Метод вызванной поляризации

Мé‎тод вы́званной поляриза́ции (ВП) — метод электроразведки, основанный на изучении возникающих вторичных токов и поляризации в телах под действием первичного электрического и магнитного полей. Используется в основном для поиска вкрапленных руд и подземных вод.

История метода

Идея использования метода ВП для геологических задач была предложена французским геофизиком Конрадом Шлюмберже. Математическая же база для метода была сформирована в середине XX века Г. Сигелом. В Советском Союзе решающий вклад в развитие метода внесли Ю.П. Булашевич, Б.И. Геннадиник, В.А. Комаров и др.

Физические основы метода

Под эффектом вызванной поляризации обычно понимают совокупность электрохимических и электрокинетических процессов, происходящих в горных породах под действием электрического тока и сопровождаемых возникновением вторичных ЭДС. Как правило, эти вторичные ЭДС вызванной поляризации возникают на границе раздела жидкой и твердой фаз и создают вторичный ток, который направлен противоположно первичному току.

В состав горных пород входят вещества трёх видов: диэлектрики, ионные проводники и электронные проводники. В зависимости от состава пород проявляется разный механизм ВП:

• в породах с содержанием минералов с электронной проводимостью (магнетит, пирит, халькопирит, угли и др.) возникновение эффекта ВП обычно связывается с энергетическими затратами на изменение двойного электрического слоя (ДЭС) на поверхности зерна и электролиз поровой влаги. Вторичные токи, образующиеся при таком механизме ВП, сопоставимы с первичным током по амплитуде;

• для пород с содержанием минералов, являющихся диэлектриками (большинство породообразующих минералов), ток в основном течёт в ионопроводящей поровой жидкости (флюид, содержащий ионы солей). При перетекании этого ионопроводящего раствора через капилляры в породе возникает локальное изменение его концентрации, которое и вызывает поляризацию. Эффект поляризации в таких породах гораздо меньше.

Метод основан на измерении постепенно уменьшающей разности потенциалов между парой приёмных электродов после выключения источника внешнего электрического поля, вызвавшего поляризацию частиц горных пород. Измерения индуцированной поляризации проводят во временной или в частотной области. Метод вызванной магнитной поляризации (ВМП) использует магнитное поле для индуцирования тока через исследуемый участок.

Методика проведения работ методом ВП

Симметричная четырёхэлектродная установка

Дипольная осевая установка

Обычно при измерениях методом ВП используют такие же установки, что и в методах сопротивлений, например:

• четырёхэлектродная установка Веннера-Шлюмберже;
• установка срединного градиента;
• дипольно осевая установка;
• ортогональная установка.

Различные установки лучше подходят для решения различных геологических задач, но наиболее часто используют установку срединного градиента. Эта установка существенно снижает трудозатраты, позволяя с одного положения питающих электродов проводить наблюдение по одному или нескольким профилям, находящимся в средней трети линии АВ.

Примечания

• Telford, W.M.; L.P.Geldart, R.E.Sheriff. "Applied Geophysics" (неопр.). — Second edition. — Press Syndicate of University of Cambridge, 2004. — ISBN 0-521-32693-1.

Ссылки

• Geophysical Methods: Induced polarization
• [1] Метод вызванной поляризации (ВП).
• [2] Зондирование методом вызванной поляризации.
• [3] МГУ: Лабораторная работа на тему МЕТОД ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ.
• [4] Комаров, В. А. Электроразведка методом вызванной поляризации;Наука, 1980
• [5] Модин И. Н., Яковлев А. Г. Электроразведка, 2018