在外加电场的作用下,地磁场不再以导电形式传播,而是通过离子或分子极化来完成的,岩石的介电将取代导电占主导地位。
岩石介电性
在外加电场的作用下,岩石骨架分子、黏土矿物分子、流体分子以及“离子—分子—离子”这样的离子团产生极化和弛豫的性质。
- 英文名称
- dielectricity of rock
- 所属学科
- 地质学/地质资源与地质工程
岩石的介电极化机理主要是电子极化、离子极化和取向极化三种。①电子极化。当物质处于外电场中,在外电场作用下,带正电的原子核将沿电场方向发生一微小的位移;同时,电子轨道也将稍许移向反电场方向,形成极化。②离子极化。当外电场加于带离子键的物质上时,其分子中的阴、阳离子将分别沿电场方向和反电场方向发生微小位移,形成极化。发生于带离子键的物质中,大多数造岩矿物都属于这种物质。③取向极化。发生于有极性分子所组成的物质中。这种极性分子的正、负电荷中心本来就不相重合,好似一个小的电偶极子。当这种物质被置于外电场中时,在外电场作用下,极性分子将会趋于绕其重心旋转,使它们的偶极距方向(从负电荷中心到正电荷中心的方向)与外电场方向一致,形成极化。地壳中最常见的呈现出取向极化的物质是水,除此之外,还有石油和煤炭等碳氢化合物。
物质在电场中被极化的程度可用介电常数来表示。绝对介电常数是电位移和电场强度的比值。物质的介电常数越大,它产生介电极化的能力就越强。绝对介电常数与真空介电常数的比值为相对介电常数。岩石的相对介电常数通常与频率、湿度、成分、压力和温度有关。
矿物名称 | 相对介电常数 | 矿物名称 | 相对介电常数 |
普通辉石 硬石膏 长石 白云母 黑云母 石英 方解石 锡石 | 6.9~10.3 5.5~6.3 4.5~6.2 6.2~8.0 6.2~9.3 4.2~5.0 7.8~9.5 23 | 磷灰石 重晶石 钾盐 石膏 刚玉 赤铁矿 方铅矿 闪锌矿 | 7.4~10.5 7.0~12.2 4.8 5.0~11.6 11.0~13.2 25 17.9 7.9~69.7 |
种类 | 岩石 | 相对介电常数 | 种类 | 岩石 | 相对介电常数 |
火 成 岩 | 花岗岩 | 7~12 | 变质岩 | 片麻岩 | 8~15 |
白长岩 | 13~14 | 大理岩 | 3 | ||
闪长岩 | 8~9 | 沉积岩 | 石灰岩 | 8~12 | |
橄榄岩 | 10~11 | 砂岩 | 5~11 | ||
玄武岩 | 12 | 土壤 | 2~32 |
扩展阅读
- 刘红岐.岩石中离子导电与介电.北京:科学出版社,2015.
- 肖宏跃,雷宛.地电学教程.北京:地质出版社,2008.