Изучение глубинного строения и состава земной коры
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
я при температурах 100-650 С исследован в работе [Мкртчян, 1978]. Было установлено, что в процессе дегидратации брусита происходит уменьшение электропроводности. Результаты исследования минералов, являющихся оксидами и и гидрооксидами марганца [Кекелидзе и др., 1975], позволили авторам сделать вывод о полупроводниковом характере механизма их электропроводности. Установлено влияние превращения минералов при их нагревании на характер изменения их электропроводности. Наиболее заметное увеличение s этих минералов происходит при температурах 600-800 С, когда происходит ряд их превращений, связанных с диссоциацией минералов и образованием новых фаз.
Магнетит характеризуется ионными связями, имеет структуру шпинели и относится к классу ферритов. Кривые зависимости электропроводности ферритов имеют изломы при температурах в точке Кюри [Ситидзе и др., 1964]. Электропроводность в магнетите выше точки Кюри обусловлена переходом Fe2+ в Fe3 ; электронный фазовый переход в монокристаллах магнетита сопровождается скачкообразным изменением электропроводности. Обычный ход повышения проводимости в магнетите при нагревании в интервале 390-500 C в некоторых случаях нарушается, происходит уменьшение s за счет поглощения кислорода.
Из шпинельных блоков построены кристаллы со структурой глинозема, так называемые "твердые электролиты", в которых ионы одной из подрешеток могут двигаться достаточно быстро. Ионная проводимость таких кристаллов обусловлена особенностями их кристаллической структуры, а именно наличием туннелей или слоев [Воробьев, 1960]. Величина проводимости этих материалов сравнима с аналогичными характеристиками сильных жидких электролитов.
Впервые систематические обобщающие исследования электрических свойств наиболее важных групп породообразующих минералов в широком температурном диапазоне были начаты в конце 50-х годов в ИФЗ АН СССР Э. И. Пархоменко [Пархоменко, 1965, 1971; Пархоменко и др, 1972]. Эти вопросы в дальнейшем были развиты в работах [Пархоменко и др., 1974,1979; Пархоменко, 1989].
Рассмотрение электропроводности с позиций химического состава и структуры минералов с целью выявления факторов, обусловливающих широкий спектр значений электропроводности силикатов из различных структурных групп, позволило автору провести распределение их на три группы. К первой группе относятся высокоомные окислы, галогены, а также часть силикатов, в составе которых превалируют оксиды MgO, Al2O3 и SiO2. Электропроводность их в области примесной проводимости при 300С ниже 10-10 Ом см , а в области собственной проводимости при 1000 C не более 10-6 Ом см . Для минералов этой группы характерны высокие значения энергии активации порядка 1,6-2,5 эВ. К этой группе минералов относятся силикаты, образованные катионами Mg2+ и Al3+ (энстатит, форстерит, пироп, тремолит и антофиллит). Минералы в виде оксидов этих металлов, периклаз и корунд, относятся к числу наиболее высокоомных соединений и обладают электронным механизмом проводимости [Пархоменко, 1971; Пархоменко и др., 1974, 106]. При сопоставлении электропроводности минералов-окислов и минералов-галогенов с катионами Na+ и K+ более высокие проводящие свойства галогенов объясняются тем, что они образуются катионами, которые по сравнению с Mg2+ и Al3+ характеризуются большей поляризуемостью, но меньшим зарядом [Пархоменко и др., 1972].
Минералы-силикаты наряду с катионами Mg2+ или Al3+, содержат один из катионов K+, Na+ или Са2+, что приводит к увеличению их электропроводности. На этом основании Э.И.Пархоменко выделяет среди этих минералов подгруппу с содержанием высокоомных окислов в количестве 90-95 % и вторую подгруппу, в составе которой эти окислы составляют 80-90 %. Различие в суммарном количестве высокоомных окислов для этих двух подгрупп не превышает 15 %, а в электропроводности иногда достигает одного порядка.
Во вторую группу отнесены минералы, в которой суммарное содержание высокоомных окислов несколько меньше, чем в первой группе , и составляет 80-85 %. Наряду с катионами, характерными для первой группы, здесь в некоторых минералах присутствуют еще катионы железа. Это минералы оливин, роговая обманка и др. Электропроводность этой подгруппы минералов при 300 C достигает 10-9 Ом-1 см-1, а при 1000 С - больше 10-6 Ом-1 см-1. Энергия активации для них лежит в интервале 1,20 - 1,60 эВ. Как установили авторы, в связи с незначительным различием в содержании высокоомных оксидов не наблюдается резкого разграничения между. значениями электропроводности первой и второй групп минералов. Однако даже незначительное увеличение катионов Na+ в присутствии ионов железа уже приводит к увеличению электропроводности, особенно в структурно-чувствительной области.
Третью группу составляют минералы с повышенной относительно первых двух электропроводностью. Для большинства минералов этой группы (фаялит, жадеит, эвдиалит, эгирин, рибекит) энергия активации составляет 0,1- 0,7 эВ. Высокие значения электропроводности этих минералов характерны как для примесной, так и для собственной проводимости. Резкое выделение рассматриваемых минералов по энергетическим характеристикам главным образом связано с наличием в них катионов Fe2+, Fe3+ и Na+ в большем количестве, чем в первых двух группах минералов.
Анализ причин большого диапазона значений электропроводности минералов позволил Э. И. Пархоменко выделить три группы катионов, отличающихся наиболее существенно по вкладу в электропроводности и обусловливающих преимущественно электронный, ионный механизм электропроводности и механизм ?/p>