電極電位測(cè)井

《地球物理學(xué)名詞》第一版。 2100433B

1988年，經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

電極電位法在劃分導(dǎo)電性礦層，確定礦層的結(jié)構(gòu)，區(qū)分致密礦層（富礦）與浸染狀礦層（貧礦）方面具有突出的優(yōu)越性。因此，電極電位法是金屬礦測(cè)井中常用的重要測(cè)井方法。

測(cè)井時(shí)采用刷子電極。當(dāng)刷子電極與非電子導(dǎo)體接觸時(shí)，刷子電極與相同金屬材料做成的比較電極具有相同的電極電位，所以測(cè)量電路顯示為“零電位差”。當(dāng)刷子電極與電子導(dǎo)體接觸時(shí)，刷子與導(dǎo)體等電位，與比較電極將有一定電位差。因此，沿井身記錄的電極電位曲線可以用來(lái)劃分電子導(dǎo)電礦體。

如圖1，M為刷子電極，N1，N2為比較電極刷子電極，比較電極都用鋅做電極。鋅電極的電極電位為-0.76V，它與金屬礦層的電極電位相比差別大，目的是產(chǎn)生大的正異常，而且比較穩(wěn)定。N1，N2短路，這樣可以平均井孔中自然電位，減小自然電位的影響。

設(shè)Vm為刷子電極在礦層上的電極電位；Vn為比較電極在泥漿中的電極電位，在非礦層上兩者在泥漿中的電位相等即：

ΔV_mn=V_m-V_n=0

在礦層上

ΔV_mn=V_m-V_n

所測(cè)得的電位差與礦體的出露面積與刷子頭的接觸面積有關(guān)。當(dāng)刷子頭(M極)與電子導(dǎo)電礦體接觸時(shí)，刷子頭的電極電位可用下式近似確定：

式中，V_K，V_a分別為礦體和刷子電極的電極電位；S_K，S_a分別為礦體出露面積和刷子頭的接觸面積。

由式可得出：

(1)當(dāng)S_a M≈V _K，則△V _MN≈V _K-V _a，當(dāng)S _a>>S _K時(shí)，V _M≈V _a，則△V _MN→0。

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)刷子頭的接觸面積比電子導(dǎo)電礦物顆粒的出露面積大100倍以上（S _a/S _K>100）時(shí)，電極電位法實(shí)際上已測(cè)不到任何異常。

電極電位法測(cè)井應(yīng)用

應(yīng)用電極電位測(cè)井曲線可以解決下列問(wèn)題：

1．精確劃分電子導(dǎo)體礦層

在大多數(shù)金屬硫化物、石墨、無(wú)煙煤等電子導(dǎo)電性礦層上，電極電位曲線都顯示出急劇突變的鮮明異常(如圖2)。根據(jù)電極電位曲線的急劇變化段，可以精確確定礦層的界面和厚度。這是其他測(cè)井曲線所不及的。

2．了解礦層的結(jié)構(gòu)，估計(jì)礦層的貧富

當(dāng)刷子電扳在浸染狀礦層中通過(guò)時(shí)，刷子頭時(shí)而與礦接觸，時(shí)而不接觸，故電極電位曲線呈參差不齊的多峰異常。礦層越貧，電極電位曲線的異常越稀疏。反之，礦層越富，曲線的異常峰就越密集。致密塊狀礦體，有很好的電連通性，它的電極電位異常表現(xiàn)為規(guī)則的寬的單個(gè)異常。據(jù)此，利用電極電位曲線可以定性判斷礦層的結(jié)構(gòu)，估計(jì)礦層的貧富。 2100433B

當(dāng)金屬浸在純水中時(shí)，極性很強(qiáng)的水分子將與金屬的離子相吸引而發(fā)生水化作用，結(jié)果使一部分金屬離子與金屬晶格中其它離子間的鍵力減弱，甚至離開(kāi)金屬表面進(jìn)入水中。金屬正離子進(jìn)入水溶液，剩下的負(fù)離子則留在金屬表面，從而使金屬帶負(fù)電。由于靜電吸引作用，進(jìn)入水中的金屬正離子將大部分聚集在金屬表面附近。與此同時(shí)，帶正電的水相對(duì)金屬離子有排斥作用，它將阻礙金屬離子繼續(xù)進(jìn)入水相，已溶于水中的正離子受金屬負(fù)電荷吸引也可再沉淀到金屬表面。當(dāng)這種溶解和沉淀的速度相等時(shí)，便達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，產(chǎn)生穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)，即電極電位。

金屬與溶液間的電極電位的大小和符號(hào)，取決于金屬的種類和溶液的性質(zhì)，以及溶液中金屬離子的濃度等。當(dāng)金屬浸在含有該金屬離子的鹽溶液中，由于溶液中存在該金屬離子，使離子沉淀到金屬的過(guò)程加快，因而在另一種電位下建立平衡。若金屬離子很容易進(jìn)入溶液，則該金屬表面仍帶負(fù)電，只是比純水中所帶的負(fù)電少；若金屬離子進(jìn)入溶液不易，溶液中已存在的正離子向金屬沉淀的速度可能一開(kāi)始就超過(guò)由金屬進(jìn)入溶液的速度，因而金屬帶正電。各種不同的金屬都有一定的電極電位，下表為常見(jiàn)金屬相對(duì)于氫電極的電極電位?？梢?jiàn)貴金屬相對(duì)于氫電極的電極電位為正值，而一般非貴金屬的電極電位則為負(fù)值。

實(shí)驗(yàn)證明，各種硫化物礦石也有不同的電極電位，表附4-2列出了各種硫化物礦石相對(duì)于金屬銅的電極電位值。由表可看出：

（1）大多數(shù)金屬硫化物礦石的電極電位均為正，它們的電極電位相對(duì)于一般貴金屬的電極電位。

（2）如果選擇與硫化物電極電位差別較大且電位較穩(wěn)定的鋅電極來(lái)制成電極，便可在礦層處得到明顯的正的電極電位異常。