6. Вызванная поляризация пород и её виды

В электромагнитных полях породы поляризуются, проводят электрический ток и часть энергии поля теряется — переходит в тепловую. Кроме того, породы поляризуются и проводят ток при продавливании через них жидкости и приведении в контакт с другими влажными породами или электролитами.

Поляризация в электрическом поле сводится к разделению в породах носителей зарядов разного знака и появлению в любом объеме пород электрического дипольного момента. Воздействующее поле вызывает в породах ряд процессов, способствующих их определенной поляризации, которая для ионно-проводящих пород (песков, песчаников, известняков и др.) в постоянном поле объясняется процессами: упругого смещения (электронов, атомов, ионов), ориентации (дипольных, сильносвязанных молекул), релаксации (ориентационной дипольной и ионной тепловой), миграции (объемной поляризации), концентрационного перераспределения, электроосмоса.

Различают следующие виды паляризации:

Поляризация смещения (упругая). Возникает в породах, содержащих заряженные и взаимосвязанные частицы, способные смещаться относительно друг друга под действием поля. Поляризация смещения подразделяется на электронную, атомную, ионную и дипольную.

Релаксационная (тепловая) поляризация. Возникает у пород, содержащих слабосвязанные частицы, которые при тепловом движении изменяют положение равновесия. Различают ориентационную, дипольную, ионную и электронно-релаксационную поляризацию.

Миграционная (макроструктурпая, объемная) поляризация. Этот вид поляризации предполагается у пород, проводящие компоненты которых разделены непроводящими или воздухом. За короткое время положительные ионы проводящих включений перемещаются по полю, а отрицательные — в противоположном направлении и задерживаются в пределах включений у межфазной поверхности, так как второй компонент породы практически не проводит электрический ток. При этом виде поляризации возможны также миграция электронов к аноду и скопление положительных ионов на противоположном конце зерна с электронной проводимостью, включенного в непроводящую фазу. В результате описанных процессов проводящие частицы породы поляризуются (миграционная поляризация) и приобретают дипольный момент подобно большой молекуле.

Концентрационно-диффузионная поляризация (поляризация концентрационного перераспределения).

Этот вид поляризации ионно-проводящих пород в электрическом поле возникает при резкой неоднородности сечений их поровых каналов, заполненных электролитом и с ДЭС у раздела фаз. При этом в расширенных и суженных частях капилляров противоионы и катионы составляют неодинаковые доли от общего числа ионов электролита, поэтому здесь изменяются также и эффективные (средние) подвижности и числа переноса ионов.

Электролитическая поляризация. Электролитическая поляризация возникает совместно с концентрационно-диффузиоиной при прохождении электрического тока через электронно-ионно-проводящие породы (графит, угли, сульфидные, железные и другие руды). Электролитическая поляризация много больше концентрационно-диффузионной. До пропускания тока электронно-проводящие компоненты и электролит пород непрерывно обмениваются ионами (или электронами) — проходит ток обмена, и вследствие избирательной адсорбции возникает ДЭС. Стационарный потенциал электронно-проводящих минералов определяется их составом и структурой, состоянием поверхности, сортом и концентрацией ионов и газов в электролите, с которым он соприкасается.

Электроосмотическая поляризация. Электроосмотическая поляризация породы возникает в результат электроосмоса — явления переноса электролита через пород градиентом электрического поля Е. При электроосмосе градиент потенциала перемещает относительно ее твердой фазы часть противоионов диффузной части ДЭС, часть рыхлосвязанной и свободную воду с находящимися в ней ионами по направлению к соответствующему электроду (катоду, если противоионами являются катионы) и создает на электролите градиент давления того же направления. Последний по выключении тока вызывает фильтрацию поровой жидкости в обратном направлении и способствует возникновению в породе электроосмотической фильтрационной разности потенциала.