Естественное электрическое поле Self-Potential or Streaming Potentials

Естественное электрическое поле Self-Potential or Streaming Potentials

Схема наблюдений V M Градиент N V Потенциал M N M 1 M 2 … Multiplexer Monitoring array V N

Механизмы возникновения естественного электрического поля в земле 1. Окислительновосстановительные реакции 2. Движение воды в пористой среде 3. Диффузионный поток в пористой среде (разность концентрации) 4. Тепловой поток (разность температур)

1. Окислительно-восстановительный потенциал n 100 м. В O 2+4 H++4 e-→ 2 H 2 O Electronic conductor Fe 2+→Fe 3++e- 1. Изменение Eh c глубиной

2. Генерация электрического поля под действием движения воды в пористой среде Н 2 [В/м] H 1 Образец породы DU - градиент напора [м] - градиент потенциала [B] - Электропроводность [См/м] - Дзета-потенциал [В] - Динамическая вязкость [Пуаз, г/см с ] - Диэлектрическая проницаемость[ 80 × 8, 854 × 10− 12 Ф·м− 1 ] DH

Характеристика параметра C Revil et al (2004) Коэффициент “C” зависит в основном от электропроводности раствора и не зависит от текстуры пород (Revil et Suski)

ЕП, м. В 10 – 100 m. V --- Инфильтрация Разгрузка + ++

Использование ЕП для Исследования оползневых систем

Естественное электрическое поле при откачке А. С. Семенов, 1980

Мурашко, 1981 ЕП: отражает напор ?

Экспериментальная Зависимость изменения ЕП от изменения Пьезометрического уровня

Результаты моделирования Профиль ЕП через скважину Зависимость ЕП от гидравлического напора

Численное моделирование ЕП при фильтрации воды (1) - плотность электрического тока в среде -гидростатическое давление - Электропроводность - плотность воды - ускорение свободного падения -коэффициент Онзагера [A/m^2] [V/m]

В практических расчетах используют напор (2) Закон сохранения заряда (3) Тогда комбинируя (3) и (2) (4) Поток воды подчиняется диффузионному уравнению (5) -коэффициент проницаемости -гидравлические источники (стоки и истоки) -гравитационная водоотдача (6)

Заключение • В поле ЕП отражаются малые изменения пьезоуровня. • Полевые эксперименты показывают, что по ЕП можно восстановить пьезометрическую поверхность с точностью до 20 cm; • ЕП служит может служить надежным калибровочным параметром для определения проницаемости водоносных горизонтов с помощью численного моделирования. • Площадные измерения ЕП могут заменить бурение большого количества параметрических скважин.

Метод заряда

U/I, Ohm Идея пришла из рудной геофизики Potential Gradient M V N ∞ ~ 0. 03 0. 1 1 0. 3 10 0. 07 r 0 A

Использование в гидрогеологии U T=1 T=0 T=2 T=3 Na. Cl Aquitard Aquifer Aquitard A