дальнейших проектных работ но разработке нефтегазовых месторождений. Следует учитывать сложный состав пород - коллекторов нефти и газа, которые содержат глинистые минералы, существенно влияющие на фильтрационно-емкостные свойства пород. С помощью инфракрасных спектров поглощения возможно определение глинистых минералов в смеси с карбонатными породами.

В данном учебном пособии теоретическая часть приводится в кратком виде, чтобы были понятны получаемые экспериментальные результаты. Обзорные спектры основных карбонатных минералов наглядно демонстрируют их сходство и отличие от других минералов (например, силикатов). Характеристические частоты, служащие для надёжного определения минерала, приведены в сводной таблице и на фрагментах спектров инфракрасного поглощения. В качестве примера практического использования метода инфракрасной спектроскопии карбонатных минералов приведены результаты расчленения «немых» толщ палеозойских отложений нефтегазовых месторождений Томской области.

Авторы выражают искреннюю благодарность Т.Е Мартыновой за предоставление некоторых «эталонных» образцов карбонатных минералов.