Електри́чні власти́вості гірськи́х порі́д (рос. электрические свойства горных пород, англ. electric properties of rocks, нім. elektrische Gesteinseigenschaften f pl) — властивості, які визначаються електричним опором гірських порід або їх електропровідністю (що є зворотною електроопору), а також діелектричною проникністю.
Класифікація
Залежно від електропровідності усі мінерали розділяються на три групи:
- – провідники з питомою електропровідністю 10-1 ≤ ρ ≤ 104 Сим/м. До про-відників відносяться самородні метали, багато сульфідних мінералів, графіт, ільменіт, рутил, титаномагнетит та ін.;
- – напівпровідники з питомою електропровідністю 10-2 ≤ ρ ≤ 10-10 Сим/м. До напівпровідників відносяться гранат, лімоніт, гематит, сидерит, молібденіт, псиломелан, станін та ін.;
- – непровідники з питомою електропровідністю 10-11 ≤ ρ ≤ 10-20 Сим/м. До непровідників відносяться алмаз, каситерит, шеєліт, кварц, кальцит та ін.
Гірські породи (Г.п.) здебільшого є напівпровідниками, частина їх — діелектрики. В таблиці нижче подано питомий електричний опір rп деяких г.п. та відносну діелектричну проникність (ε) деяких г.п.
Речовина | rп, ом•м | ε | Речовина | rп, ом•м | ε |
---|---|---|---|---|---|
Повітря | ∞ | 1,0006 | 10² | - | |
Вода | 105 | 80,0 | 105 | - | |
Лід | 6,7·105 | 79,0 | 10³ | - | |
Нафта | 1010 | 2,0—2,7 | Роговик піроксеновий | 10³—104 | 11,0 |
Аргіліт | 10² | 6,0—8,0 | Кам'яне вугілля | 10³—1012 | 3,0—15,0 |
Глина | 106 | 7,0—12,0 | Вапняк тонкозернистий | 105 | 7,0—11,0 |
Гнейс | 10²—107 | 8,0—15,0 | Кварцит | 105 | 7,0 |
Граніт | 10²—107 | 4,9—9,0 | Мармур | 10²—105 | 8,3 |
Габро | 10²—105 | 17,5 | Порфір кварцовий | 10² | 14,0—17,0 |
Діорит | 10²—108 | 8,0—9,0 | Перидотит | 10²—10³ | 8,6 |
Діабаз | 10²—106 | 14,4—28,5 | Сланець серицитовий | 104 | 11,0—12,0 |
Вапняк | 10²—10³ | 8,0—15,0 | Скарн нерудний | 108—109 | 4,0—8,0 |
Пісковик | 108 | 9,0—11,0 | Серпентиніт | 10³—104 | 11,2 |
104—105 | - | Сієніт | 10²—105 | 7,0—14,0 |
Що впливає
На електричні властивості гірських порід впливає вологість, вміст солей, мінеральних домішок, орієнтація вимірювань (вздовж чи впоперек шару), температура порід, частотні характеристики електричного поля, структура мінералів тощо.
Наявність прожилок рудних матеріалів суттєво підвищує електропровідність г.п. Домішки часто дають той же ефект.
Цементація, навпаки, знижує електропровідність, оскільки цементуючими речовинами є речовини з великим опором — кварц, гіпс, кальцит та ін.
Метаморфізм вугілля підвищує їх електропровідність, причому особливо різко при вмісті вуглецю понад 87 %.
Із збільшенням зольності електричний опір вугілля (при відсутності піриту) зростає. Вивітрювання та пористість також спричиняють зростання електроопору г.п.
Причому електричний опір деяких г.п. (пісковиків, вапняків, доломітів і т. д.) суттєво залежить від форми пор.
Зволоження та водонасичення порід може змінити їх електричний опір на декілька порядків, викликає збільшення діелектричної проникності г.п. При цьому особливо сильні зміни електропровідності спостерігаються на початку зволоження і для г.п., які в сухому стані мають високий питомий електричний опір.
Електропровідність пластових вод залежить від їх мінералізації.
Електропровідність нафт порівняно низька, тому нафтонасичені породи менш електропровідні (вирішальним у цьому випадку є мінеральний скелет г.п.).
З підвищенням температури електропровідність та діелектрична проникність г.п. зростає, що відповідає законам квантової теорії.
Причому це зростання найбільше для гірських порід з малою початковою електропровідністю. У деяких напівпровідникових мінералів з високою електропровідністю вона практично не залежить від температури (піротин). Крива (Т) інколи може мати екстремум-максимум. Електричний опір вугілля при його нагріванні до 100 °C різко падає, а потім до 200 °C — збільшується. Наступний нагрів до 800 °C характеризується найбільшим лінійним зниженням електроопору.
Електропровідність замерзлих порід, особливо пухких та тріщинуватих зменшується, причому різко після переходу в область нижче 0 °C, що, очевидно, пов'язано з більшим, ніж у води, електроопором льоду.
Чим характеризується
Електропровідність мінеральних частинок характеризується об’ємною і поверхневою складовими. Об’ємна електропровідність мінералу може коливатися у значних межах залежно від вмісту у мінеральних частинках сторонніх домішок. Поверхнева електропровідність залежить від стану поверхні, наявності на поверхні мінералу окисних плівок, вологи, поверхнево-активних речовин тощо. Природну поверхневу електропровідність мінералів у ряді випадків можна змінити в необхідному напрямку обробкою їх спеціальними реагентами. В результаті обробки збільшується різниця у електропровідності мінералів, особливо діелектриків, і отже поліпшуються умови їх розділення. На електричні властивості провідників обробка реагентами практично не впливає.
Див. також
Джерела
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Elektri chni vlasti vosti girski h pori d ros elektricheskie svojstva gornyh porod angl electric properties of rocks nim elektrische Gesteinseigenschaften f pl vlastivosti yaki viznachayutsya elektrichnim oporom girskih porid abo yih elektroprovidnistyu sho ye zvorotnoyu elektrooporu a takozh dielektrichnoyu proniknistyu Pitomij elektrichnij opir girskih poridKlasifikaciyaZalezhno vid elektroprovidnosti usi minerali rozdilyayutsya na tri grupi providniki z pitomoyu elektroprovidnistyu 10 1 r 104 Sim m Do pro vidnikiv vidnosyatsya samorodni metali bagato sulfidnih mineraliv grafit ilmenit rutil titanomagnetit ta in napivprovidniki z pitomoyu elektroprovidnistyu 10 2 r 10 10 Sim m Do napivprovidnikiv vidnosyatsya granat limonit gematit siderit molibdenit psilomelan stanin ta in neprovidniki z pitomoyu elektroprovidnistyu 10 11 r 10 20 Sim m Do neprovidnikiv vidnosyatsya almaz kasiterit sheyelit kvarc kalcit ta in Girski porodi G p zdebilshogo ye napivprovidnikami chastina yih dielektriki V tablici nizhche podano pitomij elektrichnij opir rp deyakih g p ta vidnosnu dielektrichnu proniknist e deyakih g p Pitomij opir ta vidnosna dielektrichna proniknist deyakih rechovin i girskih porid Rechovina rp om m e Rechovina rp om m e Povitrya 1 0006 10 Voda 105 80 0 105 Lid 6 7 105 79 0 10 Nafta 1010 2 0 2 7 Rogovik piroksenovij 10 104 11 0 Argilit 10 6 0 8 0 Kam yane vugillya 10 1012 3 0 15 0 Glina 106 7 0 12 0 Vapnyak tonkozernistij 105 7 0 11 0 Gnejs 10 107 8 0 15 0 Kvarcit 105 7 0 Granit 10 107 4 9 9 0 Marmur 10 105 8 3 Gabro 10 105 17 5 Porfir kvarcovij 10 14 0 17 0 Diorit 10 108 8 0 9 0 Peridotit 10 10 8 6 Diabaz 10 106 14 4 28 5 Slanec sericitovij 104 11 0 12 0 Vapnyak 10 10 8 0 15 0 Skarn nerudnij 108 109 4 0 8 0 Piskovik 108 9 0 11 0 Serpentinit 10 104 11 2 104 105 Siyenit 10 105 7 0 14 0Sho vplivayeNa elektrichni vlastivosti girskih porid vplivaye vologist vmist solej mineralnih domishok oriyentaciya vimiryuvan vzdovzh chi vpoperek sharu temperatura porid chastotni harakteristiki elektrichnogo polya struktura mineraliv tosho Nayavnist prozhilok rudnih materialiv suttyevo pidvishuye elektroprovidnist g p Domishki chasto dayut toj zhe efekt Cementaciya navpaki znizhuye elektroprovidnist oskilki cementuyuchimi rechovinami ye rechovini z velikim oporom kvarc gips kalcit ta in Metamorfizm vugillya pidvishuye yih elektroprovidnist prichomu osoblivo rizko pri vmisti vuglecyu ponad 87 Iz zbilshennyam zolnosti elektrichnij opir vugillya pri vidsutnosti piritu zrostaye Vivitryuvannya ta poristist takozh sprichinyayut zrostannya elektrooporu g p Prichomu elektrichnij opir deyakih g p piskovikiv vapnyakiv dolomitiv i t d suttyevo zalezhit vid formi por Zvolozhennya ta vodonasichennya porid mozhe zminiti yih elektrichnij opir na dekilka poryadkiv viklikaye zbilshennya dielektrichnoyi proniknosti g p Pri comu osoblivo silni zmini elektroprovidnosti sposterigayutsya na pochatku zvolozhennya i dlya g p yaki v suhomu stani mayut visokij pitomij elektrichnij opir Elektroprovidnist plastovih vod zalezhit vid yih mineralizaciyi Elektroprovidnist naft porivnyano nizka tomu naftonasicheni porodi mensh elektroprovidni virishalnim u comu vipadku ye mineralnij skelet g p Z pidvishennyam temperaturi elektroprovidnist ta dielektrichna proniknist g p zrostaye sho vidpovidaye zakonam kvantovoyi teoriyi Prichomu ce zrostannya najbilshe dlya girskih porid z maloyu pochatkovoyu elektroprovidnistyu U deyakih napivprovidnikovih mineraliv z visokoyu elektroprovidnistyu vona praktichno ne zalezhit vid temperaturi pirotin Kriva T inkoli mozhe mati ekstremum maksimum Elektrichnij opir vugillya pri jogo nagrivanni do 100 C rizko padaye a potim do 200 C zbilshuyetsya Nastupnij nagriv do 800 C harakterizuyetsya najbilshim linijnim znizhennyam elektrooporu Elektroprovidnist zamerzlih porid osoblivo puhkih ta trishinuvatih zmenshuyetsya prichomu rizko pislya perehodu v oblast nizhche 0 C sho ochevidno pov yazano z bilshim nizh u vodi elektrooporom lodu Chim harakterizuyetsyaElektroprovidnist mineralnih chastinok harakterizuyetsya ob yemnoyu i poverhnevoyu skladovimi Ob yemna elektroprovidnist mineralu mozhe kolivatisya u znachnih mezhah zalezhno vid vmistu u mineralnih chastinkah storonnih domishok Poverhneva elektroprovidnist zalezhit vid stanu poverhni nayavnosti na poverhni mineralu okisnih plivok vologi poverhnevo aktivnih rechovin tosho Prirodnu poverhnevu elektroprovidnist mineraliv u ryadi vipadkiv mozhna zminiti v neobhidnomu napryamku obrobkoyu yih specialnimi reagentami V rezultati obrobki zbilshuyetsya riznicya u elektroprovidnosti mineraliv osoblivo dielektrikiv i otzhe polipshuyutsya umovi yih rozdilennya Na elektrichni vlastivosti providnikiv obrobka reagentami praktichno ne vplivaye Div takozhElektrichni vlastivosti mineraliv Elektrichni yavishaDzherelaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2004 T 1 A K 640 s ISBN 966 7804 14 3