Изучение глубинного строения и состава земной коры
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
?лектронного обмена [Пархоменко и др., 1972; Пархоменко, 1984]. Первую группу составляют Mg2+ и Al3+, обладающие малым ионным радиусом и небольшой поляризуемостью, относительно большим зарядом и значительной величиной потенциала ионизации и электроотрицательности. Всё это в совокупности является причиной высокой энергии их закрепления в узлах кристаллической решетки и обусловливает высокие изоляционные свойства минералов. Вторую группу составляют одновалентные катионы Na+, K+ и Li+, для которых характерны большие ионные радиусы по сравнению с Mg2+ и Al3+. По этой причине энергия кристаллической решетки и электросопротивление силикатов, образованных одновалентными катионами, всегда меньше, чем у магнезиально-алюминиевых силикатов. Третью группу катионов составляют в основном Fe2+ и Fe3+, которые способствуют наиболее резкому повышению проводимости минералов. Эти выводы авторов прекрасно подтверждаются также на приме магнезиально-силикатного сырья: чистые, лишенные изоморфных примесей Fe, Na и K силикаты магния обладают уникальными термоэлектрическими свойствами [Шевелев и др., 1986]. Ионы щелочно-земельных металлов, прежде всего ионы самого Mg2+, обладают исключительно низкой для металлов электропроводностью, не участвуя в проводимости до 1000 C , благодаря чему диэлектрические керамические материалы с магнезиально-силикатной кристаллической основой в поле постоянного тока прочны и долговечны.
Следует еще остановиться на основных особенностях изменения электропроводности отдельных классов минералов с повышением температуры. Исследование электропроводности каркасных силикатов в зависимости от температуры с целью оценки подвижности химических элементов было проведено в работе [Виар и др., 1969]. Для всех исследованных минералов был установлен экспоненциальный закон увеличения электропроводности при возрастании температуры. Обсидианы имеют самые большие проводимости из числа всех изученных тектосиликатов. Все полевые шпаты, по их результатам, имеют близкую проводимость, она немного меньше у анортита, чем у щелочных полевых шпатов. Фельдшпатоиды семейства нефелина образуют отличающуюся по электропроводности группу, поскольку нефелин относительно наиболее проводящий минерал, тогда как кальсилит - наименее проводящий из всех исследованных авторами минералов. Они считают, что проводимость тектосиликатов связана с движением щелочных или, в случае анортита, щелочноземельных ионов. При этих допущениях были вычислены коэффициенты автодиффузии этих ионов. Сравнение полученных величин со значениями, которые авторы наблюдали при прямых измерениях коэффициентов автодиффузии для натриевых силикатов, показывают их хорошую согласованность.
Наиболее полно полевые шпаты исследованы Э.И. Пархоменко [Пархоменко и др., 1972; Пархоменко, 1982]. По результатам исследований было установлено, что в области 200 - 900C зависимость электросопротивления от 1/Т представляет расходящийся пучок прямых, проявляющих изломы. Для некоторых из них причиной низкотемпературных изломов автор считает наличие примесей в виде Fe2+, Fe3+, Ba2+, Sr2+ и др. Переход от примесной проводимости к собственной фиксируется в интервале 800-900 С. Для ряда альбит - олигоклаз - лабрадор - анортит выявлен сложный характер влияния изоморфизма на зависимость электропроводности от содержания в них CaO. Была установлена определенная дифференциация по величине электропроводности калиевых и натриевых полевых шпатов. Для натриевых полевых шпатов характерна более высокая электропроводность по сравнению с калиевыми. Для объяснения различия их электрических свойств, автор использует экспериментальные данные по стеклам, в частности тот факт, что для компактных стекол энергия активации калия больше, чем натрия и электропроводность натриевых стекол выше калиевых. Проявление минимума в зависимости r = f (S Na2O, CaO) Э. И. Пархоменко объясняет изменением количественного соотношения между токоносителями с низким (Na+) и относительно высоким (Ca2+) потенциалом ионизации, а также небольшой величиной коэффициента диффузии Са2+ в плагиоклазах преимущественно анортитового состава. В то же время необходимо отметить, что нет ясности относительно температуры перехода от примесной проводимости к собственной в полевых шпатах, этот вопрос заслуживает дальнейшего рассмотрения.
Отмеченное выше привлечение данных по стеклам для объяснения различия электрических свойств разновидностей полевых шпатов вызывает интерес и к результатам исследования самих стекол. С целью исследования процессов ионного переноса в стеклах системы NaF-Na2O-Ba2O3 проанализированы результаты электролиза образцов стекол в ячейках с различными электродами, а так же применимость известных методик для исследования природы носителей тока и определения их чисел переноса в стеклах [Соколов и др., 2001]. Анализ результатов электролиза образцов исследованных стекол в ячейках с различным анодом и катодом из амальгамы натрия, металлического серебра и стеклообразной буры позволил предположить, что в процессах электропереноса помимо ионов натрия и фтора возможно участие протонов.
В работе [Сюткин и др., 2001] изучена проводимость стекол xNa2O-(35-x)CaO-7.5 Al2O3-57.5 P2O5 (мол.%) с x от 0 до 35 в диапазоне частот 20кГц до 1 МГц и на постоянном токе при различных температурах. Найдено, что проводимость на постоянном токе резко зависит от x только в стеклах с x10. В стеклах с x 5 эта проводимость практически не зависит от состава.
Изучение температурно-концентрационная зависимость электрической пр