勘探地球物理學(xué)基礎(chǔ)(第三章電法勘探)-2015-講稿

1、成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院2014-20152014-2015學(xué)年第學(xué)年第2 2學(xué)期學(xué)期主講人：主講人： 陳進(jìn)超陳進(jìn)超辦公室：地球物理學(xué)院5222電 話E-mail： 第3章 電法勘探電法勘探電法勘探（ electrical prospecting） 是以地殼中不同巖（礦）石之間的電性差異電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究天然或人工電場的變化與分布，以查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦產(chǎn)的物探方法。應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域： 研究區(qū)域和深部地質(zhì)構(gòu)造，也可以研究局部地質(zhì)異常體。在石油勘探中主要用于探查與油氣生成、運(yùn)移和聚集有關(guān)的各種地質(zhì)構(gòu)造，如沉積盆地的基底起伏，蓋層內(nèi)

2、部的構(gòu)造形態(tài)，鹽丘、侵入體等局部地質(zhì)現(xiàn)象，也可以直接研究油氣藏。第3章 電法勘探電法勘探特點(diǎn)：電法勘探特點(diǎn)：三多、兩廣p 可利用的物性參數(shù)多：可利用的物性參數(shù)多：u導(dǎo)電性（ 或 ）；u電化學(xué)活動(dòng)性（）；u介電性（）；u導(dǎo)磁性（）。p 可利用的利用場源多：可利用的利用場源多：u人工場源：直流（穩(wěn)定）電場和交流（交變）電場；u天然場源第3章 電法勘探p 方法種類多：方法種類多：自然電場法；自然電場法；電阻率法；電阻率法；充電法；充電法；激發(fā)極化法激發(fā)極化法；大地電磁法；大地電磁法；低頻電磁法；低頻電磁法；甚低頻法；甚低頻法；電磁波法；電磁波法；大地電磁法大地電磁法(MT)(MT)；音頻大地電磁法音

3、頻大地電磁法(AMT)(AMT)；可控源音頻大地電磁法可控源音頻大地電磁法(CSAMT)(CSAMT)。傳導(dǎo)類電法勘探傳導(dǎo)類電法勘探 （直流電法）（直流電法） 研究穩(wěn)定電流場研究穩(wěn)定電流場感應(yīng)類電法勘探感應(yīng)類電法勘探 （交流電法）（交流電法）研究交變電流場研究交變電流場瞬變電磁法（瞬變電磁法（TEMTEM）；）；時(shí)頻電磁法（時(shí)頻電磁法（TFEMTFEM）；）；探地雷達(dá)法（探地雷達(dá)法（GPRGPR）；）；時(shí)間域激電法（時(shí)間域激電法（TDIPTDIP）；）；頻譜激電法（頻譜激電法（SIPSIP或或CRCR）各種常見電法方法的英文注解：各種常見電法方法的英文注解：o時(shí)間域激電法（時(shí)間域激電法（TDI

4、PTDIP）:Time Domain :Time Domain Induced Polarizationo頻譜激電法（頻譜激電法（SIPSIP）: :Spectra Induced Polarization; o復(fù)電阻率法（復(fù)電阻率法（CRCR）: : Complex Resistivity;o大地電磁法大地電磁法(MT):(MT):Magnetotelluric;o音頻大地電磁法音頻大地電磁法(AMT):(AMT):Audio Magnetotelluric;o可控源音頻大地電磁法可控源音頻大地電磁法(CSAMT):(CSAMT):Controlled Source Audio-freque

5、ncy Magnetotelluric;o瞬變電磁法（瞬變電磁法（TEMTEM）: :Transient Electromagnetico時(shí)頻電磁法（時(shí)頻電磁法（TFEMTFEM）:time-frequency :time-frequency Electromagnetico探地雷達(dá)法（探地雷達(dá)法（GPRGPR）: : Ground Penetrating Radar;第3章 電法勘探第3章 電法勘探p應(yīng)用空間廣：應(yīng)用空間廣：u航空電（磁）法；u地面電（磁）法；u海洋電（磁）法；u井中電（磁）法。p應(yīng)用范圍廣：應(yīng)用范圍廣：u金屬和非金屬勘探；u油氣勘探；u地質(zhì)填圖；u水文地質(zhì)；u深部構(gòu)造（地殼

6、、上地幔）研究，等。本章的主要內(nèi)容p 3.1 自然電場法自然電場法 p 3.2 電阻率法p 3.3 充電法p 3.4 激發(fā)極化法p 3.5 電磁法o 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 3.1.1 自然電場法概述n 3.1.2 自然電場的成因n 3.1.3 野外工作方法及儀器n 3.1.4 自然電場法的應(yīng)用實(shí)例3.1 自然電場法o自然電場：自然電場：自然條件下，存在于地下的天然電流場，簡稱自然電場。o表現(xiàn)：表現(xiàn)：無需人工向地下供電，通過一定的裝置可以觀測到地面兩點(diǎn)之間有一定大小的電位差，這表明自然電場的存在。o自然電場法：自然電場法：通過研究自然電場在地面的分布規(guī)律來解決地質(zhì)問題的一種電法勘探方法。實(shí)際測量中

7、是測電位差實(shí)現(xiàn)的，又稱自然電位法。o兩類自然電場：兩類自然電場：u 區(qū)域性分布、不穩(wěn)定的、背景電場，可正可負(fù)，幅度100mv以下，與地殼表層構(gòu)造有關(guān)；u 局部性分布、穩(wěn)定電場、幾乎全部為負(fù)值，幅度十幾只上千毫伏，與地下金屬礦、非金屬礦或地下水運(yùn)動(dòng)有關(guān)。3.1.1 自然電場法概述雙電層形成過程：雙電層形成過程：當(dāng)電子導(dǎo)體與溶液接觸時(shí)，金屬上的負(fù)電荷吸引溶液中的正離子，使之分布于界面附近，形成雙電層。外電場的形成：外電場的形成： 若導(dǎo)體和溶液都是均勻的，則雙電層不產(chǎn)生外電場。 當(dāng)導(dǎo)體或溶液不均勻不均勻時(shí)，雙電層呈不均勻分布，產(chǎn)生極化極化，并在導(dǎo)體內(nèi)、外產(chǎn)生電場，引起自然電流。3.1.2 自然電場的

8、成因水溶液水溶液導(dǎo)導(dǎo)體體+-p成因一：電子導(dǎo)體與圍巖溶液間的電化學(xué)作用成因一：電子導(dǎo)體與圍巖溶液間的電化學(xué)作用導(dǎo)體與水溶液間的電化學(xué)作用示意圖3.1.2 自然電場的成因?qū)щ姷V體與圍巖相關(guān)的電場形成：導(dǎo)電礦體與圍巖相關(guān)的電場形成：條件：條件：潛水面附近有良導(dǎo)體。形成過程：形成過程： 潛水面上方的氧化環(huán)境，氧化劑俘獲電子，使導(dǎo)體內(nèi)部上端顯示正電； 潛水面下方的還原環(huán)境，還原劑釋放電子，使導(dǎo)體內(nèi)部下端顯負(fù)電； 良導(dǎo)體處于極化狀態(tài)（自然極化狀態(tài)），其表面雙電層不均勻分布，形成自然電場。p成因一：電子導(dǎo)體與圍巖溶液間的電化學(xué)作用成因一：電子導(dǎo)體與圍巖溶液間的電化學(xué)作用導(dǎo)電礦體與圍巖相關(guān)的電場形成0+V/

9、mV-電流正離子負(fù)離子潛水面氧化帶還原帶導(dǎo)體電流圍巖+-+x導(dǎo)體電流-地表面p成因二：巖石中地下水運(yùn)移的電動(dòng)效應(yīng)形成過濾電場成因二：巖石中地下水運(yùn)移的電動(dòng)效應(yīng)形成過濾電場3.1.2 自然電場的成因形成過程：形成過程： 巖石或黏土顆粒對水溶液中負(fù)離子有吸附作用，導(dǎo)致巖石顆粒與溶液間形成雙電層。當(dāng)?shù)叵滤o止時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)呈電性平衡，不產(chǎn)生外電場。地下水流動(dòng)時(shí)，帶走溶液中的部分正離子，水流上游有多余的“負(fù)離子”，水流下游有多余的“正離子”，從而形成自然電場。巖 石 顆 粒巖 石 顆 粒溶液的靜止部分溶液的流動(dòng)方向V-+過濾電場的形成山地電場V0+- - -+ +-0+V-地下水補(bǔ)給河水 + +- -0

10、+V-河水補(bǔ)給地下水- 裂隙滲透電場 0+V-.。.。+- - -上升泉電場 0+V-.。.。-+ + +3.1.2 自然電場的成因規(guī)律：規(guī)律：受水一側(cè)為正電荷聚集。擴(kuò)散現(xiàn)象：擴(kuò)散現(xiàn)象：當(dāng)兩種濃度不同的溶液相互接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散現(xiàn)象。帶電離子由濃度高的溶液向濃度低的溶液里擴(kuò)散。擴(kuò)散電場的形成：擴(kuò)散電場的形成：正、負(fù)離子的擴(kuò)散速度不同，使兩種不同離子濃度的溶液分界面上分別含有過量的正離子或負(fù)離子，而形成電位差。這種由擴(kuò)散作用引起的自然電場稱為擴(kuò)散電場。p成因三：巖石中顆粒間不同濃度溶液離子的擴(kuò)散作用形成擴(kuò)散電場成因三：巖石中顆粒間不同濃度溶液離子的擴(kuò)散作用形成擴(kuò)散電場3.1.2 自然電場的成因低

11、高+-Cl-Na+-擴(kuò)散電場的形成總結(jié)：總結(jié)：自然界中自然電場的形成為多種作用共同疊加的結(jié)果，而非單一某種作用的結(jié)果。工作任務(wù)工作任務(wù) 普查和詳查階段。工作比例：工作比例： 視工作任務(wù)和地質(zhì)條件而定，1:25000 - 1:5000。測網(wǎng)的選擇：測網(wǎng)的選擇： 與磁法勘探相當(dāng)。工作方法：工作方法： 電位測量法和電位梯度觀測法，具體根據(jù)勘探對象選用不同的裝置。工作成果圖件：工作成果圖件： 自然電位剖面圖、自然電位等值線平面圖、自然電位剖面平面圖。成果解釋：成果解釋：一般只做定性解釋。3.1.3 自然電場法的野外工作方法及裝備3.1.3 自然電場法的野外工作方法及裝備電位測量法（左）和電位梯度（右）

12、觀測示意圖流動(dòng)電極電位差計(jì)NM測線及測點(diǎn)良導(dǎo)體流動(dòng)電極固定電極電位差計(jì)NM測線及測點(diǎn)良導(dǎo)體自然電位法的野外觀測方式自然電位法的野外觀測方式 電位測量法和電位梯度測量法。3.1.3 自然電場法的野外工作方法及裝備不極化電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)（左）和野外工作裝備實(shí)物照片自然電位法的野外裝備自然電位法的野外裝備 電位測量儀（電位差計(jì)）、電線、線輥、不極化電極。裝備特點(diǎn)：裝備特點(diǎn)：不需要供電電源和供電電極，輕便，工作效率高。1、陶瓷罐2、銅螺絲帽3、純銅棒4、膠木環(huán)5、密封膠6、插孔7、橡皮墊8、涂釉層異常特征：異常特征：自然電位曲線在礦體的頂部為負(fù)極小值負(fù)極小值。傾斜的板狀體或脈狀體或傾斜極化等軸狀體，其自然

13、電位曲線不對稱，在導(dǎo)體傾斜方向或極化軸傾斜方向一側(cè)曲線陡，且出現(xiàn)很小的正值極值點(diǎn)。3.1.3 自然電場法的應(yīng)用礦體正上方地表自然電位異常曲線剖面圖+-Vx0- -+ + +-Vx0p水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用u 確定地下水與河水間的補(bǔ)給關(guān)系u 確定地下水的流向（過濾電場的方向與地下水流向有關(guān)）u 確定水庫、堤壩的漏水位置；u 尋找含水破碎帶或確定斷層位置；3.1.3 自然電場法的應(yīng)用3N4N1M2M3M4M1N2NA3N4N1M2M3M4M1N2N+-+A自然電場法確定地下水的流向的環(huán)形觀測法（左）和電位差方圖（右）直徑為2倍潛水面深電位差方位圖長軸方向指示了該區(qū)地下水流的總方向?yàn)楸睎|向。西北

14、部緊鄰黃河邊地下潛水補(bǔ)給黃河。3.1.3 自然電場法的應(yīng)用215210205200190180170160150140130135145155125115120110105河黃潛水補(bǔ)給黃河地下水流向210等水位線流向方位觀測點(diǎn)位鐵路自然電場法確定某區(qū)域地下水的流向p自然電場法確定地下水流向u 黃河某段附近；u 過濾電場方向與地下水流向有關(guān)）u 地下水整體流向?yàn)楸睎|向；p自然電位法進(jìn)行礦產(chǎn)勘探u 地點(diǎn)：青海某礦區(qū)u 礦種：已知銅礦點(diǎn)；u 普查：發(fā)現(xiàn)12個(gè)異常體；u 鉆探：驗(yàn)證8個(gè)為礦致異常。3.1.3 自然電場法的應(yīng)用2000-200-400130140150160170測線N35EZK3013

15、14610012ZK8QV/mV2000-200-400130 140150160170測線81V/mV180QP458046ZK377374ZK6Q 第四系覆蓋P 板巖 超基性巖 礦體464線自電、地質(zhì)綜合剖面圖488線自電、地質(zhì)綜合剖面圖本章的主要內(nèi)容p 3.1 自然電場法 p 3.2 電阻率法電阻率法p 3.3 充電法p 3.4 激發(fā)極化法p 3.5 電磁法電阻率法：電阻率法：是傳導(dǎo)類電法勘探方法之一。建立在地殼中各種巖礦石具有各種導(dǎo)電性差異的基礎(chǔ)上，通過觀測和研究與這些差異有關(guān)的天然電場或人工電場的分布規(guī)律，從而達(dá)到查明地下構(gòu)造或者尋找有用礦產(chǎn)的目的一類物探方法。3.2 電阻率法o 內(nèi)

16、容提要內(nèi)容提要n 3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論電阻率法的基礎(chǔ)理論n 3.2.2 電阻率法的儀器和裝備n 3.2.3 電剖面法及其應(yīng)用實(shí)例n 3.2.4 電測深法及其應(yīng)用實(shí)例3.2 電阻率法（1 1）巖（礦）石）巖（礦）石的電阻率的電阻率電阻：電阻：導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小稱為電阻。電阻率：電阻率：單位長度、單位截面積的材料的電阻大小稱為該材料的電阻率。電阻率的基本公式：電阻率的基本公式：lsRslRIsl電阻率單位：電阻率單位：SISI制制電阻R（）長度（m）截面積（m2）電阻率（m）3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論物質(zhì)的導(dǎo)電機(jī)制：物質(zhì)的導(dǎo)電機(jī)制：u 溶液：帶電離子；u 金屬導(dǎo)體：自由電子；如

17、自然銅、金、銀和石墨，電阻率低u 半導(dǎo)體：“空穴”導(dǎo)電；大多數(shù)金屬硫化物，金屬氧化物體，電阻率較低u 固體電解質(zhì)：離子導(dǎo)電，絕大多數(shù)造巖礦物。如石英、云母、方解石、長石等，電阻率高。3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論主要主要巖礦石電阻率及其變化范圍巖礦石電阻率及其變化范圍u 沉 變 細(xì)脈狀u 巖巖礦石的孔隙度、濕度礦石的孔隙度、濕度孔隙度，含水量，電阻率風(fēng)化帶、破碎帶，含水量，電阻率u 水溶液水溶液礦化度礦化度礦化度，電阻率3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論u 溫度溫度溫度T ，溶解度，離子活性，電阻率結(jié)冰時(shí)，電阻率u 壓力壓力壓力，孔隙度，電阻率超過壓力極限，巖石破碎，電阻率u 構(gòu)造構(gòu)造層的影響層的

18、影響層狀構(gòu)造巖石，其電阻率具有非各向同性特征，即沿層理方向的電阻率小于垂直沿層理方向的電阻率。1 2 n t3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論均勻各向同性半空間：均勻各向同性半空間：設(shè)大地表面為水平面，上屆面與不導(dǎo)電的空氣接觸，介質(zhì)充滿整個(gè)地下半空間，且電阻率在介質(zhì)中處處相等，這樣的介質(zhì)稱為均勻均勻各向同性半空間各向同性半空間。（2）均勻各向同性半空間點(diǎn)電源的電場 物理學(xué)中，恒定電場是用三個(gè)相互有聯(lián)系的物理量U U（電位）、E E（電場強(qiáng)度）和 j j（電流密度）來描述的，其間的關(guān)系為： du = - E dr ， E = j 3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論地面 空氣空氣0zxyo供電電極：供電電

19、極： 為建立地下電場，用兩個(gè)電極（例如A、B）向地下供電。這兩個(gè)接地的電極（A、B）稱為“供電電極供電電極”。點(diǎn)電源：點(diǎn)電源：當(dāng)供電電極供電電極的大小比它們與觀測點(diǎn)的距離小得多時(shí)，可以把兩個(gè)供電電極供電電極看成兩個(gè)“點(diǎn)點(diǎn)”，故又將它們稱為“點(diǎn)電源點(diǎn)電源”。3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論地面空氣空氣ABP均勻半空間條件下兩個(gè)供電電極激發(fā)的電流場示意圖p 單個(gè)點(diǎn)電源的電場單個(gè)點(diǎn)電源的電場 設(shè)在地面A點(diǎn)向地下供電，電流強(qiáng)度為I，地下半空間的電阻率為。地下距A為r的點(diǎn)M處的電流密度為：2()2MIrjr AMrr:電場強(qiáng)度為：rrrIjEM222-2IdUdrr電位為：3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論U

20、 E0 x均勻各項(xiàng)同性半空間電位與電場分布地面空氣空氣AB Mr+I2IUCr對上式兩邊積分得：當(dāng)r ，U= 0，則C =0,代入上式得:2IUr3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論單個(gè)點(diǎn)電源在均勻各項(xiàng)同性半空間的電位分布問題與思考1：如左下圖，在A點(diǎn)供正電流時(shí)，A與M的電位差是多少呢？地面空氣空氣AB Mr+I12AMIUAM問題與思考2：如左下圖，在A點(diǎn)供負(fù)電流時(shí)，A到M的電位差是又多少呢？12AMIUAM p 兩兩個(gè)異性點(diǎn)電源的個(gè)異性點(diǎn)電源的電場電場 當(dāng)觀測點(diǎn)距離兩個(gè)接地電極之間的距離都不能看作是無窮遠(yuǎn)時(shí)，則觀測點(diǎn)處的電場相當(dāng)于兩個(gè)異性點(diǎn)源的電場的疊加。3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論12AMI

21、UAM12BMIUBM 112MABIAMBMU空氣空氣AM+I地面Br-I兩個(gè)異性點(diǎn)電源的疊加電場及其等位線（右圖中實(shí)線為等位線，虛線為電流線）A與B點(diǎn)連線方向的電位與電場強(qiáng)度變化曲線A與B平面和剖面的電位及電流線分布3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論任意點(diǎn)任意點(diǎn) M M 處的電位及電場強(qiáng)度：處的電位及電場強(qiáng)度：任意點(diǎn)任意點(diǎn) M M 處的電位及電場強(qiáng)度：處的電位及電場強(qiáng)度：2211()211()2ABMMMMIUUUAMBMIAMBMEAMAMBMBM電場與電位分布特點(diǎn)：電場與電位分布特點(diǎn)： 地下電流場在供電電極附近分布極不均勻，其值趨于無限大； 在兩極之間的中間地段，電場的分布較均勻，變化較平

22、緩。 在AB 的中點(diǎn)，U = 0，中點(diǎn)左邊U為正，右邊U為負(fù)； AB 的中點(diǎn)上，電場E出現(xiàn)極小值。3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論問題與思考：在利用AB 向地下供電時(shí)電流能傳到多深的位置呢？p 地下地下電流沿電流沿深度方向的深度方向的分布規(guī)律分布規(guī)律A(I)B(-I)MhOLLAMjhjBMj=ABhMMjjj222 ()ABhMIjjLh223/22cos()AhhILjjLh沿深度變化規(guī)律：沿深度變化規(guī)律：AB中垂線上任意一點(diǎn)M處 j 的大小，除與I 有關(guān)外，還與M點(diǎn)的深度（h）及電極距大小有關(guān)。當(dāng): h， 0hj 當(dāng): h0，021IjL3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論問題與思考：在AB的中

23、垂線上地下的什么深度電流取得最大值？22225/220()hjIhLLhL2/hL 3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論最佳電極距：最佳電極距：即當(dāng) 或者 時(shí)， AB AB 中心距地面h深度處的電流密度最大。該供電電極距AB 稱為最佳最佳電電極距極距。實(shí)際意義：實(shí)際意義：指導(dǎo)野外勘探工作設(shè)計(jì)，選擇合理的供電極距。當(dāng)勘探目標(biāo)體的深度一定時(shí)，采用多大的供電極距最合適。例如：例如：要使100m深處的電流密度最大，則AB AB 極距應(yīng)大于或等于140m。hAB22/hL 當(dāng)：（3 3）電阻率公式及視電阻率）電阻率公式及視電阻率p 均勻介質(zhì)條件下的電阻率公式均勻介質(zhì)條件下的電阻率公式3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)

24、理論均勻半空間條件下地表電位差測量示意圖地面空氣空氣ABPMNUM、N處的電位：11(-)2MIUAMBM11(-)2NIUANBN1111()2MNMNIUUUAMBMANBN21111MNUIAMANBMBN3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論21111-KAMANBMBN令裝置系數(shù)：裝置系數(shù)：因K是與測量裝置中各電極對應(yīng)位置的相關(guān)量，稱為裝置系數(shù)，也稱排列系數(shù)。電阻率公式的實(shí)際意義：電阻率公式的實(shí)際意義：實(shí)際勘探中，只需要通過AB向地下供電，在地面測得MN之間的電位差U，即可根據(jù)已知供電電流I得到地下介質(zhì)的電阻率。各向同性條件下，介質(zhì)電阻率與裝置系數(shù)K和供電電流I大小無關(guān)。MNUKI均勻介質(zhì)電

25、阻率公式均勻介質(zhì)電阻率公式p 非均勻條件下的大地電流場及視電阻率非均勻條件下的大地電流場及視電阻率地電斷面：地電斷面：根據(jù)地下地質(zhì)體電阻率的差異電阻率的差異而劃分界線的斷面劃分界線的斷面。3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論現(xiàn)象與規(guī)律：現(xiàn)象與規(guī)律：高高阻體阻體具有向其外部排斥排斥電流電流的作用； 低阻體低阻體具有向其內(nèi)部吸引電流吸引電流的作用。 （a）均勻空間的電流場 （b）均勻空間中的低阻體 （c）均勻空間中的高阻體不同地電斷面對應(yīng)的電流場分布示意圖視電阻率：視電阻率：當(dāng)?shù)乇聿凰交蛘叩叵码娮杪史植疾痪鶆驎r(shí)，仍然采用均勻介質(zhì)中的供電方式及測量方式，并采用均勻條件下的電阻率計(jì)算公式計(jì)算得到的電阻率值

26、，既不是地下某一地質(zhì)體的電阻率，也不是巖石的背景電阻率，而是電場有效作用范圍內(nèi)所有介質(zhì)電阻率的綜合影響值，因此稱為“視電阻率”，用符號s表示，即：MNsUKI 視電阻率視電阻率 在電場有效作用范圍內(nèi)各種地質(zhì)體電阻率在電場有效作用范圍內(nèi)各種地質(zhì)體電阻率的綜合影響值。的綜合影響值。2313.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論p 均勻大地與非均勻大地條件下的電流場對比圖解均勻大地與非均勻大地條件下的電流場對比圖解均勻大地與層狀含高阻棱柱體的地電斷面及其電流場圖像對比3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論不同電阻率分布的兩層均勻大地地電斷面及其電流場圖像對比p 均勻大地與非均勻大地條件下

27、的電流場對比圖解均勻大地與非均勻大地條件下的電流場對比圖解3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論結(jié)論：結(jié)論：剖面曲線的變化曲線的變化能清楚地反映出地下導(dǎo)電性不均勻體的位置導(dǎo)電性不均勻體的位置及電阻電阻率的相對高低率的相對高低。這是利用電阻率法進(jìn)行勘探的理論基礎(chǔ)。AM NBs / 11.0AM NBs / 11.0AM NBs / 11.0121（a）均勻空間的電流場 （b）均勻空間中的低阻體 （c）均勻空間中的高阻體視電阻率與地電斷面性質(zhì)及地電斷面中電流分布示意圖（3 3）影響視電阻率的因素）影響視電阻率的因素u 電極裝置類型及電極距的大?。籾 測點(diǎn)相對于地質(zhì)體的位置；u 電場有效作用范圍內(nèi)各種地質(zhì)體

28、的真電阻率；u 各地質(zhì)體的分布狀態(tài)（即形狀、大小、埋深及相對位置）。 電極裝置：電極裝置：供電電極（AB）及測量電極（MN）的排列形式和移動(dòng)方式。又可以分為電剖面裝置和電測深裝置。 3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論o 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論n 3.2.2 電阻率法的儀器和裝備電阻率法的儀器和裝備n 3.2.3 電剖面法及其應(yīng)用實(shí)例n 3.2.4 電測深法及其應(yīng)用實(shí)例3.2 電阻率法回顧：回顧：視電阻率的計(jì)算公式 IUkMNs3.2.2 電阻率法的儀器和裝備測量儀器：電位差計(jì)或接收機(jī)；電位差計(jì)或接收機(jī)；測量電極：銅棒或不極化電極，導(dǎo)線等銅棒或不極化電極，導(dǎo)線等。測距定點(diǎn)

29、：GPS、測繩或皮尺、測繩或皮尺。供電電極：鐵棒或銅棒電極鐵棒或銅棒電極供電設(shè)備：發(fā)送機(jī)、供電導(dǎo)線、供電電源發(fā)送機(jī)、供電導(dǎo)線、供電電源。裝備特點(diǎn)：裝備特點(diǎn)：供電設(shè)備：供電設(shè)備：采用干電池（電池箱）、蓄電池、發(fā)電機(jī)+整流電源；發(fā)送機(jī)和接收機(jī)：發(fā)送機(jī)和接收機(jī)：可以是分體（短導(dǎo)線） ，可以是一體機(jī)（長導(dǎo)線）；采集方式：采集方式：單機(jī)單點(diǎn)依次采集，單機(jī)陣列自動(dòng)采集等。工作模式：工作模式：多功能、多參數(shù)一體化，自動(dòng)智能補(bǔ)償與校正。多功能直流電法儀多功能直流電法儀，主要用途與功能，主要用途與功能: :堤防隱患探測（如江河大堤蟻穴、鼠洞和軟弱夾層及裂縫探測）；煤礦采空區(qū)、人防工程及溶洞勘探；廠房、公路、橋梁

30、、鐵路地基；水文、工程、環(huán)境地質(zhì)勘探；山體滑坡等地災(zāi)隱患勘探。金屬與非金屬礦產(chǎn)勘探；地?zé)豳Y源勘探。等等。DL12-2A型高密度電法儀3.2.2 電阻率法的儀器和裝備3.2.2 電阻率法的儀器和裝備E60EM多功能電法工作站多功能電法工作站W(wǎng)DDS數(shù)字電阻率儀數(shù)字電阻率儀o 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論n 3.2.2 電阻率法的儀器和裝備n 3.2.3 3.2.3 電剖面法及其應(yīng)用實(shí)例電剖面法及其應(yīng)用實(shí)例n 3.2.4 電測深法及其應(yīng)用實(shí)例3.2 電阻率法電極裝置：電極裝置：供電電極（AB）及測量電極（MN）的排列形式和移動(dòng)方式。又 可以分為電剖面裝置和電測深裝置。電剖面法

31、：電阻率剖面法簡稱電剖面法。電剖面法常用的電極裝置：電剖面法常用的電極裝置：u 二極裝置；u 三極裝置；u 聯(lián)合剖面裝置；u 對稱四極裝置；u 中間梯度裝置；u 偶極-偶極裝置3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用問題與思考：問題與思考：在電法勘查中，為在電法勘查中，為什么需要這么多種裝置呢？什么需要這么多種裝置呢？不同的測量裝置可以獲得地下異不同的測量裝置可以獲得地下異常體的不同側(cè)面的信息及特征，常體的不同側(cè)面的信息及特征，為解決不同的地質(zhì)問題，常采用為解決不同的地質(zhì)問題，常采用不同的裝置類型。不同的裝置類型。3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用電剖面法常用的電極裝置示意圖二極裝置三極裝置聯(lián)合剖面裝置

32、對稱四極裝置偶極-偶極裝置中間梯度裝置裝置特點(diǎn)裝置特點(diǎn)：各活動(dòng)電極間距離保持不變，使整個(gè)或部分裝置沿著測線移動(dòng)，逐點(diǎn)測量視電阻率的值s。所得到的剖面曲線是反映測線下某一深度范圍內(nèi)不同電性介質(zhì)沿水平方向的分布情況。裝置特點(diǎn)：AO=BO； MO=NO；OC 5AO ABCMNO(I)(-I)跑極特點(diǎn)跑極特點(diǎn)：C極固定，為無窮遠(yuǎn)極，A、M、N、B間保持距離不變，四個(gè)極沿測線同時(shí)移動(dòng)，逐點(diǎn)進(jìn)行測量，測點(diǎn)為M、N的中點(diǎn)O。測量結(jié)果：測量結(jié)果：兩條s曲線。場源特點(diǎn)：場源特點(diǎn)：點(diǎn)電源場。)MNB(IUk)AMN(IUkBBMNBBsAAMNAAs=MNANAM2kkBA=p 聯(lián)合剖面法聯(lián)合剖面法3.2.3

33、電阻率剖面法及其應(yīng)用視電阻率視電阻率 ：聯(lián)合剖面電極裝置示意圖視電阻率曲線特點(diǎn)：視電阻率曲線特點(diǎn)：u兩條曲線鏡像對稱；u有正交點(diǎn)（低阻交點(diǎn)）；u正交點(diǎn)位置指示地下異常水平中心；u交點(diǎn)左右曲線明顯分開；u正交點(diǎn)左右兩側(cè)被兩條曲線包圍的面積近似相等；模型：模型：直立低阻薄脈狀體3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用正交點(diǎn)：正交點(diǎn)：交點(diǎn)左側(cè)sA立曲線值大于sB值，該交點(diǎn)稱為正交點(diǎn)；反交點(diǎn)：反交點(diǎn)：交點(diǎn)左側(cè)sA立曲線值小于于sB值，該交點(diǎn)稱為正交點(diǎn)；低阻脈狀體聯(lián)合剖面視電阻率異常曲線直立高阻脈狀體上聯(lián)合剖面視電阻率曲線3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用視電阻率曲線特點(diǎn)：視電阻率曲線特點(diǎn)：u兩條曲線不對稱；u有

34、反交點(diǎn)（高阻交點(diǎn)），有時(shí)不易辨認(rèn)；u反交點(diǎn)位置不一定能指示地下異常水平中心；u反交點(diǎn)左右曲線分開不明顯；模型：模型：直立高阻薄脈狀體模型：模型：傾斜低阻薄脈脈狀體 視電阻率曲線視電阻率曲線不對稱不對稱，交點(diǎn)兩側(cè)被兩條曲線所圍的面積不相等面積不相等。薄脈薄脈向兩條曲線所圍面積較大的一側(cè)傾斜面積較大的一側(cè)傾斜。 3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用1.00.5s/0AMNB30 x1.00.5s/0AMNB60 x1.00.5s/0AMNB90 x不同傾斜角度低阻薄脈狀體上的聯(lián)合剖面視電阻率曲線特殊應(yīng)用：特殊應(yīng)用：判斷脈狀體的傾向 采用不同不同極距進(jìn)行極距進(jìn)行聯(lián)合剖面觀測，利用交點(diǎn)交點(diǎn)的的位移位移判斷

35、脈狀體傾向傾向。3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用利用不同極距所測聯(lián)合剖面曲線交點(diǎn)位移判斷脈狀體的傾斜方向應(yīng)注意的問題：應(yīng)注意的問題： 上面所討論的是理想情況（如地形水平、圍巖電性均勻）下的聯(lián)合剖面s曲線的特征。 實(shí)際情況復(fù)雜時(shí)，如圍巖電性不均勻，就會(huì)引起MN 的變化；地形起伏可引起MN的變化，造成s曲線的復(fù)雜化。 如純地形起伏使得聯(lián)合剖面曲線出現(xiàn)“正交點(diǎn)正交點(diǎn)”（山谷）或“反交點(diǎn)反交點(diǎn)”（山脊地形），在解釋中應(yīng)引起注意。 3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用均勻空間純起伏地形聯(lián)合剖面裝置視電阻率曲線山脊地形山谷地形出現(xiàn)“正交點(diǎn)正交點(diǎn)”出現(xiàn)“反交點(diǎn)反交點(diǎn)”聯(lián)合剖面法的

36、應(yīng)用：聯(lián)合剖面法的應(yīng)用： 主要用于探測產(chǎn)狀陡傾的良導(dǎo)薄脈（礦脈、斷層、含水破碎帶）及良產(chǎn)狀陡傾的良導(dǎo)薄脈（礦脈、斷層、含水破碎帶）及良導(dǎo)球狀礦體。導(dǎo)球狀礦體。3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用p 中間梯度法中間梯度法裝置特點(diǎn)：裝置特點(diǎn)：采用采用四極四極AMNBAMNB裝置裝置，A、B供電,固定不動(dòng)固定不動(dòng)；M、N兩電極測量，MN=(1/501/30)AB，跑極特點(diǎn)：跑極特點(diǎn)：M、N在AB中部 (1/21/3)AB范圍內(nèi)同時(shí)移動(dòng)，逐點(diǎn)進(jìn)行測量，測點(diǎn)測點(diǎn)為MNMN的中點(diǎn)的中點(diǎn)。3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用(AB/2AB/3)(AB/6)AB MN中間梯度法電極裝置示意圖IUkMNsBNBMANA

37、Mk11-1-12裝置系數(shù)：裝置系數(shù)：k 不是恒定的，而是逐點(diǎn)變化的。3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用視電阻率：視電阻率：2011 0 AB該裝置稱為“復(fù)合對稱四極剖面法復(fù)合對稱四極剖面法”。裝置優(yōu)勢：裝置優(yōu)勢：可以了解同一剖面上同一剖面上兩種不同深度兩種不同深度范圍內(nèi)導(dǎo)電性有差異的地質(zhì)范圍內(nèi)導(dǎo)電性有差異的地質(zhì)體的分布情況體的分布情況。3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用AB MNOABABMN對稱剖面法/復(fù)合對稱剖面法與中間梯度法電極裝置對比圖中間梯度法與對稱剖面法對比：中間梯度法與對稱剖面法對比： 低阻薄脈上的對稱剖面法 異常不如聯(lián)合剖面法的異常反映明顯。因此，一般不用對稱四極剖面法尋找低阻的

38、薄脈狀地質(zhì)體。S3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用對稱剖面法與聯(lián)合剖面法視電阻率曲線關(guān)系 1 1 0 1 sB sA s sABx )(21BsAsABs+= 根據(jù)場的疊加原理，易證明對稱剖面法的 為聯(lián)合剖面法兩個(gè)視電阻率（ 和 ）值的平均值，即： AsBsABs中間梯度法與對稱剖面法對比：中間梯度法與對稱剖面法對比： 對稱剖面法與中間梯度法都屬于兩個(gè)異性點(diǎn)電源的場兩個(gè)異性點(diǎn)電源的場，測量電極都為于剖面的中部，屬均勻場，s 異常曲線的特點(diǎn)與中間梯度法類似。但s曲線比中間梯度的s曲線復(fù)雜，且生產(chǎn)效率低。結(jié)論：一般結(jié)論：一般能用中間梯度法解決的問題，就不用對稱四極剖面法。能用中間梯度法解決的問題，就

39、不用對稱四極剖面法。3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用兩種兩種不同電阻率的巖層接觸帶上對稱四極剖面法不同電阻率的巖層接觸帶上對稱四極剖面法s s曲線特征分析：曲線特征分析：曲線1：為A、B過小，s主要反映復(fù)蓋層的電阻率；曲線2：為A、B過大，即使測點(diǎn)距離接觸面很遠(yuǎn)時(shí)，接觸面另一側(cè)巖石已對曲線產(chǎn)生影響，使得曲線中間的傾斜部分很長，難以準(zhǔn)確判斷接觸帶位置；曲線3：為A、B極距合適，s曲線變化明顯，可根據(jù)曲線的拐點(diǎn)位置來確定接觸帶的位置。3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用巖層接觸帶上不同供電極距的對稱剖面視電阻率曲線 s 1 2 0 2310 1 2x 在探測基巖起伏探測基巖起伏以及地下只有一個(gè)電性界面

40、的背斜或向斜構(gòu)造背斜或向斜構(gòu)造時(shí)，往往在不同的地質(zhì)情況下得到類似類似的對稱四極剖面法s曲線。11221 2sssABsABsABsAB高阻向斜（基巖凹陷）低阻背斜（基巖隆起）對稱剖面法的 s 曲線（1 1）判斷基巖相對覆蓋層是高阻還是低阻）判斷基巖相對覆蓋層是高阻還是低阻（2 2）根據(jù)大極距曲線形態(tài)勾畫基巖起伏）根據(jù)大極距曲線形態(tài)勾畫基巖起伏3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用利用復(fù)合對稱四極剖面法復(fù)合對稱四極剖面法有助于解決基底的起伏問題。若基巖為高阻向斜， 曲線在 曲線的下方；A Bs若基巖為低阻背斜， 曲線在 曲線的上方；這是因?yàn)樾O距時(shí) 曲線反映較淺處巖層的電性較淺處巖層的電性情況。 對稱

41、四極剖面法的實(shí)際應(yīng)用：對稱四極剖面法的實(shí)際應(yīng)用：研究研究覆蓋層下的覆蓋層下的基巖起伏基巖起伏（向斜或背斜）和對水文、工程地質(zhì)提供有（向斜或背斜）和對水文、工程地質(zhì)提供有關(guān)關(guān)疏松層中電性不均勻體的分布疏松層中電性不均勻體的分布以及以及疏松層下的地質(zhì)構(gòu)造疏松層下的地質(zhì)構(gòu)造、劃分、劃分接觸帶、接觸帶、尋找尋找厚巖層（礦體）厚巖層（礦體）等。等。A BsA BsA BsA Bs3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用實(shí)例實(shí)例1 1：用對稱四極剖面法尋找地下：用對稱四極剖面法尋找地下古河道古河道3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用物性：物性：古河道兩側(cè)以及下部巖石由砂粘土組成，電阻率較低；古河床中充填的砂卵石則為高

42、阻。目的：目的：查明古河道的大致位置及走向；方法：方法：對稱四極剖面法。問題：問題：還有什么裝置能實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)？還有什么裝置能實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)？實(shí)例實(shí)例2 2：用：用復(fù)合對稱四極剖面法確定基巖的相對復(fù)合對稱四極剖面法確定基巖的相對起伏起伏 3.2.3 電阻率剖面法及其應(yīng)用用復(fù)合對稱四極剖面法了解基巖起伏的實(shí)測剖面曲線1覆蓋層 2卵石 3花崗巖目的：目的：查明基巖起伏以便為工程地質(zhì)提供有用資料。方法：方法：復(fù)合對稱四極剖面法。o 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 3.2.1 電阻率法的基礎(chǔ)理論n 3.2.2 電阻率法的儀器和裝備n 3.2.3 電剖面法及其應(yīng)用實(shí)例n 3.2.4 電測深法及其應(yīng)用實(shí)例電測深法及其應(yīng)

43、用實(shí)例3.2 電阻率法電剖面法：電剖面法：是在測量過程中保持AB不變，使整個(gè)或部分裝置沿測線移動(dòng)，逐點(diǎn)觀測，以了解某一深度范圍內(nèi)不同電性體沿水平方向沿水平方向的分布。電測深法：電測深法：是在同一點(diǎn)上同一點(diǎn)上逐次擴(kuò)大供電電極距，使探測深度逐漸增大，以此來得到觀測點(diǎn)處沿垂直方向沿垂直方向上由淺到深的s變化情況。p 電測深法電測深法概述概述3.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用回顧：回顧：地下電流沿深度的分布規(guī)律BMAMhjjjBMAhjhLIj)(2222/322)(hLLIjh2/hL A（I）B（-I）MhOLLAMjhjBMj最佳供電極距為：最佳供電極距為：3.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用最佳供電

44、極距的實(shí)際意義：最佳供電極距的實(shí)際意義：不斷增加供電極距AB，理論上可以讓不同的h深度處的電流密度最大，在地面同一點(diǎn)進(jìn)行測量，能有效獲取不同深部位置的視電阻率信息。p 電測深法電測深法的原理的原理電測深法：即電阻率電阻率垂向測深垂向測深。是利用巖礦石的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，分析電性不同的巖層沿垂向分布沿垂向分布情況的一種電阻率方法。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 采用在同一測點(diǎn)上逐次擴(kuò)大供電極距，使探測深度逐漸加大，從而得到觀測點(diǎn)處視電阻率s沿垂直方向沿垂直方向上的變化情況電測深法主要用于探測水平（或傾角不超過電測深法主要用于探測水平（或傾角不超過20）產(chǎn)狀的不同電性層的產(chǎn)狀的不同電性層的分布（如斷裂帶、含水破碎帶

45、等）分布（如斷裂帶、含水破碎帶等）3.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用OABMNIUkMNsMNANAMk視電阻率及裝置系數(shù)：通常采用對稱四級裝置裝置特點(diǎn)：四極對稱：AO=BO; MO=NO，測深點(diǎn)（或記錄點(diǎn)）O不動(dòng)，供電極距AB不斷對稱擴(kuò)大（保持AO=BO），每改變一次AB極距，測量一個(gè)深度的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)垂向測深。3.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用裝置系數(shù)k隨電極距的逐次擴(kuò)大而改變。電測深曲線電測深曲線:視電阻率s隨供電極距（AB/2）變化的曲線稱為電測深曲線。電測深曲線的特點(diǎn)：（1）每個(gè)電測深點(diǎn)每個(gè)電測深點(diǎn)均可以得到一條電測深曲線；（2）電測深曲線通常以AB/2為橫坐標(biāo)，以s為縱坐標(biāo)，繪制在模

46、數(shù)為6.25cm的雙對數(shù)坐標(biāo)紙雙對數(shù)坐標(biāo)紙上。3.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用300200100806050403020101515030020010080605040302010 15150MN/2=0.5MN/2=3MN/2=126543211.587某測深點(diǎn)的電測深曲線AB / 2sp 電測深電測深曲線的類型曲線的類型二層斷面的電測深曲線類型12h1h221GAB / 21212h1h212s45AB / 22h21h11s3.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用p 三三層斷面的電測深曲線類型層斷面的電測深曲線類型12h12h2h3AB/2AB/2 3 3 2 2 1 1H H123131223

47、12h12h2h312h12h2h312h12h2h3AB / 2AB / 2K K 2 2 1 1 3 3AB / 2A 3 3 1 1 2 2AB / 2Q 1 1 3 3 2 23.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用ssssp 多層斷面的電測深曲線類型多層斷面的電測深曲線類型由四層四層電性層組成的地電斷面，按相鄰各層電阻率的組合關(guān)系相鄰各層電阻率的組合關(guān)系，其電測深曲線有8 8種不同的種不同的類型；類型；每種電測深曲線的類型由兩個(gè)字母兩個(gè)字母表示。第一個(gè)字母第一個(gè)字母表示斷面中的前三層前三層（即第一、二、三層）所對應(yīng)的電測深曲線類型，第二個(gè)字母第二個(gè)字母表示斷面中的后三層后三層（即第二、三、四

48、層）所對應(yīng)的電測深曲線類型。3.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用1234h1h2h3h4HKHA例如：HK（124） HA（1232220003=101=5021004=204=203.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用1234567891011123451浮土浮土2砂石層砂石層3黏土層黏土層4砂頁巖層砂頁巖層5花崗巖花崗巖深度深度/m地質(zhì)地質(zhì)-電學(xué)斷面圖電學(xué)斷面圖520003=101=5021004=204=20某地四極剖面曲線與綜合地電斷面對比圖AB / 2=5AB / 2=60AB / 2=101234567891011s0501001503.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用某地電測深等值線圖與綜合地

49、電斷面對比圖1234567891011123451浮土浮土2砂石層砂石層3黏土層黏土層4砂頁巖層砂頁巖層5花崗巖花崗巖深度深度/m地質(zhì)地質(zhì)-電學(xué)斷面圖電學(xué)斷面圖520003=101=5021004=204=201001234567891011025010050200300500100050302050302010050301502050150200AB/2“電測深法電測深法”應(yīng)重點(diǎn)掌握如下應(yīng)重點(diǎn)掌握如下3 3點(diǎn)：點(diǎn)：u 電測深法的應(yīng)用條件u 根據(jù)地電斷面能確定電測深曲線的類型，并能定性的繪出電測深曲線；u 對單獨(dú)一條電測深曲線，能判斷出其類型，并能根據(jù)其類型推斷地下電性層的層數(shù)、各相鄰層間電阻

50、率的相對大小及第一層和底層的電阻率值。3.2.4 電阻率測深法及其應(yīng)用本章的主要內(nèi)容p 3.1 自然電場法 p 3.2 電阻率法p 3.3 充電法充電法p 3.4 激發(fā)極化法p 3.5 電磁法充電法：充電法：是一種電位勘探方法。主要是對地面上、坑道內(nèi)或者鉆孔中已經(jīng)揭露的良導(dǎo)體直接充電，以解決某些地質(zhì)問題的一種電法勘探方法。充電法的提出： 具有良好導(dǎo)電性的地質(zhì)體有露頭但不知道其分布情況，如礦體是否相連；礦體走向、產(chǎn)狀；盲礦；地下水流速、流向；滑坡3.3 充電法o 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 3.3.1 充電法的基本原理充電法的基本原理n 3.3.2 充電法的設(shè)備和工作方法n 3.3.3 充電法的基本圖件

51、n 3.3.4 充電法的應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例3.3 充電法充電：充電：對鉆井、坑道等人工揭露或天然露頭的良導(dǎo)體上接一供電電極（A），另一供電電極（B）置于離充電體很遠(yuǎn)的地方（稱為無窮遠(yuǎn)極），對良導(dǎo)體持續(xù)供電，該過程被稱為對良導(dǎo)體充電。充電體的電場：充電體的電場：對良導(dǎo)體充電時(shí)，充電體相當(dāng)于一個(gè)大的供電電極，在其周圍形成類似于點(diǎn)電源的電場，稱為充電體的電場。3.3.1 充電法的基本原理對良導(dǎo)體充電以及建立的電場示意圖充電法：充電法：對地下良導(dǎo)體進(jìn)行充電，以建立地下電流場，在地面觀測各點(diǎn)電位或電位梯度，實(shí)現(xiàn)對良導(dǎo)體進(jìn)行勘探方法稱為充電法。3.3.1 充電法的基本原理等位體和等位面：等位體和等位面：理

52、想條件下（即0 =0或0)，電位在導(dǎo)體內(nèi)及表面處處相等，不產(chǎn)生電壓降，故稱導(dǎo)體為一個(gè)“等位體”，其表面為“等電位面”，也稱等位面。良導(dǎo)體充電后電位以及電位梯度曲線等位面特征：等位面特征：在充電體表面附近，電位面的形狀與充電體的形狀一致。遠(yuǎn)離充電體，等位面趨于圓形。V/xVOV/xVxBBAA(b)(a)0=03.3.1 充電法的基本原理電位與電位梯度特征電位與電位梯度特征：電位剖面曲線對稱；電位梯度曲線反對稱，即在充電體頂部中心，電位梯度為零，其正、負(fù)極值對應(yīng)于充電體邊緣部分。水平脈狀良導(dǎo)體和垂直脈狀良導(dǎo)體充電電位與電位梯度曲線情況一：充電體為脈狀良導(dǎo)體，呈水平或垂直展布情況一：充電體為脈狀良

53、導(dǎo)體，呈水平或垂直展布。UUx/PUUx/P情況二：充電體為脈狀良導(dǎo)體，呈傾斜狀情況二：充電體為脈狀良導(dǎo)體，呈傾斜狀。電位與電位梯度特征電位與電位梯度特征：電位及電位梯度剖面曲線均不對稱；電位曲線的極極大點(diǎn)大點(diǎn)與電位梯度的零值點(diǎn)零值點(diǎn)均向傾斜方向位移；電位曲線在傾斜一邊曲線平緩，在傾斜相反方向曲線較陡；電位梯度曲線在傾斜一邊曲線平緩，梯度絕對值?。辉趦A斜相反方向曲線陡，梯度絕對值大。垂直脈狀良導(dǎo)體與傾斜脈狀良導(dǎo)體充電電位與電位梯度曲線3.3.1 充電法的基本原理UUx/PUUx/P情況三：導(dǎo)體不是情況三：導(dǎo)體不是等位體（即等位體（即0 0）。）。電位與電位梯度特征電位與電位梯度特征： 充電后，

54、充電體上各點(diǎn)的電位并非都相等；當(dāng)充電點(diǎn)位于不等位體邊緣時(shí)，電位及電位梯度曲線都不對稱；當(dāng)充電點(diǎn)位于不等位體的中心時(shí)，電位及電位梯度曲線均成對稱分布。3.3.1 充電法的基本原理V/x1208040 0020406080f(Hz)100642 0V100642 0V020406080f(Hz)1001208040 0642 0AAV/x充電法的資料解釋應(yīng)注意的問題： 充電導(dǎo)體自身的電阻率（是否滿足理想導(dǎo)體的條件） 充電體與圍巖電阻率差異（是否滿足0 圍 ）； 充電點(diǎn)的位置。充電法的勘探目的：充電法的勘探目的：利用電位或電位梯度等位線分布規(guī)律，查明良導(dǎo)體的空間分布形態(tài)、產(chǎn)狀及延伸。3.3.1 充電

55、法的基本原理o 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 3.3.1 充電法的基本原理n 3.3.2 充電法的設(shè)備和工作方法充電法的設(shè)備和工作方法n 3.3.3 充電法的基本圖件n 3.3.4 充電法的應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例3.3 充電法充電法的設(shè)備充電法的設(shè)備 與電阻率法相同野外工作方法：兩種野外工作方法：兩種。3.3.2 充電法的設(shè)備與工作方法（1 1） 電位觀測法電位觀測法：N N 極置于距充電體足夠遠(yuǎn)的某一固定基點(diǎn)上。M M 極沿測線逐點(diǎn)移動(dòng)，觀測各測點(diǎn)相對于固定基點(diǎn)的電位差，即為該點(diǎn)的電位值。流動(dòng)電極固定電極電位差計(jì)NM測線及測點(diǎn)良導(dǎo)體AB充電法的電位觀測法（2 2）電位梯度觀測法電位梯度觀測法：MN MN

56、置于同一測線上，保持相對位置和間距不變，沿測線逐點(diǎn)移動(dòng)，計(jì)算電位梯度v /x = vMN /MN3.3.2 充電法的設(shè)備與工作方法流動(dòng)電極電位差計(jì)NM測線及測點(diǎn)良導(dǎo)體AB充電法的電位梯度觀測法o 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 3.3.1 充電法的基本原理n 3.3.2 充電法的設(shè)備和工作方法n 3.3.3 充電法的基本圖件與資料解釋充電法的基本圖件與資料解釋n 3.3.4 充電法的應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例3.3 充電法p 充電法的基本成果圖件：充電法的基本成果圖件：u 電位剖面圖u 電位剖面平面圖u 電位平面等值線圖u 電位梯度剖面圖u 電位梯度剖面平面圖u 電位梯度平面等值線圖。3.3.3 充電法的基本圖件

57、與資料解釋p 充電法充電法資料的解釋資料的解釋依據(jù)等等電位線的電位線的形狀及密集帶形狀及密集帶，可判定充電體在地面上投影的形狀和走形狀和走向，并初步圈定其邊界向，并初步圈定其邊界；依據(jù)剖面電位剖面電位曲線，曲線，利用其極值點(diǎn)極值點(diǎn)推斷充電體的頂部位置；頂部位置；利用其拐點(diǎn)拐點(diǎn)推斷推斷充電體的邊界位置；邊界位置；利用其對稱性對稱性推斷充電體的傾向。傾向。依據(jù)電位梯度曲線，電位梯度曲線，利用曲線零值點(diǎn)零值點(diǎn)推斷充電體的頂部位置；頂部位置；根據(jù)正、正、負(fù)極值點(diǎn)的位置確定負(fù)極值點(diǎn)的位置確定充電體的邊界位置；邊界位置；若梯度曲線不對稱，則充電體向則充電體向極值的絕對值小、且曲線緩的一側(cè)傾斜。極值的絕對值

58、小、且曲線緩的一側(cè)傾斜。3.3.3 充電法的基本圖件與資料解釋o 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 3.3.1 充電法的基本原理n 3.3.2 充電法的設(shè)備和工作方法n 3.3.3 充電法的基本圖件與資料解釋n 3.3.4 充電法的應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例充電法的應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例3.3 充電法（1）應(yīng)用條件應(yīng)用條件 探測對象應(yīng)為良導(dǎo)體；良導(dǎo)體； 探測對象至少有一個(gè)點(diǎn)出露。 探測對象不能埋藏太深，且應(yīng)該有一定的規(guī)模。 圈定礦體的范圍，確定礦體傾向； 確定相鄰兩露頭的礦體在深部是否相連； 在已知礦體附近找盲礦體； 在追蹤地下金屬管線； （2）應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍3.3.4 充電法的應(yīng)用范圍與應(yīng)用實(shí)例充電法應(yīng)用實(shí)例：判斷

59、礦體是否相連充電法應(yīng)用實(shí)例：判斷礦體是否相連相鄰不相連導(dǎo)電礦脈上的電位梯度曲線相鄰且相連導(dǎo)電礦脈上的電位梯度曲線3.3.4 充電法的應(yīng)用范圍與應(yīng)用實(shí)例xU/(MN.I)乙甲甲充電0 xU/(MN.I)乙甲甲充電乙充電0充電法電位平面等值線圖判斷礦體傾向3.3.4 充電法的應(yīng)用范圍與應(yīng)用實(shí)例ZK9ZK11ZK9A本章的主要內(nèi)容p 3.1 自然電場法 p 3.2 電阻率法p 3.3 充電法p 3.4 激發(fā)極化法激發(fā)極化法p 3.5 電磁法激發(fā)極化法：激發(fā)極化法：是以地下巖（礦）石在人工電場作用下發(fā)生的物理和電化學(xué)效應(yīng)（激發(fā)極化效應(yīng)）差異為基礎(chǔ)的一種電法勘探方法，也稱激電法激電法。3.4 激發(fā)極化法

60、激發(fā)極化分類：激發(fā)極化分類：（1）直流電直流（時(shí)間域）激發(fā)極化法（2）低頻交流電交流（頻率域）激發(fā)極化法重要性 激電法是地球物理勘查的基本方法之一。應(yīng)用領(lǐng)域 金屬或非金屬固體礦產(chǎn)勘查；地下水資源勘查；油氣藏勘查等。o 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 3.4.1 激發(fā)極化法的基礎(chǔ)理論激發(fā)極化法的基礎(chǔ)理論n 3.4.2 激發(fā)極化法的儀器和野外工作方法n 3.4.3 激發(fā)極化法的不同裝置的異常特點(diǎn)n 3.4.4 激發(fā)極化法的應(yīng)用實(shí)例3.4 激發(fā)極化法o 電阻率法的相關(guān)知識(shí)圖-2 實(shí)測電位差變化曲線U1U1204060801001200t1t2T0t1CABA 供電時(shí)實(shí)測電位差曲線B 斷電后電位差衰減曲線C 電位