Сущность метода вызванных потенциалов

Метод ВП основан на исследовании полей, создаваемых искусственно поляризованными горными породами и рудами.

При пропускании электрического тока часть энергии искусственного поля накапливается в многофазной среде, которой являются г.п. и руды. Физически это выражается в электрической поляризации сред, в которых действовало электрическое поле. Электрическая поляризация – это совокупность физико-химических процессов, происходящих на границах раздела жидкой и твердой фаз. ВП основана на тех же процессах, что и ЕП, только процессы процесс ЕП самопроизвольный, стационарный, а ВП – принудительный, нестационарный.

Проводники с ионной проводимостью – водные растворы электролитов, заполняющие поры породы (УЭС 0,1 – 400 Ом*м, в зависимости от концентрации электролита).

Изоляторы – твердое вещество большинства породообразующих минералов (УЭС более 10⁸ Ом*м), газ находящийся в породе.

Поляризуемость пород зависит от количества проводников с электронной проводимостью:

Самородные элементы: графит, железо, никель, медь, серебро, золото, платина, ртуть, висмут.

Рудные минералы: пирит, галенит, киноварь, халькопирит, пирротин, арсенопирит, молибденит, лимонит, гематит.

У пород с чисто ионной проводимостью вызванные потенциалы возникают вследствии электрокинетических, а у пород с электропроводящими минералами – как электрокинетических, так и главным образом электрохимических процессов.

В ионопроводящей среде вызванные потенциалы возникают за счет диффузионно-проводящих процессов. Объясняется так:

1.Ионы разного знака и разного состава как в свободных растворах, так и в пористых породах обладают разной подвижностью в электрическом поле. Анионы двигаются быстрее, чем катионы, поэтому при пропускании тока на отдельных участках концентрация ионов и скорости их передвижения будут различными. Ионы приобретают направленное движение, что представляет собой ток и возникают вызванные потенциалы.

2.Подвижность ионов зависит также от размеров пор. В узких порах за счет влияния диффузионной части двойного электрического слоя подвижность отрицательных ионов уменьшается. Что приводит к изменению числа переноса или относительной скорости переноса заряда катионами и анионами. В результате в этих системах возникает то, что при отключении тока начинается выравнивание и образуются потенциалы.

3.При наличии в породе глинистых частиц создаются мембранные потенциалы, которые возникаю за счет абсорбции на мелкодисперных частицах некоторых из движущихся в электрическом поле ионов. Глинистые пленки легче пропускают катионы, чем ионы, в результате возникают разные потенциалы А⁺ и К^- .

4.Деформация двойного электрического слоя. При пропускании тока слабосвязанная с твердой фазой часть двойного электрического слоя деформируется, при отключении тока система приходит в равновесие.

5.Возникновение потенциалов ВП можно объяснить явлением электроосмоса – изменение давления на концах капилляр при движении жидкости под действием электрического тока.

При пропускании тока через контакт электронного проводника и электролита, заполняющего поры г.п. на контакте происходят электродные процессы, приводящие к поверхностной поляризации залежи. На той части поверхности, где ток входит в рудное тело – КАТОД, выделяется водород, в той части залежи, где ток выходит – АНОД, выделяется хлор и кислород. В результате образуется гальванический элемент с газовыми электродами, создающий в окружающей среде вторичное поле.

Поляризуемость зависит от t, давления, минерализации и хим. состава подземных вод.

Если в поляризующемся поле оказывается порода содержащая электронно-проводящие включения, то на поверхности каждого из них происходят процессы описанные выше и каждое включение оказывается дипольным источником вторичного поля, в этом случае интенсивность поляризации характеризуется объемной поляризуемостью среды.

Поляризуемость ионопроводящих пород редко превышает 2-3%. А поляризуемость пород, содержащих электронопроводящие включения может достигать десятков %.

Скальные породы < 1%

Если влажность повышается, то поляризуемость сначала повышается, а потом понижается.

 

Основные способы измерения ВП(на постоянном и переменном токе)

Существуют два основных способа изучения явлений вызванной поляризации. Один основан на исследовании нестационарных полей, а второй гармонически меняющихся во времени полей в присутствии поляризующихся тел.

Существуют три основных варианта метода:

1.Профилирование

2.Зондтрование

3.Подземный метод

При работе на постоянном токе определяют следующие основные параметры:

Кажущаяся поляризуемость

 

 

, где ∆Uвп(t) - разность потенциалов,

измеренная в определенный момент времени после отключения питающего тока;

∆Uпр- разность потенциалов,

измеренная в момент пропускания питающего тока;

Кажущееся сопротивление