Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Электрические поля и методы электроразведки.
В отличие от вышерассмотренных методов электроразведка - это не один, а большая группа (более 30) методов с очень широким спектром возможностей, которые реализуются в самых разных сферах человеческой деятельности – от поисков полезных ископаемых – до сельского хозяйства и строительства железнодорожных магистралей. Это обусловлено, с одной стороны, разнообразием физических свойств пород, связанных с геоэлектрическими процессами, а с другой – многообразием электрических полей – естественных и искусственных, циркулирующих в недрах. В одном из стихотворений поэта Мартынова планета Земля представляется как «Увешанная виадуками, Источенная водотоками, Набитая золой и туками, Насквозь пронизанная токами…» И это совершенно точный образ, хорошо понятный геофизику. Поэтому определение метода, с которого мы обычно начинаем рассмотрение каждого раздела курса, звучит следующим образом: Электроразведка – это группа методов, изучающих структуру и особенности распределения искусственных и естественных полей постоянного и переменного тока, обусловленные различной электропроводностью, диэлектрической проницаемостью, поляризуемостью, геоэлектрохимической активностью и т.п. горных пород Земной коры. Чаще всего в электроразведке определяют так называемую кажущуюся электропроводность (сопротивление) – характеристику среды и представляют ее в зависимости от параметра, контролирующего глубину проникновения электрического тока в толщу пород. Такие зависимости выглядят как график, приведенный на рисунке 20.
Рис.20. Кривая электрического зондирования.
Особенности такой кривой (аномалии) – это максимумы и минимумы, которые не столь суммарны по своей геологической природе как гравитационные или магнитные. Ведь каждая такая особенность обусловлена уже не всем разрезом, а только его частью, комплексом пород – терригенных или карбонатных, или галогенных высокого (максимум) или низкого (минимум) сопротивления, выполняющим определенный интервал глубин разреза. Такая геологически интерпретируемая электроразведочная информация характеризуется более высокой степенью разрешенности, дифференцированности. Под нормальным полем в электроразведке чаще всего подразумевается поле над однородным разрезом – то есть кривая ρк, не содержащая особых точек.
Основной тип проводимости горных пород в природе – ионный. Такая проводимость – это проводимость растворов (флюидов), насыщающий поры горных пород, связанная с диссоциацией растворенных солей на анионы и катионы и переносом вещества. Тем самым проводимость оказывается тесно связанной с пористостью и проницаемостью пород. Все это обосновывает особую «одаренность» электроразведки, как метода прогнозирования неструктурного геологического фактора при изучении осадочных комплексов, т.е. прогнозирования нефтегазоносности разреза и его литологической составляющей. Так, песчанистые породы-коллектора, благодаря наличию пор, содержат тот или иной флюид. Если это нефть – то сопротивление породы будет высоким, а если вода – низким, то есть толща окажется проводящей. Каменная соль и большинство кристаллических пород не содержит пор – такие породы относятся к непроводящим, то есть характеризуются высоким сопротивлением и отмечаются на кривых ρк максимумами. Другой вид проводимости – металлическая или электронная. Здесь ток переносится свободными электронами без переноса вещества (масса электрона незначительна). Такая проводимость встречается в природе гораздо реже. Она свойственна только некоторым рудным объектам – проводникам, например месторождениям сульфидов или самородных металлов. В таких объектах обычно самопроизвольно протекают геоэлектрохимические процессы, связанные с окислением и над ними фиксируются аномалии разности потенциалов. В целом можно предложить классификацию методов электроразведки, которая приводится на основе нижеследующей схемы:
На этой схеме показано небольшое число конкретных методов, которые будут в той или иной степени рассмотрены в тексте, как имеющие наиболее широкое распространение при решении геологических задач.
Приведенные аббревиатуры этих методов читаются следующим образом: ЕП – метод естественного поля, МТЗ – магнитотеллурическое зондирование, МТП – магнитотеллурическое профилирование, ТТ – метод теллурических токов, ВЭЗ – вертикальное электрическое зондирование, ДЭЗ – дипольное электрическое зондирование, ЭП – электропрофилирование, ЧЗ – частотное зондирование, ЗСБ – зондирование становлением поля в ближней зоне. Вначале остановимся на рассмотрении методов естественных полей.
Поля постоянного тока. Постоянные во времени электрические поля – их называют локальными – возникают в геологической среде в ходе ряда процессов: а) окислительно-восстановительных (геоэлектрохимических), протекающих на границе электронного (рудные минералы) и ионного (окружающие подземные воды) проводников. Они наблюдаются на сульфидных, угольных и графитовых месторождениях. б) процессов фильтрации растворов сквозь поры горных пород. Трещины и поры в породе можно уподобить капиллярам, стенки которых способны адсорбировать ионы одного знака (обычно отрицательные). В жидкой среде вблизи стенок капилляра накапливаются ионы противоположного знака и, таким образом, в капиллярах образуется двойной электрический слой. При движении жидкости через капилляр часть подвижных зарядов двойного электрического слоя (обычно положительных) выносится по направлению движения. В результате на концах капилляра возникает разность потенциалов, пропорциональная перепаду давления
ΔVф = А где Δр – разность давлений на концах капилляра; ρэ –удельное сопротивление, – вязкость электролита, А – коэффициент пропорциональности; в) процессов диффузии ионов на границах соприкасающихся подземных растворов и адсорбции ионов частицами породы. Такими соприкасающимися растворами могут быть, например, буровой (если скважина находится в процессе бурения) и пластовая вода, если разбуривается водоносный пласт. Концентрация солей в них разная и идет процесс диффузии, который продолжается до тех пор, пока не установится равновесие. Благодаря разной подвижности катионов и анионов происходит неравномерное распределение зарядов в подземных водах разной концентрации, что ведет к созданию естественного электрического поля диффузной природы. Величина и знак диффузионных потенциалов зависят от адсорбционных свойств минералов, то есть способности мелкодисперсных и коллоидных частиц удерживать на своей поверхности ионы того или иного знака. С некоторым упрощением можно записать зависимость ΔVg = k lg ≈ k lg ., где С1 и С2 – концентрации, а ρ1 и ρ2 – удельные электрические сопротивления соприкасающихся растворов, k – коэффициент пропорциональности. Возникающие разности потенциалов обычно не превышают n·10мв, где n<5. Такие поля, как фильтрационное и диффузионно-адсорбционное используются в скважинной геофизике при производстве работ методом ПС (потенциал самопроизвольный), а окислительно-восстановительное - в полевой геофизике, методе ЕП.
Рассмотрим коротко модель ЕП на примере разведки сульфидной залежи. Верхняя часть сульфидного тела (например халькопиритового Cu Fe S2 ), как правило, располагается в зоне активной, так называемой вадозной циркуляции богатых кислородом и углекислотой инфильтрующихся атмосферных вод, то есть в зоне аэрации выше уровня грунтовых вод. Более глубокие части тела находятся в зоне бедных кислородом застойных вод, то есть в восстановительной обстановке. Поэтому в верхней части залежи происходит окисление руды и переход сульфидов в сульфаты, то есть идет химическая реакция Cu Fe S2 + 4 O2 = Cu SO4 + Fe SO4 Окислительная реакция сопровождается освобождением электронов в атомах окисляющихся элементов, в результате чего верхняя часть рудного тела приобретает положительный потенциал по отношению к нижней. Восстановительная реакция в нижней части тела сопровождается присоединением электронов, из-за чего эта часть тела заряжается отрицательно. В окружающей среде происходит обратное распределение зарядов и возникает электрический ток. При этом к верхней части залежи направляются отрицательно заряженные ионы, а к нижней – положительные. Поэтому над верхней частью сульфидной залежи наблюдаются отрицательные аномалии потенциалов ЕП. Рассмотренная модель изображена на нижеследующем рисунке (рис.21)
Рис.21.Модель ЕП.
С чисто физической точки зрения отрицательные аномалии могут быть объяснены тем, что рудное тело – проводящее, то есть сопротивление его минимально, а значит минимальным будет и падение напряжения ΔU согласно закону Ома ΔU = IR. Интенсивность минимумов ЕП пропорциональна геоэлектрохимической активности среды α и может достигать в природе 500 мВ. Величина α определяется контрастностью свойств тела и окружающей среды. За электрохимическую активность иногда принимают коэффициент пропорциональности между напряженностью естественного электрического поля и основными факторами, которыми они обусловлены (отношением концентраций подземных вод, давлением и др.) Коэффициент α измеряют в милливольтах. Он составляет 10-15 мВ для чистых песков, близок к нулю для скальных пород, возрастает до 20-40 мВ для глин и до сотен милливольт для руд с электронно-проводящими минералами. В целом α зависит от многих природных факторов (минерального состава, пористости, глинистости, проницаемости, влажности, минерализации подземных вод).
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 298; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.117.183.150 (0.027 с.) |