Sifat listrik
Sifat kelistrikan suatu material dicirikan oleh konduktivitasnya (atau, berbanding terbalik, resistivitasnya) dan konstanta dielektriknya, dan koefisien yang menunjukkan tingkat perubahannya dengan suhu, frekuensi di mana pengukuran dilakukan, dan sebagainya. Untuk batuan dengan kisaran komposisi kimia serta sifat fisik variabel porositas dan kandungan cairan, nilai sifat listrik dapat sangat bervariasi.
Resistansi (R) didefinisikan sebagai satu ohm ketika beda potensial (voltase; V) pada spesimen yang besarnya satu volt menghasilkan arus (i) satu ampere; yaitu, V = Ri. Resistivitas listrik (ρ) adalah sifat intrinsik material. Dengan kata lain, itu inheren dan tidak tergantung pada ukuran sampel atau jalur saat ini. Hal ini terkait dengan resistensi oleh R = ρL / A di mana L adalah panjang spesimen, A adalah luas penampang spesimen, dan satuan ρ adalah ohm-sentimeter; 1 ohm-sentimeter sama dengan 0,01 ohm-meter. Konduktivitas (σ) sama dengan 1 / ρ ohm -1 · sentimeter -1 (atau disebut mhos / cm). Dalam satuan SI, diberikan dalam mhos / meter, atau siemens / meter.
Beberapa nilai representatif dari tahanan listrik untuk batuan dan bahan lainnya tercantum dalam Tabel. Bahan yang umumnya dianggap sebagai konduktor "baik" memiliki resistivitas 10 -5 –10 ohm-sentimeter (10 -7 –10 -1 ohm-meter) dan konduktivitas 10-10 7 mhos / meter. Mereka yang diklasifikasikan sebagai konduktor menengah memiliki resistivitas 100-10 9 ohm-centimeter (1-10 7 ohm meter) dan konduktivitas 10 -7 -1 mho / meter. Konduktor "miskin", juga dikenal sebagai isolator, memiliki resistivitas 10 10 –10 17 ohm-sentimeter (10 8 –10 15 ohm-meter) dan konduktivitas 10 -15 –10 -8. Air laut adalah konduktor yang jauh lebih baik (yaitu, ia memiliki resistivitas lebih rendah) daripada air tawar karena kandungan garam terlarut yang lebih tinggi; batu kering sangat resistif. Di bawah permukaan, pori-pori biasanya diisi cairan dengan kadar tertentu. Tahanan bahan memiliki jangkauan yang luas — tembaga, misalnya, berbeda dari kuarsa dengan 22 kali lipat.
Tahanan yang khas
| bahan | resistivitas (ohm-sentimeter) | |
|---|---|---|
| air laut (18 ° C) | 21 | |
| air permukaan yang tidak tercemar | 2 (10 4) | |
| air sulingan | 0,2–1 (10 6) | |
| air (4 ° C) | 9 (10 6) | |
| Es | 3 (10 8) | |
| batu di situ | ||
| sedimen | tanah liat, serpihan lunak | 100–5 (10 3) |
| serpih keras | 7–50 (10 3) | |
| pasir | 5–40 (10 3) | |
| batu pasir | (10 4) - (10 5) | |
| Moraine glasial | 1–500 (10 3) | |
| batu kapur berpori | 1–30 (10 4) | |
| batu kapur padat | > (10 6) | |
| garam kasar | (10 8) - (10 9) | |
| berapi | 5 (10 4) - (10 8) | |
| metamorf | 5 (10 4) –5 (10 9) | |
| batu di laboratorium | ||
| granit kering | 10 12 | |
| mineral | ||
| tembaga (18 ° C) | 1.7 (10 −6) | |
| grafit | 5–500 (10 −4) | |
| pirhotit | 0,1-0,6 | |
| kristal magnetit | 0.6-0.8 | |
| bijih pirit | 1– (10 5) | |
| bijih magnetit | (10 2) –5 (10 5) | |
| bijih kromit | > 10 6 | |
| kuarsa (18 ° C) | (10 14) - (10 16) | |
Untuk arus bolak-balik frekuensi tinggi, respons listrik dari suatu batu sebagian diatur oleh konstanta dielektrik, ε. Ini adalah kapasitas batu untuk menyimpan muatan listrik; ini adalah ukuran polarisasi di medan listrik. Dalam satuan cgs, konstanta dielektrik adalah 1,0 dalam ruang hampa. Dalam satuan SI, diberikan dalam farad per meter atau dalam hal rasio kapasitas spesifik bahan dengan kapasitas vakum tertentu (yaitu 8,85 × 10 -12 farad per meter). Konstanta dielektrik adalah fungsi suhu, dan frekuensi, untuk frekuensi tersebut di atas 100 hertz (siklus per detik).
Konduksi listrik terjadi pada batuan dengan (1) konduksi fluida — yaitu konduksi elektrolitik dengan transfer ion dalam air pori asin — dan (2) konduksi elektron logam dan semikonduktor (mis. Bijih sulfida). Jika batuan memiliki porositas dan cairan yang terkandung, fluida biasanya mendominasi respons konduktivitas. Konduktivitas batuan tergantung pada konduktivitas fluida (dan komposisi kimianya), derajat saturasi fluida, porositas dan permeabilitas, dan suhu. Jika batuan kehilangan air, seperti halnya pemadatan batuan sedimen klastik pada kedalaman, resistivitasnya biasanya meningkat.
Sifat magnetik
Sifat magnetik batuan timbul dari sifat magnetik butir mineral dan kristal penyusunnya. Biasanya, hanya sebagian kecil dari batuan yang terdiri dari mineral magnetik. Bagian kecil butiran inilah yang menentukan sifat magnetik dan magnetisasi batuan secara keseluruhan, dengan dua hasil: (1) sifat magnetik batuan tertentu dapat sangat bervariasi dalam tubuh atau struktur batuan tertentu, tergantung pada ketidakhomogenan kimiawi., kondisi pengendapan atau kristalisasi, dan apa yang terjadi pada batu setelah pembentukan; dan (2) batuan yang memiliki litologi (jenis dan nama) yang sama tidak perlu memiliki karakteristik magnetik yang sama. Klasifikasi litologis biasanya didasarkan pada kelimpahan mineral silikat dominan, tetapi magnetisasi ditentukan oleh sebagian kecil dari butiran mineral magnetik seperti besi oksida. Mineral magnetik pembentuk batuan utama adalah besi oksida dan sulfida.
Meskipun sifat-sifat magnetik batuan yang berbagi klasifikasi yang sama dapat bervariasi dari batu ke batu, sifat-sifat magnetik umum biasanya tergantung pada jenis batuan dan komposisi keseluruhan. Sifat magnetik dari batuan tertentu dapat dipahami dengan baik asalkan seseorang memiliki informasi spesifik tentang sifat magnetik bahan kristal dan mineral, serta tentang bagaimana sifat-sifat tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu, tekanan, komposisi kimia, dan ukuran. dari biji-bijian. Pemahaman lebih lanjut ditingkatkan oleh informasi tentang bagaimana sifat-sifat batuan khas tergantung pada lingkungan geologis dan bagaimana mereka berbeda dengan kondisi yang berbeda.
