Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Земное электричество




Лекция № 6

 

Основные вопросы, рассматриваемые на лекции:

1. Электрическое поле Земли.

2. Электрические свойства земной коры и недр Земли.

3. Электрическое поле земной коры.

4. Основные причины порождающие региональные и локальные электрические поля.

 

1. Электрическое поле Земли. Электрическое поле Земли является составной частью единого электромагнитного поля. В отличие от магнитного поля, создаваемого движущимися электрическими зарядами и спиновыми моментами носителей магнетизма (электроны, протоны и др.), земное электрическое поле имеет собственные источники тока. Связь между электрическим и магнитным полем в определенной мере зависит от интенсивности изменений электромагнитного поля, так как напряженность одного поля, возбуждаемая изменениями другого, пропорциональна скорости этих изменений.

Электрическое поле Земли состоит из двух полей: электрического поля земной коры (электротеллурического поля) и электрического поля атмосферы и во многом определяется, электрическими свойствами веществ, слагающих геосферы Земли.

Электрические свойства земной коры, мантии и ядра характеризуются удельной электрической проводимостью, или удельной электропроводностью δ, удельным электрическим сопротивлением ρ, относительной диэлектрической проницаемостью ε, электрохимической активностью α, поляризуемостью η и другими показателями. Эти параметры изменяются во времени и в пространстве и имеют неодинаковые значения во внутренних геосферах Земли.

Электропроводность σ, как и электрическое сопротивление ρ. Электропроводность – это способность вещества переносить электрические заряды под влиянием внешнего электрического поля. Электропроводность σ, как и обратная ей величина – электрическое сопротивление ρ, являются наиболее важными и лучше всего изученными характеристиками веществ геосфер. Единицей измерения удельной электрической проводимости является Сименс, деленный на метр (См/м), удельного электрического сопротивления – Ом, умноженный на метр (Ом·м).

Для горных пород, руд и других веществ удельное электрическое сопротивление меняется в очень широких пределах: от 10-5 до 1015 Ом·м. В таких же пределах меняется и электропроводность различных веществ. Нет ни одной другой физической характеристики, которая менялась бы у земных веществ в столь широком диапазоне, как σ и ρ.

По величине удельного электрического сопротивления все природные вещества подразделяют на три группы: проводники (10-4–10-1 Ом·м), полупроводники (10-1–106 Ом·м) и диэлектрики, у которых удельное сопротивление более 106 Ом·м. Проводники (медь, серебро, алюминий и др.) хорошо проводят электрический ток благодаря наличию в них большого количества свободно перемещающихся электрических зарядов. Электропроводность полупроводников (графит, кремний, германий и др.) по величине занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками (слюда, эбонит, кварц и др.), электропроводность которых ничтожно мала.

Помимо численной величины удельного электрического сопротивления, разделяющей все вещества на проводники, полупроводники и диэлектрики, различные тела классифицируются и по физической сущности механизма электропроводности. Как известно, необходимым условием электропроводности любого вещества является наличие в нем свободных (т. е. не связанных с определенными молекулами вещества) заряженных частиц – носителей тока (или носителей заряда). Основными видами носителей тока являются электроны и протоны.

В зависимости от природы электрических зарядов принято различать электронную, ионную и смешанную электрическую проводимость. Электронная электропроводность характерна для металлов, рудных тел и полупроводников. Прохождение электрического тока через них не вызывает химических изменений вещества, так как не связано с явлением электролиза. Ионная электропроводность, в противоположность электронной, при прохождении через вещество электрического тока сопровождается электролизом и вызывает химические изменения вещества. Она присуща электролитам, их водным растворам и природным водам. Ионная проводимость свойственна также атмосфере. Горным породам, особенно находящимся во влажном состоянии, обычно присуща электронная, ионная и смешанная электрическая проводимость.

Электропроводность земной коры и земных недр как по величине, так и по диапазону изменений значительно отличается от электропроводности гидросферы и атмосферы, Для наиболее распространенных осадочных, изверженных и метаморфических горных пород электропроводность зависит от минерального состава, физико-механических и водных свойств горных пород, а также от некоторых других факторов (температуры, глубины залегания, степени метаморфизма и др.).

Особенно резко отличается электропроводность горной породы в сухом и влажном состояниях. Если влажность и другие условия остаются неизменными, то электрические параметры горных пород приобретают устойчивые значения. Поэтому только для однокомпонентных непористых гордых пород можно говорить о вполне определенных или однозначных значениях δ. Для большинства горных пород достоверная оценка удельной электропроводности – сложная задача, что в значительной мере связано с различием состава и, следовательно, электропроводности влаги, находящейся в порах горных пород, и внешней минерализованной воды.

Удельная электропроводность минералов зависит от характера внутрикристаллических связей. Для минералов-диэлектриков с преимущественно ковалентными связями характерны очень высокие сопротивления (1012–1015 Ом·м) и ничтожно малая электропроводность. Минералы-полупроводники имеют ионные связи и отличаются высокими сопротивлениями (104–108Ом·м). Глинистые минералы обладают ионно-ковалентными связями и характеризуются достаточно низкими сопротивлениями – 1–50 Ом·м. Минералы-диэлектрики и минералы-полупроводники составляют «жесткий» скелет большинства горных пород. Глинистые минералы создают «пластичный» скелет. Характерно, что «пластичные» минералы способны адсорбировать связанную воду, а породы с «жесткими» минералами могут насыщаться лишь свободной водой.

Влажные горные породы в зависимости от степени насыщения водой нередко имеют удельную электропроводность, на несколько порядков большую, чем сухие. Удельное электрическое сопротивление свободных подземных вод (гравитационных и капиллярных) изменяется от долей Ом·метра при высокой общей минерализации (более 10 г/л) до 1000 Ом·м при низкой минерализации (менее 0,01 г/л). Удельное электрическое сопротивление связанных подземных вод низкое (1 – 10 Ом·м). Так как влага пор характеризуется значительно более низким удельным электрическим сопротивлением, чем минеральный скелет, то сопротивление большинства горных пород в основном определяется такими факторами, как пористость, трещиноватость, водонасыщенность, с увеличением которых электрическое сопротивление пород уменьшается.

Удельное сопротивление горных пород зависит от температуры, с возрастанием которой на 40–50°С оно уменьшается примерно в 2 раза, что связано с увеличением подвижности ионов. С понижением температуры и образованием льда в порах породы ее электрическое сопротивление значительно возрастает, так как лед плохо проводит электрический ток. Поэтому высоким электрическим сопротивлением характеризуется слой вечной мерзлоты, широко распространенный на территории нашей страны.

Электропроводность горных пород зависит и от их возраста, с увеличением которого, как правило, возрастает степень метаморфизации пород, уменьшается их пористость и возрастает сопротивление для прохождения электрического тока.

Несмотря на широкий диапазон, изменение удельного электрического сопротивления (или удельной электрической проводимости) у разных пород, основные закономерности изменения в настоящее время установлены достаточно четко. Изверженные и метаморфические породы характеризуются высокими сопротивлениями (от 500 до10 000 Ом·м). Среди осадочных пород высокие сопротивления (100÷1000 Ом·м) у каменной соли, гипса, известняков, песчаников и некоторых других пород. Обломочные осадочные породы, как правило, имеют тем большее сопротивление, чем больше размер зерен, слагающих породу.

Распределение электропроводности в толще земной коры, мантии и ядре изучено еще недостаточно. Электропроводность земных недр определяется косвенными методами – по затуханию с глубиной геомагнитных вариаций, которые возбуждаются солнечной активностью в верхних слоях земной атмосферы. Переменный электромагнитный сигнал индуцирует в Земле переменные электрические токи, причем чем выше частота, тем сильнее ток «прижимается» к земной поверхности. Это явление называется скин-эффектом. Определение электропроводности земных недр как функции глубины основано на теории скин-эффекта.

На практике определение электропроводности на разных глубинах встречает большие трудности, связанные с горизонтальной неоднородностью земной коры и верхней мантии, а также с совместным влиянием на электропроводность высоких давлений и температур. Тем не менее современные геофизические методы позволили оценить удельное электрическое сопротивление Земли до глубины 400 км.

С глубиной электропроводность Земли уменьшается примерно по параболическому закону, причем некоторые исследователи, как, например, английский ученый С. Д. Стейси, считают, что это уменьшение происходит плавно, а другие (В. Н. Жарков) – скачкообразно. Рассчитанные значения удельного электрического сопротивления как величины, зависящей только от температуры, таковы: до глубины 120 км оно составляет 5000 Ом·м, на глубине 320–360 км сопротивление уменьшается до 80 Ом·м и на глубине 600–900 км – до 2 Ом·м. На глубине более 900 км удельное электрическое сопротивление составляет всего 0,1 Ом·м, что говорит об очень высокой электропроводности нижней мантии.

Сведения об электрической проводимости ядра Земли базируются на экстраполяции значений сопротивления чистого железа в область высокой температуры и давления. На основании такой экстраполяции считается, что удельное сопротивление ядра Земли находится в пределах 11·10-5–22·10-4 Ом·м.

Диэлектрическая проницаемость. Существенно важную характеристику электрических свойств веществ дает относительная диэлектрическая проницаемость ε= εв / ε0, где εв и ε0 – диэлектрические проницаемости вещества и вакуума. Диэлектрическая проницаемость зависит от полярных свойств молекул вещества, температуры, концентрации и свойств примесей, а также от частоты внешнего поля. Для вакуума относительная диэлектрическая проницаемость равна 1, для большинства тел составляет 2–10, для воды она аномально большая – 79 – 81.

Для горных пород значения диэлектрической проницаемости, как это видно из табл. 11, изменяются от 4,5 (кварц) до 15 (известняк) и зависят главным образом от содержания воды и минерального состава породы. У осадочных пород ε изменяется от 2÷3 (у сухих) до 16÷40 (у полностью насыщенных водой), у изверженных – от 5 до 12.

Электрохимическая активность пород. Под ней понимают свойство пород создавать естественные постоянные электрические поля. Эти поля возникают в силу окислительно-восстановительных реакций, связанных с наличием и движением в породах растворов разной концентрации и химического состава.

За электрохимическую активность принимают коэффициент пропорциональности α между напряженностью естественного электрического поля и основными факторами, которыми оно обусловлено (отношением концентраций подземных вод, давлением и др.) Коэффициент α измеряют в милливольтах. Он составляет 10–15 мВ для чистых песков, близких к нулю для скальных пород, возрастает до 20–40мВ для глин и до сотен милливольт – для руд с электронно-проводящими минералами.

Поляризуемость. Способность пород поляризоваться, т. е. накапливать заряд при пропускании электрического тока, а затем разряжаться после его отключения, оценивают коэффициентом поляризуемости η. Значение η вычисляют в процентах как отношение напряжения, которое остается в измерительной линии по истечении определенного времени (обычно 0,5–1 с) после размыкания такой цепи, к напряжению в той же линии при пропускании тока.

Наибольшей поляризуемостью (η=6–40%) отличаются руды с электронной проводимостью. Большинство изверженных и метаморфических пород, как правило, не поляризуются; у них η =1–2%. Слабо поляризуются осадочные породы, насыщенные минерализованной водой.

Электрическое поле земной коры. Интерес к электрическим процессам в земной коре возник в середине XIX в. в связи с развитием телефонной и телеграфной связи. Особенно возросло внимание к земным токам после мощной электромагнитной бури (1859 г.), зафиксированной всеми геомагнитными обсерваториями мира. Буря сопровождалась интенсивными полярными сияниями и усиленными земными электрическими токами, нарушившими работу многих линий связи. После этой бури попутно с наблюдениями магнитного поля Земли в ряде обсерваторий (Павловск, Париж, Берлин и др.) были организованы непрерывные наблюдения за электрическими токами в земной коре, получившими название электротеллурических токов.

Электротеллурическое поле представляет собой поле слабых естественных электрических токов в поверхностных слоях земной коры. Наблюдаемые факты позволяют рассматривать электротеллурическое поле как сумму регионального и локального полей. Первое из них возбуждается региональными, а второе – локальными факторами. Действие региональных факторов одновременно сказывается на значительных территориях, соизмеримых с континентами или океанами, локальных –на сравнительно небольших площадях земной или водной поверхности. При этом эффект действия региональных факторов в пределах незначительных территорий ничтожно мал. Локальные факторы рассеяны по всей земной поверхности. Их эффект в какой-либо большой области на значительном удалении от источника возбуждения поля практически равен нулю. Таким образом, электротеллурическое поле по своей природе представляет собой не просто сумму двух полей, а сумму полей, имеющих различное происхождение и неодинаковые пространственно-временные изменения напряжения Е.

Поле электротеллурических токов состоит из электрической компоненты Е, которая связана с земными токами, и магнитной компоненты Н, связанной с вариациями магнитного поля. Поэтому его еще называют магнитотеллурическим полем. Наиболее простой способ изучения поля магнитотеллурических токов заключается в измерении вектора электрического поля, что может быть сделано с помощью специальной аппаратуры. Напряженность поля электротеллурических токов Е=ΔU/l, где ΔU – разность потенциалов между электродами измерительной линии, имеющей длину l. Вектор Е непрерывно меняется с течением времени таким образом, что его конец описывает периодические кривые на земной поверхности, которые с известной степенью приближения имеют форму эллипса, а иногда окружности.

Наблюдения показывают, что региональное поле является нестационарным низкочастотным переменным полем, особенно в периоды электромагнитных возмущений. В спокойные периоды оно имеет в среднем характер затухающих колебаний с более или менее выдержанной повторяемостью по форме в различные интервалы времени. Локальное поле в основном выдерживает постоянный стационарный режим, хотя в некоторых случаях могут наблюдаться вариации. В целом величина и направление электротеллурических токов не постоянны. В среднем градиент потенциала земных токов на суше колеблется от 1 до З0 мВ/км, но иногда достигает 10 В/км.

Своим возникновением электротеллурические токи обязаны целому ряду факторов, которые условно объединяют в три группы:

ионосферно-электрические процессы (изменения электрического состояния ионосферы, полярные сияния, магнитные бури);

погранично-электрические процессы (фильтрационно-электрические процессы, конвекционные токи в нижних слоях атмосферы, грозовые процессы и т. д.);

литосферно-электрические процессы (контактные напряжения, термоэлектрические и химико-электрические процессы).

Имеются и другие возбудители электротеллурического поля. К их числу относятся процессы взаимодействия Солнца и космических лучей с геомагнитным полем, приливные эффекты в гравитационном поле системы Солнце – Луна – Земля, электрические процессы, обусловленные энергетическим обменом в системе ядро – мантия–земная кора и др. Под совместным влиянием указанных возбудителей возникают электротеллурические поля региональных масштабов.

Региональные электрические поля. К ним относят переменные квазигармонические низкочастотные (от 10-5 до 10 Гц) поля космической и атмосферной природы. Одна из основных причин возникновения региональных теллурических токов состоит в изменении электрического состояния ионосферы под воздействием солнечного ультрафиолетового и корпускулярного солнечного излучений. Особенно мощные всплески интенсивности ультрафиолетового и корпускулярного солнечного излучений возникают при появлении на поверхности Солнца так называемых хромосферных вспышек, которые указывают на бурные термоядерные процессы в его недрах, а на Земле вызывают электромагнитные бури.

Проникая в слой ионосферы F, расположенной на выcоте 220–280 км, или в более низкий слой Е на высоте 80–100 км, солнечные корпускулы, движущиеся по траекториям в магнитном поле Земли, вызывают в этих слоях неравномерную ионизацию ионосферы. Электрические неоднородности ионосферы увлекаются сильными высотными ветрами, которые здесь достигают 200–300м/с на ночной стороне и 50–100м/с – на дневной, создают переменные электромагнитные поля в верхних слоях атмосферы и индуцируют переменные поля в земной коре.

Большое влияние на величину напряжения электротеллурических токов оказывает геологическая обстановка. Там, где на большую глубину широко, распространены горные породы с малым электрическим сопротивлением, напряжение полей слабое; в зонах пород высокого сопротивления наблюдаются поля с повышенным напряжением.

В спокойные дни, т. е. когда в атмосфере нет электромагнитных возмущений, электротеллурические токи в земной коре сравнительно устойчивы. В такие периоды их плотность I для различных участков земной поверхности примерно одинакова и в среднем составляет 2 А/м2. Принимая среднее значение удельного электрического сопротивления поверхностного слоя земной коры для континентов 10 Ом·м, для океанов 0,2 Ом·м, получаем среднее напряжение электротеллурического тока Е, равным для континентов 2·10-5 В/м, для океанов 0,4·10-6 В/м.

Приведенные значения континентального и океанического токовых полей являются весьма приближенными, так как в действительности плотность тока I и сопротивление ρ значительно меняются по земной поверхности. Поэтому неудивительно, что данные фактических измерений Е даже в спокойные дни существенно отличаются от указанных расчетных значений. В такие дни напряжение электротеллурического поля достигает, например, в Софии 10-5В/м, в Павловске – 6·10-5В/м, в Тортосе (Испания) –2·10-4В/м, в Скарзби-Зунде – 6·10-4В/м. В дни, приходящиеся на время.магнитных бурь, значение Е достигает 10-3–10-2 В /м. Характерной особенностью крупных электромагнитных возмущений, связанных с электротеллурическими токами, является то, что они охватывают огромные территории, иногда весь земной шар.

В целом для Земли напряжение электротеллуричеоких токов регионального масштаба увеличивается от низких широт, где Е≤(2–6) ·10-5 В/м, к высоким, и в полярных районах оно может достигать 10-3 В/м и более.

Амплитуды напряжения регионального поля обычно колеблются около (0,3–1) ·10-6 В/м; в средних широтах они достигают на суше

1·10-5В/м, в морях (0,5–1,5)·10-5 В/м. Наиболее сильные электротеллурические поля наблюдаются во время интенсивных магнитных бурь. Будучи по своей природе низкочастотными, теллурические токи способны проникать в Землю до глубин в десятки и даже первые сотни километров.

Истинное направление электротеллурического поля указать невозможно, так как оно непрерывно меняется. В то же время систематические и длительные наблюдения в различных точках земной поверхности позволяют считать, что среднее направление электротеллурического поля зависит от географической широты места. На равнинах в умеренных широтах отмечаются меридиональные токи, в полярных и экваториальных зонах – широтные. Причины такой резкой смены направления теллурических токов пока выяснены.

Сеть электрометрических станций на Земле очень редкая, поэтому выявить общую структуру электротеллурического поля, не говоря уже о деталях, сложно. Приближенное представление об этой структуре дает мировая карта региональных теллурических токов земной поверхности. Гак как электротеллурическое поле непрерывно меняется во времени, то показанные на этой карте региональные ноля относятся к определенному времени – в данном случае к 18 ч гринвичского времени. За период времени, равный суткам, электротеллурическое поле по величине и направлению претерпевает полный цикл вариаций.

В поверхностном слое земной коры в любой момент времени циркулируют электротеллурические токи, образующие обширные замкнутые токовые системы (вихри). Так, в 18 ч гринвичского времени наблюдаются четыре вихря в северной зоне (два с направлением по часовой стрелке и два – против часовой стрелки) и четыре – в умеренной и экваториальной зонах северного полушария. Восемь таких же замкнутых токовых систем находятся в южном полушарии. Па территории нашей страны располагаются два вихря с центрами: л районе Белого моря с направлением токов по часовой стрелке и в районе Якутии с направлением против часовой стрелки. Напряженность токовых систем связана с относительным движением Солнца таким образом, что наибольших значений в умеренных широтах она достигает в дневное время теплого периода года.

Напряженность электротеллурического поля нестабильна и изменяется с периодами, равными 11 годам (период активности Солнца), 27 суткам (период обращения Солнца вокруг оси), и в течение суток.

Наличие 11-летних, 27-суточных и односуточных вариаций регионального электротеллурического поля свидетельствует о зависимости его напряженности от активности солнца. Наблюдается также устойчивая связь между колебаниями магнитных и электротеллуричеоких полей с малыми периодами колебаний (от 1 до 4000 с). Такие вариации называются короткопериодными колебаниями. Наблюдения за ними указывают на индуктивную связь электрических и магнитных полей. Эта связь подтверждается и тем, что поверхностные слои земной коры имеют электронную проводимость, поэтому в них возникают токи индуктивного происхождения.

Глубинный электроток. Данных об электрическом токе на больших глубинах мало. В конце 90-х гг. нашего столетия в рамках обширного геомагнитного обследования Австралия была покрыта сетью из 54 высокочувствительных магнитометров. Эти приборы позволили обнаружить, что на глубине 15–45 км под большей частью континента в виде гигантской U-образной дуги циркулирует слабый электрический ток. Длина этого естественного токопровода более 6000км, ширина в разных местах – от 50 до 200 км. До сих пор самым длинным из таких подземных токопроводов считался электропроводящий слой в Канаде длиной 2000 км.

Локальные электрические поля. К ним относятся естественные постоянные электрические поля электрохимической и электрокинетической природы. Основной причиной возникновения в земной коре локальных полей электрохимической природы являются контакты горных пород, различающиеся химическими свойствами, и особенно химическим составом. Так, контакт двух пород при различных агрегатных (лед – вода, мерзлая порода – талая порода), аллотропических (графит – каменный уголь) и метаморфических (известняк– мрамор) состояниях, а также при неодинаковых плотностях пород может быть причиной появления локального поля. Локальное поле электрохимической природы может возникнуть и при различных концентрациях растворенных веществ в водах, насыщающих породы, и при разных температурах одной и той же породы. Во многих случаях на контактах пород (сред) происходят окислительно-восстановительные процессы, сопровождаемые соответствующими электрическими явлениями.

Наличие контакта двух горных пород (или сред), различающихся хотя бы одним из указанных свойств или характеристик, вызывает диффузию ионов и электронов, а также адсорбцию ионов (на контакте твердой среды с жидкой), что приводит к образованию на контакте пород (сред) устойчивого двойного (диполъного) электрического слоя. Внутри этого слоя сосредоточено электрическое поле, которое поддерживается посторонними факторами и носит название «стороннего» электрического поля. За счет сил «стороннего» поля появляются в неподвижной среде токи проводимости (токи объемных зарядов).

При определенной геолого-гидрологической обстановке локальные электрические поля возникают на границе электронного (рудные минералы) и ионного- (окружающие подземные воды) проводников. Они наблюдаются во многих колчедановых, полиметаллических, магнетитовых, сульфидных, угольных и графитовых месторождениях. Напряженность таких полей зависит от минерального состава рудного тела, его электрической проводимости и структуры содержащихся в нем электронно-проводящих минералов. Когда электронные проводники представляют собой непрерывную токопроводящую систему, создается интенсивное электрическое поле даже при небольшом содержании токопроводящих минералов. Когда зерна электронно-проводящего минерала не связаны между собой, естественные электрические поля незначительны даже при большой концентрации проводящих минералов.

Непосредственной причиной образования электрических полей рудных тел является различие в скачках потенциала на границах рудного тела с вмещающей ионной средой. Это различие на поверхности рудного тела обусловлено соответствующим изменением химического состава омывающих его подземных вод. Так, например, верхняя часть сульфидной залежи, как правило, располагается в зоне активной циркуляции богатых кислородом и углекислотой атмосферных осадков. Поэтому в верхней части залежи происходят окисление руды и переход сульфитов в сульфаты. Окислительные реакции сопровождаются освобождением электронов в атомах окисляющихся элементов, в результате чего верхняя часть рудного тела приобретает положительный потенциал по отношению к нижней. Восстановительные реакции в нижней части тела сопровождаются присоединением электронов. Поэтому нижняя часть тела заряжается отрицательно. В окружающей среде происходит обратное распределение зарядов и возникает электрический ток. При этом к верхней части залежи будут направляться отрицательно заряженные ионы, а к нижней – положительные. Подобный процесс регенерации электрического.поля происходит длительное время до полного окисления руд. Значения напряжения Е таких полей нередко достигают нескольких вольт на метр.

Но не все рудные месторождения создают локальные электрические поля. Создание электрических полей определяется условиями поступления кислорода к рудному телу, глубиной его залегания и гидрогеологическими условиями. Например, не создают естественных полей рудные месторождения, находящиеся в районах распространения болот, поскольку болота препятствуют проникновению кислорода к рудному телу. Незначительные поля создаются рудными месторождениями в районах с очень сухим.климатом (нет условий для образования самих растворов) или при глубоком их залегании.

Локальные поля электрокинетической природы связаны с движением природных вод: морскими и речными течениями, водопадами, фильтрацией грунтовых и подземных вод. При своем движении вода возбуждает собственные электрические токи, изменяя систему теллурических токов и выделяя этим водный объект на фоне стационарных локальных полей, обусловленных электрохимическими явлениями. В то же время речные потоки создают собственные электрические поля за счет диффузии ионов на границе русла и речного потока, фильтрации воды через русло реки и т. п. Каждый из этих возбудителей создает собственное электрическое поле. В сумме они образуют электрическое поле реки с напряжением от 20 до 250 мВ/м. Горные реки создают локальные электрические поля с напряжением 300–600 мВ/м и даже до 2 В/м.

 

 

Лекция № 7




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 3715; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.044 сек.