Електрохімічні методи електрометрії

Електрохімічні поля є найбільш інтенсивними (від 0,2 до 1,2 В). Виникають завдяки окисно-відновним процесам, що протікають на верхній та нижній границі природних електронних провідників із вміщуючими породами та утворюючих у місцях контакту неоднакові скачки потенціалу. Такими природними провідниками можуть бути різні сульфіди (халькопірит, пірит, молібденіт), а також графіт, антрацит і т.д. Інтенсивність аномалій визначається мінеральним складом провідників та електрохімічною активністю іонного середовища. Стабільність природних полів у часі підтримується циркуляцією підземних вод, що поставляють безперервно активні реагенти та виносять продукти хімічних реакцій.

В методі природного поля розрізняють профільну та площадну зйомки. У першому випадку спостереження виконують по окремим профілям, а у другому – по системі звичайно паралельних профілів, що орієнтовані приблизно вхрест простягання об’єктів пошуку і вкривають рівномірно досліджувану площу. Відстань між профілями і пунктами спостережень по профілю вибирається масштабом зйомки та інтенсивністю вивчаємого поля з таким розрахунком, щоб у масштабі звітної карти інтервали між профілями і пунктами спостережень знаходилися у межах 1-4 см та 0,5-2 см відповідно. Звичайно на місцевості сітка спостережень в даному методі знаходиться в межах 100-1000×5-50 м.

Вивчення природного поля проводиться переважно на суходолі, але часто застосовується для вивчення процесів фільтрації водосховищ, озер, річок і т.д.

Спостереження природного поля може виконуватися двома способами: потенціалу та градієнта потенціалу. У випадку потенціалу один приймальний електрод (звичайно N) закріплюється в одному пункті, потенціал якого приймається за нуль, а другий електрод (М) переміщується по усім пунктам вивчаємого профілю або площі для визначення відносних значень їх потенціалів. У способі градієнта потенціалу вимірюється різниця потенціалів (градієнт) короткої однакової лінії MN, по усім профілям.

Область застосування метода визначається інтенсивністю аномалій. Найбільшого значення (0,5-1 В) аномалії природного поля досягають над природньо-поляризованими тілами, тому метод знайшов широке застосування при пошуках та розвідці руд сульфідів та деяких поліметалів, а також вугілля, графіту і т.д. Використовуючи поля дифузійно-адсорбційного походження можна вирішувати задачі геологічного картування під малопотужними наносами і виділення у водах озер та морів прошарків із різним ступенем мінералізації. Також позитивні результати метода при вивченні фільтрації вод через дамби, дно та борти річок, озер штучних водосховищ. При цьому низходячі потоки відмічаються від’ємними, а висходячі – додатними аномаліями природного поля.

Метод природного поля може ефективно застосовуватися при інженерно-геологічних дослідженнях для вивявлення ділянок корозії трубопроводів, броньованих кабелів та інших металевих конструкцій в Землі, що характеризуються інтенсивними природними полями, які виникають на малій глибині (1-2 м).

Основними факторами, що ускладнює застосування методів природнього електричного поля, є нестаціонарні завади промислового та магнітотелуричного походження.

Метод викликаної поляризації базується на вивченні полів, створених штучно поляризованими гірськими породами. hк=DU_ВП/DU×100%, =DU_ВП – залишкова різниця між електродами М N, виміряна через 0,5с. після, виключення струму в контурі живлення, DU – різниця потенціалів між тими ж електродами при встановленому режимі протікання струму в контурі АB.

Інтерпретація даних зондування різними установками подібна, тому розглянемо на основі ВЕЗ. Залежно від типу геоелектричного розрізу криві зондування розбиваються на 2, 3, 4 та багатошарові. Двошарові можуть бути двох типів ρ1>ρ2 та ρ1<ρ2. Тришарові чотирьох видів ρ1>ρ2<ρ3 (тип Н), ρ1<ρ2>ρ3 (тип К), ρ1<ρ2<ρ3 (тип А), ρ1>ρ2>ρ3 (тип Q) (див.рис.1). Чотиришарові криві є комбінацією приведених вище, так само і багатошарові.

Якісна інтерпретація включає аналіз кривих та виконання по спостереженим даним різних побудов – карт типів кривих зондування (дозволяє виділити на досліджуваній площі однотипні у геоелектричному відношенні ділянки, що можуть бути покладені в основу літолого-фаціальних та тектонічних побудов), карт ρ_к для визначення розносів та характерних параметрів (будуються однотипно, поруч із кожним пунктом спостережень виписуються параметри, а потім проводить інтерполяція ізоліній останніх; отримується інформація про розподіл параметра по площині), розрізів та графіків позірного опору, сумарної провідності, поперечного опору і т.д.

Кількісна інтерпретація має на меті визначення потужностей та опорів шарів геоелектричного розрізу вивчаємої території. Розрізнюють палеточні, статистичні, комп’ютерні способи кількісної інтерпретації.

Палеточні способи інтерпретації засновані на порівнянні спостережених кривих з теоретичними. Палетки – побудовані також в подвійному логарифмічному масштабі теоретичні криві, головним чином в горизонтально однорідних середовищах, для різних установок. В основі палеточної інтерпретації лежить суміщення спостережених кривих з теоретичними.

Статистичні способи інтерпретації застосовуються при наявності параметричних даних (буріння, сейсморозвідки) і базуються на встановлені статистичних залежностей між узагальненими характеристиками геоелектричного розрізу та параметрами, що знімаються безпосередньо з кривих зондування.

Сьогодні методи комп’ютерної інтерпретації витісняють решту методів. В основі їх метод підбору теоретичних кривих для співпадіння з спостереженими та чисельні рішення зворотних задач.

Результати кількісної інтерпретації є структурні карти по крівлі опорних (інколи і проміжних) горизонтів, карти ізопотужностей надопорних (провідних та високоомних) шарів), а також геоелектричні розрізи по характерним напрямкам. Співставлення геоелектричних розрізів з наявними геологічними даними дозволяє зробити стратиграфічну прив’язку геоелектричних горизонтів та дати геологічну інтерпретацію отриманих матеріалів.