Диффузионно-адсорбционные потенциалы

Электрическое напряжение диффузий возникает из-за разной электрической подвижности ионов. Они движутся в процессе самопроизвольного выравнивания концентрации веществ в растворах. Процесс движения (диффузии) заряженных частиц сопровождаются избирательной адсорбцией ионов твердым скелетом породы, как и при фильтрации растворов. Это напряжение зависит от:

1. от площади и удельной поверхности частиц горной породы, наибольшей у глин;

2. от химического и минералогического состава твердой фазы. Наибольшая поверхность у Na – глин, меньше у К – глин, еще меньше у Са – глин. Напряжение прямо пропорционально концентрации оксидов Fe₂O₃ и Al₂O₃;

3. от влагонасыщенности горных пород: химического состава, минерализации и температуры вод;

4. от проницаемости, пористости и поверхностной проводимости пород.

Величина диффузионно-адсорбционного потенциала колеблется в пределах -20 ¸ +70мв.

Метод ЕП часто используется при исследованиях нефтяных скважин и поверхностных исследованиях при поисках сульфидных месторождений и воды.

Вызванная поляризация (вп)

Вызванная (искусственная) поляризация горных пород вызывается путем пропускания через них электрического тока. При пропускании тока через контакт электронно-проводящего минерала с ионным проводником происходят следующие процессы:

1. окислительно-восстановительные;

2. зарядка емкости двойного электрического слоя;

3. накопление заряда, эквивалентное действию «псевдо-емкости адсорбции» промежуточных продуктов электрохимических реакций.

По кривой зависимости плотности тока от электродного потенциала определяются потенциалы окислительного анодного и восстановительного катодного электрических реакций минерала.

Электрохимические потенциалы являются устойчивой характеристикой минералов, что положено в основу определения минерального состава рудных тел.

В методе вызванной поляризации (ВП):

1. используются малые значения плотности поляризующего тока и небольшие времена поляризации;

2. изучают электрические поля, возникающие после выключения поляризующего поля. Если это время больше 200 м/сек, то можно не учитывать процессов зарядки емкости двойного электрического слоя (2 ¸

10 м/сек) и псевдоемкости адсорбции (100 ¸ 200 м/сек), и тогда останется только потенциал, созданный окислительно-восстановительными процессами.

Способность горных пород создавать поле ВП оценивается по поляризуемости  100%, где U – напряжение между измерительными электродами во время пропускания тока, rU_ВП – напряжение там же после выключения тока. Отмечают также время пропускания тока (зарядки) t_з, время после выключения тока t (задержки ) и плотность поляризующего тока j.

Поляризуемость ионопроводящих осадочных пород зависит от их гранулометрического состава, проницаемости и глинистости, а также от влажности и минерализации порового раствора.

Максимальная поляризуемость h наблюдается при влажности 2¸ 5%, размере зерен 0,8¸ 1мм, при небольшой минерализации раствора в порах и при глинистости 3¸ 10%.

K и Na набухающие глины уменьшают h , а Са- глины увеличивают ее.

Характер и скорость спада ВП характеризуют геологический объект . Например, скорость спада поля ВП меньше у поляризованных электронных проводников и больше у ионных.

Поляризуемость вкрапленных руд h растет с увеличением их содержания.

Поляризуемость смеси песка с зернами сульфидно-никелевых и полиметаллических руд растет с увеличением поверхности контакта электронопроводящих включений с раствором.

В породе с вкрапленностью электронопроводящих проводников:

1. h повышается с увеличением влажности;

2. h понижается с повышением минерализации поровых вод.

Большинство осадочных, магматических и метаморфических пород имеют h около 0,2 ¸ 2%; вкрапленность сульфидов увеличивает их h до 5%. Графитизированные сланцы и известняки имеют h 0,3¸ 50%. Залежи углеводородов имеют h до 12¸15%. Медно-колчеданные и полиметаллические сплошные руды имеют h 20¸ 60%, вкрапленные 10¸ 50%.

С помощью ВП выделяют:

1. нефтесодержащие и угленосные пласты вдоль ствола скважин;

2. магматические и метаморфические породы с вкрапленностью рудных минералов и графита;

3. участки перспективные для поисков некоторых типов месторождений, если их руды создают повышенную h.