И отдельно фото его братьев поменьше

Статья с результатами опубликована в журнале «Bulletin of Engineering Geology and the Environment». Работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (грант № 51604230), Программы подготовки научных кадров в китайских университетах (грант № D18016) и Минобрнауки РФ (грант № FSNM-2023–0005).

Сланец представляет собой смесь обломочных частиц различных минералов. Обычно он характеризуется низкой пористостью, проницаемостью, обилием глинистых веществ и хорошо развитыми плоскостями напластования, когда друг на друга накладываются уплотненные слои осадочных пород. Это приводит к выраженной анизотропии механических свойств сланца – их неоднородности внутри одной среды, когда в разных направлениях их значения отличаются.

Для изучения механических свойств горных пород производится отбор керна из наклонно-направленных скважин. Это довольно дорогостоящая и трудоемкая операция, и в случае сланцевых коллекторов при горизонтальном бурении она не подходит. Проблему решает применение современной технологии микроиндентирования – для исследования механики горных пород она требует небольшое количество материала. Само испытание проходит путем вдавливания в поверхность образца специального инструмента — индентора. Он позволяет качественно измерить механические свойства частиц минералов на микроуровне.

— На сегодняшний день с помощью этой технологии исследована анизотропия сланца в нано- и макромасштабе. Но между ними существует большой разрыв, так как на микроуровне таким способом неоднородность минерала почти не рассматривалась. И мы даже не можем ответить, отличается ли анизотропия этого минерала в нано-, микро- и макромасштабе, хотя такая информация может значительно отразиться на проведение различных мероприятий. Большинство исследований сосредоточены на частичных механических свойствах одного типа конкретного сланца, а сопоставление с другими типами не проводилось, — объясняет Дмитрий Мартюшев, профессор кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, доктор технических наук.

Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Китая собрали образцы сланца из трех месторождений и детально исследовали их основные механические свойства и анизотропию с помощью микроиндентирования. Процесс состоит из трех основных фаз. В первой инструмент проникает в образец с заданной скоростью, потом пиковая глубина вдавливания удерживается в течение заданного времени, и индентор разгружается обратно. В это время система мониторинга регистрирует все показатели. Для каждого сланца ученые проводили более 50 таких индентаций.

— Таким способом мы определили и проанализировали значения твердости, модуля упругости, прочности, разрушения и хрупкости для каждого образца в двух направлениях. После сравнения анизотропии этих механических свойств мы выявили определенную связь между ними и содержанием хрупких и глинистых минералов. Результаты испытаний полезны для бурения новых скважин и планирования гидравлического разрыва в сланцевых горных породах, — поделился Дмитрий Мартюшев.

Исследование ученых Пермского Политеха и Юго-Западного нефтяного университета Китая способствуют пониманию механики поведения сланцевых пород, что влияет на развитие всей нефтяной промышленности. Полученные результаты могут использоваться для решения ряда геологических задач, в том числе для изучения структурных особенностей минерала в процессе поисков месторождений и разработки рекомендаций при планировании различных мероприятий воздействия на пласт.

Итак, список книг, к которым есть электронные версии:

Определители:

Музафаров В.Г. Определитель минералов, горных пород и окаменелостей, 1977

Шрайтер П., Юбельт Р. Определитель горных пород, М. Мир, 1977

Юбельт Р. Определитель минералов, М. Мир, 1978

Андерсон Б.У. Определение драгоценных камней, М. Мир,  1996

Солодова Ю.П., Андреенко Э.О., Гранадчикова Б.Г. Определитель драгоценных и поделочных камней. Справочник. М., Недра, 1985

Энциклопедии, словари:

Буканов В.В. Цветные камни. Энциклопедия, 2008

Штрюбель Г. Минералогический словарь, 1987

Рид П.Дж. Геммологический словарь, 1986

Куликов Б.Ф. Словарь камней-самоцветов, 1988

Общая геология:

Музафаров В.Г. Основы геологии, 1979

Аллисон А., Палмер Д. Геология. М. Мир, 1984

Дж. Ферхуген Земля. Введение в общую геологию, том 1, том 2, 1974

Хейзен Р. История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет, 2012

Драгоценные и поделочные камни:

Пыляев М.И. Драгоценные камни, их свойства, местонахождение и употребление (репринтное  воспроизведение издания 1888 г), изд. СП ХГС, М., 1990

Самсонов Я.П., Туринге, А.П. Самоцветы СССР: Справочное пособие. М., Недра, 1984

Липовский Ю.О. В Хангай за огненным камнем. Л.Наука, 1987

Липовский Ю.О. Самоцветное ожерелье Гоби, 1991

Беус А.А. Путешествие в тропики за самоцветами. М. Наука, 1992

Корнилов Н.И., Солодова Ю.П.  Ювелирные камни/ 2-е изд.перераб. и доп., М.Недра, 1986

Петров В.П. Рассказы о драгоценных камнях. М., Наука, 1985

Петров В.П. Рассказы о поделочном камне, 1982

Ахметов С.Ф., Ахметова Г.Л. От авантюрина до яшмы, 1990

Путолова Л.С., Менчинская Т.И., Баранова Т.Л. Декоративные разновидности цветного камня  СССР. М., Недра, 1989

Смит Г. Драгоценные камни. М. Мир, 1984

Юргенсон Г.А. Каменная радуга. Вост.-Сиб.кн.изд-во, 1980

Печенкин В. Самоцветы. От легенд к истории

Науч.-поп. о минералах и породах:

Соболевский В.И. Замечательные минералы, 1983

Корбел П., Новак М. Минералы. Иллюстрированная энциклопедия, 2004

Вилсон Ричард Минералы и породы (на англ. яз.), 2010

Сребродольский Б.И. Загадки минералогии, 1987

О`Донохью М.  Путеводитель по минералам для начинающих, 1985

Лебединский В.И. В удивительном мире камня. М.,Недра, 1973

Митчелл Р.С.  Названия минералов. Что они означают? М. Мир, 1982

Петров В.П. Рассказы о трех необычных минералах (слюда, асбест, цеолиты). М, Недра, 1978

Шуман В. Мир камня. в 2-х т.. пер. с нем., М. Мир, 1986

Минералогия:

Берри Л., Мейсон Б., Дитрих Р. Минералогия, М., Мир, 1987

Кристаллография:

Шаскольская М. Кристаллы, 1985

Геохронология:

Войткевич Г. Геологическая хронология Земли, 1984

Палеонтология:

Кэролл Лейн Фентон Каменная книга. Летопись, 1997

Еськов К. Удивительная палеонтология. История Земли и жизни на ней, 2008

Камнеобработка:

Синкенкес Дж. Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней. М., Мир, 1989г.

Никитин Ю.В. Поделочные камни и их обработка, 1979

История геологии:

Хэллем Э. Великие геологические споры, М. Мир, 1985

Ломоносов М.В. О слоях земных, 1947

Белоусов В.В. Очерки истории геологии, 1993

Максимов М.М. Истоки учения о рудных месторождениях. М, Недра, 1973

Ребрик Б.М. У колыбели геологии и горного дела. М. Недра, 1984

Романовский С.И. Великие геологические открытия. Очерки по истории геологических знаний, вып. 30. Изд-во ВСЕГЕИ, СПб, 1995

Оноприенко В. Минералогия. Экскурсы в прошлое и будущее, 2012

Бублейников Ф.Д. Геологические поиски в России, 1956

Фербенкс Харолд Уэллман (1860-) - В царстве горных пород и минералов.- 1908

Геммология:

Рид П.Дж. Геммология, 2003

Путеводители:

Воларович Г. Цветные камни Подмосковья, 1987

Супрычев В.А. Крымские самоцветы, 1973

«Магия» камня:

Николаев С.М.  Камни и легенды, 2007

Владимирский Б.С. Камни. Тайны и таинства.  Харьков, ИКП "Паритет", 1995

Минералы и живая природа:

Франтов Г.С. Геология и живая природа (Уровни организации вещества, бионика и геоника, клетки и газово-жидкие включения), Недра, Ленинград, 1982 г.

Культура:

Булах А.Г. Каменное убранство Петербурга. 2004

Книги известных популяризаторов камня:

Ферсман А.Е. Путешествия за камнем, 1960

Ферсман А.Е. Занимательная минералогия, 1959

Ферсман А.Е. Воспоминания о камне, 1958

Ферсман А.Е. Рассказы о самоцветах, 1974

Обручев В.А. Занимательная геология, 1961

Обручев В.А. Основы геологии, 1947

Кантор Б.З. Коллекционирование минералов, 1991

Кантор Б.З. Мир минералов, 2005

Кантор Б.З. Минерал рассказывает о себе, 1985

Кантор Б.З. Беседы о минералах, 1997

Здорик Т.Б. Минералы и горные породы СССР, 1970

Здорик Т.Б. Здравствуй камень, 1975

Здорик Т.Б. Камень, рождающий металл, 1984

Здорик Т.Б. Приоткрой малахитовую шкатулку, 1979

Мемуары известных геологов:

Смирнов В.И. Тропой геолога, 1992

Разное:

Скиннер Б. Хватит ли человечеству земных ресурсов, 1989

Еременко Н.А. Мир глазами геолога, 1990

Детям:

Бергазов И.Р., Данукалова Г.А. Полевая геология для начинающих, 2013

Сучкова А.П. Первые шаги в геологию

Ссылка на Яндекс-Диск с электронными версиями: https://disk.yandex.ru/d/uosdBl2edWafeg

В той же папке на ЯД лежит вордовый файлик с названием _БИБЛИОГРАФИЯ. Это я когда-то давным-давно, больше 20 лет назад составлял некий список популярной литературы по камням. В нем как раз много всякого шлака про «магию» камня и прочее… Ссылку на этот перечень я здесь уже как-то давал, да и вообще он в свое время довольно широко разошелся среди любителей в Сети. Так что не удивляйтесь, если где-то встретите его ещё, я не копипастер, а автор...)

Есть ещё несколько книг, которые я смело могу рекомендовать, но в электронном виде у меня их нет:

Здорик Т.Б., Фельдман Л.Г. Минералы и горные породы, т.1. Ювелирные камни и благородные металлы, М. ABF, 1998 – очень хорошо и серьёзно написанная книжка, жаль что последующие тома так и не увидели свет…

Неклюдов А.Г. Земля Обручева, или Невероятные приключения Димы Ручейкова, 2018 – художественная, для интересующихся подростков о геологах, предисловие писала внучка того самого Обручева…

Шалимов А.И. Диплом Плутона, 1991 – полу-художественная, полу-научно-популярная, о геологах, о Земле, неплохая…

Дав В.Н.  Аметист лихие думы отгоняет.  Мурманск, 1981 – небольшая книжечка о мифах и легендах о камнях, вернее с критикой излишней веры в них, но написанная интересно и с юмором…

Бобылев В.В. Историческая геммология, ВНИГНИ, М., 2000 – серьёзно о камнях в истории развития человеческой цивилизации. Довольно редкая книга, у меня зачитали, к сожалению, а была с подписью автора…

Теперь, где можно поискать подобную литературу самостоятельно в электронном виде:

https://h.twirpx.one/files/science/geologic/popular/  Требуется регистрация для получения полного доступа.

https://www.geokniga.org  Тоже лучше зарегистрироваться.

http://iznedr.ru/books/  Здесь тоже можно попробовать «попастись».  Но теперь тут только читать онлайн дают, раньше можно было и скачивать…

Если вдруг есть и хочется добавить к списку из любимого и интересного на тему - отпишитесь в комментариях. Полагаю, что за это вам буду благодарен не только я.

Вот, как-то так… Читайте, просвещайтесь сами и не забывайте, конечно же, подсовывать вовремя хорошие книги детям. )))

Водород считается экологически чистым источником энергии. При его сжигании не образуются выбросы парниковых газов и других вредных веществ. Но сегодня особым вопросом в развитии водородной энергетики остается выбор объектов для безопасного хранения газа. Для этого могут использоваться различные горные породы, коллекторы и подземные хранилища. Однако при этом необходимо учитывать множество факторов, чтобы не допустить химического изменения водорода и разрушения скважин. Ученые Пермского Политеха и Научно-исследовательского института проблем нефти и газа разработали специальную методику для изучения воздействия газа на трансформацию свойств горных пород и химического состава керна. Исследование позволяет качественно определять возможность использования хранилища для водорода.

Статья с результатами опубликована в научном журнале «Записки горного института», 2024 год. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания ИПНГ РАН.

Для хранения больших объемов водорода рассматривают истощенные газовые месторождения, водоносные горизонты или хранилища, используемые в настоящее время для содержания метана. Но газ в них может вызвать охрупчивание стальных колонн скважин. Так как под его воздействием происходят физико-химические процессы, которые приводят к растрескиванию, а затем к ухудшению их напряженно-деформированных свойств. Впоследствии это может стать причиной непредвиденных аварийных ситуаций в скважинах.

Также водород может подвергаться химическим изменениям. Под действием бактерий, обитающих в коллекторах, он преобразуется в сероводород – чрезвычайно агрессивный газ, негативно влияющий на структуру скважины. А минералы породы, вступая в реакцию с водородом, способны значительно трансформировать пористость и проницаемость пласта. Из-за этого хранить его рекомендуется преимущественно в терригенных коллекторах без примесей глин и карбонатов.

Однако влияние газа на изменение свойств пород-коллекторов и химического состава пока недостаточно изучено. Поэтому ученые Пермского Политеха и Научно-исследовательского института проблем нефти и газа детально рассмотрели этот важный аспект на примере одного из терригенных отложений нефтегазоносной территории. Для этого разработали специальную программу, которая позволяет детально исследовать образцы керна до и после воздействия водорода.

Для экспериментов политехники использовали 20 образцов керна, взятого из интервалов с наибольшей пористостью и проницаемостью с глубины 1488 метров. Сначала исследовали коллекторские свойства, плотность, динамические характеристики, напряженно-деформированные свойства и химический состав образцов, а после их взаимодействия с водородом повторяли процедуру на уже измененном керне.

Для взаимодействия с водородом ученые создали специальную конструкцию. Образцы помещались в цилиндр с входным и выходным отверстиями для подачи и отвода газа. Туда располагали три образца: стандартный, длинный и измельченный. Газ подавался из баллона со сжатым водородом, и порода подвергалась его воздействию в течение семи дней.

– Результаты экспериментов показали, что после воздействия водорода пористость и проницаемость снизились на 4,6 и 7,9% соответственно. Газ нарушил прочность межкристаллитных контактов, что привело к ослаблению породы. Но в то же время такое снижение свойств не столь значительно и не должно оказывать существенного влияния на процесс закачки и извлечения газа, учитывая, что водород намного более подвижен, чем природный газ, – объясняет доктор технических наук, заведующий кафедрой нефтегазовых технологий ПНИПУ Сергей Чернышов.

– Изменение химического состава пород до и после воздействия газом было также небольшим. На основании этих результатов мы можем говорить о том, что исследуемый пласт химически устойчив к водороду. Это подтверждается тем, что образцы содержат большое количество (96,64%) оксида кремния, который в данном случае не взаимодействует с водородом, – рассказывает доктор технических наук, заведующий лабораторией института проблем нефти и газа РАН Сергей Попов.

Полученные данные на основе методики ученых позволяют выяснить, может ли экспериментально проверенный нефтегазоносный пласт быть использован для хранения водорода. Однако подтверждать такой вывод лучше более длительным временем воздействия водорода на образцы керна.

Проведенное исследование ученых Пермского Политеха и Института проблем нефти и газа доказало перспективность разработанного способа для точного изучения воздействия газа на изменение свойств горных пород и химического состава керна. Подобные исследования позволят эффективно определять перспективность того или иного объекта для хранения водорода. Что, в свою очередь, вносит большой вклад в развитие водородной энергетики России.

Комплексное изучение горной породы – необходимый этап для эффективной разработки месторождений нефти и газа. Такие исследования позволяют улучшить технологии повышения нефтеотдачи пластов, но само извлечение образцов горной породы (керна) очень дорого обходится нефтяным компаниям. По этой причине разрабатывают технологии для создания синтетических копий керна. Точное воспроизведение его пористой внутренней структуры в реальном масштабе – крайне сложная задача, а несоответствие с оригиналом может в дальнейшем привести к неверной оценке свойств образцов породы и пласта в целом. Ученые Пермского Политеха разработали подход к реконструкции пористых сред в реальном масштабе на основе управления параметрами процесса FFF 3D-печати и использования результатов компьютерной томографии натурального керна.

Статья с результатами опубликована в журнале «Manufacturing and Materials Processing», 2024 год. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант №22-77-00078.

Каждый образец керна уникален по своим свойствам, а использовать его для тестов зачастую можно только один раз. Искусственные копии горной породы позволяют проводить тестирование различных методов увеличения нефтеотдачи в одинаковых начальных условиях. Их создание позволит сократить отбор реального керна из скважин, так как это дорогостоящая процедура. Также 3D-печать дает возможность масштабировать горную породу и проводить более сложные комплексные исследования, которые невозможны на оригинальном керне из скважины.

Однако процесс копирования на текущий момент сопровождается погрешностями и несоответствиями с оригиналом. Это зависит от точности томографов, разрешения их изображений, ошибками при создании цифровой модели и технологий 3D-печати. Одни из важнейших критериев копии – соответствие пористости и проницаемости образцов. Полное повторение этих свойств приведет к достоверным результатам лабораторных экспериментов.

В основном копии создаются так: керн сканируется с помощью рентгеновской компьютерной томографии, в специализированных программах воспроизводится его трехмерная модель, которая затем используется при 3D-печати. Сейчас для повторения внутренней структуры образцов горных пород в реальном масштабе рассматривают разные аддитивные технологии, но до сих пор применение ни одной из них не позволило повторить пористость и проницаемость с необходимой точностью.

– Чтобы доказать возможность достоверного воспроизведения внутренней структуры горной породы, мы провели ряд исследований, в ходе которых осуществлялась 3D-печать по технологии FFF на основе результатов компьютерной томографии керна песчаника. Способ заключается в создании изделия слой за слоем посредством сварки валиков термопластичного материала, которые выдавливаются через горячее сопло экструдера. Таким методом мы изготовили более 40 образцов из пластика, постепенно улучшая стратегию печати и исследуя влияние различных технологических параметров на пористость и проницаемость образцов, что в итоге позволило добиться желаемого результата, – объясняет научный сотрудник лаборатории методов создания и проектирования систем «материал-технология-конструкция», кандидат технических наук ПНИПУ Александр Осколков.

В процессе важно было не допустить паразитного уменьшения или расширения порового пространства образцов, закупорки пор, низкой прочности соединения между слоями. Управление параметрами печати помогает избежать этих нежелательных эффектов, влиять на пористость и проницаемость образцов.

– Понимание природы зависимости свойств керна от параметров печати дает возможность гибкого управления внутренней структурой синтетических образцов и способствует достижению желаемых показателей при реконструкции горных пород с использованием 3D-технологий. В результате нашего исследования мы изготовили два образца, свойства которых максимально близки к показателям исходного керна с пористостью 14% и проницаемостью 271 миллидарси. Измерение полученных копий показало, что пористость образцов составила 13,5 и 12,8%, а проницаемость – 442 и 337 миллидарси, – поделился доцент кафедры геологии нефти и газа, кандидат технических наук ПНИПУ Александр Кочнев.

Ученые ПНИПУ доказали, что управление параметрами 3D-печати позволяет создавать структуры с различными параметрами пористости и проницаемости, что дает возможность с необходимой точностью воспроизводить керн песчаника в натуральную величину. Политехники планируют использовать результаты исследования для реконструкции структуры и других типов горных пород (известняка, глины, сланца и других), а также создания копий на основе натуральных материалов.

После выемки полезного ископаемого образуется выработанная область, которая оказывает влияние на устойчивость горных пород на десятки, а иногда и сотни метров, что наиболее сильно проявляется в условиях больших глубин.

В Волгоградской области на Гремячинском месторождении калийных солей идет строительство первого в России глубокого калийного рудника. Планируемая глубина горных работ достигает 1300 метров и предопределяет высокий уровень напряжений (нагрузки). Этот показатель приводит к процессам непрерывного деформирования как самой рудной залежи, так и пород, в которых она заключена, что может стать причиной обрушений.

Ученые Пермского Политеха разработали математическую модель для оценки влияния очистных работ на устойчивость горных выработок в условиях глубокого калийного рудника. Она откалибрована и проверена на основе результатов комплекса лабораторных и натурных (шахтных) исследований.

Модель политехников учитывает множество факторов, которые позволяют прогнозировать состояние горных пород с течением времени. Например: фактический уровень напряжений на глубине ведения работ; свойства пород (прочность, плотность, параметры ползучести и др.); наличие в массиве неоднородностей и т.п. Особое место в модели уделено прогнозированию поведения контактов породных слоев, так как именно они являются «слабым» звеном в горном массиве.

– Благодаря нашей модели предприятие сможет прогнозировать влияние выемки полезного ископаемого на окружающие породы и своевременно принимать меры для безопасной и эффективной разработки месторождения. Модель учитывает слоистое строение, неоднородности массива, изменение механических характеристик солей с течением времени и многое другое. Это дает возможность прогнозировать поведение горной выработки во время эксплуатации на несколько лет вперед, – поделился кандидат технических наук, доцент кафедры Разработка месторождений полезных ископаемых ПНИПУ Иван Морозов.

Ученые ПНИПУ разработали модель, которая позволяет прогнозировать состояние породного массива в процессе ведения горных работ.  Ее уже использует ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий» на Гремячинском месторождении калийных солей для регулирования параметров разработки. Модель также можно использовать при отработке запасов других глубоко залегающих месторождений, что позволит повысить безопасность и эффективность их разработки.