الخواص الكهربائية
تتميز الطبيعة الكهربائية للمادة بإيصاليتها (أو ، عكسًا ، مقاومتها) وثابتها العازلة ، والمعاملات التي تشير إلى معدلات تغير هذه مع درجة الحرارة ، والتردد الذي يتم إجراء القياس ، وما إلى ذلك. بالنسبة للصخور مع مجموعة من التركيب الكيميائي وكذلك الخصائص الفيزيائية المتغيرة للمسامية ومحتوى السوائل ، يمكن أن تختلف قيم الخواص الكهربائية على نطاق واسع.
يتم تعريف المقاومة (R) بأنها أوم واحد عندما ينتج فرق الجهد (الجهد ؛ V) عبر عينة بحجم فولت واحد تيارًا (i) من أمبير واحد ؛ أي V = Ri. المقاومة الكهربائية (ρ) هي خاصية ذاتية للمادة. وبعبارة أخرى ، فهي متأصلة ولا تعتمد على حجم العينة أو المسار الحالي. ترتبط بالمقاومة بـ R = ρL / A حيث L هو طول العينة ، A هي منطقة المقطع العرضي للعينة ، ووحدات ρ هي سنتيمتر أوم ؛ 1 أوم سم يساوي 0.01 أوم متر. الموصلية (σ) تساوي 1 / hm أوم -1 · سنتيمتر -1 (أو يطلق عليها mhos / سم). في وحدات SI ، يتم إعطاؤه بوحدة mhos / meter أو siemens / meter.
يتم سرد بعض القيم التمثيلية للمقاومة الكهربائية للصخور والمواد الأخرى في الجدول. المواد التي تعتبر بشكل عام موصلات "جيدة" لها مقاومة من 10 - 5 - 10 سم - (10 - 7 - 10 - 1 متر - متر) وموصلية 10 - 10 7 متر / متر. تلك التي تصنف على أنها موصلات وسيطة لها مقاومة من 100 إلى 10 9 سم (1-10 7 أوم-متر) وموصلية 10 -7 –1 mhos / متر. "الفقراء" الموصلات، المعروف أيضا باسم العوازل، لديها مقاومة لل10 10 -10 17 أوم سنتيمترا (10 8 -10 15 أوم متر) والموصلية من 10 -15 -10 -8. مياه البحر موصل أفضل بكثير (أي أنها أقل مقاومة) من المياه العذبة بسبب محتواها العالي من الأملاح الذائبة ؛ الصخر الجاف مقاوم للغاية. في باطن الأرض ، عادة ما يتم ملء المسام إلى حد ما بالسوائل. مقاومة المواد لها نطاق واسع - النحاس ، على سبيل المثال ، يختلف عن الكوارتز بـ 22 مرتبة من حيث الحجم.
المقاومة النموذجية
| مواد | المقاومة (سم أوم) | |
|---|---|---|
| مياه البحر (18 درجة مئوية) | 21 | |
| المياه السطحية غير الملوثة | 2 (10 4) | |
| ماء مقطرة | 0.2-1 (10 6) | |
| ماء (4 درجات مئوية) | 9 (10 6) | |
| جليد | 3 (10 8) | |
| الصخور في الموقع | ||
| رسوبي | الطين ، الصخر الطري | 100-5 (10 3) |
| الصخر الزيتي | 7-50 (10 3) | |
| رمال | 5-40 (10 3) | |
| حجر رملي | (10 4) - (10 5) | |
| الركام الجليدي | 1–500 (10 3) | |
| مسامي من الحجر الجيري | 1-30 (10 4) | |
| الحجر الجيري الكثيف | > (10 6) | |
| الملح الصخري | (10 8) - (10 9) | |
| نارية | 5 (10 4) - (10 8) | |
| المتحولة | 5 (10 4) –5 (10 9) | |
| الصخور في المختبر | ||
| الجرانيت الجاف | 10 12 | |
| المعادن | ||
| نحاس (18 درجة مئوية) | 1.7 (10 −6) | |
| الجرافيت | 5-500 (10 -4) | |
| pyrrhotite | 0.1–0.6 | |
| بلورات المغنتيت | 0.6-0.8 | |
| خام البيريت | 1– (10 5) | |
| خام الماغنتيت | (10 2) –5 (10 5) | |
| خام الكروميت | > 10 6 | |
| الكوارتز (18 درجة مئوية) | (10 14) - (10 16) | |
بالنسبة للتيارات المتناوبة عالية التردد ، يتم التحكم في الاستجابة الكهربائية للصخور جزئيًا بواسطة ثابت العزل الكهربائي ε. هذه هي قدرة الصخور على تخزين الشحنة الكهربائية. إنه مقياس الاستقطاب في المجال الكهربائي. في وحدات cgs ، يكون ثابت العزل الكهربائي 1.0 في الفراغ. في وحدات SI، يتم منحها في الفارادات المتر أو من حيث نسبة قدرة محددة من المواد إلى قدرة محددة من فراغ (والذي هو 8.85 × 10 -12 الفارادات المتر). ثابت العزل الكهربائي هو دالة لدرجة الحرارة والتردد لتلك الترددات فوق 100 هرتز (دورة في الثانية).
يحدث التوصيل الكهربائي في الصخور عن طريق (1) توصيل السوائل — أي التوصيل الكهربائي بواسطة النقل الأيوني في مسام الماء المالح — و (2) المعدني وأشباه الموصلات (على سبيل المثال ، بعض خامات الكبريتيد). إذا كانت الصخرة تحتوي على مسامية واحتوت على سوائل ، فإن السائل يسيطر عادةً على استجابة الموصلية. تعتمد الموصلية الصخرية على موصلية المائع (وتكوينه الكيميائي) ، ودرجة تشبع السوائل ، والمسامية والنفاذية ، ودرجة الحرارة. إذا فقدت الصخور الماء ، كما هو الحال مع انضغاط الصخور الرسوبية في العمق ، تزداد مقاومتها عادة.
الخواص المغناطيسية
تنشأ الخواص المغناطيسية للصخور من الخواص المغناطيسية للحبيبات المعدنية والبلورات. عادة ، يتكون جزء صغير فقط من الصخور من معادن مغناطيسية. هذا الجزء الصغير من الحبوب هو الذي يحدد الخواص المغناطيسية ومغنطة الصخور ككل ، مع نتيجتين: (1) قد تختلف الخواص المغناطيسية لصخرة معينة بشكل كبير داخل جسم أو هيكل صخري معين ، اعتمادًا على عدم التجانس الكيميائي وظروف الترسيب أو التبلور وما يحدث للصخر بعد التكوين ؛ و (2) الصخور التي تشترك في نفس الليثولوجيا (النوع والاسم) لا تحتاج بالضرورة إلى نفس الخصائص المغناطيسية. عادة ما تعتمد التصنيفات الليثولوجية على وفرة معادن السيليكات السائدة ، ولكن يتم تحديد المغنطة بالجزء الصغير من الحبوب المعدنية المغناطيسية مثل أكاسيد الحديد. المعادن المغناطيسية الرئيسية التي تشكل الصخور هي أكاسيد الحديد والكبريتيدات.
على الرغم من أن الخصائص المغناطيسية للصخور التي تشترك في نفس التصنيف قد تختلف من صخرة إلى صخرة ، إلا أن الخواص المغناطيسية العامة تعتمد عادةً على نوع الصخور والتكوين العام. يمكن فهم الخصائص المغناطيسية لصخرة معينة جيدًا بشرط أن يكون لدى المرء معلومات محددة حول الخصائص المغناطيسية للمواد والمعادن البلورية ، وكذلك حول كيفية تأثر هذه الخصائص بعوامل مثل درجة الحرارة والضغط والتركيب الكيميائي والحجم من الحبوب. يتم تعزيز الفهم بمعلومات حول كيفية اعتماد خصائص الصخور النموذجية على البيئة الجيولوجية وكيف تختلف باختلاف الظروف.
