Скважинная электроразведка методом вызванной поляризации
Метод вызванный поляризации (ВП) - одим из ведущих в комплексе геофизических методов, применяемых для поисков и разведки рудных месторождений. Он служит эффективным средством решения ряда геологических задач. При использовании его можно: надежно исключать нерудные аномалии, связанные с обводненными зонами, рыхлыми покровами; выделять электронопроводящие объекты, особенно вкрапленные сульфидные руды; выявить зоны рассеянной рудной минерализации; косвенно обнаруживать глубокозалегающие «слепые» рудные тела, окруженные ореолом сульфидной вкрапленности.
Способность поляризоваться под действием электрического тока присуща всем горным породам. Интенсивность вызванной поляризации характеризуется величиной поляризуемости , которая на практике определяется как отношение разности потенциалов ВП UВП, измеренной после 0.5 сек после выключения тока (при длительности импульса тока 2 мин), к разности потенциалов поляризующего поля UП, измеренной между теми же приемными электродами в конце периода пропускания тока:
= (UВП / UП)*100%
Величина поляризуемости безразмерна и обычно выражается в процентах.
Поляризуемость горных пород зависит от их пористости, влажности, концентрации солей во внутрипоровой влаге, дисперсности составных частиц породы и других факторов. Вместе с тем, при отсутствии в породах электронопроводящих минералов, поляризуемость оказывается невысокой, не превышающей, как правило, 1—2%.
При наличии в породах включений электронопроводящих минералов решающей является зависимость поляризуемости от содержания таких минералов, даже редкая вкрапленность сульфидов (1% от объема породы) обусловливает возрастание поляризуемости на 2—3% и делает ее существенно выше тех предельных значений, которыми характеризуются «пустые» породы.
Теоретически зависимость поляризуемости от объемной концентрации сферических электронопроводящих включений представляется формулой
где = 2/1 - отношение удельных сопротивлении включении и вмещающей среды, а - радиус включений, - коэффициент поверхностной поляризации включений (он равен отношению э. д. с. поляризации к нормальной составляющей электрического поля, существующего в электролите у контакта с электронным проводником), at - коэффициент, учитывающий время после выключения тока, когда производятся измерения ВП. Для обычных измерений через 0.5 сек после 2—3-минутной зарядки аt = 0,7.
В соответствии с приведенной формулой следует ожидать увеличение поляризуемости по мере возрастания и электропроводности включений. Коэффициент зависит от химического состава электронного проводника и электролита, поэтому и поляризуемость и какой-то мере зависит от состава включений. Но для сульфидов, магнетита и других рудных минералов величина составляет единицы - десятки сантиметров, а размер включений а обычно меньше сантиметра. Кроме того, электропроводность включений, как правило, значительно больше, чем у вмещающей среды, так что <<1. В этих условиях поляризуемость не зависит ни от , ни от а, и определяется только концентрацией включений и условиями измерений, влияющими на коэффициент at:
Разрешающая способность метода ВП определяется избыточной поляризуемостью исследуемого объекта, его размерами, глубиной залегания и расположением питающих и приемных электродов относительно объекта. Кроме того, важную роль играют электропроводность и мощность рыхлых отложений, перекрывающих рудовмещающие коренные породы.
При наземной съемке, чтобы преодолеть влияние рыхлых отложений, требуются разносы питающих электродов АВ тем большие, чем выше электропроводность и мощность рыхлых покровов. Например, если последние имеют примерно ту же электропроводность, что и коренные породы, то разнос АВ должен быть в 5—8 раз больше мощности рыхлых отложений. Если электропроводность покровов в 10 раз выше, чем у коренных пород, то разнос АВ должен в 30— 50 раз превышать мощность первых.
Изучение глубокозалегающих месторождений с помощью метода ВП осуществляется путем размещения в скважинах питающих или приемных электродов.