电法勘探基本理论-电阻率法

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1、地球物理探测新进展地球物理探测新进展第二章第二章 电法勘探基本理论电法勘探基本理论安全工程学院安全工程学院杨武洋杨武洋第一节电阻率法电阻率法第二节充电法和自然电场法充电法和自然电场法第三节激发极化法激发极化法第四节电磁法电磁法第三章第三章 电法勘探电法勘探第五节瞬变电磁法瞬变电磁法 第六节甚低频法甚低频法第七节可控源音频大地电磁法可控源音频大地电磁法 第八节探地雷达探地雷达 电法勘探电法勘探 以岩、矿石的电学性质（如导电性）差异电学性质（如导电性）差异为基础，通过观测和研究与这些电性差异有关的（天然或人工)电场或电磁场分布规律来查明地下地质构造及有用矿产的一种物探方法，简称“电法”。第二部分第

2、二部分 电法勘探电法勘探电法勘探的特点：电法勘探的特点： 可利用的物 性参性多导电性（电阻率电阻率或电导率或电导率=1/ ）电化学活动性（）介电性（）导磁性（）利用场源多人工场源天然场源直流电（稳定场）交流电（交变场）第二部分第二部分 电法勘探电法勘探传导类电法勘探传导类电法勘探（直流电法）研（直流电法）研究稳定电流场究稳定电流场感应类电法勘探感应类电法勘探（交流电法）研（交流电法）研究交变电流场究交变电流场电阻率法电阻率法充电法自然电场法激发极化法低频电磁法频率测深法甚低频法电磁波法大地电磁法方法种类多第二部分第二部分 电法勘探电法勘探第一节第一节 电阻率法电阻率法电阻率法的理论基础电阻率法

3、的理论基础1电阻率法的仪器和装备电阻率法的仪器和装备2345电剖面法电剖面法电测深法电测深法高密度电阻率法高密度电阻率法第一节第一节 电阻率法电阻率法l 电阻率法电阻率法是传导类电法勘探方法之一。建立在地壳中各种岩矿石具有各种导电性差异的基础上，通过观测和研究与这些差异有关的天然电场或人工电场的分布规律，从而达到查明地下构造或者寻找有用矿产的目的。slR电阻R（ ）长度（m）截面积（m）电阻率( m)lsRISl一 、电阻率法的理论基础（一）（一） 岩、矿石的电阻率岩、矿石的电阻率1.电阻率基本公式2.电阻率单位SI制中制中第一节第一节 电阻率法电阻率法3.主要岩矿石电阻率及其变化范围 沉变火

4、 沉积岩：10 102 火成岩：102 105 变质岩：介于两者之间第一节第一节 电阻率法电阻率法4.影响岩石电阻率的主要因素矿物成分、含量及结构 金属矿物含量，电阻率 结构：侵染状细脉状岩矿石的孔隙度、湿度 孔隙度，含水量 ，电阻率 风化带、破碎带，含水量，电阻率水溶液矿化度 矿化度 ，电阻率第一节第一节 电阻率法电阻率法温度 温度T，溶解度，离子活性，电阻率结冰时，电阻率压力 压力 ，孔隙度 ，电阻率 超过压力极限，岩石破碎，电阻率构造层 这种层状构造岩石的电阻率，则具有各向异性各向异性，即沿层理方向的电阻率小于小于垂直层理方向的电阻率。第一节第一节 电阻率法电阻率法 地下水及其他天然水地

5、下水及其他天然水的电阻率均较的电阻率均较低低，通常小于，通常小于100100.m.m，并且含盐分越多，电阻率值越低。岩、矿石，并且含盐分越多，电阻率值越低。岩、矿石中所含水分的多少中所含水分的多少( (或湿度大小或湿度大小) )对其电阻率值有较大影对其电阻率值有较大影响。响。 一般含水量大的岩石一般含水量大的岩石电阻率较电阻率较低低，而含水量小或干燥岩，而含水量小或干燥岩石的电阻率较高。岩石含水量的大小，主要决定于岩石石的电阻率较高。岩石含水量的大小，主要决定于岩石本身的本身的孔隙度及当地的水文地质条件孔隙度及当地的水文地质条件。在潜水面以下，。在潜水面以下，岩石孔隙通常被地下水所充满，此时，

6、岩石的湿度便等岩石孔隙通常被地下水所充满，此时，岩石的湿度便等于其孔隙度。于其孔隙度。 第一节第一节 电阻率法电阻率法岩（矿）石的电阻率与所含水分的关系岩（矿）石的电阻率与所含水分的关系 （二）、均匀各向同性半空间点电源的电场（二）、均匀各向同性半空间点电源的电场 为了研究地下电流场地分布规律，设大地是水平的，与不导电的空气接触，介质充满整个地下半空间，且电阻率在介质中处处相等，称这样的介质模型为均匀各向同性半空间均匀各向同性半空间。即第一节第一节 电阻率法电阻率法空气地面0 为了建立地下电场，总是用两个电极（例如A、B）向地下供电。这两个接地的电极（A、B）称为“供电供电电极电极”。 第一节

7、第一节 电阻率法电阻率法任意四装极置示意图 两个异性点电源的电场两个异性点电源的电场第一节第一节 电阻率法电阻率法)11(2BMAMIVVVBMAMABM在任意的M处的，可按场的叠加原理知：2IVrAMJAB地面空气AMBMMBMJMJ（三）、电阻率公式及视电阻率（三）、电阻率公式及视电阻率 1.（均匀大地）电阻率公式第一节第一节 电阻率法电阻率法MNAB地面空气IUBNBMANAMMN11112第一节第一节 电阻率法电阻率法BNBMANAMk11112令IUkMN则则均匀大地电阻率公式均匀大地电阻率公式装置系数第一节第一节 电阻率法电阻率法l 上面所讨论的情况是在地形水平、地下仅有单一的均匀

8、各向同性介质。l 然而实际中，地下岩石的导电性往往是不均匀的、且地形亦不是水平的，因此有必要进一步讨论非均匀条件下地中电流场分布的情况。2.非均匀介质中的地下电流场及视电阻率（1）非均匀介质中的地下电流场（a）均匀岩石；（b）围岩中赋存良导矿体；（c）围岩中赋存高阻岩体 （2）视电阻率 当地表不水平或者地下电阻率分布不均匀时（存在两种或者两种以上介质），仍然采用前述均匀介质中的供电方式及测量方式，仍由前述的公式计算“电阻率值”，不过这时计算出的“电阻率值”，既不是1，也不是2和3，而是三者都有关的一个量，称为“视电阻率”，用符号s表示，即IUkMNs1视电阻率在电场有效作用范围内各种地质体电阻

9、率的综合影响值。23第一节第一节 电阻率法电阻率法第一节第一节 电阻率法电阻率法A(+I)B(-I)XS1123(a)(b)地电断面地电断面 ？电阻率不均匀时地下电流分布示意图 地电断面的概念地电断面的概念M NVMNUKIMNU在自然界中，地下地质情况是复杂的，各种不同岩(矿)石分布是不均匀的。在电法勘探中，常把按电阻率划分的地质断面称为地电断面。由视电阻率的计算公式 可知，其仪器功能就是测量出供电电流I及测量电极M、N间的电位差UMN即可。 除仪器外，其它装备还有： 供电电极铁棒或铜棒 测量电极铜棒、导线及供电电源。IUkMNs第一节第一节 电阻率法电阻率法（四）、电阻率法的仪器和装备重庆

10、地质仪器厂重庆地质仪器厂 在电法勘查中，为了解决不同的地质问题，常采用不同的装置。 目前，我国采用的电阻率装置类型有电剖面法电剖面法、中间梯度法中间梯度法和和电测深法电测深法。 电阻率剖面法简称电剖面法。它包括许多分支装置：二级装置、三级装置、联合剖面装置、对称二级装置、三级装置、联合剖面装置、对称四级装置和偶极装置四级装置和偶极装置等。第一节第一节 电阻率法电阻率法（五）、电阻率法的常用电极装置类型（五）、电阻率法的常用电极装置类型第一节第一节 电阻率法电阻率法二级装置（二级装置（AM）三级装置（三级装置（AMN）联合三级装置（联合三级装置（AMNMNB）对称四级装置（对称四级装置（AMNB

11、）偶极装置（偶极装置（ABMN）中间梯度装置（中间梯度装置（AMNB）思考题思考题1.什么是电法勘探？2.电法勘探的类型？3.影响岩石电阻率的因素有哪些？4.解释下列名词：均匀各向同性半空间；装置系数；地电断面；视电阻率；5.掌握均匀大地电阻率公式。第一节第一节 电阻率法电阻率法二、电剖面法研究地电断面横向变化的一类方法采用固定的电极距，沿剖面移动电极装置，观测一定深度范围内视电阻率沿剖面的变化。探测产状陡立的高、低阻体，如划分不同岩性接触带、追索断层及构造破碎带。第一节第一节 电阻率法电阻率法l 装置特点：装置特点：各电极间距离保持不变，使整个或部分装置沿着测线移动，逐个测量视电阻率的值，探