Электромагнитные свойства горных пород

К электромагнитным свойствам горных пород относятся удельное электрическое сопротивление r,электропроводимость g = ,электрохимическая активность a,поляризуемость h, диэлекрическая e и магнитная m проницаемости.

Величина удельного электрического сопротивления r характеризует способность горных пород в различной степени проводить электрический ток. Удельное электрическое сопротивление - сопротивление электрическому току куба горной породы со стороной, равной 1 м. Единица удельного сопротивления - ом-метр (Ом × м ).

Величина, обратная удельному сопротивлению, характеризует удельную электрическую проводимость. Она измеряется в сименсах на метр ( ).

Электромагнитные параметры горных пород, кроме r, играют роль лишь в определенных методах электроразведки.

Так, электрохимической активностью (a) объясняется свойство пород создавать естественные постоянные электрические поля. Эти поля могут возникнуть в силу окислительно-восстановительных реакций, фильтрационных и диффузионно-адсорбционных явлений, связанных с наличием и движением в породах растворов разных концентраций и химического состава. За химическую активность a принимают коэффициент пропорциональности между измеренной напряженностью естественного электрического поля и основными факторами, которыми оно было обусловлено: отношением концентраций подземных вод, давлением и др. Коэффициент aизмеряется в милливольтах и меняется от - (10-15) мВ у чистых песков до + (20-40) мВ у глин и до сотен милливольт у руд с электропроводящими минералами, близок к нулю у скальных пород. В целом a зависит от многих природных факторов (минерального состава, глинистости, пористости, проницаемости, влажности, минерализации подземных вод и др.).

Способность пород поляризоваться, т.е. накапливать заряд при пропускании тока, а затем разряжаться после отключения этого тока оценивается коэффициентом объемной поляризации h . Величина h вычисляется в процентах, как отношение напряжения , которое остается в измерительной линии по истечении определенного времени (обычно 0,5-1 с) после размыкания токовой цепи, к напряжению в той же линии при пропускании тока, т.е.

Поляризация - это сложный электрохимический процесс, протекающий при пропускании через породу постоянного или низкочастотного переменного (до 10 Гц тока. Наибольшей поляризуемостью (h = 6-40 %) отличаются руды с электронной проводимостью (сульфиды, сульфасоли). Некоторые самородные металлы и отдельные оксиды). Возникновение вызванных потенциалов в этой группе пород объясняется так называемой электродной поляризацией руд в присутствии подземных вод.

Коэффициенты поляризуемости до 2-6% наблюдаются над обводненными рыхлыми осадочными породами, в которых имеются глинистые частицы. В этих породах при пропускании тока происходит перераспределение и диффузия зарядов, абсорбированных на глинистых частицах. Возвращение среды в состояние равновесия после отключения тока сопровождается эффектом вызванной поляризации. Большинство изверженных и метаморфических пород слабо поляризуется: h =1-2% (редко 3%). Слабо поляризуются осадочные породы, насыщенные минерализованной водой.

Диэлектрическая проницаемость характеризует способность горных пород изменять напряженность первичного поля вследствие поляризации или упорядоченной ориентации связанных электрических зарядов в насыщающем поры электролите. В поверхностной воде, окружающей твердые частицы, и в твердых частицах скелета породы.

Различают абсолютную и относительную диэлектрические проницаемости, связанные формулой

(e_абс. и e₀ – диэлектрические проницаемости пород и воздуха);

e₀(воздуха) »8,85 ×10^-12 Ф/м

Относительная проницаемость показывает, во сколько раз увеличивается емкость конденсатора, если вместо воздуха в него поместить данную породу. Величину e измеряют в фарадах на метр (Ф/м).

Магнитная проницаемость характеризует способность среды концентрировать силовые линии магнитного поля. Величину m измеряют в генри на метр (Г/м).

Различают абсолютную m и относительную (m_отн.) проницаемости, связанные формулой

, где m₀ – магнитная постоянная, равная 4p × 10^-7