Теоретичні та експериментальні матеріали про природу спричинених потенціалів

Процеси, які відбуваються у гірських породах і рудах під впливом електричного струму , загалом, можуть бути ототожнені з відомою в електрохімії електрохімічною поляризацією. І справді, протікання електричного струму крізь границю електронного і іонного провідників обов’язково спричинить ефект електролізу і зміну структури подвійного електричного шару, від якого залежить значення електродного потенціалу і який утворюється завдяки динамічній рівновазі між іонами розчину і твердого тіла (рис. 21). Природно, що в цьому випадку головну роль відіграють процеси поверхневої (а не об’ємної) поляризації на контактах електронно-провідних мінералів з електролітом. Окремо в розчинах та електронно-провідних мінералах спричинені потенціали не виникають, а тому є невід’ємною частиною двофазового (або й складнішого) середовища. Загалом же СП можна, мабуть, схарактеризувати як електрохімічний процес, який відбувається у гірських породах і рудах під впливом електричного струму і супроводжується виникненням вторинних електрорушійних сил.

Якщо в якийсь момент часу первинне поле вимкнути, то накопичена поляризованим середовищем енергія витрачатиметься на створення вторинного електричного поля, яке зберігається деякий час після вимкнення первинного поля і має протилежний до нього напрям. Інтенсивність цього вторинного поля складно залежить від характеру первинного поля та поляризаційних властивостей геоелектричного розрізу. Саме від нього і залежить те, що вторинне поле несе в собі інформацію про будову геологічного розрізу.-

Рис. 2.21. Схема утворення полів спричиненої поляризації.

Електричні поля: 1 - первинні (ΔU_пр); 2 - вторинні (ΔU_сп).

Головними параметрами, які визначають під час проведення робіт методом СП є позірна поляризаційність η_n та позірний опір ρ_п: Визначають їх за формулами:

; ρ_п= , (2.7 ),

де - залишкова різниця потенціалів між електродами M та N, виміряна в певний момент часу після вимкнення струму в контурі живлення; - різниця потенціалів між тими ж електродами для визначеного режиму протікання струму в колі І; к - коефіцієнт установки.

Значення під час пропускання струму (заряджання) і після його вимкнення (розряджання) не є сталими, а змінюються з часом, за що їх названо часовою характеристикою поля СП. Наприклад, після увімкнення лінії живлення значення спричинених потенціалів спочатку швидко збільшуються, потім ця інтенсивність поступово зменшується і через 2-5 хв після початку заряджання досягає максимальних, надалі незмінних, значень (рис. 2.22).

.Спад кривої після вимкнення струму триває також деякий час (у випадку заряджання протягом 2-5 хв), проте головні зміни поля відбуваються
протягом перших мікро екунд

У літературі наводять різні, переважно емпірично визначені залежності між цими параметрами, найпростішою серед яких є експотенціальна:

, (2.8)

де - різниця потенціалів між вимірювальними електродами в момент вимкнення первинного поля; - різниця потенціалів між електродами M та N через t секунд після зникнення первинного поля; λ - стала часу. Графічно ця залежність зображена на рис. 2.23 .

Рис 2.22. Графіки залежності Рис 2.23. Графіки залежності від часу,

від часу пропускання струму що мимнув після вимкнення струму