物探电法勘探.pptx
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会计学电法勘探的分类电法勘探的分类实质:以岩、矿石之间电磁学性质及电化学性质差异为基础,通过观测和研究电(磁)场在地下的分布规律,探查地质构造和矿产资源主要用途:探查深部和区域地质构造、寻找油气田和煤田、金属非金属矿产、地下水、工程地质和环境勘察等。第一节电法勘探基础知识电阻率是电法中最重要的物理参数,电法的许多方法技术都与岩石和矿物的电阻率(或其倒数--电导率)有关。岩石的导电方式大致可分为以下三种:金属导电和半导体导电、溶液离子导电、固体电解质导电岩石的电阻率由组成岩石的矿物成分决定岩石和矿物的导电性或电阻率:取决于物质中电荷运移的难易程度。矿物的电阻率:金属导体:电阻率很小,例如:金的电阻率为210-8·m,铜的电阻率为1.2~3010-8·m。半导体:大多数硫化矿物如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿等电阻率小于1·m。氧化矿物如铬铁矿、赤铁矿、软锰矿等电阻率大于1·m。固体电解质:造岩矿物如长石、石英、辉石、云母、方解石等电阻率大,大于106·m。岩石的电阻率:火成岩和变质岩:电阻率很大,电阻率变化范围102~105·m。沉积岩:电阻率较小。例如:粘土的电阻率变化范围100~101·m,砂岩的电阻率变化范围102~103·m。2、影响电阻率的因素(2)岩石电阻率与其含水性的关系沉积岩主要依靠孔隙水溶液来传导电流,因此岩层中水的导电性质将直接影响沉积岩的电阻率。在其他条件相同的情况下,岩层电阻率与岩层中水的电阻率成正比。影响水的导电性的主要因素是水中离子的浓度和水的温度。常见的岩层水一般含低或中等浓度的离子,岩层中水的含盐浓度增大,离子数量随之增多,溶液导电性将变好。同时岩层中水的导电性还与温度有关,它的电阻率将随温度的升高而降低。这是因为,一方面水中盐类的溶解度随温度的升高而增大,致使溶液中离子数量增多;另一方面,温度的升高还会降低溶液粘度,加快离子的迁移速度。(3)岩石电阻率与层理的关系层理构造是大多数沉积岩和变质岩的典型特征,如砂岩、泥岩、片岩、板岩以及煤层等,它们均由很多薄层相互交替组成。这种岩石的电阻率具有明显的方向性,即沿层理方向和垂直层理方向岩石的导电性不同,称为岩石电阻率的各向异性。岩石电阻率的各向异性可用各向异性系数λ来表示,定义为式中,ρn代表垂直层理方向上的平均电阻率,称为横向电阻率;ρt代表沿层理方向的平均电阻率,称为纵向电阻率。(4)岩石电阻率与温度的关系岩石电阻率随温度的变化遵循导电理论的有关定理。电介质中离子的能动性随温度升高而增大,其运动能量积累到一定值时,很容易脱离晶格,因此导电性增强。半导体的温度升高时,导电区电子浓度增大,导电性也相应增大。如前所述,在低温条件下,含水岩石中水溶液的导电性随温度的升高而增大,这是由于温度升高导致水溶液浓度增大和粘滞度降低,水溶液中离子数量增多、活动性增强的缘故;当温度继续升高时,因水分蒸发,岩石电阻率略有增加,只有温度继续升高时,电阻率才开始减小。例如,对油页岩进行加温实验时,温度升高到50~100℃时,试样的电阻率减小;温度继续升高至200℃时,试样电阻率增大;温度继续升高超过200℃时,试样电阻率急剧下降;当温度超过600℃后,试样电阻率又呈回升趋势。(5)岩石电阻率与压力的关系岩石原生结构破坏是压力作用下岩石性质变化的主要原因。根据压力特征,这种破坏可能是岩石的压实,孔隙收缩,颗粒接触面积的增大,形成裂隙组,或是个别区域之间粘结性减小等等。静水压力对岩石的压实作用最大,在静水压力作用下,岩石内出现残余变形,从而使孔隙度降低。此时压力对岩石电阻率的影响与岩石内液体和气体的含量有关,往往随压力的增大,干燥或者稍许含水岩石的电阻率减小,这是由于孔隙度降低、颗粒间接触良好的原因。除此之外,岩石中孤立的含水孔隙在压力作用下闭合并形成连续的导电通路,也会使其电阻率减小。对于大多数岩石,当单轴压力由10Mpa增加到60Mpa时,可观测到岩石电阻率的剧烈变化。但是,某些粘土在压力作用下,由于孔隙中的水分被挤出,含水孔隙通道的截面缩小,从而使其电阻率增大。相反,在应力弱化作用下,岩石颗粒之间内部粘结性降低,致使岩石强度变小,岩石可碎性增强。当岩石内部裂隙发育但裂隙不充水时,岩石电阻率会增大,若裂隙充水,岩石电阻率会显著减小。二、地下人工电场的建立稳定电流场中,单位距离的电位变化等于该点的点电场强度:两边积分:由于r无穷远时,U=0,所以积分常数c=0结论:电阻率均匀、各向同性的半无限空间,地表点电源场的电位与r成反比,等位面是以点源为中心的同心圆。两个点电源的电场:根据电场叠加原理,当地表由两个异性点电源A(+I)、B(