Изучение глубинного строения и состава земной коры - Геология, гидрология и геодезия курсовая работа

Главная

Геология, гидрология и геодезия
Изучение глубинного строения и состава земной коры

Характеристика физических основ и теории явлений электромассопереноса. Исследование температурной зависимости электропроводности минерала серицита из группы слюд, относящихся к слоистым силикатам в зависимости от температуры в интервале 100 – 1000°C.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Изучение глубинного строения и состава земной коры
1. Физические основы и теория явлений электромассопереноса в твердых диэлектриках
б. Некоторые сведения о температурной зависимости электропроводности твердых диэлектриков
2. Электропроводность минералов при высоких температурах (литературный обзор)
1. Аппаратура, методика исследования
3. Исследование температурной зависимости электропроводности серицитов в интервале 100 - 1000 °C
В современном комплексе наук о Земле одной из важных проблем является изучение глубинного строения и состава земной коры, верхней мантии и протекающих в них процессов [Жарков и др., 1980; Магницкий, 1965; Садовский, 1971; Стейси, 1972]. В этой связи большое значение приобретает познание законов изменения физических свойств минерального вещества при высоких термодинамических параметрах, которые необходимы для развития теории и экспериментального моделирования [Воларович, 1978; Воларович и др., 1972; Жарков и др., 1968; Лебедев, 1991; Пархоменко, 1989.; Пугин и др., 1976 ].
Высокая чувствительность электропроводности минерального вещества к температуре, вещественному составу, фазовым и физико-химическим процессам, широкое применение электрических методов при геофизических исследованиях открывают новые возможности для повышения однозначности решения ряда важных вопросов физики Земли - уточнения вещественного состава и структуры земной коры и верхней мантии; распределения температуры с глубиной в недрах Земли; выявления петрофизической природы зон высокой проводимости в земной коре и верхней мантии; выяснения физической природы электрических предвестников землетрясений.
Значение электрических характеристик минералов горных пород вышло за пределы геофизики. Разработка новых электрических методов разрушения крупных блоков горных пород, усовершенствование технологических процессов в горном деле и металлургии, а также методов обогащения полезных ископаемых, развития нового направления - электрохимии в геологии; кроме того, изучение электрических свойств и закономерностей их изменения при различных воздействиях необходимо для получения соответствующих алгоритмов управления и широкого использования вычислительной техники для математического и физического моделирования процессов в горных породах - вот далеко не полный перечень проблем, требующих всестороннего и глубокого изучения электрических свойств минерального вещества Земли. Поэтому в связи с разнообразием их применения данные по электропроводности минералов и горных пород при различных термодинамических условиях приобретают особую актуальность.
Горные породы и породообразующие минералы весьма разнообразны и сложны по своим электрическим свойствам. Их удельное электрическое сопротивление варьирует в пределах примерно от 10-2 до 1013 Ом м. При этом значительное большинство минералов и горных пород, в особенности силикатные системы, являются диэлектриками, например кварц, слюда и полевой шпат.
Настоящая дипломная работа посвящена исследованию температурной зависимости электропроводности минерала серицита из группы слюд, относящихся к слоистым силикатам. Слюды являются весьма распространенными минералами в земной коре, где общее их количество достигает около 3,8%. Нередко они являются породообразующими минералами многих изверженных, метаморфических и частично осадочных пород. Наличие слюд в веществе гранитного слоя земной коры делает особо актуальным исследование их электрических свойств при высоких температурах. В основе интереса к слюде лежат две ее особенности: ее электроизоляционная способность и своеобразие структуры. Огромная потребность в слюде обусловили развитие исследований по экспериментальному изучению слюд и вопросов ее синтеза. Многие стороны строения силикатов удалось расшифровать только на основе изучения структуры слюд. Слюда оказалась структурной моделью всех слоистых силикатов, играющих огромную роль в строении земной коры.
Возрастающий интерес исследователей к низкоразмерным, в том числе слоистым структурам, обусловлен возможностью их практического использования, например, для создания малогабаритных энергоемких источников электричества и т.д. [Бродин, Блонский, 1986].
Также необходимо отметить, что слоистые силикаты вообще, а слюды в частности, являются индикаторными минералами пород и руд, условий их образования и изменения.
Целью работы является исследование закономерностей изменения параметров электропроводности минерала серицита в зависимости от температуры в интервале 100 - 1000°C.
1.Физические основы и теория явлений электромассопереноса
[Вест, 1988; Чеботин, 1982, Богородицкий и др., 1965; Верещагин и др., 2001]
Кристаллы, не содержащие примесей, с идеально правильным строением получить чрезвычайно трудно. На практике наблюдаются те или иные отклонения от нормального расположения атомов, ионов или молекул в кристалле. Такие отклонения принято называть дефектами. Например, некоторые узлы могут быть не заняты, а в некоторых междоузлиях могут находиться атомы или ионы. Нарушениями являются также примеси посторонних веществ. Простейшие дефекты кристаллических твердых тел могут иметь различную природу.
В 1926 г. А. Ф. Иоффе высказал мысль, что электропроводность ионных кристаллов, наблюдающаяся даже при невысоких температурах, может быть обусловлена ионами, срывающимися при тепловых колебаниях из нормальных узлов решетки. Эту точку зрения далее развил и количественно обосновал Я. И. Френкель. По Френкелю, в реальных кристаллах, помимо обычных механических дефектов, могут существовать так называемые «внутренние дефекты». Так, например, в отдельных узлах решетки может отсутствовать атом (ион), перешедший из соответствующего узла решетки в междоузлие. При этом в решетке образуются два дефекта: междоузельный атом (ион) и вакансия (место, откуда атом ушел в междоузлие). Такую «пару» принято называть дефектом по Френкелю (рис. 1). Междоузельный атом (ион) можно представить себе в виде атома (иона), «испарившегося» из нормального узла решетки в междоузлие. Такой атом (ион) будет колебаться относительно нового положения равновесия до тех пор, пока под влиянием тепловых флюктуаций не переместится в следующее междоузельное положение. Благодаря тепловым флюктуациям междоузельный ион будет мигрировать в решетке. При встрече друг с другом междоузельный атом (ион) и вакансия рекомбинируют. Процесс образования и процесс рекомбинации в кристалле носят динамический характер.
Равновесная концентрация дефектов определяется температурой кристалла. Я.И. Френкель показал, что число атомов (ионов) в междоузлиях n (в единице объема кристалла) определяется формулой
где N - общее число атомов кристалла; N -общее число возможных междоузлий; E - энергия, которую должен получить атом, находящийся в узле решетки, для перехода в междоузельное положение; T -абсолютная температура.
Наличие в показателе экспоненты множителя 1/2 связано с тем, что, когда атом переходит из узла решетки в междоузлие, одновременно возникают два дефекта решетки: вакансия и атом в междоузлии.
Согласно представлениям Шоттки и Вагнера существует другой механизм возникновения дефектов в кристаллах. Атомы, расположенные в узлах решетки, получив достаточную энергию за счет тепловых флюктуаций, покидают узлы решетки и переходят на поверхность кристалла, образуя новые слои нормальной кристаллической решетки. Появляющиеся при этом вакансии диффундируют внутрь кристалла.
Вследствие электронейтральности в ионных кристаллах имеются эквивалентные концентрации анионных и катионных вакансий. Напомним, что анионная и катионная вакансия возникают соответственно после ухода из узла аниона и катиона. Пара вакансий противоположного знака представляет собой дефект по Шоттки.
В полярных кристаллах дефекты по Шоттки (т. е. пары вакансий противоположных знаков) возникают после ухода анионов и катионов лишь на поверхности внутренних трещин или на поверхности кристалла. Внутренними источниками (а также «ловушками») вакансий могут являться также более сложные дефекты-дислокации, которые в отличие от дефектов по Френкелю и по Шоттки являются не «точечными», а линейными дефектами кристаллической решетки, нарушающими правильность чередования атомных плоскостей решетки.
Для одноатомного кристалла с дефектами по Шоттки число вакансий в единице объема кристалла n (при n N) определяется по формуле
где N - общее число атомов в единице объема; E- энергия, необходимая для создания вакансии. Концентрация дефектов по Шоттки в ионных кристаллах
где N - общее число пар ионов; Es - энергия, необходимая для удаления одного катиона и одного аниона из двух узлов внутри кристалла и перевода их на поверхность кристалла.
Теоретическое вычисление энергии активации, необходимой для возникновения различных дефектов в кристаллах, представляет весьма большой интерес. Как правило, вычисленные энергии точно не совпадают с определенными из эксперимента значениями (из-за неизбежной идеализации реальной картины и ряда допущений, дающих возможность провести строгую математическую обработку). Тем не менее подобные сравнения часто позволяют делать важные заключения о структуре дефектов и механизме электропроводности, диффузии, природе диэлектрических потерь, природе окрашивающих центров и т. д.
Расчеты показывают, что в щелочно-галоидных кристаллах энергии активации, необходимые для образования дефектов по Шоттки, значительно меньше, чем энергии, необходимые для образования дефектов по Френкелю. В галоидных соединениях серебра, наоборот, для образования дефектов по Френкелю необходима меньшая энергия. В соответствии с теоретическими расчетами экспериментальные данные подтверждают, что электропроводность щелочно-галоидных кристаллов связана с наличием дефектов по Шоттки, а галоидных соединений серебра -- с наличием дефектов по Френкелю. Более детальный анализ экспериментальных данных показывает, что дефекты решетки, рассмотренные выше, могут образовать между собой комплексы (ассоциации). Наличие таких комплексов (например, в виде рядом расположенных вакансий противоположных знаков, или двухвалентной катионной примеси и катионной вакансии, представляющих собой «диполи»), может влиять на многие свойства кристаллов: на низкотемпературную проводимость, на характер диэлектрических потерь и т. п.
Помимо рассмотренных нами наиболее простых дефектов в кристаллах существуют и другие дефекты, которые определяют многие физико-химические свойства материалов.
В реальных кристаллах практически всегда имеются хотя бы малые примеси инородных атомов (ионов), которые также рассматриваются как дефекты кристаллической структуры и существенно влияют на проводимость материалов.
б) Некоторые сведения о температурной зависимости электропроводности твердых диэлектриков
Как известно, твердые тела в зависимости от величины и механизма электропроводности подразделяются на проводники, полупроводники и диэлектрики. Значительная часть известных минералов и горных пород является силикатными системами, по величине электропроводности они могут быть отнесены к диэлектрикам. При этом считается, что структура силикатов имеет в основном ионный характер межатомных связей. Теория ионной проводимости твердых тел и анализ экспериментальных данных подробно рассмотрены в работах А. Лидьярда [1962] , Г. И. Сканави [1949], И.П. Богородицкого и др. [1965] и др.
Механизм электропроводности в ионных кристаллах связывается с наличием в них дефектов кристаллической решетки. Существующие в реальных кристаллах дефекты различаются как дефекты по Френкелю и дефекты по Шоттки. По Френкелю в отдельных узлах кристаллической решетки может отсутствовать ион или атом, перешедший из узла решетки в междоузлие. В результате получается два дефекта: междоузельный атом и вакансия. Согласно Шоттки атомы (ионы), покидающие узлы решетки в результате тепловых флуктуаций, переходят на поверхность кристалла, в результате чего внутри кристалла образуется вакансия.
Вакансии и междоузельные ионы представляют собой заряженные центры в ионном кристалле. Следовательно, если они перемещаются в кристалле, то вместе с ними переносится электрический заряд. Перемещение ионов в кристаллической решетке, осуществляемое как по междоузельному, так и по вакансионному механизму, связано с преодолением движущимся ионом потенциального барьера, который разделяет два последовательных положения иона при перескоке. В отсутствие внешнего электрического поля вероятность нахождения ионов в двух соседних потенциальных ямах одинакова, тепловая диффузия ионов c преодолением потенциального барьера E происходит во всех направлениях одинаково, поэтому суммарный перенос электрического заряда в кристалле окажется равным нулю.
Пусть напряжение внешнего электрического поля равно V, тогда для перемещения иона с зарядом е на расстояние d в направлении действия поля необходимо затратить работу, равную Ved (рис.2). Величина произведенной работы соответствует разности потенциальной энергии между позициями А и В. Энергетический барьер на пути движения ионов в двух направлениях АB и ВА становится равным (Е--1/2Ved) и (E+1/2 Ved). Следовательно, более вероятен перескок иона из положения А в положение В, а не наоборот.
Вследствие этого будет происходить преимущественное направленное движение ионов, в результате чего в кристалле возникает электрический ток.
Плотность тока определяется выражением:
где n - концентрация заряженных частиц, e - заряд, u - подвижность заряженной частицы (иона) и V - приложенное к кристаллу электрическое поле. Тогда удельная электропроводность t кристалла в общем случае определяется из выражения
Равновесная концентрация дефектов в кристалле зависит от температуры и соответствует числу активированных атомов при данной температуре:
где n0 - число атомов в единице объема, Еg - энергия образования дефекта, k - постоянная Больцмана, Т- абсолютная температура. Подвижность ионов зависит от температуры и определяется из экспоненциальной зависимости
где un - предельная максимальная подвижность иона, Em - энергия, необходимая для перемещения иона. Решая совместно уравнения (1.5 - 1.7), получим:
t = e un n0 exp [-(Eg + Em ) /k T] = 0 exp (-E0 /k T), (1.8)
где 0 = e un n0 - предэкспоненциальный множитель; E0 = Eg + Em - энергия активации токоносителей. Выражение (1.8) показывает, что ионная проводимость описывается экспоненциальным законом, содержащим в показателе экспоненты как энергию образования вакансий, так и энергию движения ионов.
Исследование зависимости ионной электропроводности t твердых диэлектриков от абсолютной температуры Т выявило характерную взаимосвязь между ними, которая обнаруживает две основные черты: 1) существование двух основных областей на кривых электропроводности: низкотемпературной и высокотемпературной; 2) наличие линейной зависимости логарифма электропроводности lg t от обратной абсолютной температуры 1/Т (в пределах каждой отдельной температурной области). Низкотемпературная область электропроводности, так называемая структурно-чувствительная, или примесная проводимость, тесно связана с термической историей исследуемых образцов, с природой и количеством содержащейся в них примеси, реализуется за счет наличия в кристалле примесных дефектов. Высокотемпературная электропроводность - область собственной проводимости, обычно хорошо воспроизводимая у различных образцов данного вещества, вне зависимости от предыдущих факторов, реализуется при образовании в кристалле при высоких температурах большого числа вакансий, носителей зарядов.
В общем случае уравнение ионной проводимости записывается в виде суперпозиции проводимостей в низкотемпературной и высокотемпературной областях:
t = 01 exp (-E01 /k T) + 02 exp (-E02 /k T). (1.9)
электромассоперенос электропроводность серицит минерал
На рис. 3 представлена общая схема температурной зависимости ионной проводимости диэлектриков. Первый член уравнения (1.9) соответствует низкотемпературной электропроводности (нижняя часть графика, ниже точки излома), второй - высокотемпературной проводимости (верхняя часть графика). Экспериментально установлено, что E02 обычно равна или больше 2 E01 и что 01 на несколько порядков меньше, чем 02 [Лидьярд, 1962] .
Величина ионной проводимости у различных веществ различна и резко зависит от температуры. Так, при комнатной температуре значения лежат в пределах 10-10 - 10-14 Ом-1 см -1. при высоких температурах, близких к температуре плавления, у большинства ионных кристаллов она достигает величины 10-2 - 10-3 Ом-1 см -1.
Остановимся на определении величины энергии активации E0 по экспериментальным данным [Пархоменко, 1965]. Прологарифмировав выражение (1.8), получим
Наклон прямой зависимости lg t = f (1/T) к оси абсцисс определяет энергию активации E0, так как тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс
Если по оси абсцисс откладывать 1000/T и выразить E0 в электронвольтах, то
Обычно эта величина лежит от десятых до нескольких единиц электронвольт.
Если продолжим линию графика до пересечения с осью lg t, то получим значение логарифма предэкспоненциального множителя lg 0.
2. Электропроводность минералов при высоких температурах (литературный обзор)
Основным фактором, определяющим электропроводность минералов, а следовательно и горных пород в недрах Земли, является температура. В этой связи кратко рассмотрим имеющийся литературный материал по электропроводности некоторых главных породообразующих минералов, а также аналогичных им по структуре и свойствам искусственным минеральным соединениям с ионным механизмом проводимости (различного вида стекла, керамика, оксиды и т.д.) при высоких температурах. Наибольшее развитие экспериментальные исследования электропроводности минералов при высоких температурах получили в последние десятилетия. Более ранние исследования электропроводности диэлектриков осуществлялись с щелочно- галоидными кристаллами, являющимися в основном соединениями с чисто ионными связями, которые в природе встречаются а виде минералов галит, сильвин и флюорит. Исследование этих минералов получило свое развитие и в дальнейшем при изучении влияния дефектов решетки на свойства кристаллов.
Минералы в виде бинарных соединений галит NaCl и сильвин KCl характеризуются близкими значениями параметров электропроводности, что объясняется их одинаковой структурой и сходными свойствами их катионов. Механизм электропроводности этих минералов до относительно высоких температур обусловлен миграцией катионных вакансий, расчеты показывают, что в кристаллических структурах подобного типа энергетически более выгодно движение крупных катионов по дефектам Шоттки, чем по междоузлиям. Исследование минералов KCl и NaCl различной степени чистоты показало, что электропроводность в примесной области наиболее существенным образом зависит от концентрации примесей, при этом установлено, что различным состояниям двухвалентной примеси в кристаллах NaCl соответствуют и различные области структурно- чувствительной проводимости, кривая температурной зависимости электропроводности в интервале 100 -500 °С характеризуется тремя областями: область I выше 500 °С, в которой энергия активации Е1 связана с энергией образования и энергией движения вакансий; ниже следует структурно-чувствительная область II (от 400 до 500°C ) с энергией активации Е2, соответствующей исключительно движению катионных вакансий, концентрация которых равна концентрации примесей; область III (от 250 до 400 °С) с энергией активации Е3 E2, что обусловлено ассоциацией примесных двухвалентных катионов с катионными вакансиями [Воробьев,1960; Челидзе и др.,1979].
При исследовании кристаллов флюорита CaF2 было установлено, что в интервале 200-1000 °С зависимость lg от 1/Т является линейной с энергией активации 1,4 эВ [Пархоменко и др., 1972]. Отсутствие излома и достаточно высокую энергию активации авторы объясняют тем, что электропроводность осуществляется основными ионами или примесями, которые содержатся в значительном количестве. Присутствие примесей разного химического состава может привести к изменению указанного характера проводимости, например, для исследованного авторами [Челидзе и др., 1979] флюорита характерны меньшая проводимость и пониженные значения энергии активации.
В работе [Зайнуллина, Жуков, 2001] исследовано влияние точечных дефектов на электронную структуру, химическую связь и ионную проводимость классических ионных проводников со структурой флюорита: MeF2 (Me=Ca,Sr,Ba,Pb), ZrO2-CaO, ZrO2-Y2O3. Рассчитаны энергия образования и взаимодействия структурных дефектов в этих кристаллах. Обнаружен эффект кластеризации дефектов в этих соединениях. Наличием данного эффекта объясняются причины возникновения суперионного состояния и аномального поведения физико-химических свойств данных твердых электролитов. Исследованы механизмы и энергетика ионного переноса в оксидных и фторидных проводниках со структурой флюорита. Результаты данного исследования показывают, что одни и те же причины лежат в основе изменения как физико-химических свойств этих соединений, так и особенностей 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 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: -кварц при 573°С переходит в высокотемпературную модификацию -кварц, который кристаллизуется в гексагональной сингонии, а при 870 °С наблюдается переход -кварц -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 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 - и - 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 - перехода на электропроводность порошка кварца в [Слуцкий, 1976] объясняется тем, что интегральный эффект изменения 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 -кварца в -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 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 нагревания 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 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 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 300°С 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 э
Изучение глубинного строения и состава земной коры курсовая работа. Геология, гидрология и геодезия.
Сочинение Про Улицу
Учебное пособие: Методические указания к выполнению курсовой работы. Для студентов всех специальностей
Сравнительный Анализ Антивирусных Средств Защиты Информации Реферат
Курсовая работа: Соціальна екологія
Курсовая работа: Материально-техническая база сельхозпредприятия и ее обновление в условиях рынка
Сочинение Рассуждение На Тему Шиллер Перчатка
Стандарты Программирования Реферат
Контрольная работа по теме Эмитенты на рынке ценных бумаг: их виды и деятельность
Отчет По Практике На Тему Отчет О Прохождении Ознакомительной Практики В Правоохранительных Органах
Курсовая работа по теме Некоммерческие организации
Курсовая работа по теме Организация и регулирование биржевой деятельности
Темы Магистерская Диссертация По Психологии По Подросткам
Курсовая работа по теме Административная ответственность юридических лиц
Товарная политика компании
Дипломная работа по теме Роль внутренних факторов в формировании внешней политики Турецкой республики после Второй мировой во...
Реферат: Московский государственный музей Сергея Александровича Есенина
Реферат по теме Патогенетическая психотерапия Мясищева, психосоматические расстройства и невроз
Реферат: Rights And Freedoms Russia 191724 Essay Research
Курсовая Работа На Тему Российская Федерация - Демократическое Государство
Курсовая работа: Применение логистики на предприятии. Скачать бесплатно и без регистрации
Учет финансовых результатов и использование прибыли - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Концепции современного естествознания - Биология и естествознание контрольная работа
Организация учета товарно-материальных запасов на производстве (на примере СП "Азат") - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа