Изучение глубинного строения и состава земной коры
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
p>
Для получения надежных воспроизводимых результатов измерения производились при стабилизированной в течение 5-10 мин. температуре образца. Электропроводность исследуемых минералов определялась по двум значениям, полученным при прохождении тока в двух взаимно противоположных направлениях.
Для проверки возможного прорастания материала электродов внутрь объема образца при высоких температурах были проведены измерения электропроводности одного и того же образца минерала при нескольких циклах нагрев -охлаждение уже измеренного образца. Увеличения электропроводности при этих измерениях, свидетельствующее об отмеченном прорастании, не наблюдалось.
Расчет удельной электропроводности исследованного s образца производился по формуле
s = l/Rs, (2.1)
где l - толщина образца, R - измеряемое сопротивление, s - площадь верхнего электрода.
Оценка точности измерения электропроводности образцов. В соответствии с формулой (3) относительная погрешность в измерении электропроводности будет складываться из следующих погрешностей:
Ds /s =Dl/l + DR/R + Ds/s. (2.2)
Сопротивление образца измерялось мостом Р4053, позволяющим осуществлять измерения с точностью 2%. Измерение размеров образца проводилось с точностью 5*10 -3 см, что позволяло измерить толщину образца с точностью 0,5%, а погрешность определения площади поперечного сечения образца не превышала 0,2%. Согласно выражению (4), погрешность в определении удельной электропроводности в этом случае не превышала 3%.
. Объект исследования
Исследованные в дипломной работе образы минерала серицита являются дисперсными разновидностями мусковита из группы слюд. Слюды относятся к слоистым алюмосиликатам. Их основной структурной единицей является слой, в котором сетка катионов в октаэдрической координации заключена между двумя сетками кремнекислородных тетраэдров. Атомы кислорода, находящиеся в вершинах тетраэдров, связываются с атомами Al в мусковите или атомами Fe и Mg - в биотите и флогопите. Между слоями располагаются также гидроксильные группы, связанные только с Al, Mg или Fe. Благодаря такому размещению межслоевых катионов получается двойной прочно связанный силикатный пакет, обе внешние поверхности которого представлены основаниям тетраэдров. В кремнекислородном слое часть ионов кремния может замещаться на алюминий, вследствие чего в пакете создается отрицательный электрический заряд. В этом случае пакеты связываются друг с другом компенсаторными ионами калия. Эти связи пакетов посредством ионов калия непрочны, в результате чего слюды обладают весьма хорошей спайностью параллельно слоям [Брэгг, Кларингбулл, 1967].
Благодаря однотипности строения все минеральные разновидности слюд имеют ряд общих свойств. Все они кристаллизуются в моноклинной системе и имеют гексагональный облик кристаллов. Они обладают малой твердостью и являются высокоомными диэлектриками.
Химический состав природных слюд достаточно сложен. Общий химический состав минералов группы слюд выражается формулой
Yn-6Z8O20(OH,F)
. Тетраэдрическую группу (Z) составляют Si и Al, октаэдрическую (Y) - Al, Fe, Mg и Li. В группе межслоевых катионов (X) главную роль играют K, Na и Ca.
Серицит - это тонкочешуйчатая (дисперсная) светлая слюда, сходная по структуре с мусковитом, отличается от него частичной гидратированностью, пониженным содержанием K2O и повышенным SiO2 и MgO. Особенности структуры мусковита рассмотрены выше. Исследовано три образца серицита из полиметаллических месторождений Кацдаг и Филизчай (Азербайджан). Содержание главнейших окислов в образцах (в %) : серицит 2 - SiO2-54.05, Al2O3-17.15, FeO-8.78, Fe2O3-8.55, K2O-3.38, Na2O-0.60; серицит 3 - SiO2-52.50, Al2O3-12.75, FeO-5.22, Fe2O3-5.22, K2O-0.78, Na2O-0.34;
. Исследование температурной зависимости электропроводности серицитов в интервале 100 - 1000 C
Температурная зависимость электропроводности серицитов в интервале температур от 100C до 1000C исследована по методике, приведенной выше. Результаты экспериментального исследования температурной зависимости электропроводности представлены на рис. 5 в виде графических зависимостей в следующих координатах: по оси абсцисс откладываем величины, пропорциональные обратной абсолютной температуре 1000/T, а по оси ординат откладываем значения логарифма удельной электропроводности lg s, т.е. строим зависимость lg s = f(1/T). Из экспериментальных результатов, исходя из значений тангенса угла наклонов каждого из прямолинейных участков на графиках lg s = f(1/T), были рассчитаны значения энергии активации E электропроводности и lg s0 для каждого температурного интервала.
Значения параметров, характеризующих электропроводность исследованных образцов на всем рассматриваемом температурном интервале (энергии активации E и логарифмы предэкспоненциальных множителей lg s0) приведены в таблице 1.
Как видно из рис.5, результаты исследования зависимости удельной электропроводности ? серицитов от абсолютной температуры T в координатах lg ? = f(1/T), представляют собой семейство прямых, проявляющих изломы. Прямолинейный характер зависимости lg ?= f(1/T) на каждом из прямолинейном участков графика свидетельствует о выполнении на каждом из прямолинейных участков графика экспоненциальной зависимости удельной электропроводности от абсолютной температуры
? = ?0 exp (-E0/kT), (2.3)
где ?0- предэкспоненциальный множитель, E0- энергия активации проводимости, k - постоянная Больцмана. Исключение составляет интервал между 450 и 600C