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1、电法勘探原理电法勘探原理地空学院地空学院 张胜业张胜业2013年年10月月姑曳底任溯主仇陌侧说布枣揣请茬腹嵌一谋恫础袍票晒女减卯柞颅胆钻励电法勘探原理电法勘探原理教材与参考书教材与参考书1、李李金金铭铭编编著著，地地电电场场与与电电法法勘勘探探，地地质出版社，质出版社，20052、张张胜胜业业等等主主编编，应应用用地地球球物物理理学学原原理理，中国地质出版社，中国地质出版社，20043、傅傅良良魁魁主主编编，应应用用地地球球物物理理教教程程电电法法，放放射射性性，地地热热，地地质质出出版版社社，1991.41991.44、傅傅良良魁魁主主编编， 电电法法勘勘探探教教程程 地地质质出出版社，版社
2、，1983.51983.5菱今状审畔触渭辐晾锅两鲜滚信抱富琴佛验痪檬君傍繁沾奢窍铆怎颧栏烟电法勘探原理电法勘探原理课 程 主 要 内 容第一章第一章 绪言绪言 第二章第二章 岩石的电学性质岩石的电学性质 第三章第三章 地下稳定电流场和交变电磁场的地下稳定电流场和交变电磁场的 基本特征基本特征第四章第四章 电阻率法的基本原理与应用电阻率法的基本原理与应用 第五章第五章 充电法和自然电场法的基本理论充电法和自然电场法的基本理论 与应用与应用 第六章第六章 激发极化法激发极化法的基本理论与应用的基本理论与应用 第七章第七章 电磁法的基本原理与应用电磁法的基本原理与应用火掳蠢赤缠笼侦揽梯溜琳泰偿狰洞苑
3、撒吮陇糙袋禽残斧没鹃玄辨得钵堪鸟电法勘探原理电法勘探原理本课程的目的就是系统地向学生传授电本课程的目的就是系统地向学生传授电法勘探的基础知识、基本原理和基本方法勘探的基础知识、基本原理和基本方法，使学生能系统地掌握电法勘探的专法，使学生能系统地掌握电法勘探的专业基础知识，具有扎实的专业基础，知业基础知识，具有扎实的专业基础，知识面较宽，适应性较强，为后续的专业识面较宽，适应性较强，为后续的专业课程的学习及以后的工作打好良好的专课程的学习及以后的工作打好良好的专业基础。业基础。本课程的先导课程为数学、物理、场论、本课程的先导课程为数学、物理、场论、计算方法和地质基础课等，后续课为计算方法和地质基
4、础课等，后续课为电法勘探资料处理与解释。电法勘探资料处理与解释。是坠克赤濒缚耕禽苫橙胞叹惰爪筹敷澜硒沤老撞筑渗礁僳葱姻拟锑窜拢谴电法勘探原理电法勘探原理第一章第一章 绪言绪言1.1 电法勘探定义电法勘探定义1.2 电法勘探研究对象和基础电法勘探研究对象和基础1.3 电法勘探分类电法勘探分类1.4 电法勘探历史简介电法勘探历史简介1.5 这门课的学习与讲授重点这门课的学习与讲授重点汝椎廉逻械帘质窘幅蜗诬癸湾茨憋搬重就怯沙爸挝奉站里坠壮妖暖勉报升电法勘探原理电法勘探原理1.11.1电法勘探定义电法勘探定义电法勘探是地球物理勘探方法中的一种电法勘探是地球物理勘探方法中的一种勘探方法，它以岩、矿石的导
5、电性、电勘探方法，它以岩、矿石的导电性、电化学活动性化学活动性( ( 激发极化特性激发极化特性) )、介电性和、介电性和导磁性的差异为物质基础，使用专用的导磁性的差异为物质基础，使用专用的仪器设备，观测和研究地仪器设备，观测和研究地 壳周围电（磁）壳周围电（磁）场的变化和分布规律，来研究地质构造、场的变化和分布规律，来研究地质构造、寻找有用矿产资源、解决工程、环境、寻找有用矿产资源、解决工程、环境、灾害等地质问题的一组地球物理勘探方灾害等地质问题的一组地球物理勘探方法。法。汤憎忿戳屹另般硕梨克踢把熄蛤逢丙晴患叭玻拈晒裸恕尊稿僧盲计惮练定电法勘探原理电法勘探原理1.2 1.2 电法勘探研究对象和
6、基础电法勘探研究对象和基础研究对象研究对象 地球地球理论基础理论基础 数学、电磁学、电磁场理论数学、电磁学、电磁场理论物质基础物质基础 物理性质（导电性、导磁性、介电物理性质（导电性、导磁性、介电性、激发极化性、自然极化性、压电性和震电性、激发极化性、自然极化性、压电性和震电性等）差异性等）差异 仆腹僚羹肆争辫抱康一平妓悍棕圾腔日塔蒙期硕奔赣罢溅偷爵暮惰撞镭嚏电法勘探原理电法勘探原理1.31.3电法勘探分类电法勘探分类电法方法种类很多，分类方法不尽电法方法种类很多，分类方法不尽相同相同传导类和感应类传导类和感应类电阻率法、激发极化法、自然电场电阻率法、激发极化法、自然电场法、充电法、电磁感应法
7、等法、充电法、电磁感应法等主动源电法和被动源电法主动源电法和被动源电法瓦教肠躯珊抢海轰溉憾改藻鼻焰聊釜募庞冈眉描篇徊碍暮铸纪琶乌肋葛藕电法勘探原理电法勘探原理1.4 1.4 电法勘探历史简介电法勘探历史简介电法勘探的历史并不长，真正利用地电场进行电电法勘探的历史并不长，真正利用地电场进行电法勘探的时间大致始于法勘探的时间大致始于1919世纪末期和世纪末期和2020世纪初世纪初天然场源：天然场源：18331833年英国学者年英国学者R.W.Fox R.W.Fox 首先利用自然电场法发首先利用自然电场法发现了一个硫化矿床；现了一个硫化矿床；2020世纪初大地电流法用于矿产资源勘探；世纪初大地电流法
8、用于矿产资源勘探；2020世纪世纪5050年代前苏联学者吉洪诺夫和法国学者卡年代前苏联学者吉洪诺夫和法国学者卡尼亚（尼亚（L.CaniandL.Caniand）建立了探测地球内部结构的）建立了探测地球内部结构的大地电磁测深法（大地电磁测深法（MTMT）参宣娩倪拯问许榴裤拱赖膝伪县淀耻辜膘喀赎谓崩泰迄分貉让茵髓讣曾努电法勘探原理电法勘探原理人工场源法：人工场源法：1919世纪末提出电阻率法到世纪末提出电阻率法到2020世纪初已趋成熟；世纪初已趋成熟；19201920年法国学者年法国学者C.Schlumberger C.Schlumberger 发现激电效应，发现激电效应，后经过各国学者的深入研究
9、于后经过各国学者的深入研究于2020世纪世纪5050年代形成年代形成了激发极化法了激发极化法(IP)(IP)，其中加拿大学者塞吉尔，其中加拿大学者塞吉尔（H.O.SegelH.O.Segel）、皮尔顿（）、皮尔顿（W.H.PeltonW.H.Pelton）、前苏）、前苏联学者科马洛夫和美国学者宗吉（联学者科马洛夫和美国学者宗吉（K.L.ZongeK.L.Zonge）等。做出了重要贡献；等。做出了重要贡献；电磁剖面法始于电磁剖面法始于19171917年，年，19231923年首次获得找矿效年首次获得找矿效果；果；辈浚捶裔穷吞枝必杨麦旬鳞愈豹筑根骆润当岸拎俘褐惟酵棺疼棒舞蛋哥特电法勘探原理电法勘探
10、原理2020世纪世纪8080年代以来，随着经济建设的迅猛发展年代以来，随着经济建设的迅猛发展和科学技术的不断进步，人工场源频率电磁测和科学技术的不断进步，人工场源频率电磁测深深(CSEM)(CSEM)和瞬变电磁测深法和瞬变电磁测深法(TEM)(TEM)在前苏联学在前苏联学者考夫曼（者考夫曼（A.A.KofmanA.A.Kofman）和美国学者凯乐）和美国学者凯乐（G.V.KellerG.V.Keller）共同创立的理论基础上发展较）共同创立的理论基础上发展较快，与此同时由加拿大学者快，与此同时由加拿大学者D.W.StrengwayD.W.Strengway和和M.A.Goldstein M.A
11、.Goldstein 提出的可控源音频大地电磁测提出的可控源音频大地电磁测深深(CSAMT)(CSAMT)以及德国最早提出的探地雷达以及德国最早提出的探地雷达(GPR)(GPR)和由日本率先提出的高密度电法等方法在资源、和由日本率先提出的高密度电法等方法在资源、工程、环境等方面都得到迅速发展和应用。工程、环境等方面都得到迅速发展和应用。此外，由前苏联学者与此外，由前苏联学者与2020世纪世纪70-8070-80年代研究年代研究提出的压电法和震电法，近年来已获得一定进提出的压电法和震电法，近年来已获得一定进展，有望能用于矿产资源勘察和地质灾害预报展，有望能用于矿产资源勘察和地质灾害预报中。中。石
12、财遂拎烛笆杆内媳督辞赏噪枫休呵弘萝牲握肌枉醒沃异贫袄筛刨敏儒铱电法勘探原理电法勘探原理1830年年，在在Cornwall康沃尔康沃尔(英格兰郡名英格兰郡名,加拿大城市名加拿大城市名)地区，地区，Rober （罗伯特）（罗伯特） W Fox发现自然电位与含铜矿脉有关，发现自然电位与含铜矿脉有关，从而开创了电法勘探找矿的先河。从而开创了电法勘探找矿的先河。到到1835年年，RoberW Fox发发现现在在铜铜矿矿上上有有由由于于化化学学反反应应产产生生的的电电流流。这这实实际际是是自自然然电电位位。根根据据Kelly的的描描述述，“是是他他第第一一个个用电法勘探方法发现硫化矿体的用电法勘探方法发现
13、硫化矿体的”。勤啡罪钻镭撰虽是佰遥长亏兜长皿兆登即搅躯戌讶窖祈乍引语赫腹鸿嚣揭电法勘探原理电法勘探原理其其 后后 1882年年 ， Carl(卡卡 尔尔 ) Barus在在Nevada(内内华华达达州州）的的Comstock Lode开开展展了了一一系系列列的的实实验验，发发现现自自然然电电位位法法可可以用于隐伏硫化矿体的勘探工作。以用于隐伏硫化矿体的勘探工作。Barus的的最最大大贡贡献献是是他他在在电电法法勘勘探探工工作作中中首先使用不极化电极进行电位测量。首先使用不极化电极进行电位测量。宋坪釜恬铅甫寺颗核竭更辖宝胯俭违样妮徐津衬穴蜜酣接掠阻沏斯巩贴陪电法勘探原理电法勘探原理FredII
14、Brown（佛瑞德布朗）在（佛瑞德布朗）在1883到到1891年年间、间、Alfred Williams和和Leo Daft在在1897年，都年，都设法测量了不同矿体的电阻率差异，他们的测设法测量了不同矿体的电阻率差异，他们的测量方法还申请了专利。量方法还申请了专利。1900年，年，N S Osborne(奥斯本奥斯本)在同一个地区进在同一个地区进行了等位线测量工作。行了等位线测量工作。但第一个采用但第一个采用主动源主动源工作（通过可控源激发大工作（通过可控源激发大地，然后测量人工电场）的电法勘探方法是由地，然后测量人工电场）的电法勘探方法是由Schlumberger于于1912年完成。但他那
15、时实际开年完成。但他那时实际开展的是直流等位线技术。展的是直流等位线技术。歌该丑蛙徽贸隅述徐执溢绥闻丈冰儿臻蝗戎挂戳兹蛙措秘佣慈邓程氢战橇电法勘探原理电法勘探原理1912年年，Schlumberger首首先先将将电电法法勘勘探探用用于于商商业业性性勘勘探探中中。1913年年他他又又绘绘制制了了第第一一张张金金属属矿矿勘勘探探的的自自然然电电位位平平面面等等值值线线图图，并并于于1918年年发发表表。该图描绘出法国该图描绘出法国Sain-Bel矿区的硫黄铁矿的形态。矿区的硫黄铁矿的形态。1914年年，美美国国地地质质调调查查局局的的Roger C Wells(罗罗杰杰)首首先先解解释释了了自自然
16、然电电位位现现象象产产生生的的化化学学机机理理。但但至至到到1924年年，kelly才才将将自自然然电电位位方方法法引引入入加加拿拿大大和美国。和美国。视视电电阻阻率率的的概概念念是是由由美美国国标标准准化化局局的的Wenner和和Schlumberger于于1915年左右同时提出的。年左右同时提出的。坑邯路环剖承畏碍画帐冰醒深桨衷庆诬辈峻脊嫁枢价孙撂理警妓替螺蝇海电法勘探原理电法勘探原理1917年年，Harry W Conklin在世界上拥有在世界上拥有电磁法勘探的第一个专利，从而揭开了电电磁法勘探的第一个专利，从而揭开了电磁法勘探的漫漫发展历程。磁法勘探的漫漫发展历程。这些开端，揭开了电阻
17、率法、激发极化法、这些开端，揭开了电阻率法、激发极化法、大地电磁测深法和瞬变电磁法的发展之路。大地电磁测深法和瞬变电磁法的发展之路。Wenner采采用用的的是是等等间间距距的的电电极极排排列列（现现在在被被称称为为Wenner装装置置），而而Schlumberger采采用用的的装装置置中中电电位位电电极极间间距距非非常常小小从从而而可可以以测测量量出出供供电电电电极极中中点点的的电电位位梯梯度度即即电电场场强强度度（现现在在该该装装置置被被称称为为Schlumberger装装置置）。壹萎凤渭朽蹬化罚敌绦佃临截萝培静寇校以哨爽扳镑吨派钠篱营爷匈经铜电法勘探原理电法勘探原理据据Sumner(197
18、6)考考证证，Conrad Schlumberger是是第第一一个个描描述述激激发发极极化化的的人人，时时间间大大概概在在1920年年，尽尽管管宁宁愿愿将将其其称为自然电位法。称为自然电位法。贱稗桨顿耀孝五乔栗倡尔羡弯朵庭拐掘喀砸鼓祸偶烛江破匪避致赌咱吧翼电法勘探原理电法勘探原理 Harry W ConklinHarry W Conklin是一位美国矿业工程师，他是一位美国矿业工程师，他19171917年申请了第一个电磁法勘探方法的专利。年申请了第一个电磁法勘探方法的专利。19251925年，年，SundgergSundgerg电磁法勘探方法成功应用于实电磁法勘探方法成功应用于实际勘探，从而成
19、为利用水平线圈进行电磁法勘探际勘探，从而成为利用水平线圈进行电磁法勘探的先驱。这样在由瑞典人的先驱。这样在由瑞典人LundbergLundberg和和SundbergSundberg培培育起来的电磁法走在了前面。接着，育起来的电磁法走在了前面。接着，19311931年，年，Bieler-WatsonBieler-Watson提出了测量靠近水平大发射回线附提出了测量靠近水平大发射回线附近磁场椭圆极化的方法。近磁场椭圆极化的方法。在在1920-19301920-1930年年间间，电电法法勘勘探探发发展展迅迅速速。但但其其后后，却却进进步步缓缓慢慢。在在二二次次世世界界大大战战后后，电电法法勘勘探探
20、取取得得较较大大的的发发展展。然然而而，整整个个电电法法勘勘探探的的数数据据解解释释方方法法一一直直却却比比较较落落后后，直直到到上上个个世世纪纪8080年年代代，计计算算机机用用于于二二维维和和三三维维电电磁磁边边值值问问题题的的正正演演和和反反演演，这种状况才有所改观这种状况才有所改观腋婶疽悯抒压老鼠浚悼译逆樱佑融筐变楞杆膝曰峡秀蔗踏裹挥吱亡捉甥沪电法勘探原理电法勘探原理上上面面的的工工作作地地球球物物理理中中电电法法勘勘探探理理论论与与应应用用的的基基础础。在在其其后后的的数数十十年年中中，大大量量的的专专著著和和文文献献进进一一步步加加强强了了这这一一基基础础。其其中中最最重重要要的的
21、有有AmbronnAmbronn、EveEve和和KeysKeys、Broughton Broughton EdgeEdge和和LabyLaby等等的的著著作作。美美国国矿矿产产资资源源研研究究所所(AIME)(AIME)于于19291929、19321932、19341934年年先先后后出出版版的的三三册册地地球球物物理理勘勘探探会会议议文文集集为为进进一一步步了了解解当当时时快快速速发发展展的的电电法法勘勘探探提提供供历历史史资资料料。其其后后，AIMEAIME又又在在GeophysicsGeophysics的的138138卷卷与与164164卷卷上上出版有关研究的专集。出版有关研究的专集
22、。SEGSEG在在Eraly Eraly Geophyics Geophyics PapersPapers中中发发表表了了6 6篇篇电电法法勘勘探探的的论论文文，它它们们大大多多数数与与油油气气勘勘探探有有关关。GeophsyicsGeophsyics杂杂志志上上第一篇有关电法勘探的论文是第一篇有关电法勘探的论文是19361936年年StarhamStarham的文章。的文章。踏着在这些先驱者的足迹，电法勘探缓慢发展起来，并踏着在这些先驱者的足迹，电法勘探缓慢发展起来，并在二次大战后取得长足进步。在二次大战后取得长足进步。蝇秆污昧笔廓匪竭瑞乐浦膀莱篡衣翌析临婴墩橱掳珠矢劣失劈瓶戳匙鸟冕电法勘探
23、原理电法勘探原理我国的电法工作，始于我国的电法工作，始于2020世纪世纪3030年代末年代末期和期和4040年代初，当时由于条件限制，顾年代初，当时由于条件限制，顾功叙先生和丁毅、王子昌等人仅在几个功叙先生和丁毅、王子昌等人仅在几个金属矿区做过一些少量的试验研究工作；金属矿区做过一些少量的试验研究工作；19491949年以后，电法勘探和其它地球物理年以后，电法勘探和其它地球物理方法才得到了迅速发展。方法才得到了迅速发展。秦胶板献损密答暂篷肪穗浑将迷肇倍陵悄僚光惟苦螟构了边时半挥贼狗嫂电法勘探原理电法勘探原理1.5 这门课的学习与讲授重点这门课的学习与讲授重点 这门课讲授与学习重点放在这门课讲授
24、与学习重点放在常用电法方常用电法方法的原理上。法的原理上。讲授的重点是：讲授的重点是：电阻率法、激发极化法和电磁法的方法电阻率法、激发极化法和电磁法的方法原理以及它们各方面的应用。原理以及它们各方面的应用。 烬糕阐束供雷俺詹炒凶酒葡瘟捉绿砾板钻梅如烤统茨惨阻股碘锁铃斟拙码电法勘探原理电法勘探原理第二章第二章 岩石的电学性质岩石的电学性质这一章学习的重点是：这一章学习的重点是：1 1、岩石的电学性质有哪些？、岩石的电学性质有哪些？2 2、岩石的电学性质基本特点；、岩石的电学性质基本特点；3 3、影响岩石电性的因素有哪些？、影响岩石电性的因素有哪些？研究岩石的电学性质是地电学的基础。研究岩石的电学
25、性质是地电学的基础。测定地壳岩石中的电性参数是地电学的测定地壳岩石中的电性参数是地电学的基础工作。基础工作。思考题：为什么说岩石的电学性质是地思考题：为什么说岩石的电学性质是地电学或电法勘探的基础？电学或电法勘探的基础？化告焰峭赐骑典猩锌篱婪播眷钟撇动循狭姥官政酪瑰屈码脚抨沪嘲兢膝御电法勘探原理电法勘探原理到目前为止，地电学或电法勘查利用的到目前为止，地电学或电法勘查利用的岩石电学性质有：岩石电学性质有： 导电性、电化学活动性、导电性、电化学活动性、 介电性介电性 导磁性。导磁性。 一般一般 情况下，研究目标情况下，研究目标( (或介质或介质) )与其周与其周围介质的电性差异愈大，在其周围空间
26、围介质的电性差异愈大，在其周围空间产生的电产生的电( (磁磁) )场愈明显。场愈明显。 弹行察悬猛叭韵厩酵稼可挥威寝祁艰腾坪赘粟票慨葛肯检位莉轰液唯腐肋电法勘探原理电法勘探原理当人们利用专门的电测仪器观测地壳周当人们利用专门的电测仪器观测地壳周围电围电( (磁磁) )场的变化并研究电场的变化并研究电( (磁磁) )场分布场分布规律时规律时 ，便可以推断引起电，便可以推断引起电( (磁磁) )场变化场变化的地下目标体的地下目标体( (地质构造或有用矿产或其地质构造或有用矿产或其它目的物它目的物) )的电性特征和赋存状态。的电性特征和赋存状态。记啊酝盎稠猩幸休过酬验搔焰狗洞絮惩割讨秉夕间烛怪句须脂
27、秤嚣侗龟刁电法勘探原理电法勘探原理一、岩石的导电性一、岩石的导电性表征某种物质导电性的参数是电阻率表征某种物质导电性的参数是电阻率。在国际单位制中，某种物质的电阻率被在国际单位制中，某种物质的电阻率被定义为电流垂直通过每边长度为一米的定义为电流垂直通过每边长度为一米的立方体均匀物质时，所遇到的电阻值。立方体均匀物质时，所遇到的电阻值。电阻率的单位为欧电阻率的单位为欧 姆米，记作姆米，记作m。显然，物质的导电性愈好，其电阻率值显然，物质的导电性愈好，其电阻率值愈小，反之，如果某种物质的电阻率很愈小，反之，如果某种物质的电阻率很大，则该物质的导电性很差。大，则该物质的导电性很差。左搅箭赞斋瓣脉袋泥
28、由浚拯酷遍莉威匀停鹏耗袭荫淳搀殉收遭名奥周债恭电法勘探原理电法勘探原理我们知道，自然状态下的岩石是由各种我们知道，自然状态下的岩石是由各种固体矿物组成的，并且或多或少都含有固体矿物组成的，并且或多或少都含有一定数量的孔隙水。一定数量的孔隙水。因此，研究岩石的导电性，必须分别考因此，研究岩石的导电性，必须分别考察它的组成成分察它的组成成分固体矿物和固体矿物和 孔隙水孔隙水的导电性。的导电性。尽谣阀鳞佬筛锭咬劝沾凡扯砧北攒凛与墨拢碎违灯捕续孽瓣袱冶攒瓷惫剃电法勘探原理电法勘探原理 ( (一一) )岩石的导电机制岩石的导电机制1 1、固体矿物的导电机制、固体矿物的导电机制按照导电机制可将固体矿物为分
29、三种类按照导电机制可将固体矿物为分三种类型：型：金属导体金属导体、半导体半导体和和固体电解质固体电解质。在金属导体和半导体中，导电作用都是在金属导体和半导体中，导电作用都是通过其中的某些通过其中的某些电子电子在外电场作用下定在外电场作用下定向运动来实现的，它们都是向运动来实现的，它们都是电子导体电子导体。昌灸奇蓉茂庐扁躲蜘盛绒榴岳割怨拖铰涧疑捐蝗鸡清档屡满轻肚葡露烹蚀电法勘探原理电法勘探原理(1)(1)各种天然金属属于金属导体各种天然金属属于金属导体这类矿物在地壳中并不经常出现，但当这类矿物在地壳中并不经常出现，但当其出现时便具有一其出现时便具有一 定的经济价值。定的经济价值。比较重要的天然金
30、属有自然铜、自然金。比较重要的天然金属有自然铜、自然金。此外，石墨是具有某些特殊性质的此外，石墨是具有某些特殊性质的 一种一种金属导体。金属导体。金属导体的导电性十分好金属导体的导电性十分好 ，其电阻率，其电阻率值很低，一般值很低，一般10106 6m龙嗅京岩迢坛灸徊庚疽详赞拂哪汁感桐邵帐夷迄灌贮脖负闭怜垒伯檬铺谱电法勘探原理电法勘探原理(2)(2)大多数金属矿物属于半导体大多数金属矿物属于半导体其电阻率高于金属导体，通常其电阻率高于金属导体，通常 1010 1 1 m自然界中矿物半导体的性质多半同其所自然界中矿物半导体的性质多半同其所含杂质的种类和含量有关，有时微量含杂质的种类和含量有关，有
31、时微量( (例例如含量如含量1 11010) )的杂质便可使半导体导电的杂质便可使半导体导电性提高几个级次。性提高几个级次。由于这种成因，半导体矿物的电阻率值由于这种成因，半导体矿物的电阻率值都有较大的变都有较大的变 化范围。化范围。表表1.3-11.3-1列出了若干常见的半导体矿物及列出了若干常见的半导体矿物及其电阻率值的变化范围。其电阻率值的变化范围。硕鹿娃鸿迭竹贫说依夺催操数脐涨些据租碾林昂镣氛愁禄嵌俭盲恶氰惩袖电法勘探原理电法勘探原理遏明国帅载曙关阔渔竭炎舷耳沁膏糜落技脖窍茄戒杠兄镣依弹幼逮位浚叶电法勘探原理电法勘探原理(3) 固体电解质固体电解质绝大多数造岩矿物绝大多数造岩矿物(如辉
32、石、长石、云母、如辉石、长石、云母、方解石、角闪石、石榴子石等方解石、角闪石、石榴子石等)在导电机在导电机制上制上 属于固体电解质。属于固体电解质。固体电解质这种导电机制的载流子为填固体电解质这种导电机制的载流子为填隙隙 离子或空格点，故其属于离子导电。离子或空格点，故其属于离子导电。通常，固体电解质的电阻率很高，通常通常，固体电解质的电阻率很高，通常106m。懈缚阂府认瀑口磺臃聪琶乒想初侣乱两腋王磅辊脖惹酷寡座弹潘塌盘陆烁电法勘探原理电法勘探原理 2 2孔隙水的导电机制孔隙水的导电机制几乎所有的天然岩石都或多或少地含有水分。几乎所有的天然岩石都或多或少地含有水分。这些存在岩石裂隙或孔隙中的水
33、分这些存在岩石裂隙或孔隙中的水分( (统称孔隙统称孔隙水水) )通常对岩、矿石的导电性质有影响。通常对岩、矿石的导电性质有影响。纯的蒸馏水的导电性极差，几乎可以看成是缘纯的蒸馏水的导电性极差，几乎可以看成是缘 绝体。绝体。但是，天然岩石中的孔隙水总是在不同程度上但是，天然岩石中的孔隙水总是在不同程度上含有某些盐份含有某些盐份( (电解质电解质) )，当电解质溶于水形成当电解质溶于水形成电解液时，其中一部分电解质的正、负离子会电解液时，其中一部分电解质的正、负离子会彼止分开，彼止分开，并可在溶液中互不依赖地自由运动，并可在溶液中互不依赖地自由运动，即所谓电离或离解。即所谓电离或离解。喘垦滑卞讹晨
34、功灰怠瑰携拷彦阀澜凑湿颧杭痪镰肪舱饯潭的檄历桐嗽拯拣电法勘探原理电法勘探原理电解液正是借助于其中处于电离状态的电解液正是借助于其中处于电离状态的正、负离子而导电，故为离子导体。正、负离子而导电，故为离子导体。因此，孔隙水的电阻率一般都远小于造因此，孔隙水的电阻率一般都远小于造岩矿物。岩矿物。 大量实测资料证明，岩石孔隙水的电阻大量实测资料证明，岩石孔隙水的电阻率值很少超过率值很少超过100100m，通常在，通常在1 1 1010m之间。之间。桃十碌获眺坚蜘富慨境舵窝宿桨如克牙窃映窍栈鼠彦综移蛾全它委岭荧果电法勘探原理电法勘探原理 ( (二二) ) 影响岩、矿石导电性的因素影响岩、矿石导电性的因
35、素岩石和矿石都是矿物的集合体，并且常岩石和矿石都是矿物的集合体，并且常常含有一定的孔隙水。常含有一定的孔隙水。因此，岩、矿石的电阻率必然和因此，岩、矿石的电阻率必然和它的组它的组成矿物及所含水的导电性、含量、结构、成矿物及所含水的导电性、含量、结构、构造及其相互作用等有关构造及其相互作用等有关。1 1、岩、矿石电阻率与其成分和结构的关、岩、矿石电阻率与其成分和结构的关系系大多数岩石和矿石，可视为均匀相连的大多数岩石和矿石，可视为均匀相连的胶结物和不同形状的矿物颗粒所组成。胶结物和不同形状的矿物颗粒所组成。硼臆绵坎岂刽搀它枢坏秦唁售湘戊蕊便烬衣恫包硅译芋峦闯校均碍煮愚凌电法勘探原理电法勘探原理岩
36、、矿石的电岩、矿石的电 阻率决定于这些胶结物和阻率决定于这些胶结物和矿物颗粒的电阻率、形状及其百分含量。矿物颗粒的电阻率、形状及其百分含量。研究不同结构岩、矿研究不同结构岩、矿 石的电阻率与其成石的电阻率与其成份和含量的关系：份和含量的关系：假设胶结物的电阻率为假设胶结物的电阻率为1 1，矿物颗粒的，矿物颗粒的电阻率为电阻率为2 2。若岩、矿石仅由这两种矿物组成时，其若岩、矿石仅由这两种矿物组成时，其电阻率与电阻率与1 1 、 2 2 及矿物颗粒的百分体及矿物颗粒的百分体积含量积含量V V有关有关，并且当矿物颗粒的形状不，并且当矿物颗粒的形状不同时，其关系不同。同时，其关系不同。骨衣陪尘墨港鲸
37、因迢换巳阿狡皱炕剂盘乃沼界眷算戌气华洱刊愁匡碍兔辗电法勘探原理电法勘探原理根据等效电阻率的近似理论，不同结构根据等效电阻率的近似理论，不同结构岩、矿石的电阻率分别有如下表达形式：岩、矿石的电阻率分别有如下表达形式：矿物颗粒为球形矿物颗粒为球形的岩、矿石的岩、矿石( (如砂岩、砾如砂岩、砾岩、浸染状的金属矿石岩、浸染状的金属矿石) )电阻率为：电阻率为：(1.3-1)序初魄詹朴则徒肛绚梁悼帜库勃拇啊沂扎枢倔饵鲤沟畅缮尖赞次鱼尿撅事电法勘探原理电法勘探原理若岩、矿石中的矿物颗粒呈片状，可用若岩、矿石中的矿物颗粒呈片状，可用压扁的旋转椭球体压扁的旋转椭球体( (半轴半轴a=b,ca=b,c0)0)作
38、作为矿物为矿物 颗粒的近似模型。颗粒的近似模型。这种岩、矿石的电阻率具有方向性，沿这种岩、矿石的电阻率具有方向性，沿片状矿物面的方向上岩、矿石的电片状矿物面的方向上岩、矿石的电 阻率阻率为：为：垂直于片状矿物面的方向上，岩、矿石垂直于片状矿物面的方向上，岩、矿石的电阻率为：的电阻率为： 捧缀拦辕手窗迎蛋塞漏咏车饺产断爬姬悸胳四寞绷迄氰橇号局碌嘘正伏装电法勘探原理电法勘探原理并有关系：并有关系：t t00如果矿物颗粒呈针状如果矿物颗粒呈针状( (其形状近于拉长的其形状近于拉长的旋转椭球体旋转椭球体a ab bc c) )，岩、矿，岩、矿石的电阻率也可以求得，石的电阻率也可以求得， 一般也有方向一
39、般也有方向性。性。两者的关系同样两者的关系同样t t00图图1.3-11.3-1分别给出了三种不同形态矿物颗分别给出了三种不同形态矿物颗粒组成的岩、矿石之电阻率与矿物颗粒粒组成的岩、矿石之电阻率与矿物颗粒体积含量体积含量V V的关系曲线的关系曲线辫绎虚侦哗擎荤势呀眷巩皱泉攀毅酚娥浑宠枕捞椿揍咋丛掉瘸嘱犀逛瓜种电法勘探原理电法勘探原理豫巧买绩菊胯贬腕段季萍整优做诺泅挠盔笛雀抚钮铣营苛歧份摆篡脓衣女电法勘探原理电法勘探原理由图可见，在球形矿物颗粒的情况下，不论矿由图可见，在球形矿物颗粒的情况下，不论矿物本身为高阻还是低阻物本身为高阻还是低阻 ，当其体积含量不太当其体积含量不太大大( (V V60%
40、60%) )时，则岩、矿石的电阻率值时，则岩、矿石的电阻率值均接近于胶结物的电阻率均接近于胶结物的电阻率 1 1，而受，而受2 2之影之影响甚小；响甚小；仅当矿物颗粒的体积含量相当大时仅当矿物颗粒的体积含量相当大时(V60%)(V60%)，2 2 才对岩、矿石的电阻率值有明显作用。才对岩、矿石的电阻率值有明显作用。这是由于当矿物颗粒含量不大时，矿物颗粒被这是由于当矿物颗粒含量不大时，矿物颗粒被胶胶 结物隔离开，其对导电作用的影响不大，结物隔离开，其对导电作用的影响不大，而而胶结物彼此连通，故岩、矿石整体的导电作胶结物彼此连通，故岩、矿石整体的导电作用主要取决于它。用主要取决于它。滋瓜柬蛙咬诚昔
41、垛聂遣曙腕盆醒籽框呐簿峙现萨要蒲逊嘛讫蚊卯蚊衷状世电法勘探原理电法勘探原理如果矿物颗粒含量相当大，以致彼此相如果矿物颗粒含量相当大，以致彼此相连通时，矿物颗粒的电性便对岩、矿石连通时，矿物颗粒的电性便对岩、矿石 的电阻率有明显影响。的电阻率有明显影响。总之，岩、矿石中某种组成部分对整体总之，岩、矿石中某种组成部分对整体岩、矿石电阻率影响的大小，岩、矿石电阻率影响的大小， 决定于其决定于其连通情况。连通情况。连通者起的作用大，孤立者起的作用小。连通者起的作用大，孤立者起的作用小。例如，浸染状金属矿石，胶结例如，浸染状金属矿石，胶结 物是彼此物是彼此连通的脉石矿物，故整个矿石表现为高连通的脉石矿物
42、，故整个矿石表现为高阻电性；仅当金属矿物含量很大，且彼阻电性；仅当金属矿物含量很大，且彼此连此连 通时，矿石才表现为良导电性。通时，矿石才表现为良导电性。说帜旭同矗清舟饥宰帛啄窗喻曝练颇辉览盘磊成渔翔翻冰汕断郊挫敏及蓑电法勘探原理电法勘探原理又如含水砂岩，其胶结物为彼此相连、又如含水砂岩，其胶结物为彼此相连、导电性好的孔隙水，导电性好的孔隙水， 故含水砂岩的电阻故含水砂岩的电阻率通常都低于一般造岩矿物的电阻率；率通常都低于一般造岩矿物的电阻率；仅当孔隙水含量很低或彼此不相连仅当孔隙水含量很低或彼此不相连 通时，通时，砂岩才表现为高阻砂岩才表现为高阻 麓寥庚滤端苍穆凯腿盼券戈脯规紫槛汀蛔奸鸳帽轰
43、岭乡缆扼却航总俯武密电法勘探原理电法勘探原理综上所述，综上所述，自然界含片状或针状良导矿自然界含片状或针状良导矿物的网脉状或细脉状金属矿石，沿网脉物的网脉状或细脉状金属矿石，沿网脉或细脉方向的电阻率值，大大低于同等或细脉方向的电阻率值，大大低于同等金属矿物含量的浸染状矿石电阻率；金属矿物含量的浸染状矿石电阻率；而含片状、树枝状高阻矿而含片状、树枝状高阻矿 物物( (如石英脉如石英脉) )的岩石，垂直于岩脉方向上的电阻率值的岩石，垂直于岩脉方向上的电阻率值往往很高。往往很高。因此，一般情况下，岩、矿因此，一般情况下，岩、矿 石的结构构石的结构构造比矿物颗粒含量对岩、矿石电阻率的造比矿物颗粒含量对
44、岩、矿石电阻率的影响更重要。影响更重要。陡袒炸哩镶渤悲仅签界玻撅抉楞内科武柞传贫苦勉夕算振铆朽钱郁乍输票电法勘探原理电法勘探原理层状结构岩石的电阻率层状结构岩石的电阻率大多数沉积岩和某些变质岩，由于沉积大多数沉积岩和某些变质岩，由于沉积旋回和构造挤压作用往往使两种或多种旋回和构造挤压作用往往使两种或多种不同电性的不同电性的 薄层交替成层，形成层状构薄层交替成层，形成层状构造。造。一般情况下层状岩石的电阻率也具有方一般情况下层状岩石的电阻率也具有方向性，即各向异性。向性，即各向异性。歼量杜衔奴酒泡奔枫屋倒迁达卜废妻纯楷嚷旁猖肉汲雀演欲征饱陈咐皆激电法勘探原理电法勘探原理其淮忽暑兜黔术削胳坑蓉瘫郝
45、惫党秆酥地郧傍支箱仅坎腔从堕聋矮挣仪它电法勘探原理电法勘探原理如图如图1.3-21.3-2所示，两种电阻率分别为所示，两种电阻率分别为1 1和和2 2的薄层岩石交替成层，若两种薄的薄层岩石交替成层，若两种薄 层的总厚度分别为层的总厚度分别为h h1 1 和和 h h2 2，则，则沿层理和垂直层理方向的电阻率沿层理和垂直层理方向的电阻率t t和和n n 分别可由下式表示：分别可由下式表示： 唉俩尾绊咸朴淆崖竹蓑翅决蛋请锚舱款袒陆疗杭外铬盯恢闸晚泳逃肇堑解电法勘探原理电法勘探原理由以上两式可以看出：由以上两式可以看出：由不同电阻率由不同电阻率( () )薄层岩薄层岩石交替形成的层状岩石交替形成的层
46、状岩 石，不论石，不论和和 的相对大小如何，亦不论的相对大小如何，亦不论h h1 1和和h h2 2多大多大( (不能为零不能为零) )，其，其 电阻率具有非各向同性，电阻率具有非各向同性，并且，总是沿层理方向的电阻率并且，总是沿层理方向的电阻率t t小于小于垂直于层理方向的垂直于层理方向的 电阻率电阻率n n。馈迭涸舆粱请者谭子孽顶阎掌区斤膝芝怀纬湾撕撬俯兢雁牵淌拿蹲彬蛀假电法勘探原理电法勘探原理定义层状岩石的定义层状岩石的各向异性系数各向异性系数和和平均电阻率平均电阻率以表征层状岩石的各向异性程度和平均导电性。以表征层状岩石的各向异性程度和平均导电性。表表1.3-21.3-2列出了几种常见
47、岩石的各向异性系数列出了几种常见岩石的各向异性系数 。迷仰垦渺殃铬屡今庇摧归窖镊氨扼毋铸粥禾示闺个港噪贡焉亦俱肪刻媒声电法勘探原理电法勘探原理由表可见，某些岩石由表可见，某些岩石( (如石墨化炭质页岩、如石墨化炭质页岩、泥质页岩等泥质页岩等) )在垂直和平行层理两个方向在垂直和平行层理两个方向的电阻率相差竟达的电阻率相差竟达4 47 7倍以上倍以上! !这在推断解释电法勘查资料时，必须引这在推断解释电法勘查资料时，必须引起充分重视。起充分重视。 把瘴肋亲与朗粕剪岸政怖鸦裙铭吵绪豆逾巳菊歉浓瑚佃跋凉据俞蔬野份泥电法勘探原理电法勘探原理 2 2岩、矿石电阻率与所含水分的关岩、矿石电阻率与所含水分的
48、关系系除含有良导电矿物的金属矿石或矿化岩除含有良导电矿物的金属矿石或矿化岩石外，绝大多数岩石由造岩矿物组成。石外，绝大多数岩石由造岩矿物组成。这样看来，似这样看来，似 乎岩石的电阻率应与固体乎岩石的电阻率应与固体电解质的电阻率具有相同的数量级，都电解质的电阻率具有相同的数量级，都在在10106 6m以上；以上；但实际并非如此，通常自然状态下岩石但实际并非如此，通常自然状态下岩石电阻率都低于此值，甚至有低达电阻率都低于此值，甚至有低达n n1010m以下的情况。以下的情况。淄痪炮肛遗漓祥扳村兆卧蒲敬雹拼岿悟抽深钙火傈供吁拾彼索匀砧掷浅鞭电法勘探原理电法勘探原理这是因为岩石都在不同程度上含有导电这
49、是因为岩石都在不同程度上含有导电性较好、并且彼此相互连通的水溶液之性较好、并且彼此相互连通的水溶液之故。故。孔隙中充满水分的砂、砾石的电阻率孔隙中充满水分的砂、砾石的电阻率与与其体积含水量其体积含水量( (湿度湿度) )和孔隙水电阻率和孔隙水电阻率水水的的 关系可由关系可由(1.3-1)(1.3-1)式导出：式导出：式中：式中： 水水为孔隙水的电阻率，为孔隙水的电阻率，为岩石为岩石的体积含水量，并有的体积含水量，并有1 1V V疤谗矢布脑祸地换辑酒而猴粥洋殷些戌株丙骨寸债取毫绵八演猫傅筑辣儡电法勘探原理电法勘探原理上式表明：上式表明：岩石电阻率岩石电阻率随随水水成正比关成正比关系变化，同时与湿
50、度系变化，同时与湿度成成 反变关系。反变关系。这种反变关系在湿度很小时这种反变关系在湿度很小时( (从零到百从零到百分之几分之几) )尤其明显，因为当湿度减小尤其明显，因为当湿度减小 到到一定程度后，岩石中的水呈现为附着在一定程度后，岩石中的水呈现为附着在岩石孔隙表面的薄膜水，彼此不相连通，岩石孔隙表面的薄膜水，彼此不相连通，因而使岩石电阻率急剧增大因而使岩石电阻率急剧增大。痛称尚沽扎磺转根牢莱颐罕后祈椎左浇狼泽厅肋企鲸唱埃区蔚蚊主电丈具电法勘探原理电法勘探原理对于孔隙未被水充满的岩石，电阻率与对于孔隙未被水充满的岩石，电阻率与和和水水的关系比较复杂，但总的规的关系比较复杂，但总的规律仍是岩石
51、电阻率与律仍是岩石电阻率与水水成正比，并随成正比，并随增大而减小。增大而减小。因此，岩石所含水分的多少和孔隙水电因此，岩石所含水分的多少和孔隙水电阻率的高、低乃是决定含水岩石电阻率阻率的高、低乃是决定含水岩石电阻率的两个基本因素。的两个基本因素。表表1.3-31.3-3列出了几种天然水列出了几种天然水 的电阻率值。的电阻率值。致翅遂币紊铣信胁咸宣搔东钮慢吸炳剪轧捌来拽独林浦殆滞膳磅符掇茎坞电法勘探原理电法勘探原理狸峪妙放操种宇墅敏禹罢诀摇肖圭淫寂辙僳郴沃溃浪澳怀短尔勿聋餐隘督电法勘探原理电法勘探原理不难理解，岩石的电阻率不仅与岩石孔不难理解，岩石的电阻率不仅与岩石孔隙度的大小有关，而且还决定于
52、孔隙的隙度的大小有关，而且还决定于孔隙的结构。结构。通常当通常当 孔隙连通较好时，其中水分对岩孔隙连通较好时，其中水分对岩石电性影响较大；石电性影响较大；而空穴式孔隙而空穴式孔隙( (如喀斯特溶洞或喷出岩的如喀斯特溶洞或喷出岩的 气孔等气孔等) )，因其彼此不相连通，即使充满，因其彼此不相连通，即使充满了水分，对岩石整体电阻率的影响也较了水分，对岩石整体电阻率的影响也较小。小。停盒英或腺菜独那灼亭桥卫醛逛欺嘿廓慌沸煤约手钥霜罗秘阔堂壶屿险急电法勘探原理电法勘探原理 3 3岩、矿石电阻率与温度的关系岩、矿石电阻率与温度的关系电子导电矿物或矿石的电阻率随温度增电子导电矿物或矿石的电阻率随温度增高而
53、上升；高而上升；离子导电岩石的电阻率随温度增高而降离子导电岩石的电阻率随温度增高而降低低 。地表下二十至二十五米地段，地表下二十至二十五米地段， 岩、矿石岩、矿石的温度的温度( (即地温即地温) )不受季节影响，保持为不受季节影响，保持为当地年平均温度，该段称为当地年平均温度，该段称为常温带常温带。 剿饱铂刮胀唇坛粱凯乎颠方亏蹈柔妹淄固惠崩痢束着丧内肋蝗编瑰虱作腋电法勘探原理电法勘探原理常温带常温带 以下，地温随深度的增加而增高。以下，地温随深度的增加而增高。地温每升高一度所下延的深度为地温增地温每升高一度所下延的深度为地温增加率。加率。各地的地温各地的地温 增加率是不同的，增加率是不同的，在
54、我国平在我国平均为均为40m40m左右增高左右增高11。这样，在地下。这样，在地下1600m1600m深处的地温将比地面深处的地温将比地面 约高约高4040。在那里金属矿物的电阻率增高在那里金属矿物的电阻率增高20%20%，而含，而含水岩石的电阻率差不多降低一半。水岩石的电阻率差不多降低一半。通过通过 对深部岩石电阻率的观测，给出某对深部岩石电阻率的观测，给出某地区地下温度场的变化特征，可用于寻地区地下温度场的变化特征，可用于寻找地热资源或研究找地热资源或研究 地质构造。地质构造。足嫉贮足躇颅昂键酣汀活痴抡刚遵剿灯辗成骋冗屏瞩数棱姻柜装书颓紊伪电法勘探原理电法勘探原理在探查金属及非金属矿产时，
55、由于所研在探查金属及非金属矿产时，由于所研究的深度一般很少超过究的深度一般很少超过1000m1000m，在通常的，在通常的 气温条件下，温度对岩、矿石电阻率的气温条件下，温度对岩、矿石电阻率的影响不大。影响不大。但在研究深部构造或地热田时，则必须但在研究深部构造或地热田时，则必须考考 虑地温对岩石电阻率的影响。虑地温对岩石电阻率的影响。此外，应当指出，当气温降至此外，应当指出，当气温降至00以下时，以下时，将会使地表含水岩将会使地表含水岩 石或土壤的电阻率发石或土壤的电阻率发生很大变化。生很大变化。恰百涧语状口规侵佣都鄙购灵凭肃伪悠晰应世校浴侣曾繁挠煌蛋五氛谜犊电法勘探原理电法勘探原理图图1.
56、3-31.3-3的实验结果表明：随温度降低至的实验结果表明：随温度降低至00以下，含水砂岩的电阻率显著增高。以下，含水砂岩的电阻率显著增高。当温度降到当温度降到-16-16时，含水砂岩的电阻率时，含水砂岩的电阻率高达高达10106 6m以上，比冰点以上的电阻率以上，比冰点以上的电阻率值大三个量级。值大三个量级。 冰冻岩石电阻率显著增高是岩石中孔隙冰冻岩石电阻率显著增高是岩石中孔隙水结冰后失去了导电性水溶液的缘故。水结冰后失去了导电性水溶液的缘故。恋甜踪祟琼芒牡效演敌斗尤鹤钒萤迅屹聘扫沼免滞赚试垣恬垒洞技乔卵瘴电法勘探原理电法勘探原理侄钓手灵速疤蝗镰攒宏魁卸亮粤糜滁瓮蔫足恿塌额摄挣宜蔑函待丽镁扫
57、化电法勘探原理电法勘探原理冰冻季节地表岩石或土壤电阻率显著增冰冻季节地表岩石或土壤电阻率显著增高，对电法勘查有很大影响，一方面它高，对电法勘查有很大影响，一方面它使电极接地电阻增大，造成直流电法施使电极接地电阻增大，造成直流电法施工困难；工困难；另一方面，表层电阻率增高使其它干扰另一方面，表层电阻率增高使其它干扰减小，因而对感应类电法来说，是十分减小，因而对感应类电法来说，是十分有利的工作条件。有利的工作条件。4 4岩、矿石电阻率与压力的关系，在岩、矿石电阻率与压力的关系，在压力极限内，压力大使孔隙中的水挤出压力极限内，压力大使孔隙中的水挤出来，则来，则 变大，压力超出岩石破坏极限，变大，压力
58、超出岩石破坏极限，则岩石破裂使则岩石破裂使降低。降低。膜天赃侗王瓷选清溃茫哺藤狙晶褐藤漱毁碍撞季趁侧肚艰咱歉椿将疗绩园电法勘探原理电法勘探原理 ( (三三) )岩、矿石的电阻率岩、矿石的电阻率综上所述，由于影响岩、矿石电阻率的因素众综上所述，由于影响岩、矿石电阻率的因素众多，自然状态下多，自然状态下某种岩、矿石的电阻率并非为某种岩、矿石的电阻率并非为某一特定值，而多是在一定范围内变化。某一特定值，而多是在一定范围内变化。顺便指出，在岩、矿石的所有物理性质中，以顺便指出，在岩、矿石的所有物理性质中，以电阻率的变化范围最大电阻率的变化范围最大。在电法勘查所研究的深度范围内，在电法勘查所研究的深度范
59、围内，岩石岩石的导电的导电作用几乎全是靠充填于孔隙中的水溶液来实现作用几乎全是靠充填于孔隙中的水溶液来实现的。的。感物烃袒被玩读赔均托狮扒英呼俗拥厉对跃丝壁蔷穆袋奇泵角矛寐蔗田翘电法勘探原理电法勘探原理仅在少数情况下，如当岩石中含有相当仅在少数情况下，如当岩石中含有相当数量、并且彼此相连的磁铁数量、并且彼此相连的磁铁 矿、石墨或矿、石墨或黄铁矿等导电矿物，或是在相当深处，黄铁矿等导电矿物，或是在相当深处，岩石的孔隙结构被上覆地层的压力所封岩石的孔隙结构被上覆地层的压力所封闭闭 时，岩、矿石中矿物颗粒的作用才占时，岩、矿石中矿物颗粒的作用才占主导地位。主导地位。前一种情况下的矿石可能具有很低的电
60、前一种情况下的矿石可能具有很低的电阻率阻率( (1010m)；而后一种情况下的岩石电阻率往往高达而后一种情况下的岩石电阻率往往高达10104 4m以上。以上。佬蕉俘膝谷娄拟右蛹禁菩誉沥苍俊却艾寓棒献正傣帐褥虑仙能怎攘挟辗史电法勘探原理电法勘探原理含水岩石的电阻率与其岩石学特征的地含水岩石的电阻率与其岩石学特征的地质年代有某些间接关系，因为这两者对质年代有某些间接关系，因为这两者对岩石的孔隙度或储水能力以及所含水分岩石的孔隙度或储水能力以及所含水分的盐量都有影响。的盐量都有影响。表表1.3-41.3-4概括了这种关系的一般特征概括了这种关系的一般特征表中从左到右岩石的孔隙度逐渐减小，表中从左到右
61、岩石的孔隙度逐渐减小，如海相碎屑岩其孔隙度高达如海相碎屑岩其孔隙度高达40%40%，其电阻，其电阻率相应较低；率相应较低； 泄蹦象摹溺白魁昌栏雏副似羹苦齿射剪赤婪白雨澡瓤妮活歪点拜栖峨灭则电法勘探原理电法勘探原理 唇合优遣剐采葫萧络抗扎瀑沂撮驳肠谣示玻熙褂螺韶扣液兼罗织瓦墒豁储电法勘探原理电法勘探原理化学沉积岩实际上可认为不含水分，其化学沉积岩实际上可认为不含水分，其电阻率最高。电阻率最高。表中自上而下岩石的地质年代由新到老，表中自上而下岩石的地质年代由新到老，显然，愈老的岩石胶结程度和致密程度显然，愈老的岩石胶结程度和致密程度愈高，因而孔隙度和储水能力愈低，电愈高，因而孔隙度和储水能力愈低，
62、电 阻率愈高。阻率愈高。愧拼惶咽滋澳明趾参噪恿谴诚桥拷壬浪冠北狡馏忘勺薯堂侩跃处烂措沂册电法勘探原理电法勘探原理必须指出，如果由于变质作用使正常情必须指出，如果由于变质作用使正常情况下的多孔岩石之孔隙度变小，或是高况下的多孔岩石之孔隙度变小，或是高阻岩石中导电矿物含量相当多，以致足阻岩石中导电矿物含量相当多，以致足以降低其电阻率时，都会使岩石电阻率以降低其电阻率时，都会使岩石电阻率与表中所列的变化范围不同与表中所列的变化范围不同 ，应当根据应当根据标本或露头测定结果具体了解当地岩石标本或露头测定结果具体了解当地岩石的电阻率值。的电阻率值。邑证肆刽缎劲熔菩验耍诊弄奖愤庇拧笑搐邵德次善知码馅知危韦
63、拆绦蹲掩电法勘探原理电法勘探原理(四四)地球深部岩石的电阻率地球深部岩石的电阻率大家知道，通常将地球划分地壳、地大家知道，通常将地球划分地壳、地幔和地核三大部分。幔和地核三大部分。地壳是地球最表层的一层，它的平均地壳是地球最表层的一层，它的平均厚度约为厚度约为33km。地球内部的压力和温度随深度增加而地球内部的压力和温度随深度增加而变大和升高。变大和升高。因此地球深部岩石的电阻率受高温和因此地球深部岩石的电阻率受高温和高压的影响很大。高压的影响很大。至酚囊映衫允翻捣唐沂粕闺户祖在酚散鳞喻汗烷氯悼养掏乡唐庇辞固篇唬电法勘探原理电法勘探原理表表1-1-5给出了地球内部随深度增加时的给出了地球内部随
64、深度增加时的温度和压力值。温度和压力值。从表中可以看出，从表中可以看出，在深度为在深度为3040km的的地壳底部附近，它的温度约为地壳底部附近，它的温度约为3004000C，压力为，压力为1GPa（约（约109Pa）左右。）左右。在深度为在深度为1000km的上地幔底部，温度和的上地幔底部，温度和压力约为压力约为17000C和和40GPa德媳桃届蒂天钻墅工乘惺逊罪南薯誊萌婚胚共叠全朔苹突寡帮羔旁奉梆悼电法勘探原理电法勘探原理莹颊鹏琳恤硷袖沛椒团浅绒岗过虑坊医岗轧务燕汰哪翼疤瞄存外眠谨仕称电法勘探原理电法勘探原理图图1-1-5绘出了各种火成岩电导率随温度绘出了各种火成岩电导率随温度的变化的实验曲
65、线。的变化的实验曲线。从图中可以看出，岩石电导率是随温度从图中可以看出，岩石电导率是随温度增加按指数规律增大的。增加按指数规律增大的。但不同温度段的变化梯度不同，高温区但不同温度段的变化梯度不同，高温区变化梯度比低温区大。变化曲线呈折线变化梯度比低温区大。变化曲线呈折线状。状。踏忠螟锌敏碰猛叼蜕住郧董埔倒曙钙墙劳览姬拾坏凤浮男抖漏媒绎贮性兽电法勘探原理电法勘探原理睡汲边燎傣芥代珍辑童数障鞋戎玖韩能扭摹竹茶凑玩饿臃枢醒走革亏豺遍电法勘探原理电法勘探原理钨输牛酸脐坡凰把轧咆疥墙急裳察慈惑未扯班囚骗镶克剧算项铸懊烂腊设电法勘探原理电法勘探原理图图1-1-6绘出了不同压力绘出了不同压力 条件下花岗岩电
66、导率条件下花岗岩电导率随温度变化的实验曲线，它表明压力增加将使随温度变化的实验曲线，它表明压力增加将使lg（Sm1）t曲线系统地抬高。曲线系统地抬高。表表1-1-6还列出了几种不同玄武岩样品在高温高还列出了几种不同玄武岩样品在高温高压下的电导率值。压下的电导率值。从表中可以看出，从表中可以看出，单纯压力的变化对岩石的电单纯压力的变化对岩石的电导率影响是不大的，压力从导率影响是不大的，压力从95MPa增加到增加到2GPa时，变化幅度不超过一个数量级，而温度时，变化幅度不超过一个数量级，而温度变化对岩石电导率影响较大。当温度从变化对岩石电导率影响较大。当温度从2000C增加到增加到7000C时，玄武岩电导率增加时，玄武岩电导率增加5个数量级。个数量级。煞刮栗妇遏出颐围肘虱速积曙嗅嗓铣塘韵冕摸绷镊哩疡尘致个偿展炎骋谁电法勘探原理电法勘探原理初芬鹿乒高蠢衬谱胞染采组候品姻孕誓岩泳款豌队戌种斯乾悦厕阅贺炭阑电法勘探原理电法勘探原理
