• Geofizyka i jej rola w naukach o Ziemi –

wprowadzenie

• Własności fizyczne minerałów i skał

• Przegląd metod geofizycznych

• Grawimetria

• Metody sejsmiczne

• Magnetyka

• Metody geoelektryczne

Podział metod geoelektrycznych:

1. Metody potencjałów naturalnych

2. Metody opornościowe

3. Metody polaryzacji wzbudzonej

4. Metody elektromagnetyczne

5. Metoda georadarowa

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

Wykorzystywany

parametr

fizyczny:

różnica

potencjałów (powstała w naturalny sposób)

Zakres wykorzystania:

• Poszukiwania złóż mineralnych

• Badania inżynierskie

• Badania hydrogeologiczne

• Detekcja pustek podziemnych

• Detekcja obszarów zanieczyszczeń

• Lokalizacja pogrzebanych obiektów metalowych

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Podstawy teoretyczne

• Metodyka pomiarów i interpretacji

• Przykłady zastosowań

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Podstawy teoretyczne

• Metodyka pomiarów i interpretacji

• Przykłady zastosowań

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Metoda potencjałów naturalnych (SP - Spontaneous

Potential)

wykorzystuje

naturalną

zdolność

miektórych skał lub procesów geologicznych do
tworzenia źródeł pola elektrycznego w środowisku
geologicznym.

• Źródła te stanowią spolaryzowane elektrycznie

dobrze przewodzące prąd obiekty geologiczne

• Pole elektryczne wytwarzane przez te obiekty

może być zmierzone na powierzchni co pozwala
ustalić ich położenie, a niekiedy – objętość i masę

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• W przypadku złóż rud kruszcowych proces

polaryzacji związany jest z przenikaniem w głąb
górotworu zmineralizowanych wód:

wody takie niosą znaczne ilości tlenu

w miarę zagłębiania się takich wód tlen jest

zużywany na utlenianie minerałów, a wody
zmieniają swój charakter z utleniających na
redukcyjne

jeśli w takich warunkach znajdzie się złoże

minerałów będących dobrym przewodnikiem to
jego górna część znajdująca się w warunkach
utleniających i dolna znajdująca się w warunkach
redukcyjnych polaryzują się przeciwstawnie i stają
się naturalnym źródłem prądu

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Inne przyczyny powstawania naturalnych pól

elektrycznych to:

 procesy dyfuzji i absorbcji zachodzące na

kontakcie różnych skał

 ruch zjonizowanych roztworów wodnych wzdłuż

kapilarów

 elektrochemiczne procesy korozji zachodzące w

umieszczonych

pod

ziemią

konstrukcjach

żelaznych

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Podstawy teoretyczne

• Metodyka pomiarów i interpretacji

• Przykłady zastosowań

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Podstawową wielkością pomiarową jest różnica

potencjałów

między

dwoma

elektrodami

umieszczonymi na profilu pomiarowym

• Stosowane są dwie główne metody pomiarowe

naturalnego pola elektrycznego:

 pomiar potencjału

 pomiar gradientu potencjału

• Pomiar potencjału

jest podstawową metodą

pomiarową.

• Polega on na tym, że jedna z dwóch elektrod jest

nieruchoma a druga przemieszczana wzdłuż
profilu pomiarowego

• Pomierzona

w

każdym

punkcie

między

elektrodami wartość potencjału odnosi się do
punktu położenia elektrody ruchomej.

• Pomiar gradientu potencjału

odbywa się przy obu

elektrodach ruchomych, których odległość od
siebie jest stała.

• Odległość ta powinna być jak najmniejsza, lecz na

tyle duża by można było dokonywać wiarygodnych
i dokładnych pomiarów potencjału pomiędzy
elektrodami.

• Pomierzona wartość potencjału odnosi się do

punktu położonego w środku między obiema
elektrodami

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Celem

interpretacji

pomiarów

naturalnych

potencjałów jest:

 zlokalizowanie

epicentrum

położenia

źródła

naturalnego pola elektrycznego

 określenie jego przypuszczalnej natury

 ocena jego głębokości

 ocena jego rozmiarów i masy (w sprzyjających

warunkach)

• Podstawowym

materiałem

do

interpretacji

ilościowej

są

wykresy

rozkładu

potencjału

sporządzona dla centralnej części anomalii,
prostopadle do jej rozciągłości

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Podstawy teoretyczne

• Metodyka pomiarów i interpretacji

• Przykłady zastosowań

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Zasięg

głębokościowy

metody

potencjałów

naturalnych to maks. 100m

• Metoda może być stosowana na potrzeby

poszukiwań złóż:

 poszukiwań

pirytów,

chalkopirytów,

złóż

polimetalicznych, siarczków niklu, niektórych złóż
kasyterytu, złóż grafitu, antracytu

 anomalie naturalnego pola elektrycznego notuje

się również nad złożami ropy naftowej

METODA POTENCJAŁÓW NATURALNYCH (SP)

• Stosunkowo szeroki zakres zastosowań metody

potencjałów

naturalnych

to

problematyka

związana

z

zagadnieniami

inżynierskimi,

hydrogeologicznymi i ochrony środowiska:

 poszukiwania wód mineralnych

 detekcji migracji wód podpowierzchniowych (w

tym wód geotermalnych)

 detekcji pogrzebanych elementów metalowych

(rurociągów itd.)

 badania osuwisk

 detekcji stref migracji wód podpowierzchniowych

w otoczeniu tam / elektrowni wodnych i innych
budowli hydrologicznych

Wykorzystanie metody potencjałów naturalnych do

detekcji migracji wód podpowierzchniowych

• W trakcie pompowania wody lokalnemu obniżeniu

ulega zwierciadło wód podziemnych co skutkuje
powstaniem

lokalnej

anomalii

potencjałów

naturalnych

• Pomiary potencjałów naturalnych wykorzystać

można do monitorowania leja depresyjnego

• Kształt anomalii SP oddaje kształt leja

Wykorzystanie metody potencjałów naturalnych do

detekcji pogrzebanych elementów metalowych

• Proces

korodowania

(utleniania)

elementów

metalowych prowadzi do powstania lokalnych pól
elektrycznych, czasem o stosunkowo dużym
natężeniu

• Pomiary

potencjałów

naturalnych

można

wykorzystać do szybkiej lokalizacji stref korozji, co
ma bardzo duże znaczenie np. dla monitorowania
stanu podziemnych rurociągów

Wykorzystanie metody potencjałów naturalnych do

badania osuwisk

• Procesy

stokowe

(powstawanie

osuwisk,

spełzywanie) związane są z podmakaniem –
czasem zachodzącym dość gwałtownie, np. w
trakcie powodzi i ulewnych deszczy – stromych
stoków gór i wzniesień

• Po przekroczeniu pewnego krytycznego progu

namoknięty stok ulega destabilizacji i rozpoczyna
się proces ozuwania, często o charakterze
katastrofalnym

• Udział

wód

podpowierzchniowych

w

tych

procesach powoduje, iż do ich badania można
wykorzystać metodę potencjałów naturalnych