Induzierte Polarisation

Question 1

Was sind die elektrischen Eigenschaften des Untergrunds bei niedrigen Frequenzen (<1 kHz)?

Answer 1

Leitfähige (kann Energie fließen? -> Energieverlust)

Kapazitive (kann Energie gespeichert werden?) -> Induzierte Polarisation

Question 2

Was verursacht den induzierten Polarisationseffekt?

Answer 2

Das Anlegen eines elektr. Feldes verstärkt die Migrationen freier Ionen, was auch zur Polarisation der elektrochemischen Doppelschicht führt

Question 3

Erklären Sie die komplexe elektrische Leitfähigkeit

Answer 3

Reale Komponente (𝜎’): stellt die elektrische Leitfähigkeit dar (Energieleitung)

Imaginäre Komponente (𝜎’’): stellt den induzierten Polarisationseffekt dar (Energiespeicherung)

Der komplexe spezifische elektrische Widerstand ist der Kehrwert der komplexen Leitfähigkeit

Geophysikalische Anwendungen beziehen sich auf kleine Phasenwerte (𝜑 < 300 mrad),

Question 4

Beschreiben Sie das petrophysikalische Modell, das die komplexe Leitfähigkeit mit
Sättigung, Porosität, Flüssigkeitsleitfähigkeit und Oberflächenleitfähigkeit in Verbindung setzt.

Answer 4

Wird benutzt um niedrige Frequenzen der elektrischen Eigenschaften von Gestein zu beschreiben

Reale Komponente der komplexen Leitfähigkeit repräsentiert die Migrationen von Ionen

Imaginäre Komponente der komplexen Leitfähigkeit repräsentiert die Ansammlung von Ionen an der EDL – Der induzierte Polarisationseffekt

Question 5

Beschreiben Sie in wenigen Worten die Erfassung von IP-Daten im Zeitbereich.

Answer 5

Aufladbarkeit (engl. Chargeability) (m) – die Fläche unter der Abklingkurve der Spannung nachdem der Strom abgeschaltet wurde

Sobald die Stromeinspeisung ausgeschaltet ist, verschwindet die Spannung nicht -> kapaziative Wirkung

Je höher der IP-Effekt, desto länger dauert es, bis die sekundäre Spannung auf Null abfällt

Question 6

Beschreiben Sie in wenigen Worten die Erfassung von IP-Daten im Frequenzbereich

Answer 6

Eine Phasenverschiebung (φ) zwischen den sinusförmigen Spannungs- und
Stromwellen

Wiederholung der Messung bei unterschiedlichen Frequenzen (~0.01 – 1000 Hz) um Informationen über die Frequenzabhängigkeit der elektr. Eigenschaften zu gewinnen (Leitfähigkeit und IP)
- Schnelle Polarisationseffekte – e.g., kleine Mineralien - finden bei hohen Frequenzen statt
- Langsame Polarisation – e.g., große Mineralien – finden bei niedrigen Frequenzen statt

Question 7

Welche Materialien verursachen den stärksten IP-Effekt im Untergrund?

Answer 7

Tonmineralien haben eine hohe Oberflächenladung und ziehen eine größere Anzahl an Ionen in der EDL an -> Starke Phasenverschiebung

Polarisation von Ionen im Elektrolyt und Elektronen in den metallischen Mineralien führen zu starken IP-Effekten im Untergrund

Question 8

Warum sind IP-Messungen Ihrer Meinung nach stärker von Noise betroffen als
elektrische Widerstandsmessungen?

Answer 8

Wegen unterirdischen Gebäude

Hängt sehr stark von Datenqualität ab (Zeit hat starken Einfluss auf alle Messungen)

Question 9

Welche Parameter messen wir bei der IP im Zeitbereich?

Answer 9

Daten sind als scheinbare spez. Widerstände und der integralen Aufladbarkeit gegeben

Question 10

Welche Parameter messen wir bei der IP im Frequenzbereich?

Answer 10

Daten sind als Betrag (scheinbare spez. Widerstände) und Phasenverschiebung der elektrischen Impedanz gegeben