矿物岩石学中导电性矿物有哪些

虽然在电法勘探中利用的岩石和矿石的电学性质有导电性、导磁性、介电性和极化特性等，但在直流电测探和似稳场的交变电磁测探中，起决定作用的仍然是岩、矿石的导电性。岩、矿石的导电性是电测探法的基础。因此，我们将首先论述影响岩、矿石导电性的电阻率的主要因

素。岩、矿石的导电性通常用电阻率（ρ）或电导率（σ＝1/ρ）描述。根据物理学的定义，均匀介质中直流电路的电阻（R）和介质的长度（L）成正比，和截面积（S）成反比。

图3-1　电阻率概念图 　

图3-2　电阻率计算原理图

假设岩性均一，形状规则，那么岩石电阻率可通过电阻率公式（3-1）计算得到。

式中ΔUMN——标本两端电位差；

I——供电电流；

S——标本等截面积；

L——标本长度。

比例系数ρ称为介质的电阻率。它在数值上等于单位面积（S＝1m2）、单位长度（L＝1m）介质的电阻，其单位为欧姆米，记为Ω·m（导电率的单位是：西门子/米，siemens/m）。

电阻率越低，物质的导电性越好。反之，电阻率越高，其导电性越差。

岩、矿石的导电机制与岩石的组成成分有关。按照导电机制可将固体矿物分为三类：金属导体、半导体和固体电解质。在金属导体和半导体中，导电作用都是通过其中的某些电子在外电场作用下定向运动实现的，它们都是电子导体。各种天然金属属于金属导体。这类矿物在地壳中并不经常出现，但是当其出现时便具有一定的经济价值。比较重要的天然金属有自然铜、自然金，此外，石墨是具有某些特殊性质的一种电子导体。金属导体的导电性好，其电阻率ρ很低，一般ρ≤10－6Ω·m。

大多数金属矿物属于半导体。其电阻率高于金属导体，通常ρ＝10－4～10－6 Ω·m，这是因为半导体中能够参与导电的电子数目较少，自然界中矿物半导体的性质大半同其所含杂质的种类和含量有关，有时微量（10－5）的杂质便可使半导体电性提高几个级次。由于这种成因，半导体矿物的电阻率值都有较大的变化范 围。

图3-3　从左到右为金属导体、半导体、电解质

图3-4　不同岩石的矿物成分、组成结构模型

表3-1列出了若干常见的半导体矿物及其电阻率的变化范围。

表3-1　常见半导体的电阻率值

绝大多数造岩矿物（如辉岩、长石、云母、方解石、角闪石、石榴石等）在导电机制上属于固体电解质。固体电解质是由正、负离子靠静电力（离子键）结合的离子晶体。其电阻率很高，一般ρ＞10－6Ω·m。

图3-5　砂岩电阻大，不易导电，黄铁矿电阻较小，易导电

图3-6　岩石电阻率分布范围

由图3-6可知，沉积岩电阻率较低，粘土电阻率范围为10～100Ω·m，砂岩的电阻率约102～103 Ω·m，火成岩与变质岩较高，电阻率范围为102～105 Ω·m。

除岩石矿物导电外，岩石孔隙水也会影响岩石的导电性。几乎所有的天然岩石都或多或少地含有水分。这些存在于岩石裂隙和孔隙中的水分（统称为孔隙水）通常对岩、矿石的导电性有影响。纯的蒸馏水的导电性极差，几乎可以看成是绝缘体。但是，天然岩石中的孔隙水总是在不同程度上含有某些盐分（电解质），改变了孔隙水的导电性。孔隙水的电阻率一般远小于造岩矿物，大量实测资料显示，岩石孔隙水的电阻率值很少超过100Ω·m之间。