Метод естественного поля

Метод естественного поля основан на изучении естественных электрических полей локального характера. Происхождение этих полей может быть связано с физико-химическими процессами, в ко­торых участвуют некоторые геологи­ческие образования, а также с электро­кинетическими явлениями в многофаз­ных средах, каковыми являются горные породы.

На рис. 3. изображена рудная за­лежь, сложенная электронноп-роводя­щими минералами и залегающая среди рудовмещающих пород, обладающих преимущественно ионной проводимо­стью. Известно, что на границе элек­тронного и ионного проводников суще­ствует двойной электрический слой, который обусловливает скачок потен­циала на этой границе.

Рис. 3. Естественное иоле во­круг рудной залежи и график потенциала вдоль профиля, проходящей над рудной залежью.

Э. д. с. двойного слоя зависит от химической природы электронного проводника, т. е. от мине­рального состава рудного тела и от таких потенциалопределяющих свойств природных растворов, как величина рН, концентрация сульфидных ионов и содержание ионов окисного и закисного железа.

В природных условиях изменение физико-химической обстановки в объеме среды, занимаемой рудным телом, а также непостоянство минералогического состава последнего приводят к тому, что скачок потенциала на границе рудного тела и вмещающей среды оказы­вается непостоянным. Относительное изменение э. д. с. двойного слоя приводит к возникновению электрического поля, а поскольку сама рудная залежь и вмещающие ее породы обладают конечной проводимостью, то это поле обусловливает электрический ток, текущий как во вмещающих породах, так и внутри рудной залежи. Таким образом, рудная залежь и вмещающая ее среда образуют своеобразный природный элемент, внутренней цепью которого является само рудное тело, а внешней — вмещающие породы. Катод этого элемента обычно приурочен к верхней части рудного тела (рис. 1).

В том случае, когда воды, омывающие рудное тело, богаты суль­фидными ионами, скачок потенциала на его поверхности зависит главным образом от рН растворов. Весьма характерно для суль­фидных месторождений определяющее влияние на характер двойного слоя сульфидных ионов, а также ионов железа - Fе³⁺ и Fе²⁺. От концентрации этих ионов в растворах зависит окислительно-восстановительный потенциал последних.

К природным образованиям, обладающим электронной проводи­мостью, относятся залежи графита и графитизированных пород, а также антрацитов. Эти породы в бла­гоприятных геологических условиях также могут явиться источни­ками естественного электрического поля. В том случае, когда в состав графита, графитизированных пород или антрацитов входят рассеянные сульфиды, механизм возникновения естественного поля близок к таковому для сульфидных залежей.

При отсутствии сульфидов графит и антрацит ведут себя в при­родных условиях как инертные электроды и их потенциал опре­деляется окислительно-восстановительным потенциалом омывающих растворов, который зависит главным образом от концентрации в растворах кислорода.

Другим источником естественных электрических полей, суще­ственным для электроразведки, являются электрокинетические про­цессы, сопутствующие фильтрации подземных вод через поры горных пород. Возникающие при этом естественные электрические поля принято называть фильтрационными.

Способ потенциалов

Сущность способа потенциалов заключается в том, что потенциал всех точек исследуемого профиля измеряют относительно одной точки, принятой за исходную. Обычно в качестве такой точки выбирают начальную или базисную точку профиля. Электрод ./V измерительной линии в процессе измерений на про­филе оставляют неподвижным на исходной точке, а второй элек­трод — М последовательно помещают во все точки профиля. Для облегчения перемещения электрода М провод, к нему идущий, наматывают на катушку. Измерения обычно проводят при размотке провода, т. е. от ближних к дальним точкам профиля, считая от неподвижного электрода. Для ускорения съемки рекомендуется работать с двумя подвижными электродами — М и М'. В этом случае измерение потенциала с одним из крыльев установки выполняют в промежуток времени, необходимый для перемещения электрода в противоположном крыле.

Для увязки между собой наблюдений по различным профилям измеряют потенциалы всех начальных точек профилей относительно начальной точки одного из них. Контроль за точностью съемки осуществляют путем повторного измерения потенциалов каждой пятой или десятой точки профиля при смотке проводов.

С целью контроля за поляризацией электродов в начале или конце измерений на каждом профиле определяют разность потенциалов между электродами М и N, расположенными на расстоянии 0,5 — 1,0 м друг от друга.