کلیات ژئوالکتریک

روش ژئوالکتریک جهت بررسی خصوصیات الکتریکی زیر سطح زمین به صورت الکتریکی و یا الکترومغناطیسی می باشد.

به طور کلی، روشهای الکتریکی بر مبنای شارش جریان پایدار در زمین (جریان مستقیم یا متناوب) استوار می باشند، در حالی که روشهای الکترومغناطیسی از پدیده القای الکترومغناطیسی و خصوصیات میدان های الکترومغناطیسی تبعیت می کنند.

خواص الکتریکی سنگها و کانی ها

مهم ترین خصوصیات الکتریکی سنگها و کانیها که در مطالعات ژئوالکتریکی حائز اهمیت می باشند عبارتند از: پتانسیل های الکتریکی طبیعی، مقاومت ویژه الکتریکی و ثابت دی الکتریک.

نفوذپذیری مغناطیسی نیز یکی از پارامترهایی است که نتایج را به طور غیرمستقیم تحت تاثیر قرار میدهد. از میان خواص مذکور، هدایت ویژه الکتریکی بیشترین اهمیت را دارد.

پتانسیل های طبیعی

پتانسیل های طبیعی یا خودزایی که در زیر سطح زمین وجود دارند در اثر فعالیتهای الکتروشیمیایی یا جریانی تولید می شوند. عامل کنترل کننده در تمام حالات، آبهای زیرزمینی میباشد. این پتانسیل ها با هوازدگی توده های سولفیدی، تغییر خصوصیات سنگها (محتوای کانیها) در همبریهای زمین شناسی، فعالیتهای بیوالکتریک مواد آلی، فرسایش، گرادیانهای فشار و درجه حرارت در سیالات زیرزمینی و سایر پدیده های مشابه همراه می باشند. چهار مکانیزم اصلی باعث ایجاد این پتانسیل ها می شود که یکی از آنها جریانی و سه تای آنها شیمیایی می باشند.

هدایت ویژه الکتریکی جریان الکتریکی به سه طریق درون سنگها و کانیها شارش می یابد:

١- هدایت الکترونیکی (اهمی): که حالت طبیعی شارش جریان در مواد حاوی

الکترونهای آزاد می باشد مانند فلزات.

٢ – هدایت الکترولیتی: که در این نوع هدایت، جریان توسط یونها منتقل میشود. از آنجا که اغلب سنگها رساناهای بسیار ضعیفی هستند، در صورتی که متخلخل و حاوی سیالات درون حفره ای نبودند، مقاومت ویژه آنها بسیار زیاد بود. بنابراین، در سنگها هدایت الکترولیتی توسط یون های موجود در سیالات درون حفره ای صورت می گیرد.

۳ -هدایت دی الکتریک: که در رساناهای بسیار ضعیف و مواد عایق که حاوی تعداد بسیار ناچیزی عوامل انتقال جریان می باشند، مشاهده می شود. با اعمال یک میدان الکتریکی متغیر، الکترونهای اتمها کمی نسبت به هسته جابه جا می شوند. این جدایش نسبی بارهای مثبت و منفی تحت عنوان پلاریزاسیون دی الکتریک نامیده شده و باعث ایجاد جریان جابجایی می شود. مهم ترین پارامتر در هدایت دی الکتریک، ثابت دی الکتریک است که یک کمیت بدون بعد می باشد. با توجه به اعمال جریان های مستقیم یا جریانهای با فرکانس بسیار کم در اکتشافات ژئوالکتریک، جریانهای جابه جایی در مرحله دوم اهمیت قرار می گیرند.

تشکیل نمکها در خاک باعث افزایش هدایت ویژه الکتریکی در لایه های سطحی در بسیاری مناطق خشک و معتدل می شود. در نتیجه، جریان های مدار کوتاه تولید شده در سطح، نفوذ جریان به لایه های عمیق تر را کاهش میدهند. بنابراین، روباره هادی مشکلاتی را برای کلیه روشهای الکتریکی و از همه مهم تر در روشهای الكترومغناطیسی ایجاد می کند.

لایه های سطحی مقاوم، تنها در روشهای جریان مستقیم DC” باعث ایجاد مشکل می شوند. در مقابل، وجود چنین لایه های مقاوم سطحی در روشهای الکترومغناطیسی بسیار مفید است زیرا میرایی امواج کاهش یافته و عمق بررسی افزایش می یابد

نفوذ پذیری مغناطیسی

در مطالعاتی که منابع الکترومغناطیسی (EM) مورد استفاده قرار می گیرند، ولتاژ القا شده در رساناهای زیرسطحی به میزان تغییرات میدان مغناطیسی و همچنین نفوذپذیری مغناطیسی رسانا بستگی دارد. با افزایش نفوذپذیری زمین، جریان های القایی نیز تقویت می شوند. با توجه به اینکه نفوذپذیری مغناطیسی به ندرت بزرگتر از واحد است (به جز برای چند کانی مغناطیسی مشخص)، این پارامتر در مطالعات ژئوالکتریک از اهمیت قابل توجهی برخوردار نمی باشد.