物探电法勘探

E

dU Er dr
则测量电极M、N间视电阻率s为：
U MN s K I K M N jMN MN dl I
当M、N间距离很小时，可以认为电流密度jMN、 岩石电阻率MN为常量，则：
K s I

M
N
K MN jMN MN dl jMN MN I
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，
第一章 电法勘探
电法勘探的分类（1）
电法勘探的分类
方法分类（2）：
天然场源法：自然电位法、大地电流
法、大地电磁法等。
人工场源法：电阻率法、激发极化法、 电磁法等。
电法勘探的分类
方法分类（3）：
传导类电法：电阻率法、充电法、自然电场法、激发极化法等。 电阻率法：剖面法（二、三极剖面、联合剖 面等）、测深法 感应类电法：电磁剖面法（偶极剖面、航空电磁法等）
1、电阻率测深法的实质 电阻率测深大多采用对称四极装置
AM AN K AB MN U MN AB s K AB I
特点：AM=BN，取MN中点为记录点
双对数坐标纸
1 9 8 7 6 5 4 3 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 8 7 6 5 4 3
1 2
水平三层电测深曲线类型图
H型:
A型:
1 2 3
1 2 3
Q型: 1 2 3
K型: 1 2 3
水平二层电测深曲线量板 及其使用
水平三层电测深曲线量板
3、电测深曲线的解释 （1）电测深曲线类型分析 （2）电测深曲线特征研究 （3）断层在电测深曲线上的反映 （4）电测深曲线的定量解释 4、电测深定性图件的绘制及解释 （1）曲线类型图 （2）等视电阻率断面图 （3）等视电阻率平面图 5、电测深法的应用
• 电阻率测深的应用
电阻率测深断面图 • 1-粘土；2-泥灰岩；3-岩溶泥灰岩 • 4-砂层；5-粘土； • 6-电阻率等值线 • 7-断层；8-煤层
2
2
1 9 8 7 6 5 4 3
1 9 8 7 6 5 4 3
2
2
1 9 8 7 6 5 4 3
1 9 8 7 6 5 4 3
2
2
1
2
3Leabharlann 4567
8 9 1
2
3
4
5
6
7
8 9 1
2
3
4
5
6
7
8 9 1
2
3
4
5
6
7
8 9
1
2、电测深曲线 水平二层电测深曲线类型 G型：
1 2
D型：
1
2
（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
（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。
砂岩的电阻率变化范围102 ~103· m。
2、影响电阻率的因素
（1） 岩石电阻率与矿物成分的关系 • 岩石电阻率与组成岩石的矿物的电阻率、矿物的含量和 矿物的分布有关。当岩石中含有良导电矿物时，矿物导 电性能能否对岩石电阻率的大小产生影响取决于良导矿 物的分布状态和含量。如果岩石中的良导矿物颗粒彼此 隔离地分布着，且良导矿物的体积含量不大，那么岩石 的电阻率基本上与所含的良导矿物无关，只有当良导矿 物的体积含量较大时（大于30%），岩石的电阻率才会 随良导矿物的体积含量的增大而逐渐降低。但是，如果 良导矿物的电连通性较好，即使它们的体积含量并不大， 岩石的电阻率也会随良导矿物含量的增加而急剧减小。
式中，K为装置系数。
U MN K I
2、视电阻率
若进行测量的地段地下岩石电性分布不均匀时，
U MN s K 上式计算出的电阻率称为视电阻率，它不是岩 I
石的真电阻率，是地下岩石电性不均匀体的综
合反映，通常以s表示：
视电阻率s的微分表示：由欧姆定律微分形式和电 场强度定义，得
j
对称四极装置 （AMNB）：
特点：AM=BN，取MN中点为记录点。
AM AN K AB MN U MN AB s K AB I
偶极装置 （ABMN）：
特点：AB、MN为分开的偶极，取OO’中点为记录点。
AM AN BM BN K oo' 2 MN ( AM AN BM BN ) U MN oo ' s K oo' I
• • 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。

n t
层状结构岩石模型
（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。
电磁测深法（大地电磁测深、频率测深等）
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
一、岩层的电阻率 1、电阻率的概念 由均匀材料制成的具有一定横截面积的导体， 其电阻R与长度L成正比，与横截面积S成反比， 即
由不同电性层所构成的断面。 二、电测深法装置
二极装置（AM）：
特点：将B、N极置于“无穷远”处接地。取AM
中 点为记录点。
K AM 2 AM
s K AM
UM I
三极装置（AMN）：
特点：只将B极置于“无穷远”处接地，取MN中点为记录点。
AM AN K AMN 2 MN U MN s K AMN I
B
I h /I
B
jh jh jAh
电流密度随深度的变化
三 、电阻率法的基本原理
1、岩、矿石电阻率的测定
岩、矿石电阻率的测定：由电阻定义及欧姆定律，得：
U MN RS S ( ) L I L
均匀大地电阻率的测定：
当地表由两个异性点电源A（+I）、B（-I）供电时，地表测点
M、N处的电位：
UM UN
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210-8· m，铜的电阻率 为1.2~30 10-8· m。
L R S
式中，ρ为比例系数，称为物体的电阻率。电 阻率仅与导体材料的性质有关，它是衡量物质导 电能力的物理量。不同岩石的电阻率变化范围很 大，常温下可从10-8Ω·m变化到1015Ω·m，与岩石 的导电方式不同有关。
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。
UM U
A M
U
B M
I I 2 rAM 2 rBM I 1 1 ( ) 2 AM BM
两个点电源的等位线和电流线
(a)平面图
(b)剖面图
(c)地表电位剖面
2、电流在地下的分布规律
j h /j 0 1 0.8 0.6 A 0.4 h 0.2 0 1 2 3 h L O j0
I 1 1 ( ) 2 AM BM
I 1 1 ( ) 2 AN BN
M、N两点的电位差：
U MN U M U N I 1 1 1 1 ( ) 2 AM AN BM BN
令：
K
2 1 1 1 1 AM AN BM BN
则均匀大地电阻率为：