激电效应的机理

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1、激电效应的机理激发极化法（简称激电法）便是以不同岩、矿石激电效应的差异为物质基础，通 过观测和研究大地激电效应来探查地下地质情况的一种分支电法。激发极化法的应用 范围很广，无论在金属与非金属固体矿产的勘查，还是在寻找地下水资源、油气藏和 地热田方面，都取得了良好的地质效果。对于电子导体和离子导体激发极化效应机理问题的探讨，有各种假说，它们都试 图用若干种物理模型来解释激电效应的成因及影响因素。有关电子导体激电效应机制 问题的看法比较一致，认为是电子导体同围岩中的水溶液界面上产生的电极极化作用 引起的，这种电极极化电位跳跃又叫超电压。对大多数沉积岩以及其它不含金属矿物 的岩石来说，仍可观测到激电

2、现象，对这些现象的解释，争论较多，有偶电层变形假 说、粘土的薄膜极化假说等等。电子导体的激发极化机理无论是电子导体还是离子导体，在围岩溶液中，根据物理化学理论，凡是固相颗 粒同液相接触，在其界面上必定产生偶电层，它是一封闭的均匀的偶电层，因而不形 成外电场。偶电层间的电位差称为电极电位或平衡电极电位。当有激发电流流过，在电场作用下，电子导体颗粒内部的电荷将重新分布，其自 由电子沿反电流方向移向电流流入端，使那里的负电荷相对增多，形成所谓 “阴极” 在电流流出端，呈现相对增多的正电荷（缺失电子） ，形成所谓 “阳极”。与此同时， 在周围溶液中，处于电子导体的 “阴极”和“阳极”附近，形成正离子和

3、负离子的堆积， 使原来的偶电层发生变化。这时，在电子导体和溶液接触面上变化了的偶电层的电位 跳跃值减去原先的平衡电极电值称为 “超电压”。断电后超电压分别通过溶液和导体放电，使界面电荷分布逐渐恢复到正常偶电层 状态（平衡的电极电位）。离子导体的激发极化机理大量野外和室内观测资料表明，不含电子导体的一般岩石也可能产生较明显的激 电效应。一般造岩矿物为固体电解质，属离子导体。关于离子导体的激发极化机理， 所提出的假说和争论均较电子导体的多，但大多认为岩石的激电效应与岩石颗粒和周 围溶液界面上的双电层有关。主要的假说都是基于岩石颗粒 溶液界面上双电层的分 散结构和分散区内存在可以沿界面移动的阳离子这一特点提出来的。其中一个比较有 代表性的假说是双电层形变假说。现简述如下：在外电流作用下，岩石颗粒表面双电层分散区中之阳离子发生位移，形成双电层 形变；当外电流断开后，堆积的离子放电，以恢复到平衡状态，从而可观测到激发 极化电场。双电层形变形成激发极化的速度和放电的快慢，决定于离子沿颗粒表面移动的速 度和路径长短，因而较大的岩石颗粒将有较大的时间常数（即充电和放电较慢） 。这 是用激电法寻找地下含水层的物性基础。