Elektrické vlastnosti
Elektrická povaha materiálu je charakterizovaná jeho vodivosťou (alebo inverzne jeho odporom) a jeho dielektrickou konštantou a koeficientmi, ktoré naznačujú rýchlosť ich zmeny s teplotou, frekvenciou, pri ktorej sa meranie vykonáva, atď. Pre horniny s rôznym chemickým zložením, ako aj s premenlivými fyzikálnymi vlastnosťami pórovitosti a obsahu tekutín sa hodnoty elektrických vlastností môžu značne líšiť.
Odpor (R) je definovaný ako jeden ohm, keď rozdiel potenciálov (napätie; V) naprieč vzorkou s veľkosťou jedného voltu produkuje prúd (i) jedného ampéra; to znamená, V = Ri. Elektrický odpor (ρ) je vnútornou vlastnosťou materiálu. Inými slovami, je to vlastné a nie je závislé od veľkosti vzorky alebo aktuálnej cesty. Vzťahuje sa na odpor pomocou R = ρL / A, kde L je dĺžka vzorky, A je plocha prierezu vzorky a jednotky ρ sú centimetre ohmu; 1 ohm-centimeter sa rovná 0,01 ohm-metra. Vodivosť (σ) sa rovná 1 ρ ohm -1 · centimeter -1 (alebo sa nazýva mhos / cm). V jednotkách SI sa uvádza v mhos / meter alebo siemens / meter.
Niektoré reprezentatívne hodnoty elektrickej rezistencie pre horniny a iné materiály sú uvedené v tabuľke. Materiály, ktoré sú všeobecne považované za "dobré" vodiče majú merný odpor 10 -5 -10 ohm-cm (10 -7 -10 -1 ohm-m) a vodivosť 10-10 7 mhos / meter. Tie, ktoré sú klasifikované ako prechodné vodiče, majú odpor 100–10 9 ohm-centimeter (1–10 7 ohm-meter) a vodivosť 10 -7 –1 mhos / meter. "Chudobné" vodiče, tiež známy ako izolátory, majú merný odpor 10 10 -10 17 ohm-cm (10 8 -10 15 ohm-m) a vodivosť 10 -15 -10 -8. Morská voda je vďaka lepšiemu obsahu rozpustených solí omnoho lepším vodičom (tj má nižší odpor) ako sladká voda; suchá hornina je veľmi odolná. Na spodnom povrchu sú póry typicky do istej miery naplnené tekutinami. Odpor materiálov má široký rozsah - napríklad meď sa líši od kremeňa o 22 rádov.
Typické odpory
| materiál | odpor (ohm-centimeter) | |
|---|---|---|
| morská voda (18 ° C) | 21 | |
| nekontaminovaná povrchová voda | 2 (10 4) | |
| destilovaná voda | 0,2-1 (10 6) | |
| voda (4 ° C) | 9 (10 6) | |
| ľad | 3 (10 8) | |
| horniny in situ | ||
| sedlinový | hlina, mäkká bridlica | 100-5 (10 3) |
| tvrdá bridlica | 7–50 (10 3) | |
| piesok | 5–40 (10 3) | |
| pieskovec | (10 4) - (10 5), | |
| ľadová moréna | 1-500 (10 3) | |
| pórovitý vápenec | 1–30 (10 4) | |
| hustý vápenec | > (10 6) | |
| kamenná soľ | (10 8) - (10 9) | |
| ohnivý | 5 (10 4) - (10 8) | |
| metamorfická | 5 (10 4) -5 (10 9) | |
| horniny v laboratóriu | ||
| suchá žula | 10 12 | |
| minerály | ||
| meď (18 ° C) | 1,7 (10 - 6) | |
| grafit | 5–500 (10–4) | |
| pyrhotit | 0,1-0,6 | |
| magnetitové kryštály | 0,6-0,8 | |
| pyritová ruda | 1– (10 5) | |
| magnetitová ruda | (10 2) -5 (10 5), | |
| chromitová ruda | > 10 6 | |
| kremeň (18 ° C) | (10 14) - (10 16) | |
V prípade vysokofrekvenčných striedavých prúdov sa elektrická odozva horniny čiastočne riadi dielektrickou konštantou, ε. Toto je kapacita horniny na ukladanie elektrického náboja; je to miera polarizovateľnosti v elektrickom poli. V jednotkách cgs je dielektrická konštanta 1,0 vo vákuu. V jednotkách SI sa uvádza v faradoch na meter alebo v pomere mernej kapacity materiálu k mernej kapacite vákua (čo je 8,85 × 10 - 12 faradov na meter). Dielektrická konštanta je funkciou teploty a frekvencie pre tieto frekvencie vysoko nad 100 Hz (cykly za sekundu).
K elektrickému vodeniu dochádza v horninách prostredníctvom (1) vodivosti tekutín - tj elektrolytického vodivosti iónovým prenosom v slanej pórovitej vode - a (2) kovového a polovodičového (napr. Niektorých sulfidických rúd) elektrónovým vedením. Ak má hornina akúkoľvek pórovitosť a obsahovala tekutinu, tekutina zvyčajne dominuje vodivosti. Vodivosť horniny závisí od vodivosti tekutiny (a jej chemického zloženia), stupňa nasýtenia tekutiny, pórovitosti a priepustnosti a teploty. Ak horniny strácajú vodu, podobne ako pri zhutňovaní klastických sedimentárnych hornín v hĺbke, ich rezistencia sa zvyčajne zvyšuje.
Magnetické vlastnosti
Magnetické vlastnosti hornín vyplývajú z magnetických vlastností zložiek minerálnych zŕn a kryštálov. Typicky iba malá časť horniny pozostáva z magnetických minerálov. Práve táto malá časť zŕn určuje magnetické vlastnosti a magnetizáciu horniny ako celku s dvoma výsledkami: (1) magnetické vlastnosti danej horniny sa môžu v rámci daného telesa alebo štruktúry horniny značne líšiť v závislosti od chemickej nehomogenity, podmienky usadzovania alebo kryštalizácie a čo sa stane skalou po formovaní; a (2) horniny, ktoré zdieľajú rovnakú litológiu (typ a názov), nemusia nevyhnutne zdieľať rovnaké magnetické charakteristiky. Litologické klasifikácie sa zvyčajne zakladajú na množstve dominantných silikátových minerálov, ale magnetizácia je určená menšou frakciou takých magnetických zŕn ako oxidy železa. Hlavnými horninotvornými magnetickými minerálmi sú oxidy a sulfidy železa.
Aj keď magnetické vlastnosti hornín zdieľajúcich rovnakú klasifikáciu sa môžu líšiť od horniny po horninu, všeobecné magnetické vlastnosti zvyčajne závisia od typu horniny a celkového zloženia. Magnetické vlastnosti konkrétnej horniny je možné celkom dobre pochopiť za predpokladu, že má konkrétne informácie o magnetických vlastnostiach kryštalických materiálov a minerálov, ako aj o tom, ako sú tieto vlastnosti ovplyvnené takými faktormi, ako je teplota, tlak, chemické zloženie a veľkosť. zŕn. Porozumenie je ďalej umocnené informáciami o tom, ako vlastnosti typických hornín závisia od geologického prostredia a ako sa líšia podľa rôznych podmienok.
