ธรณีวิทยาหิน

สมบัติทางไฟฟ้า

ลักษณะทางไฟฟ้าของวัสดุนั้นมีลักษณะเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (หรือตรงกันข้ามความต้านทานของวัสดุ) และค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและค่าสัมประสิทธิ์ที่ระบุอัตราการเปลี่ยนแปลงของสิ่งเหล่านี้กับอุณหภูมิความถี่ที่จะทำการวัดและอื่น ๆ สำหรับหินที่มีองค์ประกอบทางเคมีหลากหลายรวมถึงคุณสมบัติทางกายภาพของความพรุนและปริมาณของเหลวค่าของคุณสมบัติทางไฟฟ้าอาจแตกต่างกันอย่างกว้างขวาง

ความต้านทาน (R) ถูกกำหนดให้เป็นหนึ่งโอห์มเมื่อความต่างศักย์ (แรงดัน; V) ข้ามชิ้นงานขนาดหนึ่งโวลต์สร้างกระแส (i) ของหนึ่งแอมแปร์; นั่นคือ V = Ri ความต้านทานไฟฟ้า (resist) เป็นคุณสมบัติที่แท้จริงของวัสดุ กล่าวอีกนัยหนึ่งมันมีอยู่โดยธรรมชาติและไม่ขึ้นอยู่กับขนาดตัวอย่างหรือเส้นทางปัจจุบัน มันเกี่ยวข้องกับการต้านทานโดย R = ρL / A โดยที่ L คือความยาวของชิ้นงาน A คือพื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานและหน่วยของρคือโอห์มเซนติเมตร 1 โอห์มเซ็นต์เท่ากับ 0.01 โอห์มเมตร ค่าการนำไฟฟ้า (σ) เท่ากับ 1 / ρ ohm ^-1 ·เซนติเมตร^-1 (หรือเรียกว่า mhos / cm) ในหน่วย SI จะให้หน่วยเป็น mhos / meter หรือ siemens / meter

ค่าตัวแทนบางส่วนของความต้านทานไฟฟ้าสำหรับหินและวัสดุอื่น ๆ มีการระบุไว้ในตาราง วัสดุที่พิจารณาว่าเป็นตัวนำ“ ดี” มีความต้านทาน 10 ^-5 –10 โอห์มเซ็นต์ (10 ^-7 –10 ^-1โอห์มเมตร) และค่าการนำไฟฟ้าของ 10–10 ⁷ mhos / เมตร ผู้ที่จะจัดเป็นตัวนำกลางมีความต้านทานของ 100-10 ⁹โอห์มเซนติเมตร (1-10 ⁷โอห์มเมตร) และการนำ 10 ^-7 -1 mhos / เมตร “น่าสงสาร” ตัวนำยังเป็นที่รู้จักฉนวนมีความต้านทาน 10 ¹⁰ -10 ¹⁷โอห์มเซนติเมตร (10 ⁸ -10 ¹⁵โอห์มเมตร) และการนำ 10 ^-15 -10 -8 น้ำทะเลเป็นตัวนำที่ดีกว่ามาก (กล่าวคือมีค่าความต้านทานต่ำกว่า) เนื่องจากน้ำจืดมีปริมาณเกลือละลายสูง หินแห้งมีความต้านทานมาก ในดินใต้ผิวดินโดยทั่วไปแล้วจะมีรูพรุนในระดับหนึ่ง ความต้านทานของวัสดุมีหลากหลาย - ตัวอย่างเช่นทองแดงแตกต่างจากควอตซ์ถึง 22 คำสั่งของขนาด

ความต้านทานทั่วไป

วัสดุ		ความต้านทาน (โอห์มเซนติเมตร)
น้ำทะเล (18 ° C)		21
น้ำผิวดินที่ไม่ปนเปื้อน		2 (10 4)
น้ำกลั่น		0.2–1 (10 6)
น้ำ (4 ° C)		9 (10 6)
น้ำแข็ง		3 (10 8)
หินในแหล่งกำเนิด
เป็นตะกอน	ดินเหนียวหินอ่อน	100–5 (10 3)
	หินแข็ง	7–50 (10 3)
	ทราย	5–40 (10 3)
	หินทราย	(10 4) - (10 5)
	จารน้ำแข็ง	1–500 (10 3)
	หินปูนที่มีรูพรุน	1–30 (10 4)
	หินปูนหนาแน่น	> (10 6)
	เกลือสินเธาว์	(10 8) - (10 9)
ซึ่งเกิดขึ้นภายใต้ความร้อนจัด		5 (10 4) - (10 8)
เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลง		5 (10 4) –5 (10 9)
หินในห้องปฏิบัติการ
หินแกรนิตแห้ง		10 12
แร่ธาตุ
ทองแดง (18 ° C)		1.7 (10 −6)
กราไฟท์		5–500 (10 −4)
pyrrhotite		0.1-0.6
ผลึกแร่แม่เหล็ก		0.6-0.8
แร่หนาแน่น		1– (10 5)
แร่แม่เหล็ก		(10 2) –5 (10 5)
แร่ Chromite		> 10 6
ควอตซ์ (18 ° C)		(10 14) - (10 16)

สำหรับกระแสสลับความถี่สูงการตอบสนองทางไฟฟ้าของหินจะถูกควบคุมโดยค่าคงที่ไดอิเล็กทริก, ε นี่คือความสามารถของหินในการจัดเก็บประจุไฟฟ้า มันเป็นตัวชี้วัดของ polarizability ในสนามไฟฟ้า ในหน่วย cgs ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกคือ 1.0 ในสุญญากาศ ในหน่วย SI จะให้หน่วยเป็นฟาร์ดต่อเมตรหรือในแง่ของอัตราส่วนของความจุเฉพาะของวัสดุต่อความจุเฉพาะของสูญญากาศ (ซึ่งคือ 8.85 × 10 ^-12ฟาราดต่อเมตร) ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิและความถี่สำหรับความถี่เหล่านั้นที่สูงกว่า 100 เฮิร์ตซ์ (รอบต่อวินาที)

การนำไฟฟ้าเกิดขึ้นในหินโดย (1) การนำของเหลว - เช่นการนำไฟฟ้าด้วยอิออนโดยการถ่ายโอนไอออนิกในน้ำรูพรุน - และ (2) โลหะและเซมิคอนดักเตอร์ (เช่นแร่ซัลไฟด์บางตัว) การนำอิเล็กตรอน ถ้าหินมีรูพรุนและมีของเหลวอยู่โดยทั่วไปของเหลวจะมีอิทธิพลต่อการตอบสนองการนำไฟฟ้า ค่าการนำไฟฟ้าของหินขึ้นอยู่กับการนำไฟฟ้าของของเหลว (และองค์ประกอบทางเคมี) ระดับความอิ่มตัวของของเหลวความพรุนและการซึมผ่านและอุณหภูมิ หากหินสูญเสียน้ำเช่นเดียวกับการบดอัดของหินตะกอนที่มีความลึกความต้านทานจะเพิ่มขึ้น

สมบัติทางแม่เหล็ก

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของหินเกิดขึ้นจากคุณสมบัติแม่เหล็กของเม็ดแร่และผลึกที่เป็นส่วนประกอบ โดยปกติแล้วเศษหินเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ประกอบด้วยแร่แม่เหล็ก มันเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของธัญพืชที่กำหนดคุณสมบัติแม่เหล็กและการดึงดูดของหินโดยรวมโดยมีสองผลลัพธ์: (1) คุณสมบัติทางแม่เหล็กของหินที่กำหนดอาจแตกต่างกันอย่างมากภายในร่างกายหรือโครงสร้างของหินที่กำหนดขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมี เงื่อนไขการตกสะสมหรือการตกผลึกและเกิดอะไรขึ้นกับหินหลังจากการก่อตัว และ (2) หินที่ใช้ lithology เดียวกัน (ประเภทและชื่อ) ไม่จำเป็นต้องมีลักษณะแม่เหล็กเหมือนกัน การจำแนกประเภทหินมักจะขึ้นอยู่กับความอุดมสมบูรณ์ของแร่ธาตุซิลิเกตที่โดดเด่น แต่การสะกดจิตจะถูกกำหนดโดยส่วนน้อยของเม็ดแร่แม่เหล็กเช่นเหล็กออกไซด์ แร่แม่เหล็กที่เป็นหินที่สำคัญ ได้แก่ เหล็กออกไซด์และซัลไฟด์

แม้ว่าคุณสมบัติทางแม่เหล็กของหินที่ใช้การจำแนกประเภทเดียวกันอาจแตกต่างกันไปในแต่ละระดับ แต่คุณสมบัติของสนามแม่เหล็กโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับประเภทของหินและองค์ประกอบโดยรวม คุณสมบัติทางแม่เหล็กของหินโดยเฉพาะสามารถเข้าใจได้ค่อนข้างดีหากมีข้อมูลเฉพาะเกี่ยวกับคุณสมบัติแม่เหล็กของวัสดุผลึกและแร่ธาตุรวมทั้งผลกระทบของคุณสมบัติเหล่านั้นจากปัจจัยต่างๆเช่นอุณหภูมิความดันองค์ประกอบทางเคมีและขนาด ของธัญพืช ความเข้าใจได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมโดยข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการที่คุณสมบัติของหินทั่วไปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยาและวิธีการที่แตกต่างกันไปตามเงื่อนไขที่แตกต่าง