Uolienų geologija

Elektrinės savybės

Elektrinis medžiagos pobūdis apibūdinamas jos laidumu (arba, atvirkščiai, atsparumu) ir dielektrine konstanta, bei koeficientai, nurodantys jų kitimo greitis priklausomai nuo temperatūros, dažnio, kuriuo matuojamas ir pan. Akmenims, kurių cheminė sudėtis yra įvairi, taip pat kintamos fizikinės poringumo ir skysčio kiekio savybės, elektrinių savybių reikšmės gali labai skirtis.

Varža (R) yra apibrėžiama kaip vienas omas, kai potencialo skirtumas (įtampa; V) per bandinį, kurio stipris yra vienas voltas, sukuria vieno ampero srovę (i); tai yra, V = Ri. Elektrinė varža (ρ) yra būdinga medžiagos savybė. Kitaip tariant, jis yra būdingas ir nepriklauso nuo imties dydžio ar dabartinio kelio. Jis susijęs su pasipriešinimu R = ρL / A, kur L yra bandinio ilgis, A yra bandinio skerspjūvio plotas, o ρ vienetai yra omo centimetras; 1 omo centimetras lygus 0,01 omo metrui. Laidumas (σ) yra lygus 1 / ρ omui ^-1 · centimetre ^-1 (arba vadinamas Mhos / cm). SI vienetais jis nurodomas mhos / metre arba siemens / metre.

Lentelėje pateiktos kelios akmenų ir kitų medžiagų elektrinės varžos tipinės vertės. Medžiagų, kurios paprastai laikomos „gerais“ laidininkais, varža yra ^10–5 –10 omų centimetrų (^10–7 –10 ^–1 omo metras), o laidumas yra 10–10 ⁷ mhos / metro. Tie, kurie klasifikuojami kaip tarpiniai laidininkai, yra 100–10 ⁹ omų centimetrų (1–10 ⁷ omų metro) varža, o laidumas ^10–7 –1 mhos / metro. "Prastos" laidininkai, taip pat žinomas kaip izoliatorius, turi būti 10 varža ¹⁰ -10 ¹⁷ Ohm-centimetrui (10 ⁸ -10 ¹⁵ Ohm metrų) ir 10 laidumas ^-15 -10 ^-8. Jūros vanduo yra daug geresnis laidininkas (ty jo atsparumas mažesnis) nei gėlo vandens, nes jame yra daugiau ištirpusių druskų; sausa uoliena yra labai atspari. Paviršiuje poras paprastai tam tikru laipsniu užpildo skysčiai. Medžiagų atsparumas yra platus - varis, pavyzdžiui, skiriasi nuo kvarco 22 didumo laipsniais.

Tipinis atsparumas

medžiaga		varža (omo centimetras)
jūros vanduo (18 ° C)		21
neužterštas paviršinis vanduo		2 (10 ⁴)
Distiliuotas vanduo		0,2–1 (10 ⁶)
vanduo (4 ° C)		9 (10 ⁶)
ledas		3 (10 ⁸)
akmenys in situ
nuosėdinis	molis, minkštas skalūnas	100–5 (10 ³)
	kietas skalūnas	7–50 (10 ³)
	smėlis	5–40 (10 ³)
	smiltainis	(10 ⁴) - (10 ⁵)
	ledyninė morena	1–500 (10 ³)
	akytasis kalkakmenis	1–30 (10 ⁴)
	tankus kalkakmenis	> (10 ⁶)
	akmens druska	(10 ⁸) - (10 ⁹)
nervus		5 (10 ⁴) - (10 ⁸)
metamorfinis		5 (10 ⁴) –5 (10 ⁹)
akmenys laboratorijoje
sausas granitas		10 ¹²
mineralai
varis (18 ° C)		1,7 (^10–6)
grafitas		5–500 (^10–4)
pirofotitas		0,1–0,6
magnetito kristalai		0,6–0,8
pirito rūda		1– (10 ⁵)
magnetito rūda		(10 ²) –5 (10 ⁵)
chromito rūda		> 10 ⁶
kvarcas (18 ° C)		(10 ¹⁴) - (10 ¹⁶)

Aukšto dažnio kintamosioms srovėms uolienų elektrinį atsaką iš dalies kontroliuoja dielektrinė konstanta ε. Tai yra uolienos gebėjimas kaupti elektros krūvį; Tai yra elektrinio lauko poliarizacijos laipsnis. Cg vienetuose dielektrinė konstanta vakuume yra 1,0. SI vienetais jis pateikiamas farais per metrą arba išreiškiant medžiagos savitosios galios santykį su savita vakuumo talpa (kuri yra 8,85 × 10 ^-12 faradų metrui). Dielektrinė konstanta yra temperatūros ir dažnio funkcija tiems dažniams, kurie yra žymiai didesni nei 100 hercų (ciklai per sekundę).

Elektrinis laidumas uolienose atsiranda dėl (1) laidumo skysčiu, ty elektrolitinio laidumo, perduodant jonus į vandeningą porų vandenį, ir (2) metalų ir puslaidininkių (pvz., Kai kurių sulfidinių rūdų) laidumo elektronų pagalba. Jei uoliena turi poringumą ir joje yra skysčio, paprastai tai yra skysčio laidumas. Uolienų laidumas priklauso nuo skysčio laidumo (ir jo cheminės sudėties), skysčio prisotinimo laipsnio, poringumo ir pralaidumo bei temperatūros. Jei uolienos netenka vandens, kaip ir tankinant klastingas nuosėdines uolienas gylyje, jų atsparumas paprastai padidėja.

Magnetinės savybės

Uolienų magnetinės savybės atsiranda dėl sudėtinių mineralinių grūdų ir kristalų magnetinių savybių. Paprastai tik nedidelę uolienų dalį sudaro magnetiniai mineralai. Būtent ši nedidelė grūdų dalis lemia viso uolienų magnetines savybes ir įmagnetinimą, turint du rezultatus: (1) tam tikros uolienos magnetinės savybės gali labai skirtis tam tikrame uolienų kūne ar struktūroje, atsižvelgiant į cheminį nevienalytiškumą., nusėdimo ar kristalizacijos sąlygos ir tai, kas atsitiks su uoliena po susidarymo; ir 2) akmenys, turintys tą pačią litologiją (tipą ir pavadinimą), nebūtinai turi turėti tas pačias magnetines charakteristikas. Litologinė klasifikacija paprastai grindžiama dominuojančių silikatinių mineralų gausa, tačiau įmagnetinimą lemia nedidelė tokių magnetinių mineralinių grūdų, kaip geležies oksidai, dalis. Pagrindiniai uolienų formavimo magnetiniai mineralai yra geležies oksidai ir sulfidai.

Nors tos pačios klasifikacijos uolienų magnetinės savybės skirtingose uolienose gali skirtis, bendrosios magnetinės savybės vis dėlto paprastai priklauso nuo uolienų rūšies ir bendros sudėties. Tam tikros uolienos magnetinės savybės gali būti gana gerai suprantamos, jei jose yra konkrečios informacijos apie kristalinių medžiagų ir mineralų magnetines savybes, taip pat apie tai, kaip toms savybėms įtaką daro tokie veiksniai kaip temperatūra, slėgis, cheminė sudėtis ir dydis. grūdų. Supratimą dar labiau sustiprina informacija apie tai, kaip tipiškų uolienų savybės priklauso nuo geologinės aplinkos ir kaip jos skiriasi priklausomai nuo sąlygų.