Геологические условия применения электроразведки 

Из анализа физических основ электроразведки следует, что в отличие от сейсморазведки, где  в результате полевых исследований сначала получают характеристики сейсмического поля (годографы и временные сейсмические разрезы), а затем, интерпретируя их, устанавливают структуру и физические свойства геологической среды, здесь, в электроразведке, по полевым измерениям характеристик электрического тока непосредственно определяют удельное электрическое сопротивление, характеризующее способность вещества оказывать сопротивление течению электрического тока. Поэтому рассмотрим, как в геологической среде ведет себя этот физический параметр относительно постоянного и переменного тока.

Прежде всего отметим, что в электроразведке мы имеем дело в основном с проводниками электрического тока ионной и электронной природы. Проводимость большинства горных пород (за исключением металлов, обладающих электронной проводимостью) является электролитической, т. е. ток течет в горных породах главным образом благодаря наличию в породах пор и трещин, заполненных флюидами и, прежде всего, минерализованной водой. Они  и создают электролитические условия.

Проводимость горных пород, не содержащих жидкой фазы, невелика. В пористых осадочных породах удельное электрическое сопротивление определяется степенью  насыщения и природой электролита (ионная проводимость), хотя общей корреляции литологического состава пород с  удельным электрическим сопротивлением r нет. Можно лишь сказать, что магматические и метаморфические породы обладают высоким  сопротивлением, r = 10²–10⁶ Ом×м, и  наоборот глина, глинистые сланцы – наименьшим r = 0,5–10 Ом×м. Такие же породы, как песок, песчаник, пористый известняк, имеют средние значения r = 10–10³ Ом×м. В целом удельное электрическое сопротивление горных пород  изменяется в  широких пределах от 10^–2 до 10¹⁷ Ом×м.

Наилучшие электронные проводники – это сульфиды (галенит, пирротин, магнетит), молибден, графит, их r = 10^–1–10^–6 Ом×м. Практически диэлектриками являются кварц, слюды, каменная соль, ангидрит, гипс, которые  характеризуются значениями r = 10⁸–10¹⁵ Ом×м.

Удельное электрическое сопротивление осадочных пород от их минерального состава зависит незначительно. Главный фактор – их влажность, которая неразрывно связана с пористостью и трещиноватостью. Степень заполнения пор и трещин флюидами (водой и нефтью) колеблется от 8 до 70 %.  Лишь поры рыхлых и сыпучих пород заполняются до 100 %. Но содержание воды зависит и  гидрогеологических условий, от положения породы относительно зеркала грунтовых вод.

Важнейший фактор – степень минерализации воды: чем больше  концентрация растворенного вещества, тем меньше удельное электрическое сопротивление. Наоборот, химически чистая вода является диэлектриком, дождевая вода уже обладает r = 400–1500 Ом×м. А для сильно минерализованной воды r = 0,1–1 Ом×м (например, морская вода).

Таким образом,  главные факторы электропроводности – это  степень водонасыщенности и минерализации воды. А вот нефтенасыщенные породы и нефть  обладают высоким удельным электрическим сопротивлением, до 10⁸–10⁹ Ом×м.

Что касается влияния на электрическую проводимость температуры, то замечено, что с повышением температуры на  1⁰ удельное электрическое сопротивление горных пород уменьшается на 2 %. Впрочем, точная  зависимость установлена лишь для чистых растворов.

При переменном токе  электрическая проводимость горных пород определяется не только вышерассмотренными особенностями омической проводимости, но еще и эффектами индуктивности и емкости. Кроме того, при работе с высокочастотным переменным током проявляет себя диэлектрическая проницаемость. Наиболее благоприятными объектами для электроразведки на искусственном переменном токе в интервале частот 100–5000 Гц являются руды металлов, сульфиды, обладающие высокой электропроводностью.

Электроразведка особенно эффективна при изучении рудных объектов, горизонтально-слоистых и пологозалегающих горизонтов осадочного чехла. Кровлю высокоомных слоев, хорошо прослеживаемых на значительной части поисково-разведочной площади, называют маркирующим или опорным электрическим горизонтом.