Conductividad compleja de suelos

Resumen La conductividad compleja de los suelos sigue siendo poco conocida a pesar de la creciente importancia de este método en la hidrogeofísica. Para llenar este vacío de conocimiento, investigamos la conductividad compleja de 71 muestras de suelos (incluidas cuatro muestras de turba) y un arena limpia en el rango de frecuencias de 0.1 Hz a 45 kHz. Las muestras de suelo están saturadas con seis diferentes salmueras de NaCl con conductividades (0.031, 0.53, 1.15, 5.7, 14.7 y 22 S m −1, NaCl, 25°C) con el fin de determinar su factor de formación intrínseco y la conductividad superficial. Este conjunto de datos se utiliza para probar las predicciones del modelo de polarización dinámica de Stern de medios porosos en términos de la relación entre la conductividad en cuadratura y la conductividad superficial. También investigamos la relación entre la cargabilidad normalizada (la diferencia de conductividad en fase entre dos frecuencias) y la conductividad en cuadratura en la frecuencia geométrica media. Este conjunto de datos confirma las relaciones entre la conductividad superficial, la conductividad en cuadratura y la cargabilidad normalizada. La cargabilidad normalizada depende linealmente de la capacidad de intercambio catiónico y el área superficial específica, mientras que la cargabilidad no muestra dependencia de estos parámetros. Estos nuevos datos y el modelo de polarización de capa de Stern dinámica se observan como mutuamente consistentes. Tradicionalmente, en hidrogeofísica, se niega la conductividad superficial en el análisis de datos de resistividad. Las relaciones que hemos desarrollado pueden usarse en condiciones de campo para evitar descuidar la conductividad superficial en la interpretación de tomografías de resistividad de corriente continua. También investigamos los efectos de la temperatura y la saturación y, de nuevo, las predicciones de la capa de Stern dinámica y las observaciones experimentales son mutuamente consistentes.