激电效应的机理

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①；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。