Вызванная поляризация

Полевые работы по измерению вызванной поляризации проводились в период прохождения студентами дневного отделения 3 курса кафедры геофизики СПБГУ Хаутаваарской практики в пределах четырех профилей направленных вкрест простиранию рудного тела Хаутаваарского месторождения. Каждый профиль имеет протяженность 600 метров, азимут 148, расстояние между профилями 50 метров.

Для измерений нами использовался комплект оборудования: измеритель ВП АИЭ – 2 (рис 1), управляющий КПК, генератор прямоугольного тока ВП – 60(рис 2), установка Шлюмберже: 4 токовых электрода (по 2 на А и В), 2 приемных неполяризующихся электрода M и N (рис 3). Параметры установки: AM15 MN10 NB15, то есть общая длина установки составила 40 метров. Параметры тока: сила тока – 20мА, частота – 4,88Гц.

Рис.1 Измеритель ВП.

Рис 2. Генератор ВП-60.

При прохождении профилей шаг измерений составлял 10 метров, результатами измерений являются кривые спада (рис 4).

Рис 3. Схема установки. И – измеритель, Г – генератор.

Рис 4. Кривая спада ВП.

Метод ВП основан на явлении вызванной поляризации – появлении вторичного поля, при воздействием электрического тока, которое выражается (аппаратурно) в том, что после выключения тока значение напряжения не падает мгновенно до нуля, а опускается до определенного значения, после чего плавно достигает нулевой отметки, значение удельного сопротивления зависит от частоты тока (чем выше частота, тем меньше УС), в частотной области наблюдается сдвиг фаз между напряжением и током. Теория вызванной поляризации сложна и основана на существовании двойных (в западной литературе тройных) слоев, изучение которых далеко от завершения, до сих пор не существует однозначной интерпретации механизма вызванной поляризации, но в первом приближении можно рассмотреть 2 ситуации:

1. Мембранный потенциал.

Возникает в случае, когда размеры пор в горной породе или минерале соотносимы с размерами ионов растворов, находящихся в объеме этих пор. При пропускании тока ионы начинают движение, при этом прохождение сквозь пору отрицательных ионов затруднено, вследствие чего через определенный отрезок времени пора поляризуется, это явление носит название мембранного потенциала (рис 5).

а) пора до включения тока.

б) пора после включения тока

Рис 5. Механизм появления мембранного потенциала.

2. Поляризация рудного зерна в поре.

В этом случае пространство поры перекрыто поляризующимся зерном, которое задерживает распространение ионов в объеме горной породы, явление ВП в этом случае связано так же с перераспределением заряда после выключения тока, с той лишь разницей, что заряд перетекает в объеме зерна (рис 6).