3.3. Метод природного електричного поля

Метод природного електричного поля або метод власних потенціалів (скорочено СП, ПС) заснований на вивченні локальних електричних полів, виникаю­чих у гірських породах через окислювально-відновні дифузійно-адсорбційних і фільтрацій явищ. Невеликі власні потенціали існують практично всяду. Інтенсивні поля спостерігаються, як правило, тільки над сульфідними і графітними рудними покладами.

3.3.1. Причини виникнення природних електричних полів

Найбільшу інтенсивність мають природні поля електрохімічної природи. Такі потенціали спостерігаються на багатьох сульфідних, вугільних і графітних родовищах. Вони виникають завдяки окислювально-відновним реакціям що відбувається при активній участі підземних вод.

Виникнення власних потенціалів над сульфідними ру­дами можна пояснити таким чином. Верхня частина сульфідного покладу, як правило, мається свій в розпорядженні в зоні активної циркуляції багатих киснем і вуглекис­лотою атмосферних вод. Більш глибо­кі частини покладу розташовуються у зоні бідних киснем за­стійних вод. Тому у верхній частині покладу йде окислення руди і перехід сульфідів в сульфати. Окислювальні реакції супроводяться звільненням електронів в атомах окислення елементів, внаслідок чого верхня частина рудного тіла придбаває позитивний потенціал по відношенню до нижньої.

Відновні реакції в нижній частині тіла супроводжуються приєднанням електронів, зважаючи на що ця частина тіла заряд­жається негативно. У довкіллі відбудеться зворотний розподіл зарядів і потече електричний струм. При цьому до верхньої частини покладу будуть на­правляться негативно заряджені іони, а до нижньої - по­зитивно. Тому над верхній частиною сульфідного покладу спостерігаються негативні аномалії ПС. Подібний процес регенерації електричного поля відбувається тривалий час до повного окислення руд або зміцнення геолого-гідрогеологічних обставин.

Друга причина виникнення природних електричних полів пов'язана з дифузійно-адсорбційною активністю гірських порід, насичених підземними водами. Завдяки різній рухливості катіонів і аніонів відбувається нерівномірний розподіл зарядів в підземних водах різної концентрації, що і веде до створення природного елек­тричного поля дифузійної природи. Величина і знак дифузійних потенціалів залежать від адсорбційних властивостей мінералів, тобто здатності дрібнодисперсних і колоїдних ча­стинок утримувати на своїй поверхні іони того або іншого зна­ка. Тому різниці потенціалів виникаючі при дифузії в породах підземних вод різної концентрації, отримали назву дифузійно-адсорбційних.

Третьою причиною утворення природних потенціалів є фільтрація підземних вод через пористі породи. Трі­щини і пори в гірській породі можна розглядати як капіляри, стінки яких здатні адсорбувати іони одного знака (частіше всього негативні). В рідкому середовищі поблизу стінок капіляра нагромаджуються заряди протилежного знака. Таким чином, в капілярах утворюється подвійний електричний шар. При русі рідини через капіляр частина рухомих зарядів подвійного електричного шару (як правило, позитивних) виноситься по напряму руху. В результаті цього на кінцях капіляра виникає різниця потенціалів. Рух підземних вод через складну систему пір і тріщин, в гірській породі створює деяке сумарне електричне поле, фільтрації залежне як від літологічного складу і пористості, так і від гідрогеологічних чинників.

Природні електричні поля можуть виникати також при корозії трубопроводів і інших підземних металевих конструкцій. Інтенсивність струмів корозії збільшується з погіршенням гідроізоляції цих конструкцій зменшенням питомого електричного опору порід і збільшенням їх вологості.