Električna svojstva
Električnu prirodu materijala karakteriziraju njegova vodljivost (ili obrnuto, njegov otpor, dielektrična konstanta i koeficijenti koji ukazuju na brzinu njihove promjene s temperaturom, učestalošću na kojoj se vrši mjerenje itd.). Za stijene s nizom kemijskog sastava, kao i promjenjivim fizičkim svojstvima poroznosti i sadržaja tekućine, vrijednosti električnih svojstava mogu se uvelike razlikovati.
Otpor (R) je definiran kao jedan ohm kada potencijalna razlika (napon; V) kroz uzorak veličine jednog volta stvara struju (i) jednog ampera; to jest V = Ri. Električni otpor (ρ) je svojstveno svojstvo materijala. Drugim riječima, on je svojstven i ne ovisi o veličini uzorka ili trenutnom putu. Povezana je s otporom R = ρL / A gdje je L duljina uzorka, A je površina presjeka uzorka, a jedinice ρ su ohm-centimetar; 1 ohm centimetar jednak je 0,01 ohm-metar. Vodljivost (σ) jednaka je 1 / ρ ohm -1 · centimetar -1 (ili nazivamo mhos / cm). U SI jedinicama dano je u mhos / metar, ili siemens / metar.
Neke reprezentativne vrijednosti električnog otpora stijena i ostalih materijala navedene su u tablici. Materijali koji se obično smatraju „dobre” vodiča imaju otpor od 10 -5 -10 Ohm-cm (10 -7 -10 -1 om metara) i vodljivost 10-10 7 mho / metar. Onih koji su klasificirani kao međuvodova imaju otpornost 100-10 9 Ohm-cm (1-10 7 Ohm-m) i provodljivosti od 10 -7 -1 mho / metar. "Loši" vodiči, poznati i kao izolatori, imaju otpornost 10 10 - 10 17 oma centimetara (10 8 - 10 15 ohm-metar) i vodljivost od 10 do 15 - 10 -8. Morska voda je mnogo bolji provodnik (tj. Ima niži otpor), nego slatka voda zahvaljujući većem sadržaju otopljenih soli; suha stijena je vrlo otporna. U podzemlju su pore obično u određenoj mjeri ispunjene tekućinom. Otpornost materijala ima širok raspon - bakar se, na primjer, razlikuje od kremena za 22 veličine.
Tipični otpornosti
| materijal | otpornost (centimetar oma) | |
|---|---|---|
| morska voda (18 ° C) | 21 | |
| nekontaminirana površinska voda | 2 (10 4) | |
| destilirana voda | 0,2–1 (10 6) | |
| voda (4 ° C) | 9 (10 6) | |
| led | 3 (10 8) | |
| stijene in situ | ||
| sedimentaran | glina, mekani škriljac | 100–5 (10 3) |
| tvrdi škriljac | 7–50 (10 3) | |
| pijesak | 5–40 (10 3) | |
| pješčar | (10 4) - (10 5) | |
| glacijalna morana | 1–500 (10 3) | |
| porozni vapnenac | 1–30 (10 4) | |
| gusti vapnenac | > (10 6) | |
| kamena sol | (10 8) - (10 9) | |
| ognjen | 5 (10 4) - (10 8) | |
| metamorfičan | 5 (10 4) –5 (10 9) | |
| stijena u laboratoriju | ||
| suhi granit | 10 12 | |
| minerali | ||
| bakar (18 ° C) | 1,7 (10 -6) | |
| grafit | 5–500 (10 −4) | |
| pirotita | 0,1-0,6 | |
| kristali magnetita | 0,6-0,8 | |
| piritna ruda | 1– (10 5) | |
| magnetitna ruda | (10 2) –5 (10 5) | |
| kromitna ruda | > 10 6 | |
| kvarc (18 ° C) | (10 14) - (10 16) | |
Za visokofrekventne izmjenične struje električnim odzivom stijene dijelom upravlja dielektrična konstanta, ε. To je kapacitet stijene za spremanje električnog naboja; to je mjera polarizibilnosti u električnom polju. U cgs jedinicama, dielektrična konstanta je 1,0 u vakuumu. U SI jedinicama daje se u faradama po metru ili u odnosu omjera specifičnog kapaciteta materijala i specifičnog kapaciteta vakuuma (koji je 8,85 × 10 -12 farad po metru). Dielektrična konstanta ovisi o temperaturi i frekvenciji za one frekvencije znatno veće od 100 hertza (ciklusi u sekundi).
Električna kondukcija u stijenama događa se pomoću (1) provođenja tekućine - tj. Elektrolitičkog provođenja ionskim prijenosom u briljantnim vodama pora - i (2) metalne i poluvodičke (npr. Neke sulfidne rude) elektronske provodljivosti. Ako stijena ima bilo kakvu poroznost i sadrži tekućinu, fluid obično dominira odzivom vodljivosti. Vodljivost stijene ovisi o vodljivosti tekućine (i njegovom kemijskom sastavu), stupnju zasićenosti tekućine, poroznosti i propusnosti te temperaturi. Ako stijene gube vodu, kao i kod sabijanja klastičnih sedimentnih stijena na dubini, njihova se otpornost obično povećava.
Magnetska svojstva
Magnetska svojstva stijena proizlaze iz magnetskih svojstava sastojaka mineralnih zrna i kristala. Obično se samo mali dio stijene sastoji od magnetskih minerala. Upravo taj mali dio zrna određuje magnetska svojstva i magnetizaciju stijene kao cjeline, s dva rezultata: (1) magnetska svojstva određene stijene mogu se uvelike razlikovati unutar određenog tijela ili strukture stijene, ovisno o kemijskim nehomogenostima, uvjete taloženja ili kristalizacije i što se događa s stijenom nakon stvaranja; i (2) stijene koje imaju istu litologiju (tip i naziv) ne moraju nužno imati iste magnetske karakteristike. Litološke klasifikacije obično se temelje na obilju dominantnih silikatnih minerala, ali magnetiziranje je određeno manjom frakcijom takvih magnetskih mineralnih zrna kao što su željezovi oksidi. Glavni magnetski minerali koji stvaraju stijene su željezni oksidi i sulfidi.
Iako se magnetska svojstva stijena koje dijele istu klasifikaciju mogu razlikovati od stijene do stijene, opća magnetska svojstva ipak ovise o vrsti stijene i ukupnom sastavu. Magnetska svojstva pojedine stijene mogu se dobro razumjeti pod uvjetom da se imaju određene informacije o magnetskim svojstvima kristalnih materijala i minerala, kao i o tome kako na ta svojstva utječu čimbenici poput temperature, tlaka, kemijskog sastava i veličine od žitarica. Razumijevanje je dodatno poboljšano informacijom o tome kako svojstva tipičnih stijena ovise o geološkom okolišu i kako se razlikuju u različitim uvjetima.
