Astronet > Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory. Chast' 1

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory

7.2.1. Udel'noe elektricheskoe soprotivlenie

gornyh porod. }Udel'noe elektricheskoe soprotivlenie (UES), izmeryaemoe v ommetrah (Omm), harakterizuet sposobnost' porod okazyvat' elektricheskoe soprotivlenie prohozhdeniyu toka i yavlyaetsya naibolee universal'nym elektromagnitnym svoistvom. Ono menyaetsya v gornyh porodah i rudah v ochen' shirokih predelah: ot 10^-3 do 10¹⁵ Omm. Velichina obratnaya $\gamma = 1 / \rho$ nazyvaetsya elektroprovodnost'yu i izmeryaetsya v simensah na metr (Sm / m). Dlya naibolee rasprostranennyh osadochnyh, izverzhennyh i metamorficheskih gornyh porod UES zavisit ot mineral'nogo sostava, fiziko-mehanicheskih i vodnyh svoistv gornyh porod, koncentracii solei v podzemnyh vodah i v men'shei mere ot ih himicheskogo sostava, a takzhe ot nekotoryh drugih faktorov (temperatury, glubiny zaleganiya, stepeni metamorfizma i dr.).

1. Udel'noe elektricheskoe soprotivlenie mineralov zavisit ot ih vnutrikristallicheskih svyazei. Dlya mineralov-dielektrikov (kvarc, slyudy, polevye shpaty i dr.) s preimushestvenno kovalentnymi svyazyami harakterny ochen' vysokie soprotivleniya (10¹² - 10¹⁵ Omm). Mineraly-poluprovodniki (karbonaty, sul'faty, galoidy i dr.) imeyut ionnye svyazi i otlichayutsya vysokimi soprotivleniyami (10⁴ - 10⁸ Omm). Glinistye mineraly (gidroslyudy, montmorillomonit, kaolinit i dr.) obladayut ionno-kovalentnymi svyazyami i vydelyayutsya dostatochno nizkimi soprotivleniyami ( $\rho \lt 10^{ 4}$ Omm). Rudnye mineraly (samorodnye, nekotorye okisly) otlichayutsya elektronnoi provodimost'yu i ochen' horosho provodyat tok ( $\rho \lt 1$ Omm). Pervye dve gruppy mineralov sostavlyayut "zhestkii" skelet bol'shinstva gornyh porod. Glinistye mineraly sozdayut "plastichnyi" skelet, sposobnyi adsorbirovat' svyazannuyu vodu, a porody s "zhestkimi" mineralami mogut nasyshat'sya lish' rastvorami i svobodnoi vodoi, t.e. toi, kotoraya mozhet byt' vykachana iz porody.

2. Udel'noe elektricheskoe soprotivlenie svobodnyh podzemnyh vod (gravi-tacionnyh i kapillyarnyh) menyaetsya ot dolei Omm pri vysokoi obshei mineralizacii ( $M \gt 10$ g / l) do 1000 Omm pri nizkoi mineralizacii ( $M \lt 0,01$ g / l) i mozhet byt' oceneno po formule $\rho _V \approx 8,4 / m$ . Himicheskii sostav rastvorennyh v vode solei ne igraet sushestvennoi roli, poetomu po dannym elektrorazvedki mozhno sudit' lish' ob obshei mineralizacii podzemnyh vod. Udel'noe elektricheskoe soprotivlenie svyazannyh vod, adsorbirovannyh tverdymi chasticami porody, nizkoe i malo menyaetsya (ot 1 do 100 Omm). Eto ob'yasnyaetsya dostatochno postoyannoi ih mineralizaciei (3-1 g / l). Srednyaya mineralizaciya vod mirovogo okeana ravna 36 g / l.

3. Tak kak porovaya voda (svobodnaya i svyazannaya) otlichaetsya znachitel'no bolee nizkim udel'nym elektricheskim soprotivleniem, chem mineral'nyi skelet bol'shinstva mineralov, to soprotivlenie gornyh porod prakticheski ne zavisit ot ego mineral'nogo sostava, a opredelyaetsya takimi parametrami porod, kak poristost', treshinovatost', vodonasyshennost'. S ih uvelicheniem soprotivlenie porod umen'shaetsya za schet uvelicheniya ionov v podzemnoi vode. Poetomu elektroprovodnost' bol'shinstva porod yavlyaetsya ionnoi (elektroliticheskoi).

4. S rostom temperatury na 40 $^\circ$ soprotivlenie umen'shaetsya primerno v 2 raza, chto ob'yasnyaetsya uvelicheniem podvizhnosti ionov. Pri zamerzanii soprotivlenie gornyh porod vozrastaet skachkom, tak kak svobodnaya voda stanovitsya prakticheski izolyatorom, a elektroprovodnost' opredelyaetsya lish' svyazannoi vodoi, kotoraya zamerzaet pri ochen' nizkih temperaturah (nizhe -50 ${}^\circ$ S). Vozrastanie soprotivlenii pri zamerzanii raznyh porod razlichno: v neskol'ko raz ono uvelichivaetsya u glin, do 10 raz - u skal'nyh porod, do 100 raz - u suglinkov i supesei i do 1000 i bolee raz - u peskov i grubooblomochnyh porod.

5. Glubina zaleganiya, stepen' metamorfizma, struktura i tekstura porody takzhe vliyayut na ee soprotivlenie, izmenyaya koefficient mikroanizotropii, za kotoryi prinyato brat' $\lambda = \sqrt{{\rho }_{n} /{\rho }_{l} }$ , gde $\rho_{ n}$ i $\rho_{ l}$ - soprotivleniya porody vkrest i vdol' sloistosti. Chashe vsego \lambda menyaetsya ot 1 do 1,5, dostigaya 2-3 u sil'no rasslancovannyh porod. Velichina \lambda mozhet dostigat' neskol'kih edinic dlya merzlyh porod raznoi kriogennoi struktury i l'dovydeleniya.

6. Nesmotrya na zavisimost' $\rho$ ot mnozhestva faktorov i shirokii diapazon izmeneniya u raznyh porod, osnovnye zakonomernosti UES ustanovleny dostatochno chetko. Izverzhennye i metamorficheskie porody harakterizuyutsya vysokimi soprotivleniyami (ot 500 do 10000 Omm). Sredi osadochnyh porod vysokie soprotivleniya (100 - 1000 Omm) u kamennoi soli, gipcov, izvestnyakov, peschanikov i nekotoryh drugih. Oblomochnye osadochnye porody, kak pravilo, imeyut tem bol'shee soprotivlenie, chem bol'she razmer zeren, sostavlyayushih porodu, t.e. zavisyat prezhde vsego ot glinistosti. Pri perehode ot glin k suglinkam, supesyam i peskam udel'noe soprotivlenie izmenyaetsya ot dolei i pervyh edinic ommetrov k pervym desyatkam i sotnyam ommetrov.

7.2.2. Elektrohimicheskaya aktivnost' i polyarizuemost' gornyh porod.

1. Pod elektrohimicheskoi aktivnost'yu ponimaetsya svoistvo porod sozdavat' estestvennye postoyannye elektricheskie polya (sm. 7.1.2.). Za elektrohimicheskuyu aktivnost' ( $\alpha$ ) uslovno prinimaetsya koefficient proporcional'nosti mezhdu potencialom ( $U$ ) ili napryazhennost'yu estestvennogo elektricheskogo polya ( $E = \Delta U / MN$ , gde $\Delta U$ - raznost' potencialov v dvuh tochkah izmereniya M i N) i osnovnymi potencial-obrazuyushimi faktorami, kotorymi oni obuslovleny. Takimi faktorami yavlyayutsya (sm. 7.1.2): koncentraciya kisloroda, vodorodnyi pokazatel' kislotnosti podzemnyh vod, otnoshenie koncentracii podzemnyh vod, davlenie i dr. Koefficient $\alpha$ izmeryaetsya v millivol'tah i menyaetsya ot -(10-15) mV u chistyh peskov, blizko k nulyu u skal'nyh porod, vozrastaet do +(20-40 mV) u glin i do soten millivol't dlya rud s elektronoprovodyashimi mineralami (sul'fidy, grafit, antracit). V celom $\alpha$ zavisit ot mnogih prirodnyh faktorov (mineral'nogo sostava, glinistosti, poristosti, pronicaemosti, vlazhnosti, mineralizacii podzemnyh vod i dr.).

2. Sposobnost' porod polyarizovat'sya, t.e. nakaplivat' zaryad pri propuskanii toka, a zatem razryazhat'sya posle otklyucheniya etogo toka ocenivaetsya koefficientom polyarizuemosti $\eta$ ("eta"). Velichina $\eta$ vychislyaetsya v procentah kak otnoshenie napryazheniya, kotoroe ostaetsya v izmeritel'noi linii MN po istechenii opredelennogo vremeni (obychno 0,5-1 s) posle razmyvaniya tokovoi cepi ( $\Delta U_{VP}$ ) k napryazheniyu v toi zhe linii pri propuskanii toka $(\Delta U$ ), t.e.

$\eta = \Delta{U}_{VP} \cdot 100\% /\Delta U.$

(3.4)

Polyarizaciya - eto slozhnyi elektrohimicheskii process, protekayushii pri propuskanii cherez porodu postoyannogo ili nizkochastotnogo peremennogo (do 10 Gc) toka. Naibol'shei polyarizuemost'yu ( $\eta= 10-40\%$ ) otlichayutsya rudy s elektronnoi provodimost'yu (sul'fidy, sul'fosoli, nekotorye samorodnye metally, otdel'nye okisly, grafit, antracit). Priroda etih potencialov VP svyazana s tak nazyvaemoi koncentracionnoi i elektrodnoi polyarizaciei rudnyh mineralov. Koefficienty polyarizuemosti do 2-6% nablyudayutsya nad obvodnennymi ryhlymi osadochnymi porodami, v kotoryh imeyutsya glinistye chasticy. Polyarizuemost' ih obuslovlena deformaciyami vneshnih obkladok dvoinyh elektricheskih sloev, voznikayushih na kontakte tverdoi i zhidkoi fazy. Bol'shinstvo izverzhennyh, metamorficheskih i osadochnyh porod, nasyshennyh mineral'noi vodoi, slabo polyarizuyutsya ( $\eta \lt 2 \%$ ).

7.2.3. Dielektricheskaya i magnitnaya pronicaemosti.

Dielektricheskaya ( $\epsilon$ ) i magnitnaya ( $\mu$ ) pronicaemosti igrayut znachitel'nuyu rol' lish' pri elektrorazvedke na vysokih chastotah. Otnositel'naya dielektricheskaya pronicaemost' $\epsilon = \epsilon_{ p} / \epsilon_{ 0}$ (gde $\epsilon_{ p}$ i $\epsilon_{0}$ } - dielektricheskie pronicaemosti porody i vozduha) pokazyvaet, vo skol'ko raz uvelichivaetsya emkost' kondensatora, esli vmesto vozduha v nego pomestit' dannuyu porodu. Velichina $\epsilon$ menyaetsya ot neskol'kih edinic (u suhih osadochnyh porod) do 80 (u vody) i zavisit, v osnovnom, ot procentnogo soderzhaniya vody i ot mineralogicheskogo sostava porody. U izverzhennyh porod \epsilon menyaetsya ot 5 do 12 edinic, u osadochnyh - ot 2-3 (u suhoi) do 16-40 (u polnost'yu nasyshennoi vodoi porody).

Kak otmechalos' vyshe, magnitnaya pronicaemost' gromadnogo bol'shinstva porod ravna magnitnoi pronicaemosti vozduha. Lish' u ferromagnetikov otnositel'naya magnitnaya pronicaemost' mozhet vozrastat' do 10 edinic (sm. 4.2).

Nazad| Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Sm. takzhe: Zamerzshie puzyri metana v ozere Baikal Zemlya iz mezhplanetnogo prostranstva Zahod Zemli s "Oriona" Protivosumerechnye luchi i festival' planet Voshod Zemli: video Udarnyi krater Manikuagan: vid iz kosmosa Zemlya i Luna: vid s drugoi storony Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [5]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce