Електрически свойства
Електрическата природа на даден материал се характеризира с неговата проводимост (или, обратно, неговото съпротивление) и неговата диелектрична константа, и коефициентите, които показват скоростта на промяна на тях с температура, честота, с която се извършва измерване и т.н. За скали с диапазон на химичен състав, както и с променливи физични свойства на порьозност и съдържание на течност, стойностите на електрическите свойства могат да варират в широки граници.
Съпротивлението (R) се дефинира като едно ома, когато потенциална разлика (напрежение; V) в образец с една волтова величина произвежда ток (i) от един ампер; тоест V = Ri. Електрическото съпротивление (ρ) е присъщо свойство на материала. С други думи, тя е присъща и не зависи от размера на извадката или текущия път. Тя е свързана с съпротивление от R = ρL / A, където L е дължината на образеца, A е площта на напречното сечение на образеца, а единиците от ρ са ом-сантиметър; 1 ом-сантиметър се равнява на 0,01 ома-метър. Проводимостта (σ) е равна на 1 / ρ ohm -1 · сантиметър -1 (или наричана mhos / cm). В единици SI той се дава в mhos / meter или siemens / meter.
Някои представителни стойности на електрическо съпротивление на скали и други материали са изброени в таблицата. Материали, които обикновено се считат за "добри" проводници имат съпротивление от 10 -5 -10 ома-cm (10 -7 -10 -1 ома-метър) и проводимост от 10-10 7 mhos / m. Тези, които са класифицирани като междинни проводници, имат съпротивление 100–10 9 ома-сантиметър (1–10 7 ом-метър) и проводимост 10–7 –1 mhos / метър. "Лоши" проводници, известен също като изолатори, имат съпротивление от 10 10 -10 17 ома-cm (10 8 -10 15 ома-метър) и проводимост от 10 -15 -10 -8. Морската вода е много по-добър проводник (т.е. има по-ниско съпротивление), отколкото сладката вода поради по-високото си съдържание на разтворени соли; сухата скала е много резистивна. В подземната повърхност порите обикновено се пълнят до известна степен с течности. Съпротивлението на материалите има широк диапазон - медта например се различава от кварца с 22 порядъка.
Типични съпротивления
| материал | съпротивление (ом-сантиметър) | |
|---|---|---|
| морска вода (18 ° C) | 21 | |
| незамърсена повърхностна вода | 2 (10 4) | |
| дестилирана вода | 0,2–1 (10 6) | |
| вода (4 ° C) | 9 (10 6) | |
| лед | 3 (10 8) | |
| скали in situ | ||
| утаечен | глина, меки шисти | 100–5 (10 3) |
| твърд шисти | 7–50 (10 3) | |
| пясък | 5–40 (10 3) | |
| пясъчник | (10 4) - (10 5) | |
| ледникова морена | 1–500 (10 3) | |
| порест варовик | 1–30 (10 4) | |
| плътен варовик | > (10 6) | |
| каменна сол | (10 8) - (10 9) | |
| вулканичен | 5 (10 4) - (10 8) | |
| метаморфни | 5 (10 4) –5 (10 9) | |
| скали в лаборатория | ||
| сух гранит | 10 12 | |
| полезни изкопаеми | ||
| мед (18 ° C) | 1,7 (10 −6) | |
| графит | 5–500 (10 −4) | |
| пиротит | 0.1-0.6 | |
| кристали магнетит | 0.6-0.8 | |
| пиритна руда | 1– (10 5) | |
| магнетитна руда | (10 2) –5 (10 5) | |
| хромитна руда | > 10 6 | |
| кварц (18 ° C) | (10 14) - (10 16) | |
При променливи токове с висока честота електрическата характеристика на скалата се управлява отчасти от диелектричната константа, ε. Това е способността на скалата да съхранява електрически заряд; тя е мярка за поляризируемост в електрическо поле. В cgs единици диелектричната константа е 1,0 във вакуум. В единици SI се дава във фаради на метър или по отношение на съотношението на специфичния капацитет на материала към специфичния капацитет на вакуум (което е 8,85 × 10 -12 фара на метър). Диелектричната константа е функция на температурата и на честотата за тези честоти доста над 100 херца (цикли в секунда).
Електрическата проводимост се осъществява в скалите чрез (1) проводимост на флуида - т.е. електролитична проводимост чрез йонно пренасяне във воднисти порови води и (2) метална и полупроводникова (напр. Някои сулфидни руди) електронна проводимост. Ако скалата има някаква порьозност и съдържа течност, течността обикновено преобладава в реакцията на проводимост. Скалната проводимост зависи от проводимостта на флуида (и неговия химичен състав), степента на насищане на течността, порьозността и пропускливостта и температурата. Ако скалите губят вода, както при уплътняването на кластични утаечни скали на дълбочина, тяхното съпротивление обикновено се увеличава.
Магнитни свойства
Магнитните свойства на скалите произтичат от магнитните свойства на съставните минерални зърна и кристали. Обикновено само малка част от скалата се състои от магнитни минерали. Именно тази малка част от зърната определя магнитните свойства и намагнетизирането на скалата като цяло, с два резултата: (1) магнитните свойства на дадена скала могат да варират значително в рамките на дадено скално тяло или структура, в зависимост от химическите нееднородности, условия на отлагане или кристализация и какво се случва със скалата след образуването; и (2) скалите, които споделят една и съща литология (тип и име), не е задължително да имат едни и същи магнитни характеристики. Литологичните класификации обикновено се основават на изобилието от доминиращи силикатни минерали, но намагнитването се определя от незначителната част на такива магнитни минерални зърна като железни оксиди. Основните скалнообразуващи магнитни минерали са железни оксиди и сулфиди.
Въпреки че магнитните свойства на скалите, споделящи една и съща класификация, могат да варират от скала до скала, въпреки това общите магнитни свойства обикновено зависят от типа скала и цялостния състав. Магнитните свойства на определена скала могат да бъдат добре разбрани при условие, че човек има конкретна информация за магнитните свойства на кристалните материали и минерали, както и за това как тези свойства се влияят от такива фактори като температура, налягане, химичен състав и размер от зърната. Разбирането се подобрява допълнително от информация за това как свойствата на типичните скали зависят от геоложката среда и как те варират при различни условия.
