Mathematical modelling of the effect of the mineral composition of pore walls on the effect of membrane induced polarisation

Abstract

В этой работе идёт речь о механизме возникновения мембранной вызванной поляризации, возникающим вследствие различия минерального состава стенок двух последовательно соединённых пор – например, в том случае, когда первая пора сложена стенками из кальцита, а вторая – из минерала класса алюмосиликатов. Каждый из минералов характеризуется собственными значениями дзета-потенциала и коэффициента разделения. Различие в этих значениях приводят к возникновению ненулевой разности чисел переноса ионов, даже если вышеупомянутые поры имеют одинаковый радиус. Следовательно, при наложении внешнего поля возникает эффект мембранной вызванной поляризации. В ходе работы были получены данные моделирования эффекта мембранной вызванной поляризации. В качестве результата представлены графики зависимости фазового сдвига от радиуса пор, а также графики зависимости пиковых частот от радиуса пор. Опираясь на эти данные, получены следующие выводы. Фазовый сдвиг может достигать значений до 80 мрад для пор с радиусом 1 мкм. Эти значения лежат в пределах типового частотного диапазона измерений спектральной вызванной поляризации, следовательно, сигнал может быть зарегистрирован аппаратурой.

In this work we are talking about the mechanism of occurrence of membrane induced polarization, which arises from the difference in the mineral composition of the walls of two successively connected pores-for example, when the first pore is composed of calcite walls and the second is made of a mineral of the class of aluminosilicates. Each of the minerals is characterized by the eigenvalues ​​of the zeta potential and the separation coefficient. Differences in these values ​​lead to the appearance of a nonzero difference in ion transport numbers, even if the above-mentioned pores have the same radius. Consequently, when an external field is applied, the effect of membrane induced polarization arises. In the course of the work, data were obtained for modeling the effect of membrane induced polarization. The results are graphs of the dependence of the phase shift on the pore radius, as well as graphs of the dependence of the peak frequencies on the pore radius. Based on these data, the following conclusions are obtained. The phase shift can reach values ​​of up to 80 mrad for pores with a radius of 1 μm. These values ​​lie within the typical frequency range of measurements of the spectral induced polarization, therefore, the signal can be registered by the equipment.