電法勘探勘探物探

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1、第一章電阻率法電阻率法是以地殼不同巖石和礦石的導(dǎo)電性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)。通過(guò)觀測(cè)與研究人工建立的地中穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律以達(dá)到找礦和解決其它地質(zhì)問(wèn)題0的的一組電法勘探分支方法。實(shí)踐證明，電阻率法無(wú)論在普查金屬、非金屬礦產(chǎn)和研宄地質(zhì)構(gòu)造方面，還是在水文、工程地質(zhì)調(diào)查以及勘查能源等方血，均取得了良好的地質(zhì)效果，發(fā)揮著重要作用。本章將首先討論巖石、礦石的導(dǎo)電性和電阻率法的實(shí)質(zhì)、裝置類(lèi)型及其正演問(wèn)題的理論計(jì)算與物理模擬方法，然后在介紹電阻率剖時(shí)法和電阻率測(cè)深法的基本理論、視電阻率異常特征及其實(shí)際應(yīng)用。1.1電阻率法基礎(chǔ)1.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性一、電阻率和電導(dǎo)率電附率是描述物質(zhì)導(dǎo)電性能的一個(gè)電性

2、參數(shù)，由物理學(xué)得知，粗細(xì)均勻、材料一定的電阻R與導(dǎo)體的長(zhǎng)度L成正比，與其橫截面積S成反比，即R—p—(1.1.1)S式中的比例系數(shù)p即導(dǎo)體的電阻率。此式表明電阻率在數(shù)值上等于電流垂直流過(guò)單位截面積、單位長(zhǎng)度的導(dǎo)體時(shí)，該體積內(nèi)物質(zhì)所呈現(xiàn)的電阻?？梢?jiàn)物質(zhì)的電阻率愈小，它的導(dǎo)電性愈好。在國(guó)際單位制中采用歐姆?米()為電阻率的單位。有時(shí)也用電導(dǎo)率(7(a=/p)表示物質(zhì)的導(dǎo)電性，其單位為西門(mén)子毎米，記作S/m。電導(dǎo)率和電阻率互為導(dǎo)數(shù)。顯然，物質(zhì)電阻率越低、電導(dǎo)率越大，其導(dǎo)電性越好；反之，其導(dǎo)電性越差。二、巖石和礦石的導(dǎo)電性的一般特點(diǎn)我們知道，自然狀態(tài)下的巖石和礦石是由各種固體礦物組成的，并且

3、或多或少都含有一定數(shù)量的孔隙水。因此，研究巖石和礦石的導(dǎo)電性，必須分別考察它的組成部分一一固體礦物和孔隙水的導(dǎo)電性。(一)固體礦物的導(dǎo)電性按照導(dǎo)電機(jī)制不同，固體礦物可分為三種類(lèi)型，即金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體和固體電解質(zhì)。(1)金屬導(dǎo)體各種天然金屬屬于金屬導(dǎo)體，較重要的天然金屬有自然金和自然銅，此外，石墨是具有某些特殊性質(zhì)的一種金屬導(dǎo)體。金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性都十分好，其電阻率P很低，一?般P<10如m然金的電阻率為2X10s￡ym，III然銅的電阻率為1.2X108?30X10_8￡ym。石墨的電阻率低于<106Q.m。(2)半導(dǎo)體大多數(shù)金屬礦物均屬于半導(dǎo)體，其電阻率值都高于金屬導(dǎo)體，通常P=l(

4、r?這是由于半導(dǎo)體屮能參與導(dǎo)電的電子數(shù)目較少。自然界屮礦物半導(dǎo)體的性質(zhì)多半同其所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量有關(guān)，有時(shí)微呈（如1/105）的雜質(zhì)可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性提高幾個(gè)級(jí)次。由于這種原因，半導(dǎo)體礦物的電阻率值都有較大的變化范闌。表1-1列出了若干常見(jiàn)半導(dǎo)體礦物及其電阻率值的變化范圍。巾表1-1可見(jiàn)，大多數(shù)常見(jiàn)的金屬硫化物（如黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦等）和某些氧化礦物（如磁鐵礦），其電阻率值均較低（小于具有g(shù)好的導(dǎo)電性。另一些金屬硫化礦物和氧化礦物，如輝銻礦、閃鋅礦、錫石、軟錳礦、鉻鐵礦和赤鐵礦等，它們的電阻率均較高（約為1?106￡1川）。上述金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用都是通過(guò)芄中某些電子在外電

5、場(chǎng)作用下的定叫運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它們均為電子導(dǎo)體。表1-1若干常見(jiàn)半導(dǎo)體礦物的電阻率值礦物名稱(chēng)電阻率值（fTm）礦物名稱(chēng)電阻率值斑銅礦106?103赤鐵礦10_3?106磁鐵礦106?103錫石10_3?106磁黃鐵礦106?103輝銻礦10。?106黃銅礦10-3?10°軟錳礦10。?106黃鐵礦10-3?10°菱鐵礦10。?106方鉛礦10-3?10°鉻鐵礦10。?106輝銅礦10-3?10°閃鋅礦103?106輝鉬礦10-3?10°欽鐵礦103?106（3）固體電解質(zhì)絕大多數(shù)的造巖礦物（如輝石、長(zhǎng)石、石英、云母和方解石等），在導(dǎo)電機(jī)制上屬于固體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)電阻率值都很高，通常p

6、glOh￡ym，在干燥情況下可視為絕緣體。（二）孔隙水的導(dǎo)電性幾乎所有的巖石或多或少含有水分。這些存在于巖石裂隙或孔隙中的水分（統(tǒng)稱(chēng)孔隙水）通常對(duì)巖石和礦石的導(dǎo)電性有很大影響。純的蒸餾水的導(dǎo)電性極差，兒乎可以看作是絕緣體。但是，天然巖石中的孔隙水總是在不同程度上含有某種鹽分（電解質(zhì)），當(dāng)電解質(zhì)溶于水形成電解液時(shí)，其屮一部分電解的正、負(fù)離子會(huì)彼此分開(kāi)，并可在溶液屮互不依賴地由運(yùn)動(dòng),發(fā)生電解。電解液正是借助處于電離狀態(tài)的正、負(fù)離子而導(dǎo)電，故為離子導(dǎo)體。電解液的電阻率與其載流子一一離解的正、負(fù)離子的濃度和遷移率成反比。一般說(shuō)來(lái)，巖石孔隙水溶液中離解的正、負(fù)離子的濃度和遷移率都遠(yuǎn)大于造巖礦物中

7、填隙離子或空格點(diǎn)的濃度和遷移率。因此，孔隙水的電阻率一般都遠(yuǎn)小于造巖礦物。大量事實(shí)證明，巖石孔隙水很少超過(guò)100Q-m,通常在1?之間，表1-2列出了幾種常見(jiàn)天然水的電阻率值。表1-2幾種常見(jiàn)天然水的電阻率值名稱(chēng)電阻率值（Q.m）名稱(chēng)電阻率值（Q-m）雨水>1000地下水<100河水0.1?100礦井水1?10海水0.1?10深成鹽水0.1?1三、巖石和礦石的電阻率由上述可知，礦物電阻率值是在一定范圍內(nèi)變化的，同種礦物可有不同的電阻率值，不同礦