30. Причины возникновения еп

Механизм возникновения естественных полей (ЕП) до конца не выяснен. Установлено, что в естественных условиях могут возникать три типа электрических потенциалов:

1. Окислительно-восстановительные.

2. Фильтрационные.

3. Диффузионно-адсорбционные

Значительная роль в создании ЕП принадлежит электрохимическим процессам, возникающим вокруг природных электронных проводников, окруженных ионопроводящими влагонасыщенными горными породами. Электрохимическая активность (рН, Eh) природных растворов меняется с глубиной, например, при переходе через уровень грунтовых вод.

Под действием вод, богатых кислородом и углекислотой

(рН < 7), верхняя часть рудной залежи окисляется, т. е. ионы металла отдают электроны, увеличивая свою валентность (например, Fe2+ -> Fe3+).

При этом сульфиды превращаются в сульфаты и серную кислоту, а на границе руда — порода возникает двойной электрический слой.

Фильтрационные процессы, приводящие к возникновению фильтрационных потенциалов — второй важный механизм возникновения ЕП. Согласно существующим представлениям, в горной

породе из-за адсорбции отрицательных ионов (анионов) раствора на стенках капилляров образуется двойной электрический слой. Внутри капилляра остаются свободные диффузно распределенные положительные ионы (катионы), которые подхватываются движущимся раствором и накапливаются у выхода из капилляра. Это продолжается до тех пор, пока возникающее внутреннее электрическое поле (E), действующее вдоль капилляра против Eстр

потока, перемещающего катионы, не уравновесит процесс. Поле Eстр действует подобно стороннему электрическому полю в гальваническом элементе. Таким образом, в капилляре электрические заряды не перемещаются, но действует поле.

Диффузионно-адсорбционная поляризация (membrane polarization)

Условие возникновения – различие:

• концентраций раствора

• скорости диффузии

ионов разного знака

• адсорбционной

способности породы

Ира.

31. Методика полевых работ. Два способа измерения еп

Съемки методом ЕП выполняются по одиночным профилям, площадные съемки по системе параллельных профилей. Направление профилей вкрест простирания объектов или контактов. Расстояние между профилями в зависимости от масштаба съемки от 10 (1:1000) до 100 (1:10000) – в 2-4 раза меньше ожидаемой длины разведываемых объектов.

Расстояние между пунктами наблюдений ( шаг съемки) от 5 до 50 м.

Измеряемыми параметрами являются потенциалы или градиенты потенциалов, которые измеряются как на поверхности, так и в скважинах и горных выработках. Для измерения применяются милливольтметры и используются неполяризующиеся электроды. Применение обычных невозможно из-за большой и непостоянной разности их электродных потенциалов, которая у железных достигает до десятков мВ и даже до первых сотен мВ. Непостоянство от 10 и более мВ.

Применение неполяризующихся электродов обусловлено тем, что измеряемый электродный потенциал входит в суммарную величину и прямо влияет на точность измерений. У неполяризующихся электродов потенциал близок к 1-3 мВ и он не меняется в течение времени наблюдения.

Неполяризующиеся электроды имеют несколько модификаций. Электрод Полякова состоит из пористого керамического сосуда конусообразной формы закрытого сверху пластмассовой крышкой, закрепленного с помощью клея. В сосуд вставлен медный стержень, сверху в нем высверлено отверстие для вилки и сам стержень запрессован в пробке. Между корпусом и пробкой имеется резиновая прокладка для герметизации, а в сосуд заливается раствор медного купороса.

Преимущество: малая величина поляризации.

Подготовка электродов к работе. В предварительно замоченные электроды (в воде или растворе медного купороса) заливают раствор купороса из одной порции и раствор должен быть насыщенным. Стержень перед работой очищается в течении 2-3 с в азотной кислоте. Раствор наливается доверху. Для работы используются несколько комплексов электродов. Для работы выбираются два электрода с наименьшей величиной поляризации. Перед началом работ измеряют разницу потенциалов между электродами. Их заземляют на небольшом расстоянии друг от друга во влажной почве.

При соблюдении всех условий поляризация электродов обычно не превышает 1 мВ.

В процессе работы должны соблюдаться идентичность условий, т.е. влажность почвы и t воздуха.

Съемки естественного поля носят обычно площадной характер. Исследуемую площадь покрывают сетью профилей, вдоль которых измеряют поле. Расстояние между профилями и точками наблюдения зависят от предполагаемых размеров, формы и глубины залегания искомых объектов и определяют масштаб съемки.

Способы измерения потенциалов ЕП

1.Способ потенциалов

2.Способ градиента-потенциала.

Преимущества способа потенциалов:

-полевые работы выполнить технически проще

-проще и с меньшими затратами выполняется обработка результатов заземлений.

Способ потенциалов применяется чаще. Способ градиента потенциалов применяется в случае интенсивных промышленных помех.

Способ потенциалов

Сущность способа заключается в том, что потенциал всех точек исследуемого профиля измеряют относительно одной точки, принятой за исходную. Обычно в качестве такой точки выбирают точку О на магистрали, где устанавливают неподвижный электрод N. Второй электрод М последовательно перемещают во все точки профиля (i), измеряя разность потенциалов ∆U_Оi . Для оценки стабильности собственной поляризации (∆U) электродов M и N измерения начинают и заканчивают на опорной точке О вблизи электрода N. Опорные точки на отдельных профилях увязываются между собой двукратными повторными наблюдениями. При рядовой съемки по профилям при обратном ходе для контроля повторяют измерения на каждой 10-й точке (а в аномальной зоне - на каждой 5-ой точке).

Основным правилом является то, что нельзя менять местами провода при подключении.

В ходе измерений в полевых условиях строятся графики потенциалов и увязка этих графиков между собой производится графически. Признаком правильной увязки всех графиков является одинаковая величина нормального поля на планшете. Для увязки нулевые линии профилей сдвигают на величину равную разности потенциалов между нулевыми точками.

Способ градиента потенциала.

М₁ N₁ ∆U = ∆U_MN - ∆U_Э

1 .М N М₂ N₂ Ui = ∑ ∆U_MN(i-n) - ∑ ∆U_Э

N₁ М₁

М₁ N₁

2. М N М₂ N₂ ∆U_пр = ∆U_гп +е₁ – е₂

∆U_обр = ∆U_гп +е₂ – е₁

N М N₂ М₂ ∆U_пр+∆U_обр = 2 ∆U_гп

∆U_пр-∆U_обр = 2 ∆Uэ

3 .Гусиный шаг

М N М₁ N ₁ ∑ ∆U_Э = 0

U_i = ∑ ∆U_MN(i-n)

Отличительная особенность этого способа заключается в том, что в процессе полевых работ измеряют разность потенциалов между соседними точками профиля. По измеренным разностям потенциалов подсчитывают потенциалы всех точек исследуемой площади.

Вторая модификация применяется в случае детализации полученных данных. Поскольку она дает более точное измерение за счет постоянного контроля величины поляризации электродов.

Третья модификация дает преимущества в скорости измерения потенциалов за счет уменьшения времени измерения и также преимущество в обработке данных за счет наблюдения поляризации электродов из измеренных значений.

Работы по способу градиента потенциалов ведутся по замкнутым полигонам. Дойдя до конца одного профиля наблюдатель переходит на другой профиль производя измерения потенциалов между профилями.