Удельное электрическое сопротивление

Электромагнитное поле — одно из физических полей, посредством которого осуществляется взаимодействие электрически заряженных частиц или частиц, обладающих магнитным моментом. Это поле характеризуется напряженностью электрического поля Е и напряженностью магнитного поля Н. Частные случаи — чисто электрическое поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами и чисто магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами или неподвижными проводниками с постоянными токами.
Переменные же электрические и магнитные поля неразрывно взаимосвязаны, образуя единое электромагнитное поле. Известно, что Земля обладает собственным магнитным полем и различного рода электрическими полями.
Свойства горных пород, проявляющиеся при воздействии на них электрических полей, объединяются в группу электрических свойств. К ним относятся электрическая проводимость (удельное электрическое сопротивление), поляризуемость, диэлектрическая проницаемость, пьезоэлектрический эффект и другие.
Удельное электрическое сопротивление относится к важнейшим электрическим свойствам горных пород и минералов. На различии электрического сопротивления основаны методы электроразведки и поиска рудных минералов. Удельное электрическое сопротивление характеризует сопротивление пород прохождению электрического тока, т. е. направленному движению заряженных частиц, Ом∙м:

где R — сопротивление образца, Ом; S — поперечное сечение, м2; l — длина образца, м.
Таким образом, удельное электрическое сопротивление — это сопротивление образца сечением 1 м2 и длиной 1 м.
Величина, обратная ρ, называется удельной электрической проводимостью. Различают электронную и ионную проводимости, а по величине удельного электрического сопротивления все вещества разделяют на проводники (ρ≤10 Ом∙м), полупроводники (ρ=10в2—10в7 Ом∙м) и диэлектрики (ρ≥10в8 Ом∙м). Высокой электрической проводимостью обладают металлы (ρ=10в-4 — 10в-8 Ом∙м) и рудные минералы — галенит, магнетит, пирит, халькопирит, пирротин, а также графит. Повышение температуры сопровождается увеличением сопротивления у проводников с электронной проводимостью за счет возрастающего хаотического движения электронов. Наличие химических примесей также вызывает увеличение ρ. В связи с этим удельное сопротивление минералов меняется на два — три порядка.
Сопротивление горных пород зависит от свойств минералов, их процентного содержания, пористости, влажности. Так как удельное электрическое сопротивление минерализованных растворов на несколько порядков ниже, чем для воды, они оказывают наибольшее влияние на величину ρ для сильнопористых пород. С увеличением температуры удельное сопротивление воды, а следовательно, и водонасыщенных пород падает.
Нефть, обладая большим удельным сопротивлением (ρ=10в16 Ом∙м), повышает сопротивление пород. Высоким сопротивлением обладают также породы, содержащие водонефтяные эмульсии, так как в них диспергированная вода изолирована нефтью и практически не принимает участия в электрической проводимости.
Проводящие минералы — магнетит, графит и сульфиды влияют на удельное сопротивление пород только в том случае, когда их зерна контактируют друг с другом. Тогда при незначительном их содержании (несколько процентов) сопротивление породы снижается на несколько порядков. Наиболее характерно это проявляется в графитизированных сланцах и гнейсах, а также в породах с тончайшими прожилками магнетита.
Что касается генетических типов пород, то наибольшим сопротивлением обладают ненарушенные, малопористые магматические и метаморфические породы (ρ=10в3 — 10в7 Ом∙м). Для слоистых пород — осадочных и метаморфических (глинистые сланцы, кристаллические сланцы, гнейсы и др.) — наблюдается анизотропия электрического сопротивления. При этом сопротивление ρ1 пород перпендикулярно напластованию всегда больше сопротивления ρl по напластованию. Коэффициент анизотропии электрического сопротивления

и изменяется в пределах 1,05—1,2.