矿石二极管为啥能检波啊，不就是矿石么？

并不是矿石天生就能检波的，是人们利用了矿石单向导电的特性，来完成无线电波输送音频信号的还原。人耳所能听见的音频信号脉动频率相对较低，无法直接当成无线电波发射到很远。科学家发现高频振荡波可以发射到很远。于是就将音频脉动波叠加到高频振荡波上，将高频振荡波的波幅调制成与音频脉动波相吻合。收到音频振荡波后，须将振荡波去除掉，留下音频脉动波，于是就利用矿石单向导电的特性，将双向振荡波截去一半变成半波振荡波，从半波振荡电流的波峰上得到脉动电流，高频振荡波人是听不见的，脉动音频电流推动扬声器（耳机）后，使人能听到音频声。矿石是一种结晶的金属矿物，又叫晶体，方铅矿、红锌矿、黄铜矿等都可以做矿石。矿石的作用就是从高频振荡电流中得出脉动电流，就是所谓检波。这里只说个大概，详细的须找书看。复制去Google翻译翻译结果复制去Google翻译翻译结果

从物理学中知道,一段导体的电阻R,与沿电流方向的长度L成正比,与垂直电流方向的横截面积S成反比：

R＝ρ×L/S

因为电阻率是描述物质导电性优劣的一个电性参数,反映了物质的固有特性,故通常以电阻率为观测参数。其电阻率为

ρ＝R×S/L （1-1）

在电法勘探中是这样定义电阻率的：当电流垂直流过单位截面积为S、单位长度为L的岩、矿石所呈现的电阻值即为该岩、矿石的电阻率ρ。

由式（1-1）及欧姆定律得

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电阻率单位是欧[姆]米,记作Ω·m。有时也用电导率σ表示物质的导电性,其单位为西[门子]每米,记作S/m。电导率和电阻率互为倒数。物质电阻率越低,电导率越大,其导电性越好；反之,其导电性就越差。式（1-2）是标本法测定ρ的计算公式。

（一）天然岩、矿石的电阻率

天然岩、矿石都是由矿物组成的,为了解岩、矿石电阻率的特点和变化规律,首先应当研究各类矿物的电阻率。按导电机理而论,固体矿物可分为金属导电类矿物、半导体类导电矿物和固体离子类导电矿物三种。

金属类导电矿物包含各种天然金属,如自然金、银、铜、镍、铁等。在金属导体中,对传导电流起贡献的粒子（载流子）是基本上脱离了金属离子束缚、能在晶体中比较自由运动的电子,自由电子在各方向运动的概率相同,故总体不显出电荷的定向运动,即没有电流。当存在外电场时,自由电子趋于反电场方向运动,因而在导体内出现电流。金属导体的导电性非常好,其电阻率值很低,一般ρ≤10－6Ω·m。

半导体类导电矿物几乎包括所有的金属硫化矿物和金属氧化矿物。它们的电阻率变化范围较大,其中电阻率在n×10－6～n×100Ω·m范围内的常被称为良导电性矿物,如黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、方铅矿等；电阻率值在n×100～n×106Ω·m范围内的闪锌矿、辉锑矿、铬铁矿、赤铁矿等,常被称为中等导电性矿物。自然界中矿物半导体的性质多半同其所含杂质的种类和含量有关,有时微量（例如含量为10－5）的杂质便可使半导体导电性提高几个级次。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。表1-1列出了若干常见的半导体矿物及其电阻率值的变化范围。

表1-1 常见矿物的电阻率

固体离子类导电矿物包含绝大多数造岩矿物,如石英、长石、云母、方解石、辉石等,这类矿石都属固体电解质。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。固体电解质导电载流子为填隙离子或空格点,属于离子导电。通常,固体电解质的电阻率很高,一般ρ＞106Ω·m。它们几乎是绝缘体。

由上述可知,矿物电阻率值是在一定范围内变化的,同种矿物可有不同的电阻率值,不同矿物也可有相同的电阻率值。因此,由矿物组成的岩石和矿石的电阻率也必然有较大的变化范围。表1-2为几种常见岩石电阻率值的分布范围。可见,火成岩（花岗岩、闪长岩、玄武岩）与变质岩（大理岩、石英岩）的电阻率较高,通常在102～105Ω·m范围内变化；沉积岩电阻率一般较低,如黏土电阻率约为1～10Ω·m,砂岩的电阻率约为102～103Ω·m,而灰岩的电阻率则较高些。

表1-2 常见岩石的电阻率值

以上岩石电阻率的变化固然与其矿物成分有关,但在很大程度上却取决于它们的孔隙度或裂隙度及其中所含的水分的多少。对矿石电阻率而言,也有类似的情况。其电阻率值除与组成矿石的矿物成分、含量有关外,更主要的是由矿物颗粒的结构构造所决定。

（二）影响岩、矿石电阻率的因素

影响岩、矿石电阻率的因素有很多,除与导电矿物含量有关外,岩、矿石的结构与构造、孔隙度、含水量及含水矿化度、温度、压力等都或多或少地影响着岩、矿石的电阻率。下面主要讨论成分、结构、所含水分以及温度对它们的影响作用。

1.岩、矿石电阻率与其成分和结构的关系

大多数岩、矿石和土,可视为由均匀相连的胶结物和不同形状的矿物颗粒所组成。其电阻率决定于这些胶结物和矿物颗粒的电阻率、形状及其百分含量。自然界含片状或针状良导矿物的网脉状或细脉状金属矿石,沿网脉或细脉方向的电阻率值,大大低于同等金属矿物含量的浸染状矿石电阻率；而含片状、树枝状高阻矿物（如石英脉）的岩石,垂直于岩脉方向上的电阻率值往往很高。因此,一般情况下,岩、矿石的结构构造比矿物颗粒含量对岩、矿石电阻率的影响更重要。

下面讨论层状构造岩石的电阻率。

大多数沉积岩和某些变质岩,由于沉积旋回和构造挤压作用往往使两种或多种不同的薄层交替成层,形成层状构造。一般情况下层状岩石的电阻率也具有方向性,即各向异性。

图1-1 层状岩石模型图

如图1-1所示,两种电阻率分别为ρ1和ρ2的薄层岩石交替成层,若两种薄层的总厚度分别为h1和h2,则沿层理和垂直层理方向的电阻率ρt和ρn分别可由下式表示：

电法勘探技术

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由以上两式可看出：由不同电阻率（ρ1≠ρ2）薄层岩石交替形成的层状岩石,不论ρ1和ρ2的相对大小如何,亦不论h1和h2多大（不能为零）,其电阻率具有非各向同性,并且,总是沿层理方向的电阻率ρt小于垂直于层理方向的电阻率ρn。定义层状岩石的各向异性系数

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和平均电阻率

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以表征层状岩石的各向异性程度和平均导电性。表1-3列出了几种常见岩石的各向异性系数λ。由表1-3可见,某些岩石（如石墨化碳质页岩、泥质页岩等）在垂直和平行层理两个方向的电阻率相差竟达4～7倍以上。这在推断解释电法勘探资料时,必须引起充分重视。

表1-3 几种常见岩石的非各向同性系数

2.岩、矿石电阻率与所含水分的关系

除含有良导电矿物的金属矿石或矿化岩石外,绝大多数岩石由造岩矿物组成。这样看来,似乎岩石的电阻率应与固体电解质的电阻率具有相同的数量级,都在106Ω·m以上。实际并非如此,通常自然状态下,岩石电阻率都低于此值,甚至有低达n×10Ω·m以下的情况。这是因为岩石都在不同程度上含有导电性较好,并且彼此有相互连通的水溶液之故。

孔隙中充满水分的砂、砾石的电阻率ρ与其体积含水量（湿度）ω和孔隙水电阻率ρ水的关系可由下式给出：

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式中：ρ水为孔隙水的电阻率；ω为岩石的体积含水量（湿度）。

式（1-5）表明：岩石电阻率ρ随ρ水成正比关系变化,同时随湿度ω的增大而减小。这种反比关系在湿度很小（ω从零到百分之几）时尤其明显,因为当湿度减小到一定程度后,岩石中的水呈现为附着在岩石孔隙表面的薄膜水,彼此不相连通,因而使岩石电阻率急剧增大。

对于孔隙未被水充满的岩石,电阻率ρ与ω和ρ水的关系比较复杂,但总的规律仍是岩石电阻率ρ与ρ水成正比,并随ω增大而减小。因此,岩石所含水分的多少和孔隙水电阻率的高低乃是决定含水岩石电阻率的两个基本因素。表1-4列出了几种天然水的电阻率值。

表1-4 几种常见天然水的电阻率

岩石的电阻率不仅与岩石孔隙度的大小有关,而且还决定于孔隙的结构。通常当孔隙连通较好时,其中水分对岩石电性影响较大；而空穴式孔隙（如喀斯特溶洞或喷出岩的气孔等）,因其彼此不相连通,即使充满了水分,对岩石整体电阻率的影响也较小。节理或裂隙式孔隙,具有明显方向性,往往使岩石电阻率具有各向异性,沿节理或裂隙方向电阻率较低,垂直方向上电阻率较高。表1-5列出了几种常见岩石的孔隙度。

表1-5 几种常见岩石的孔隙度

3.岩、矿石电阻率与温度的关系

图1-2 含水砂岩电阻率随温度变化的实验曲线

砂岩孔隙度为12%,体积含水量ω＝1.5%

电子导电矿物或矿石的电阻率随温度增高而上升；离子导电岩石的电阻率随温度增高而降低。地壳中岩、矿石的温度与两种因素有关：距离地表的远近和季节气候的变化。其中太阳辐射引起的季节变化只能影响地壳上层约15m的深度,推测在地表下20～25m地段,岩、矿石的温度（即地温）不受季节影响,保持为当地年平均温度,该段称为常温带。常温带以下,地温随深度的增加而增高。地温每升高1℃所下延的深度为地温增加率。各地的地温增加率是不同的,在我国平均为40m左右增高1℃。这样,在地下1600m深处的地温将比地面约高40℃。在那里,金属矿物的电阻率增高20%,而含水岩石的电阻率差不多降低50%。通过对深部岩石电阻率的观测,给出某地区地下温度场的变化特征,可用于寻找地热资源或研究地质构造。在探查金属及非金属矿产时,由于所研究的深度一般很少超过1000m,在通常的气温条件下,温度对岩、矿石电阻率的影响不大。但在研究深部构造或地热田时,则必须考虑地温对岩石电阻率的影响。此外,应当指出,当气温降至0℃以下时,将会使地表含水岩石或土壤的电阻率发生很大变化。

图1-2的实验结果表明：随温度降低至0℃以下,含水砂岩的电阻率显著增高。当温度降到－16℃时,含水砂岩的电阻率高达106Ω·m以上,比冰点以上的电阻率值大三个量级。冰冻岩石电阻率显著增高是岩石中孔隙水结冰后失去了导电性水溶液的缘故。由于孔隙水总含有一定盐分,盐分使溶液的冰点降低；当孔隙水的一部分结冰后,盐离子移向仍旧为液相的那一部分,使其含盐量增大,冰点进一步降低。

因此,岩石中孔隙水的结冰过程发生于一个宽阔的温度范围,而不是发生在某个特定的温度上。图1-2中的实验结果正反映了这种情况。

冰冻季节地表岩石或土壤电阻率显著增高,对电法勘查有很大影响,一方面它使电极接地电阻增大,造成直流电法施工困难；另一方面,表层电阻率增高使其他干扰减小,因而对感应类电法来说,是十分有利的工作条件。

4.岩、矿石电阻率与压力的关系

在压力极限内,压力大使孔隙中的水挤出来,则ρ变大,压力超出岩石破坏极限,则岩石破裂,使ρ降低。

含水岩石的电阻率与其岩石学特征、地质年代有某些间接关系,因为这两者对岩石的孔隙度或储水能力以及所含水分的盐量都有影响。表1-6概括了这种关系的一般特征（KellerandFrischnecht,1966）,表中从左到右岩石的孔隙度逐渐减小,如海相碎屑岩其孔隙度高达40%,其电阻率相应较低；化学沉积岩实际上可认为不含水分,其电阻率最高。表中自上而下岩石的地质年代由新到老,显然,愈老的岩石胶结程度和致密程度愈高,因而孔隙度和储水能力愈低,电阻率愈高。

表1-6 不同地质年代各种岩石电阻率的变化范围　单位：Ω·m

综上所述,影响岩、矿石电阻率的因素是多方面的,在金属矿产普查和勘探中,岩、矿石中良导电矿物的含量及结构是主要影响因素。在水文地质、工程地质调查和沉积区构造普查、勘探中,岩石的孔隙度、含水饱和度及矿化度等成了决定性因素。而在地热研究、地震地质及深部地质构造研究中,温度及地应力变化却成了应考虑的主要因素。

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