Изучение глубинного строения и состава земной коры
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
инералах, которое в свою очередь обусловливает дифференциацию образцов слюд по условиям минералообразования.
Эти результаты позволяют сделать обобщающий вывод, что одинаковый характер изменения низкотемпературной электропроводности в слюдах обусловлен одинаковым механизмом дегидроксилации.
Согласно полученным результатам в интервале между 400-600 C происходит нарушение экспоненциального закона температурной зависимости электропроводности (2.3). Проводимость во всех образцах проходит через максимум, а затем через минимум. Аналогичное изменение проводимости было установлено также для мусковитов [Гусейнов, 1989] и для глауконитов существенно алюминиевого состава [Гусейнов, 2000]. Это доказывает, что значительное понижение содержания калия в сериците, по сравнению с мусковитом, не нарушает механизм аномального изменения электропроводности.
В некоторых случаях причиной аномального изменения температурной зависимости электропроводности в некоторых структурах может быть дегидратация. Как известно, эндотермический эффект выделения конституционной воды в серицитах происходит при 800-1000C. Для получения дополнительной информации нами был проведен дифференциальный термический анализ (ДТА) образца серицит 2, который показал наличие эндотермического эффекта в интервале температур 800-100C с максимумом при температуре около 850C (рис.6). Это позволяет сделать вывод, что дегидратация не является непосредственной причиной аномального изменения проводимости, так как аномальный эффект наблюдается в интервале 400-600C.
При исследовании электропроводности мусковитов было установлено, что термохимическая природа аномального эффекта обусловлена переходом аморфной фазы кластерных ансамблей атомов алюминия октаэдрического слоя в кристаллическую фазу при участии протонов гидроксильных групп в процессе нагревания минерала [Гусейнов, 1989]. Поэтому, учитывая идентичность минералогических особенностей серицита и мусковита, можно полагать, что механизм аномального изменения проводимости в этих минералах в интервале 400-600C имеет единую природу.
Анализ экспериментальных результатов данного исследования электропроводности серицитов, а также результатов по исследованию мусковитов и глауконитов [Гусейнов, 1989; Гусейнов, 2000], приводит к заключению, что аномальное изменение электропроводности между 400 и 600C есть общее свойство этих слюдистых минералов, так называемых диоктаэдрических слюд, в которых только 2/3 от общего числа октаэдрических позиций в структуре заселены катионами алюминия.
При дальнейшем повышении температуры выше 600 C в исследованных минералах наблюдаются вариации величины проводимости вплоть до 850 C, что можно объяснить процессом окончательного выделения конституционной воды. Затем следуют участки с максимальным значением энергии активации, эти участки следует отнести к собственной проводимости. При этих температурах концентрация вакансий, обеспечивающих электропроводность кристаллов, полностью определяется температурой, их концентрация экспоненциально растет с температурой, так что роль предшествующего количества вакансий становится пренебрежимо малой. Энергия активации в этой области складывается из энергии образования Eg и энергии перемещения Em вакансии. Температурная зависимость электропроводности в этом случае описывается экспоненциальной зависимостью (1.8):
st = s0 exp [-(Eg + Em ) /k T].
Максимальное значение E0 собственной проводимости имеет серицит 3 - 1.92 эВ. Такая величина энергии активации собственной проводимости (порядка 2 эВ) является вполне характерной для многих ионных кристаллов [Лидьярд, 1962].
После 900 C во всех образцах наблюдается излом, при этом энергия активации резко уменьшается до величины 0.20-0.30 эВ. С этим изломом сопряжены эндотермические эффекты дегидратации в серицитах (рис.5). При этих температурах в исследуемом минерале происходят значительные структурные изменения, обусловленные потерей воды и началом разрушения кристаллической решетки [Цветков, Вальяшихина, 1956]. Поэтому можно сделать вывод, что процессы, лежащие в основе этих явлений, и приводят к наблюдаемому на графике lg ? = f(1/T) выше 900C характеру изменения электропроводности.
Выводы (Заключение)
1. Кратко рассмотрены физические основы и теория явлений ионной электропроводности в твердых диэлектриках.
. Сделан обзор по экспериментальным исследованиям электропроводности главных породообразующих минералов земных недр и некоторых их синтетических аналогов при высоких температурах. На этой основе сделано обоснование выбора темы дипломной работы.
. Исследована температурная зависимость электропроводности образцов серицитов в температурном интервале 100- 1000C.
.Установлено, что общие закономерности изменения температурной зависимости электропроводности исследованных образцов серицитов подчиняются теории ионной проводимости кристаллов. Согласно полученным экспериментальным результатам зависимость удельной электропроводности s от абсолютной температуры T для исследованных образцов в системе координат lg s = f(1/T) состоит из нескольких прямолинейных отрезков, имеет возрастающий характер и на каждом из отрезков описывается экспоненциальной функцией s = s0 exp (-E/kT), где s0 - предэкспоненциальный множитель; E - энергия активации проводимости.
. Согласно полученным результатам, в интервале 400-600C наблюдается аномальный характер изменения электропроводности с темпе