П'єзоелектричний ефект - властивість деяких кристалічних тіл (монокристалів і полікристалічних агрегатів) електризуватися під дією механічної напруги - стиснення, розтягування, зрушення. Якщо з твердого тіла, що володіє п'єзоелектричним ефектом, наприклад кристала кварцу, вирізати кубик і піддати його тиску (по-грецьки "пьезо» означає тиск), то на гранях кубика з'являться електричні заряди.
Схема застосування п'єзоелектричного методу в шахтах. Хвиля вибуху, досягаючи кварцової жили і надаючи на неї тиск, викликає електромагнітні хвилі, які повертаються до шахти і записуються приладами
Крім кварцу п'єзоелектричним ефектом володіє цілий ряд мінералів - нефелин, турмалін, сфалерит і ін. Гірські породи, що містять зерна цих мінералів, також виявляють п'єзоелектричні властивості. Породи ж, які не перебувають з мінера-лов-пьезоелектріков, а саме базальт, габро, перидотит, вапняк і т. Д. Не володіють п'єзоелектричним ефектом.
Для таких широко поширених в земній корі кварцеодержащіх гірських порід, як граніти і гнейси, п'єзоелектричний ефект порівняно невеликий і становить частки відсотка від відповідного ефекту монокристалла кварцу. Це пояснюється тим, що кварцу в таких породах міститься не більше 20-25%, Крім того, орієнтування кристалів, що визначає зовнішні ознаки (текстуру) породи, далеко не ідеальна. Як приклад, що ілюструє останній факт, можна привести ряд осадових порід - піщаників. У них п'єзоелектричний ефект практично відсутній, хоча вони майже повністю складаються з мікрокристаликів кварцу: тут зерна кварцу розташувалися хаотично ще під час випадання їх у вигляді осаду в якомусь водоймі. І навпаки, жильний кварц (також мономинеральной порода) з упорядкованою орієнтуванням електричних осей зерен кварцу володіє значним п'єзоелектричним ефектом (5-7% від ефекту Монокристальна кварцу).
Які ж шляхи використання на практиці в геофізики і геології п'єзоелектричного ефекту гірських порід? Чи не можна пошук і розвідку кварцових жив вести п'єзоелектричним методом? Адже, як відомо, жильні корінні родовища кварцу дуже часто містять такі цінні корисні копалини, як золото, олово, вольфрам, слюда, 'поліметали, гірський кришталь, дорогоцінні камені та ін.
Перші ж досвідчені роботи, проведені співробітниками Інституту фізики Землі за допомогою спеціальної сконструйованої апаратури (п'єзоелектричні розвідувальні станції) в експедиціях і на рудниках, показали високу ефективність методу.
Він став застосовуватися для проведення розвідувальних робіт в наземному, шахтному і меж-свердловинному варіантах. Найбільший геолого-економічний ефект цей метод дає в підземних гірничих виробках (шахтах). Покладемо, що на деякій відстані від стінки шахти знаходиться кварцова жила. В одному з пунктів шахти проводиться невеликий вибух - кілька сот грамів вибухової речовини. Пружна хвиля від вибуху, досягаючи кварцовою йсіли, надає на неї тиск. За рахунок п'єзоелектричних властивостей кварцу в жилі виникають електромагнітні коливання. Ці хвилі йдуть до шахти. Електрична складова електромагнітної хвилі сприймається електродами, розташованими вздовж стінки шахтного штреку. Її можна посилити і зареєструвати за допомогою напівпровідникового підсилювача, осцилографа або шляхом магнітного запису на розвідувальної станції, встановленої в шахті. Сейсмограф, також з'єднаний зі станцією, дозволяє визначити швидкість поширення хвилі в масиві породи, що вміщає кварцову жилу.
В результаті не тільки визначається наявність жили в околиці шахти, а й обчислюється її місце розташування. В даний час при сприятливих геологічних умовах можна виявити потужні кварцові жили в підземних виробках на відстані до 100 м від пункту вибуху. Удосконалення станції і підвищення її чутливості дозволить ще збільшити дальнодействие п'єзоелектричного методу.
П'єзоелектричний метод розвідки застосовується в даний час в експедиціях і на рудниках Міністерства геології СРСР і Міністерства кольорової металургії СРСР при пошуках, розвідці і експлуатації цілого ряду корисних копалин. Основними з них є в даний час родовища золота (Забайкаллі, Хабаровський край, Середній Урал, Чукотка, Середня Азія), олова (Примор'я, Хабаровський край), гірського кришталю (Північна Україна, приполярних і Південний Урал, Памір) слюди (Мам-ско -Чуйская Слюдоносние провінція, Карелія). Цей метод дає можливість значно скоротити масштаби розвідувального буріння, проходку пошукових виробок, час розвідки. Економічний ефект становить понад 3 млн. Руб. на рік.
Наука і людство. 1975. Збірник - М. Знання, 1974.