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1、第二章 应用地球物理方法物质基础,2.1 岩矿石的密度 2.2 岩矿石的磁性 2.3 岩矿石的电学性质 2.4 岩石层的地震波速度 2.5 岩石的放射性 2.6 岩石的热学性质,2.1岩矿石的密度,1)火成岩的密度 主要由矿物成分及其含量多少来决定。 从酸性岩向基性岩过渡时，密度值是随岩石中铁镁暗色矿物的百分含量的逐渐增加而变大。 相同的化学组成，侵入岩的密度大于喷出岩。,2.1岩矿石的密度,2）沉积岩的密度 沉积岩的密度主要取决于其孔隙度，与物质成分的关系不明显。,2.2岩、矿石的磁性,1、岩、矿石的磁化率 Mi=kT，T为现代地磁场强度，k为岩矿石的磁化率 根据磁化率的不同特点可将物质分为
2、反磁性、顺磁性和铁磁性三大类。 1)反磁性物质：又称逆磁性或抗磁性物质。这类物质的磁化率为负的，量级很小（10-5）。代表性物质有：所有的惰性气体、金、银、煤油等。 2）顺磁性物质：磁化率为正的，但量级很小（10-510-7）。代表性物质为：稀土金属、铁族盐类、辉石等。这两种物质磁性很小，在实际中可认为无磁性的。 3）铁磁性物质：磁化率为正，比顺磁性物质量级大万倍以上, 可达0.110。代表物质为：铁、钴、镍、钆及其合金。铁磁性物质按内部磁畴内原子磁矩排列方向和大小分为： 铁磁性物质（原子磁矩平行排列） 亚铁磁性物质（两类或更多类大小不同的磁矩反平行排列） 反铁磁性物质（指磁有序的原子磁矩互相
3、抵消，则不显强磁性。）。,2.2岩、矿石的磁性,2、磁化强度（M） M=Mi+Mr Mi为感应磁化强度，简称感磁；Mr为天然剩余磁化强度，简称剩磁。 感磁：是被现代地磁场磁化而形成的。 剩磁：是岩、矿石形成时，受当时地磁场磁化所获得的磁化强度被保留下来的部分。,2.2岩、矿石的磁性,3、各类岩石的磁性 岩浆岩有较高的磁性，并且从酸性岩过渡到基性岩磁性逐渐增强。 沉积岩磁性一般都很弱。 变质岩的磁性介于岩浆岩和沉积岩之间。 自然界磁铁矿磁性最强。,2.2岩、矿石的磁性,4、岩、矿石的剩余磁化强度 剩余磁化包括: 热剩磁（TRM） 沉积剩磁（DRM） 化学剩磁（CRM） 粘滞剩磁（VRM） 等温剩
4、磁（IRM）,2.2岩、矿石的磁性,5、影响岩、矿石磁性的因素 磁性矿物的类型、含量、颗粒大小与结构以及温度、压力等决定的。 主要取决于铁磁性矿物的含量。 也受形成时的环境和各种地质作用有关。,2.3 岩矿石的电学性质（P100101）,（一）岩、矿石的电阻率 1、矿物的电阻率 按导电机理，固体矿物可分为：金属导电型矿物、半导体型导电矿物和固体离子型导电矿物。 金属导电型矿物包括天然金属和石墨，其中以自然金和自然铜的电阻率最低。 半导体型导电矿物包括绝大部分金属硫化物和金属氧化物。 固体离子型导电矿物包括绝大多数造岩矿物，如长石、石英等，电阻率很高，一般大于108m。,2.3 岩矿石的电学性质
5、,2、常见岩石的电阻率 岩浆岩电阻率最高，为102106m。 粘土类沉积岩，电阻率为1100m, 砂岩为101000m，石灰岩多为102104m。 变质岩电阻率多数102106m。,几种岩石电阻率值的分布范围曲线,2.3 岩矿石的电学性质（P159163）,（二）岩、矿石激发极化 1、直流激发极化 （1）直流供电的充、放电特征 总场、一次场、二次场 （2）极化率 =（U2/U）100%,2.3 岩矿石的电学性质,2、交流激发极化 （1）交流供电的充、放电特征 只观测总场电位差Uf，采用两种频率供电，为Uf1和U f2 （2）频散率 P=（Uf1-U f2）/Uf2100%,2.3 岩矿石的电学
6、性质,3、视极化率和视频散率 当地下有两种或两种以上激电特征不同的岩石存在时，在地面上所测得的极化率和频散率就不是地下某一种岩石的单独反映，而是地下各种地质体的激发极化效应的综合反映，称为视极化率和视频散率。 s=（U-U 1）/U100%=（U2/U）100% Ps=（Uf1-U f2）/Uf2100%,2.4 岩石层的地震速度,一、地震波在岩层中的传播速度 1.地震波在不同地层中的传播的速度值取决于介质的弹性参数和波的类型. 纵波速度、横波速度和各种弹性模量的关系(P15,P5) 2.各类岩石的速度值 火成岩速度大于变质岩和沉积岩速度，且速度变化范围较小； 沉积岩速度 较小，但其结构复杂，
7、影响因素众多，速度的变化范围最大。,2.4 岩石层的地震速度,二.影响速度的主要因素 1.孔隙度及孔隙充填物的影响 大多数沉积岩中，岩层的实际速度是由岩石基质的速度、孔隙度及孔隙充填物等因素决定的。（双相介质） 孔隙中的水被液态的碳氢化合物所代替且达到饱和时，速度可以降低15%20%，若孔隙中被气态碳氢化合物充填时，则速度值会大大降低。,2.4 岩石层的地震速度,2.密度的影响 3.速度与埋藏深度的关系 在岩石性质和地质年代相同的情况下,地震波速随岩石埋藏深度的增加而增加. 4.速度与构造历史和地质年代的关系 5.速度与温度的关系 6.沉积岩中速度的一般分布规律,2.5 岩石的放射性(P180
8、183),1、放射线种类 射线：为氦核流； 射线：为带负电的电子流，穿透能力大约高出粒子近100倍； 射线：是波长极短的电磁辐射，即光子流，穿透力最强。 测量法为放射性勘探的基本方法。,2.5 岩石的放射性,2、天然放射系列及其特点 天然放射性系列有三种，为：铀系、钍系和锕铀系。共同特点是： 起始母体的半衰期都在108年以上，因此至今还能存在于自然界中； 每个系各有一代原子序数为86的气态子体，称为射气。为：铀系的氡（22286Rn）、钍系的钍射气（Th）、锕铀系的锕射气（An）。都为氡的同位素。 各系最后的稳定核素都是铅的同位素。,2.5 岩石的放射性,3、天然放射性元素的分布 1）岩石中天
9、然放射性元素的分布 岩石的放射性强度主要取决于铀系、钍系和不成系列的天然放射性元素钾的含量。 岩浆岩的放射性随酸性的增加而增加；沉积岩中放射性常与粘土含量有关；近矿蚀变围岩中的铀含量普遍增高；一般时代越新铀含量越高。 2）土壤及大气中天然放射性元素的分布 土壤中Rn浓度最高，其次为陆地上空大气中，最低的为海洋上空的大气中。 Rn和Th的浓度随高度的增加而减少。,2.6 岩石的热学性质(194197),1、热导率k 1）概念：热导率是表征岩石导热能力的物理量，即沿热传导方向，单位长度上温度降低1K时通过的热流密度。热流密度为单位时间内流过单位面积的热量，是一个以温度降低方向为正向的矢量。 2）各
10、种矿物具有确定的热导率值，但岩石的热导率无定值，有一个较大的变化范围。 3）影响因素：岩石的成分、结构、温度、湿度和压力等。,2.6 岩石的热学性质,2、比热容c 1）概念：是表征岩石储热能力的物理量。表示加热单位质量的物质，使其温度上升1K时所需的热量。 2）多数岩石和有用矿物的比热容变化范围不大。随岩石湿度的增加，比热容也有所增加。沉积岩比热容稍大于结晶岩。,2.6 岩石的热学性质,3、热扩散率a a= k/(c. ) 其中k为热导率,c为比热容, 为密度 1）概念：以称导温系数，是反映岩石热惯性特征的一个综合性参数，表示岩石在加热或冷却时，各部分温度趋于一致的能力。 2）影响因素：主要与其热导率及密度有关，随湿度的增加而增加，随温度的增高而略有减小。,2.6 岩石的热学性质,4、放射性生热率A 为单位体积岩石中所含放射性元素在单位时间内由衰变所释放的热量。 A=Q/（V.t) 单位为W/m3(瓦/米3) 放射性元素在地球分异演化过程中集中于地壳及上地幔顶部,以大陆地壳上部的酸性岩浆岩最为富集,而基性岩中含量最低.,
