Сейсмоэлектрические эффекты при распространении упругих волн в горных породах » Строительный вестник ❘ The Construction bulletin
Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Сейсмоэлектрические эффекты при распространении упругих волн в горных породах

Сейсмоэлектрические эффекты при распространении упругих волн в горных породах



Под сейсмоэлектрическими эффектами понимаются явления возникновения в горных породах электрических потенциалов (сейсмоэлектрический эффект Е) и изменение электрического тока, проходящего через массив, под действием упругих колебаний (сейсмоэлектрический эффект I). К этим эффектам относится и привзрывной импульс (ПИ), возникающий в области взрыва или удара и регистрируемый одновременно с моментом возбуждения упругих волн.
Сейсмоэлектрический эффект I заключается в том, что если через землю пропускать с помощью электродов электрический ток, то под действием сотрясений (воздействий упругих колебаний) сила тока в цепи изменится. Таким образом, сейсмоэлектрический эффект первого рода имеет место при наличии поляризации внешним электрическим напряжением.
Сейсмоэлектрический эффект E проявляется в «электризации» пластов земли под действием упругих волн, т. о. связан с проявлением под влиянием упругой волны разности потенциалов в двух соседних точках породы без какой-либо предварительной ее поляризации. Этот эффект часто называют также сейсмоэлектрическим эффектом второго рода. Несмотря на то что оба эти эффекта тесно связаны, наблюдение их можно вести принципиально различными методами: эффект I — при токе в цепи электродов, а эффект E — путем регистрации изменения разности потенциалов между отдельными точками в массиве.
В случае изучения сейсмоэлектрического эффекта второго рода взрыв заряда создает ударную волну, которая вырождается на определенном расстоянии от источника в упругую и распространяется по массиву, достигая приемной экспериментальной станции (рис. 8). Последняя состоит из двух неполяризующихся электродов, отстоящих друг от друга на сравнительно небольшом расстоянии вдоль линии профиля и измерителя переменной разности потенциалов. Каждый раз при возбуждении упругой волны на электродах должна создаваться разность потенциалов.
Сейсмоэлектрические эффекты при распространении упругих волн в горных породах

Из особенностей проявления сейсмоэлектрического эффекта первого и второго рода следует отметить: он возможен только во влажных породах (в сухих и плотных породах не проявляется); чем больше влажность породы, тем легче он обнаруживается; эффект регистрируется при значительной мощности источника колебаний, т. е. на сравнительно небольшом расстоянии от места взрыва; первый электрод, расположенный ближе к источнику колебаний, в начальный момент прихода волны приобретает знак, противоположный знаку второго электрода; первая фаза принимаемых электрических колебаний имеет всегда одно и то же направление, т. е. отсутствует эффект полярности. Сейсмоэлектрический эффект имеет объемный характер возникновения, и, кроме того, отсутствует влияние контактных явлений на границе электрод — грунт. Регистрируемое подобие сейсмическим записям и их спектрам связано также с небольшим запаздыванием упругих колебаний (до 0,01 с).
Природу возникновения сейсмоэлектрического эффекта можно объяснить, исходя из наличия во влажных породах и грунтах диссоциированных ионов растворенных металлических солей. При перемещении их под действием колебательной энергии относительно жесткого каркаса породы и возникает переменная разность потенциалов. Этот эффект по существу представляет собой геофизическое проявление одного из известных электрокинем этических явлений, так называемого потенциала течения или потенциала фильтрации.
Обратный сейсмоэлектрическому эффект — электросейсмический заключается в возникновении колебательной деформации горной породы, содержащей в порах диссоциированный раствор металлических солей, при приложении к ней переменной разности потенциалов.
Сейсмоэлектрический эффект E может использоваться в прикладных задачах геоакустики для непосредственного выделения горных пород с различными электрокинетическими свойствами или в качестве вспомогательного метода регистрации упругих волн. Преимущества сейсмоэлектрического метода по сравнению с сейсмоакустическими: более высокая разрешающая способность, так как у электродов отсутствует инерционность; возможность регистрации сигнала бесконтактным индукционным способом; возможность измерения лишь скорости перемещения частиц грунта или горной породы.
Привзрывной импульс регистрирует начальный момент возбуждения упругих колебаний, он отмечает момент действия и представляет собой интенсивный электромагнитный импульс. Причиной его возникновения является сильная ионизация взрывных газов и воздуха, а также электролизация горной породы, находящейся в место взрыва. Радиус распространения привзрывного импульса зависит от мощности источника и поглощающих свойств среды. Регистрация этого импульса производится с помощью электродов или индукционной рамки вблизи источника возбуждения.
К группе сейсмоэлектрических эффектов в горных породах можно отнести и пьезоэлектрический эффект, который связан с электрической поляризацией, возникающей в некоторых горных породах, содержащих минералы-пьезоэлектрики (кварц, турмалин, сфалерит, нефелин и др.), под воздействием механических напряжений, в том числе и упругих волн. Поляризация пропорциональна приложенному напряжению и меняет знак вместе с ним:
Сейсмоэлектрические эффекты при распространении упругих волн в горных породах

де q — величина электрического заряда в породе-пьезоэлектрике; d11 — пьезоэлектрический модуль; F — действующая сила.
К особенностям пьезоэффекта в массиве горных пород можно отнести отсутствие направленности эффекта при упругом возбуждении кварцевых и пегматитовых тел в различных направлениях (независимость знака вступлений записи пьезоэффекта от направления распространения продольной упругой волны относительно искомого объекта); повышение частоты при регистрации пьезоэффекта по сравнению с частотой упругих колебаний; несовпадение, как правило, первых вступлений пьезоимпульсов по времени с моментом возбуждения упругих колебаний.
Пьезоэлектрический эффект используется на стадии детальных поисков и разведки на месторождениях кварца и пегматита. Применение данного эффекта связано с тем, что величина его для кварцевых и пегматитовых тел больше, чем для вмещающих пород при одинаковом динамическом воздействии. При этом положение аномалии, как правило, соответствует положению этих геологических образований. Для определения положения искомого объекта используют отношение амплитуд первых вступлений пьезоэффекта и скоростей распространения упругих колебаний, а также время от момента возбуждения до первого вступления пьезосигнала.
Добавлено Serxio 20-03-2017, 14:06 Просмотров: 1 806
Комментарии (1)
Цезарь Санчес 17 января 2021 00:16
Добрый вечер уважаемые!!
подскажите пожалуйста, кто автор этой публикации и можно ли от вас получить побольше информации по сейсмоэлектрическим эффектом?
заранее спасибо!!
Цитировать        1
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent