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岩石介电性

/dielectricity of rock/
最后更新 2024-12-03
浏览 127
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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

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。

表1 几种常见矿物的相对介电常数

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

表2 几种常见岩石的相对介电常数

种类

岩石

相对介电常数

种类

岩石

相对介电常数

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

  • 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.

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