Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
геофизика.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
1.22 Mб
Скачать

35) Причины возникновения локальных электрических полей.

Локальные электрические поля. К ним относятся естественные постоянные электрические поля электрохимической и электрокинетической природы. Основной причиной возникновения в земной коре локальных полей электрохимической природы являются контакты горных пород, различающиеся химическими свойствами, и особенно химическим составом. Так, контакт двух пород при различных агрегатных (лед – вода, мерзлая порода – талая порода), аллотропических (графит – каменный уголь) и метаморфических (известняк– мрамор) состояниях, а также при неодинаковых плотностях пород может быть причиной появления локального поля. Локальное поле электрохимической природы может возникнуть и при различных концентрациях растворенных веществ в водах, насыщающих породы, и при разных температурах одной и той же породы. Во многих случаях на контактах пород (сред) происходят окислительно-восстановительные процессы, сопровождаемые соответствующими электрическими явлениями. Наличие контакта двух горных пород (или сред), различающихся хотя бы одним из указанных свойств или характеристик, вызывает диффузию ионов и электронов, а также адсорбцию ионов (на контакте твердой среды с жидкой), что приводит к образованию на контакте пород (сред) устойчивого двойного (диполъного) электрического слоя. Внутри этого слоя сосредоточено электрическое поле, которое поддерживается посторонними факторами и носит название «стороннего» электрического поля. За счет сил «стороннего» поля появляются в неподвижной среде токи проводимости (токи объемных зарядов). При определенной геолого-гидрологической обстановке локальные электрические поля возникают на границе электронного (рудные минералы) и ионного- (окружающие подземные воды) проводников. Они наблюдаются во многих колчедановых, полиметаллических, магнетитовых, сульфидных, угольных и графитовых месторождениях. Напряженность таких полей зависит от минерального состава рудного тела, его электрической проводимости и структуры содержащихся в нем электронно-проводящих минералов. Когда электронные проводники представляют собой непрерывную токопроводящую систему, создается интенсивное электрическое поле даже при небольшом содержании токопроводящих минералов. Когда зерна электронно-проводящего минерала не связаны между собой, естественные электрические поля незначительны даже при большой концентрации проводящих минералов. Непосредственной причиной образования электрических полей рудных тел является различие в скачках потенциала на границах рудного тела с вмещающей ионной средой. Это различие на поверхности рудного тела обусловлено соответствующим изменением химического состава омывающих его подземных вод. Так, например, верхняя часть сульфидной залежи, как правило, располагается в зоне активной циркуляции богатых кислородом и углекислотой атмосферных осадков. Поэтому в верхней части залежи происходят окисление руды и переход сульфитов в сульфаты. Окислительные реакции сопровождаются освобождением электронов в атомах окисляющихся элементов, в результате чего верхняя часть рудного тела приобретает положительный потенциал по отношению к нижней. Восстановительные реакции в нижней части тела сопровождаются присоединением электронов. Поэтому нижняя часть тела заряжается отрицательно. В окружающей среде происходит обратное распределение зарядов и возникает электрический ток. При этом к верхней части залежи будут направляться отрицательно заряженные ионы, а к нижней – положительные. Подобный процесс регенерации электрического .поля происходит длительное время до полного окисления руд. Значения напряжения Е таких полей нередко достигают нескольких вольт на метр.  Но не все рудные месторождения создают локальные электрические поля. Создание электрических полей определяется условиями поступления кислорода к рудному телу, глубиной его залегания и гидрогеологическими условиями. Например, не создают естественных полей рудные месторождения, находящиеся в районах распространения болот, поскольку болота препятствуют проникновению кислорода к рудному телу. Незначительные поля создаются рудными месторождениями в районах с очень сухим .климатом (нет условий для образования самих растворов) или при глубоком их залегании.  Локальные поля электрокинетической природы связаны с движением природных вод: морскими и речными течениями, водопадами, фильтрацией грунтовых и подземных вод. При своем движении вода возбуждает собственные электрические токи, изменяя систему теллурических токов и выделяя этим водный объект на фоне стационарных локальных полей, обусловленных электрохимическими явлениями. В то же время речные потоки создают собственные электрические поля за счет диффузии ионов на границе русла и речного потока, фильтрации воды через русло реки и т. п. Каждый из этих возбудителей создает собственное электрическое поле. В сумме они образуют электрическое поле реки с напряжением от 20 до 250 мВ/м. Горные реки создают локальные электрические поля с напряжением 300–600 мВ/м и даже до 2 В/м.