1. Назовите электромагнитные свойства горных пород и раскройте их физическое содержание?
ρ - удельное электрическое сопротивление;
ρ - свойство, характеризующее способность
пород проводить электрический ток [ρ]-
Ом·м;
.
Где R – сопротивление
вещества, Ом; l – длина
тела, м; s – поперечное
сечение проводника, м2. ρ – метод
сопротивлений (ВЭЗ, ЭП, МСГ,…).
γ – удельная электрическая проводимость γ=1/ρ.
ε - диэлектрическая проницаемость; ε – свойство, характеризующее способность концентрации данной породой энергии электрического поля. ε = ε0*εотн; где ε0 –электрическая постоянная (ε0 =8.86·10-12Ф/м), εотн – относительная величина, показывающая во сколько раз поле в данной среде меньше чем в вакууме (εотн = Есреда/Евакуум ). Единицы измерения диэлектрической проницаемости [ε]=Ф/м, показывают, что данная величина, отражает емкостные свойства породы, характеризующие способность концентрации в ней энергии электрического поля. ε - высокочастотные методы, метод георадиолокации.
μ - магнитная проницаемость; свойство, характеризующее способность концентрации данной породой энергии магнитного поля. Магнитная проницаемость большинства горных пород равна магнитной проницаемости воздуха и лишь у некоторых ферромагнитных руд она может превышать эту величину в 2-10 раз.
α - электрохимическая активность – свойство, характеризующее способность горных пород создавать электрическое поле вследствие окислительно-восстановительных, фильтрационных, диффузионных, адсорбционных и др. процессов. [α]= ***. α - метод естественного поля (ЕП).
η – поляризуемость –свойство, характеризующее способность горных пород создавать вторичное электрическое поле под воздействием первичного электрического поля. η=( ΔUВП / ΔU0)·100%, где ΔUВП значение поля, измеренное через определенный промежуток времени после выключения первичного поля ΔU0. η – метод вызванной поляризации (ВП).
2. От каких факторов зависит удельное электрическое сопротивление горных пород?
1. УЭС породообразующих минералов;
2. Пористость (трещинноватость);
3. Влагонасыщенность;
4. УЭС поровой влаги (напрямую связано с соленостью подземных вод и температурой);
5. Глинистость
УЭС породообразующих минералов, как правило, слабо влияет на УЭС породы в целом. Это связано с тем, что подавляющее большинство минералов являются сугубо диэлектриками и не проводят электрический ток. Исключением являются сплошные и прожилковые руды минералов проводников – самородных элементов, сульфидов, но такие образования встречаются редко.
Связь УЭС горных пород с коэффициентом пористости (трещинноватости), коэффициентом влагонасыщенности и электрическим сопротивлением поровой влаги очевидна: чем больше воды в породе (т.е. чем больше пористость и влагонасыщенность) и чем ниже УЭС воды – тем ниже и УЭС горных пород. Например, сухие пески будут обладать более высоким УЭС, чем влажные, а последние более высоким, чем водонасыщенные. При этом уровень, ниже которого УЭС горной породы не может опуститься - является УЭС воды, насыщающей породу.
УЭС воды, насыщающей породу, зависит в основном от солености и температуры. Чем больше соленость, тем ниже УЭС воды. С температурой еще проще: вода – проводник, лед – изолятор. Мерзлые горные породы обладают очень высокими значениями УЭС.
Отдельный вопрос с глинистостью – глины обладают очень низкими УЭС, значительно ниже, чем у воды. Например, в московском регионе УЭС воды – 25-30 Ом·м, а сопротивление юрских глин – 10-4 15 Ом·м. Этот эффект связан со сложными капиллярными процессами в глинах. Чем больше глинистость горных пород, тем ниже УЭС.