第五讲：激电法案例.ppt

激发极化法;复习：几个基本概念;;1.极化效应;;（1）电子导体的激发极化成因 在讨论电子导体的自然极化时，我们已经知道：浸沉于同种化学性质溶液中的单一电子导体表面形成的双电层为一封闭系统，它不显示电性，也不形成外电场。 这种自然状态下的双电层电位差是导体与溶液接触时的电极电位，又称平衡电极电位。;;一般造岩矿物为固体电解质，属离子导体。 野外和室内观测资料表明，不含电子导体的一般岩石，也能产生明显的激电效应。 关于离子导体的激发极化机理，所提出的假说和争论均较电子导体的多，但大多认为岩石的激电效应与岩石颗粒和周围溶液界面上的双电层结构有关。;双电层结构是指由于阳离子的交换特性，而在岩石颗粒和周围溶液接触面上形成的正负离子层： 在岩石内部靠近边缘处为一层固定在岩石颗粒表面的负电荷； 在溶液中，由于静电力和离子热运动的影响使得靠近界面部分，正离子被岩石表面的异性电荷紧紧吸引不能自由移动而被称为“紧密层”； 稍远离界面处，异性电荷的这种吸引作用减弱，正离子可以在一定的范围内做平行于岩石表面的运动，这一区域被称为“分散层”；再之外就是正常溶液。 ;主要假说都是基于岩石颗粒—溶液界面上双电层分散结构和分散区内存在可以沿界面移动的阳离子这一特点提出来的。 其有代表性的假说是双电层形变说。 现简述如下： 在外电流作用下，岩石颗粒表面双电层分散区之阳离子发生位移，形成双电层形变；;;面极化和体极化 在激电法的理论和实践中，为使问题简化，将岩、矿石的激发极化分为理想的两类。 第一类 是“面极化”，其特点是激发极化均发生在极化体与围岩溶液的界面上，如致密的金属矿或石墨矿属于此类。 ;第二类是“体极化”，其特点是极化单元(指微小的金属矿物、石墨或岩 石颗粒)呈体分布于整个极化体内，如浸染状金属矿石和矿化、石墨化岩石以及离子导电岩石均属这一类。 ;虽然每个小颗粒与 围岩(胶结物)的接触面很小，但它们的接触面积的总和却是很可观的。 所以，尽管浸染状矿 体与围岩的电阻率差异很小，仍然可以产生明显的激发极化效应，这就是激发极化法能够成功地寻找浸染状矿体的基本原因。;应该指出，面极化和体极化的差别只具有相对意义。 严格说来，所有激发极化都是面极化的 ，因为从微观来看，体极化中每一个极化单元的激发极化也都是发生在颗粒与其周围溶液的 界面上。 然而，实践中应用激电法又都是宏观地研究矿体、矿带或地层等大极化体的激电效应。因此，在此讨论体极化体的激发极化特性。;1、时间特性 (1)矿化岩石的激发极化特性 细粒浸染状矿石或矿化岩石的激发极化(体极化)是其中许多细小颗粒极化效应的总和，通常实验室中应用固定的装置观测体极化岩、矿石的激电效应。;;观测步骤 将待测的体 极化岩、矿石标本置于盛有水溶液的长方形容器中，使其露出水面。标本与容器壁之间的空隙用石蜡或橡皮泥等绝缘材料封严，使标本两侧的水溶液不相连通。 在容器两端各放一块长 方形铜片A和B，作供电电极，借以向容器内供入稳定电流。 在标本两侧水溶液中紧靠标本处 ，安置测量电极M和N，用毫伏计测量其间的电位差ΔＵｍｎ。; 电位差随时间的变化是因为激发极化效应产生的电位差(简称二次场电位差，在供电时记为ΔＵ２（Ｔ），断电后记为ΔＵ２（t)） 在供电后从零开始逐渐增大(充电过程)， 而在断电后逐渐衰减为零(放电过程)。;在无激电效应时，电流通过标本由于电阻电压降所形 成的电位差为一次场电位差ΔＵ１。在稳定电流条件下，ΔＵ１ 不随时间而变 。 可见，标本被激发极化后，供电时间T时观测到的电位差ΔＵ（Ｔ）为ΔＵ１ 和ΔＵ2 （Ｔ）之和，称之为总场电位差，它随供电时间T而变化，并有关系： ;由于刚供电时(T=0)二次场电位差为零，即ΔＵ２（０）＝０，故由上式得： 于是： ΔＵ２(Ｔ)＝ΔＵ(Ｔ)－ΔＵ(０) ;体极化比面极化的充、放电速度快得多，这是体极化与面极化的一个重要不同之处。 对星散浸染状矿石或矿化、石墨化标本的实验观测结果表明： 若在相当大范围内改变供电电流I，直到测量电极处的电流密度高达n×１０２μＡ／ｃｍ２时，二次场 电位差总是与供电电流成正比，且其比值与供电方向无关。;因此，在地面电法通常所能达到 的电流密度范围内，星散浸染状岩、矿石的激电效应没有明显的非线性和正、负极极化的差异。 这是体极化和面极化的又一重要区别。 ;(2)描述稳定电流场激发极化效应的参数 上已述及，在二次场与电流成线性关系的条件下，引入表征体极化岩、矿石的激电性质参数－ 极化率(η)，其值按下式计算： 极化率为用百分数表示的无量纲参数;由于二次场和总场均与供电电流成正比，故极化率是与电流无关的常数。 但极化率与供电时间 T 和放电时间 t有关，必须予以特别说明。 为简单起见，我们将长时间供电(T→ ∞，即充电达饱和)