Электрическая модель горной породы
Понятие электроразведки. Причины многообразия методов электроразведки.
электроразведка, является одним из основных разделов разведочной геофизики — науки, относящейся к циклу наук о Земле и занимающейся изучением геологического строения земной коры и глубинных зон нашей планеты. Методы электроразведки широко применяются как при геологоструктурных исследованиях и геологическом картировании, так и при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.
В электроразведке сейчас насчитывается свыше пятидесяти различных методов и модификаций, предназначенных как для глубинных исследований, так и для изучения верхней части разреза
1) изучаются различные типы полей : постоянные переменные искусств
2)изучаются различные характеристики поля : напряженность потенциал фаза сдвиг фаз
3)временные характеристики неустойчивых процессов : поляризуемость, широкий диапазон частот
Вэлектроразведке применяются различные приемы возбуждения полей
по областям применения:
1)наземная
2)подземная
3)морская
4)аэро
5)рудная
6)скважинная
По принципу используемых полей: естественная и искусственная
Применяется электроразведка для:
1) поиск месторождений полезн ископаемых
2)региональное изучение территории с целью тектонич М:1:200000, 1:500000
3)геологич картрирование
4)гидрогеологич исследования, динамика подземных вод и тд
5)инженерно геологическое исследован
6)литологическая характеристика верхн части разреза
7)повышает стаж. Задачи экологии
Принципы классификации методов электроразведки. Решаемые геологические и инженерно-геологические задачи.
по областям применения:
1)наземная
2)подземная
3)морская
4)аэро
5)рудная
6)скважинная
По принципу используемых полей: естественная и искусственная
Применяется электроразведка для:
1) поиск месторождений полезн ископаемых
2)региональное изучение территории с целью тектонич М:1:200000, 1:500000
3)геологич картрирование
4)гидрогеологич исследования, динамика подземных вод и тд
5)инженерно геологическое исследован
6)литологическая характеристика верхн части разреза
7)повышает стаж. Задачи экологии
В электроразведке сейчас насчитывается свыше пятидесяти различных методов и модификаций, предназначенных как для глубинных исследований, так и для изучения верхней части разреза. В зависимости от принципа исследования их можно разделить на следующие группы: методы сопротивлений (методы постоянного тока) и электромагнитные методы.
Методы сопротивлений основаны на пропускании в земле с помощью пары электродов известного постоянного тока и измерении напряжения, вызванного этим током, с помощью другой пары электродов. Зная ток и напряжение, можно вычислить сопротивление, а с учетом конфигурации электродов можно установить, к какой части подповерхностного пространства это сопротивление относится. Индукционные методы
К группе методов относится огромное количество различных модификаций, суть которых можно описать следующим образом. Под влиянием переменного электрического или магнитного поля в земле за счет феномена магнитной индукции возникает электромагнитное поле. Зная точно параметры источника поля, можно измерять различные электрические и магнитные компоненты индуцированного поля, восстанавливая по ним параметры среды. В отличие от методов сопротивлений, где зондирующим параметром является разнос, в индукционных методах кроме размеров установки глубинность зависит также от частоты тока в генераторе
Электрическая модель горной породы.
Горная порода – двухфазовая среда (твердая фаза – проводник, жидкая - электролит). Возникает явление диффузии, вторичное ЭДС поляризации на границе 2х фаз, образуется двойной электрический слой.
Твердое вещество - - - - - - - -|++++++ жидкое вещество
Двухфазовая среда обладает емкостью, зависит от частоты ее электропроводимости. При высоких частотах диффузия практически не проявляется из-за большой ионизационной проводимости. В области низких частот проводимость низкая, что объясняется поляризуемостью. Если минеральный скелет и поры вытянуты в одном направлении, то условия протекания тока неодинаковы в различных направлениях – анизотропная порода. Если мин.скелет и поры беспорядочно ориентированы в пространстве, то удельное сопротивление одинаково в любом направлении – изотропная порода
Объект изучения – горная порода – представляет собой сложное природное образование, состоящее из твёрдой минеральной массы и порового пространства, заполненного подземной водой, нефтью, газом, рудой или иным вторичным материалом. В первом приближении электрическую модель
горной породы можно представить в виде двухфазной среды, состоящей из
твёрдого скелета и воды. При этом твёрдая фаза может быть либо
проводником электрического тока (руда, графит, антрацит), либо
диэлектриком (кварц, известняк, ангидрит, лёд). Жидкая фаза представляет
собой электролит, молекулы которого практически полностью
диссоциированы на ионы. Такая модель двухфазной твёрдо-жидкой среды
названа ДФ-средой. Она является основной моделью в электроразведке.
На границе фаз вследствие разности потенциалов между минеральным
скелетом и электролитом возникает двойной электрический слой.
4. Электромагнитные свойства горных пород.
1)удельное электрическое сопротивление (ρ)
2) электропроводность (σ =1/ρ)
3)электрохимическая активность (α)
4) поляризуемость (η)
5) диэлектрическая проницаемость (ε)
6) магнитная проницаемость (μ)
Электрохимическая активность – объясняется свойство пород создавать естественные постоянные электрические поля. Они могут возникать в силу окислительно- восстановительных, фильтрационных, диффузионно-абсорбционных явлении (α=mV). Зависит от мин.состава, глинистости, пористости, проницаемости, влажности и тд.
Коэффициент поляризуемоти (η) – способность пород поляризоваться, т.е. накапливать заряд при пропускании тока, а затем разряжаться после отключения (η=ΔUвп/ΔU*100%)
диэлектрическая проницаемость (ε) (лишь при высоких частотах) εотн=ε/ε0, во сколько раз увельчилась емкость конденсатора, если вместо воздуха в него поместить породу
Магнитная проницаемость - μотн=μ/μ0 – у большинства пород – магн.проницаемость воздуха, лишь у ферромагнетиков до 10
К электромагнитным свойствам горных пород относят удельное
электрическое сопротивление ρ (или удельную электропроводность σ =
1/ρ) – главный информационный параметр для большинства методов, магнитную μ – которая является не электрической, а магнитной характеристикой, которая оказ влияние на э/м поле, диэлектрическую ε проницаемость, а также поляризуемость η как особое свойство ДФ-среды, характеризующее интенсивность ЭДС вызванной поляризации. Удельным электрическим сопротивлением (УЭС) называют сопротивление 1 м3 породы постоянному току, протекающему от одной грани куба к другой