Характеристика электрических свойств горных пород
По электрическим свойствам все природные объекты подразделяются на:
Проводники ρ→0, ε→∞;
Полупроводники 1 Ом*м>ρ>0; 20 отн. ед. <ε<∞;
Диэлектрики ρ→∞; ε→1.
В проводниках электромагнитное поле обусловлено сквозным током электронов и ионов, в полупроводниках сквозным током ионов и дырок, в диэлектриках преобладают волновые процессы, связанные с токами смещения, т.е. передачей энергии электромагнитного поля от одних двойных электрических слоев к другим (беспроводная поляризация).
Изменение электрических свойств в природных объектах зависит от частоты электромагнитного поля: чем выше частота, тем меньше ρ и .
Твердая фаза
Электрические свойства минеральной части горных пород зависят от их вещественно-петрографического состава. Основное значение играет соотношение металлической, ковалентной и ионной связей химических элементов внутри кристаллов. Тенденция изменения удельного электрического сопротивления ρ) и диэлектрической проницаемости (ε) у минералов групп различной литологической принадлежности показана на рис. 2.2..
Увеличение ρ, уменьшение
м инералы минералы минералы минералы минералы
р удной глинистой карбонатной углистой силикатной
группы группы группы группы группы
Рис. 2.2. Тенденция изменения удельного электрического сопротивления ρ)
И диэлектрической проницаемости (ε) у минералов групп различной литологической принадлежности
Жидкая фаза
Нефть и дисцилированная вода относятся к диэлектрикам поэтому ρ→∞; ε→1 Природные воды по мере увеличения концентрации солей уменьшают удельное электрическое сопротивление. Оно понижается и у окисленной нефти, если она существует длительное время в виде разливов на дневной поверхности и в покровных отложениях.
Газовая фаза
Воздух и все природные газы диэлектрики, поэтому ρ→∞; ε→1. Таким образом все пористые среды заполненные газом или природной нефтью являются более высокоомными по сравнению с таковыми заполненными водой.
Кристаллические породы (магматические и метаморфические)
Основные породообразующие минералы магматических и метаморфических пород обладают низкой электропроводностью. Следовательно, эти породы относятся к разряду диэлектриков ввиду малой пористости, а соответственно и низкой водонасыщенности. Тем не менее последняя уменьшается у магматических пород в ряду от кислых к ультраосновным, а у метаморфических пород по мере усиления метаморфизма за счет незначительного уменьшения пористости. Наблюдаются тенденции к увеличения ρ и уменьшения ε (рис.2.3).
Рис. 2.3. Тенденция изменения удельного электрического сопротивления
У кристаллических пород
Магматические породы Стадии метаморфизма
I – кислые I - зеленосланцевые
II – средние II - амфиболитовые
III – основные III - гранулитовые
IV – ультраосновные IV – эклогитовые
Осадочные породы
Для одноименных по стадиям преобразования пород тенденция изменения электрических свойств соответствует твердой фазе (ри. 2.4).
Увеличение ρ, уменьшение
минералы минералы минералы минералы минералы
р удной глинистой карбонатной углистой силикатной
группы группы группы группы группы
Рис. 2.4. Тенденция изменения удельного электрического сопротивления