Изучение глубинного строения и состава земной коры
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
механизма ионной проводимости.
Достаточно широко изучена электропроводность породообразующего минерала кварца, который входит в состав значительного числа пород в земной коре. Кварц характеризуется высоким электросопротивлением в широком диапазоне температур и сильно выраженной анизотропией электрических параметров, которая с повышением температуры несколько уменьшается [Пархоменко и др., 1972; Слуцкий, 1976; Челидзе и др., 1979]. Наиболее резко анизотропия электропроводности проявляется вдоль оптической и электрических осей. В работе [Пархоменко и др., 1972] установлено, что у монокристалла кварца r вдаль оптической оси на два порядка меньше, чем в направлении электрической оси. Эти результаты нашли подтверждение в работе [Челидзе и др., 1979].
Кроме того, как известно, существует несколько полиморфных модификаций кварца, устойчивых при определенных температурах и атмосферном давлении: a-кварц при 573С переходит в высокотемпературную модификацию b -кварц, который кристаллизуется в гексагональной сингонии, а при 870 С наблюдается переход b-кварц b -тридимит. Представлялось, что в связи со смещением центров кремнекислородных тетраэдров, происходящим при 573 С, и значительным изменением объема при 870 C эти переходы должны сопровождаться скачкообразным изменением электропроводности.
В работе [Челидзе и др., 1979] в монокристалле кварца методом электропроводности зафиксированы эти переходы. Авторы отмечают, что величина скачка s при этом в разных кристаллографических направлениях неодинакова. Дальнейшие исследования на монокристаллах естественного и искусственного кварцита и агата также позволили авторам [Челидзе и др., 1984] установить, что наблюдаемые аномалии электропроводности связаны с a-b и b- тридимит переходами в кварце.
В то же время в исследованиях авторов [Пархоменко и др., 1972; Слуцкий, 1976] таких четко выраженных переходов не зарегистрировано. Отсутствие влияния a-b перехода на электропроводность порошка кварца в [Слуцкий, 1976] объясняется тем, что интегральный эффект изменения s из-за произвольной ориентации кристаллов в образце становится одного порядка с точностью измерений и поэтому не фиксируется. Другой причиной этого может быть, по нашему мнению, повышенная скорость нагрева образца, нивелирующая изменения величины проводимости.
В работе [Воробьев и др., 1975] при исследовании изменения интенсивности электромагнитного излучения и электропроводности в процессе нагревания момент окончания фазового перехода a-кварца в b-кварц фиксировался резким увеличением, а затем уменьшением электропроводности при непрерывной записи измеряемого тока.
В работе [Фокин, Брызгалов, 2001] исследовалась температурная зависимость сопротивления кристаллов кварца. Использовалась муфельная печь с вертикальным внутренним каналом , в котором размещался опорный электрод. Образцы в форме плоских пластинок размером 10 х 10 х 2 мм помещались на опорный электрод, а сверху размещался подвижный электрод, который прижимался к образцу под действием собственной тяжести, либо с помощью винта. Для снятия поверхностных зарядов использовался трубчатый экранный электрод. Контакты использовались напыленные из металла, к которым прижимался электрод. Сопротивление измерялось с помощью тераомметра Е-6-3, а температура - хромель-алюмелевой термопарой, сигналы от приборов подавались на записывающее устройство. Напряжение, продаваемое на электрод, составляло 105 В, что создавало внутри образца поле напряженностью около 552 В/см. Время воздействия постоянного электрического поля на кристалл около 2 секунд, что не приводит к необратимым воздействиям поля на кристалл. Приведены данные для зависимости удельного сопротивления от температуры образцов. Характер поведения электропроводности для других срезов аналогичны данному.
Из минералов в виде оксидов также достаточно детально изучены корунд Al2O3, периклаз MgO и бромелит BeO [Орешкин, 1965; Черепанов и др., 1964]. Электропроводность корунда изучалась как на образцах, изготовленных из керамики различной степени чистоты, так и на монокристаллических образцах [Черепанов и др., 1964]. Результаты измерений показали, что присутствие в корунде даже незначительных количеств примесей существенно увеличивает его электропроводность, что объясняет повышенную проводимость спеченной разности по сравнению с монокристаллическим образцом. Указанные три минерала относятся к классу наиболее высокоомных материалов, высокие изоляционные свойства их объясняются наличием в них ионных связей при малых ионных радиусах катионов, обладающих незначительной поляризуемостью. Повышение s окислов с ростом поляризуемости в значительной мере уменьшает энергию, необходимую для движения атома по вакансионному или междоузельному механизму.
В работе [Чеботин, 1982] приведены результаты температурных зависимостей электропроводности наиболее подробно изученных оксидов металлов в атмосфере воздуха. В большинстве случаев опытные данные описываются прямыми линиями. Ломаные линии, наблюдающиеся для некоторых оксидов, чаще всего свидетельствуют об изменении типа преобладающих дефектов при изменении температуры в достаточно широком интервале.
Ряд оксидов, таких, как MnO, Al2O3 и CaO обнаруживают амфотерные свойства: характер изменения их электропроводности соответствует n-типу при достаточно низких давлениях кислорода и p-типу при достаточно высоких давлениях.
Характер изменения электропроводности брусита при выделении воды в процессе нагревани