Vztah mezi elektrickým odporem a horninovým prostředím

Elektrický odpor hornin

Nejčastěji zjišťovanou veličinou při geoelektrických měřeních bývá elektrický odpor a jeho rozložení pod měřeným bodem. Samotná interpretace rozložení podpovrchového elektrického odporu je obtížná, protože odpor je ovlivňován celou řadou fyzikálních parametrů a procesů jako jsou teplota, tlak, porozita, permeabilita nebo obecně fyzikální a chemický stav prostředí.

Samotnou schopnost náboje přenášet elektrický proud nazýváme elektrickou vodivostí. Tu lze rozdělit na několik typů z hlediska způsobu přenosu. Elektronová vodivost je zprostředkována volnými elektrony a lze ji dělit na kovovou a polovodičovou. U kovů putují elektrony volně v meziatomovém prostoru a nelze je přiřadit konkrétnímu atomu. V případě polovodičů jsou elektrony připoutány ke konkrétnímu atomu a pro jejich uvolnění je nutné zvýšení teploty. Druhým typem vodivosti je iontová. Tu najdeme v roztocích obsahující volné ionty jako jsou Na⁺, Cl^- a vyskytuje se především ve vlhkých porézních horninách. Může se také vyskytovat na zlomech v případě přítomnosti vodivých fluid CO₂ a He.

Dle hodnot elektrického odporu lze rozdělit zemské minerály do několika tříd, jejichž odpor se mění v rozpětí přes 14 řádů. Nízký odpor mají především kovy, grafit nebo jílové minerály (ρ < 10² Ωm), vysoký odpor mají horninotvorné minerály jako křemen, živce nebo slídy (ρ > 10⁶ Ωm).

U hornin má největší vliv na výsledný elektrický odpor nasycení vodou nebo vysoký obsah vodivých minerálů. I malé množství kapaliny v pórech má za následek prudký pokles odporu (zvášť pokud jsou póry propojené). Závislost odporu na pórovitosti a výplni pórů popisuje Archieho zákon:

ρ_horniny=ρ_kapalinyAΦ^-m,

kde se ρ_kapaliny rovná elektrickým vlastnostem kapaliny v pórech, Φ je porozita, A je strukturní koeficient a m cementační koeficient. Uvedené koeficienty popisují mikrogeometrii pórového prostoru, díky čemuž Archieho zákon popisuje nejen základní závislost mezi elektrickým odporem a objemem kapaliny v pórech, ale zahrnuje do výpočtu i geometrickou strukturu pórů.

Odpory běžných minerálů a hornin.
Převzato a upraveno - http://emgeo.sdsu.edu/emrockprop.html5.