其它电法-新PPT课件.ppt

其它电法,第一节充电法第二节自然电场法第三节激发极化法,1,第一节充电法,一、充电法的原理二、理想导体的充电场三、充电法的观测方法四、充电法的应用,2,一、充电法的原理,3,对地质体的要求：天然或人工揭露的导电性较好的地质体供电：在地质体上直接接上供电电极A，将另一个供电电极B置于“无穷远”处接地。然后供电形成的电场：此时充电导体相当于一个大电极，电流由充电体流入围岩，形成特殊的人工稳定电流场测量：用测量电极观测充电点周围电场的分布规律目的：以探查充电体的形态、大小和产状等有关问题。,4,应用范围：多用于金属矿区的勘探、追索或圈定矿体范围、确定矿体产状和埋深、判断露头相邻的矿体下部是否相连，在工程物探中主要用来测定地下水流速和流向，追索岩溶地下暗河，研究滑坡等。,5,应用条件：探测对象电阻率应远小于围岩的电阻率，围岩的岩性比较单一，地表介质电性均匀、稳定，地形平坦，埋于地下的探测对象有天然露头或人工露头（井、钻孔、探槽、坑道等）。,否则当充电体与围岩的电阻率相等时，仅反映点电源场的特点，电场就与矿体无关了。,6,二、理想导体的充电场,单一导体的充电场相邻导体的充电场,7,1、单一导体的充电场,（1）、等电位体：在充电导体电阻率明显低于围岩电阻率、且良导均匀的情况下，理想导体充电后，电流在导体内部不产生电位降落，导体表面各部分的电位处处相等，并等于充电点的电位，这样的导体可认为是等电位体。（即在导体内部和表面没有电位降，后话由于围岩的电阻率高，电流流经围岩时将产生明显的电位降落）。（2）、充电体产生的等电位线的形状在充电体附近：等电位线形状和导体截面形状相近远离充电体：等电位线形状逐渐趋于圆形,8,9,电位曲线特征：在脉顶正上方出现极大值，向两侧逐渐降低且左右对称。,电位梯度曲线特征：反对称于原点，在脉顶上方梯度值为零，脉左侧出现极大值，脉右侧出现极小值。,直立良导薄脉,当其埋深相对于导体规模不很大时，导体顶部深度h与梯度曲线两极值间距P有下列近似关系：h=0.7P,10,电位曲线特征：在导体顶部上方出现比较平缓的极大值，在导体两端附近，电位曲线急剧下降，曲线形态依然左右对称。,电位梯度曲线特征：于导体顶上方皆为零值，左端为极大值，右端为极小值。,水平良导薄脉,若埋深已知，可由梯度曲线两极值点间距P求出充电体的长度：,11,电位曲线特征：不对称，电位极大值自充电体顶部向倾斜方向位移，倾向一侧电位曲线较缓，反倾向一侧曲线较陡。,电位梯度曲线特征：不对称，梯度零值点位置自充电体顶部向倾斜方向位移，倾向一侧梯度极值幅度较小，反倾向一侧梯度极值幅度较大。,倾斜良导薄脉,12,不同产状充电导体产生的场的表现形式,13,2、相邻导体的充电场,（1）、相邻但不相连甲、乙充电体,14,2、相邻导体的充电场,（2）、相邻而且相连分别对甲乙充电时，观测到的电位梯度曲线形态一致，几乎重合。,15,经验之谈充电导体与围岩电阻率的比值小于1/200时，对充电法有利。因为此时可将充电体视为等电位体，曲线较简单，利于解释；而在不等电位体上作充电法，曲线比较复杂，不利于曲线的解释。,16,对矿体供电的电流，不宜持续供得太久，避免因电池损耗而导致电流不稳定。此外，为保证观测的电位值不受电流不稳定的影响，需每隔515个测点观测一下供电电流I的值，并将各测点的电位用单位电流强度的电位值来表示，即,17,三、充电法的观测方法（A极供电、B为无穷远极）,18,电位观测法可以较快地圈出矿体的平面范围，而且工作地段内地质情况比较复杂，围岩浮土电性不均时，用此法较合适些。,电位梯度法较电位法有更好的分辨能力，宜用以确定矿体顶端的位置、矿体沿走向的延伸长度。,这里必须指出，野外工作中，不允许将电位观测结果直接换算成电位梯度曲线，虽然二者之间的换算在理论上是成立的。,19,由于临近良导体处，等位面形状和矿体形状一致，而距离加大后，等位面逐渐趋于球面。因此可知：矿体埋藏越浅，充电法勘探效果越好。随着矿体埋深加大，地面等位线在反映矿体特征上越来越不明显。当接近于点电源的电场（地表等位线为圆形）时，（充电法的电场场源是良导体形状的），就无法判断矿体的存在了，这时矿体的深度，就是充电法对该矿体的极限勘探深度。,20,四、充电法的应用,测定地下水流速、流向探测地下暗河检测滑坡体,21,测定地下水流速、流向,（1）、原理（2）、工作方式（3）、地下水流向的和流速的确定方式,22,（1）、原理,将食盐或其它强电解质投入一口已穿透含水层的井中，盐离子在水溶液中因浓度差及分子热运动而扩散形成盐晕。在投入食盐的最初时刻，盐晕成圆形。随后，盐晕随地下水运动而向前运移，盐晕的形态也随之而变成椭圆。可将盐晕看成等电位体，对其充电后，在地面上观测到的等位线反映了盐晕的形态，因而根据不同时间里地面等电位线形态的变化，可以了解地下水的流速和流向。,23,（2）、工作方式,A极置于井内待测含水层中部（投盐点），B极置于距井口足够远处（大于A极深度10-20倍）。以井口为中心以45度夹角布置测线。N极置于事先估计的水流方向的相反方向上（距井口距离等于待测含水层的埋深），M极按一定时间间隔（视地下水流速而定），在各测线上寻找N极的等位点。将不同时间测量的等位点相连，绘成等电位线平面图。,24,（3）、地下水流向和流速的确定方式,等位线图法：地下水流向：等电位线图中等位点移动最大的方向。流速：，为不同时间观测的等位线的中心位移量,矢量图法：地下水流向：根据在一定时间内等位点在各测线方向上向外伸长的距离，以矢量作图的方式求出伸长最大的方向。流速：，为等位线在水流方向上伸长的距离。,25,2、探测地下暗河,布极观测方式：充电点放在地下暗河的露头(天窗)上，垂直暗河的可能走向布置测线，并进行电位或梯度测量。地下暗河存在的标志：在暗河上方附近出现会出现电位极大值和梯度零值。把各剖面上电位曲线极大值点和电位梯度曲线的零值点连接起来，这个异常轴就是地下暗河在地面的投影。,26,27,3、检测滑坡体,布极观测方式：在滑坡体钻孔中不同深度上，安置一定数量的金属球，并分别用导线连接引出地面，每个金属球就是一个充电电极。B极置于无穷远处（A极埋深的2050倍）。按一定时间间隔测量金属球充电后的等电位线。滑坡体存在的标志：若没有滑动，各等位线重合；反之若有滑动，则等位线产生相对位移。滑动面位置、滑动方向和速度的确定：从各等位线相对位移的方向和速度可以判定。,28,第二节自然电场法,自然电场的定义：在自然条件下，无需向地下供电，就能观测到地面任意两点间的电位差，这表明地下存在着天然电流场。简称为自然电场。主要由电子导电体的天然电化学作用和地下水离子的过滤或扩散作用以及大地电流和雷雨放电等因素等形成。下面将具体介绍自然电场的各种成因。自然电场法的概念：是通过观测和研究自然电场的分布来解决地质问题的一种方法。自然电场的分类：一是区域性分布的大地电流场和大地电磁场；一是分布范围限于局部地区的稳定自然电流场。本书只讨论后一种电场。,29,第二节自然电场法,一、自然电场的成因二、自然电场法的观测方法和仪器设备三、自然电场法的应用,30,一、自然电场的成因,过滤电场扩散电场氧化还原电场,31,过滤电场,定义：当地下水在岩石的孔隙或裂隙中运动时，由于岩石颗粒表面对地下水中正、负离子有选择的吸附作用，便出现了正负离子分布的不均衡，从而形成自然电场，称为过滤电场或渗透电场。,32,过滤电场的方向及原因：与地下水流向相反。这是因为：大多数岩石颗粒具有吸附负离子的作用，因此孔隙壁表面吸附了固定的负离子层，使运动着的地下水中正负离子的数目不相同，结果在靠近孔隙出口的一端出现多余的正离子，而在水流的反方向滞留着负离子。随时间的延续，这种正负离子分布的差异形成了电位差，形成了与地下水流向相反的稳定的自然电场。,山地电场：由地形起伏形成的过滤电场常称为山地电场。是由潜水由山顶向山谷渗透时产生的，在山顶形成负电位，在山谷形成正电位。,33,山地电场：由地形起伏形成的过滤电场常称为山地电场。是由潜水由山顶向山谷渗透时产生的，在山顶形成负电位，在山谷形成正电位。,34,2、扩散电场,定义：两种不同浓度或成分的水溶液相接触时，便会发生扩散现象，溶液之间形成离子的迁移，但不同离子的迁移速度不同，结果使两种不同浓度的溶液中，分别含有过量的正离子或负离子，形成电动势，这种电场称为扩散电场。,例子：当岩层中含氯化钠的水溶液的浓度相差很大时，溶液中Cl-与Na+将向浓度小的溶液一方移动，由于Cl-的迁移率大于Na+，因而在浓度小的一侧Cl-数较Na+多，获得负电位，另一侧为正电位，形成扩散电场。,扩散电场的大小：数值很小，一般约1020Mv。在自然条件下，多数岩石中扩散电场常与过滤电场同时发生。,35,3、氧化还原电场,定义：金属导体（电子导体）埋藏在潜水面附近时，由于氧化还原作用而形成的自然电场称为氧化还原电场。,36,过程：位于潜水面以上的电子导体与氧化带中的地下水发生氧化作用，导体失去电子而带正电，围岩则获得电子而带负电。位于潜水面以下的导体，由于所处的还原环境使导体的电化学反应与上相反，即围岩失去电子而带正电，电子导体获得电子而带负电。在导体与围岩之间，导体上端和下端产生了符号相反的电位跳跃。因此在导体上下端形成电位差，产生自上而下的电流，而在围岩中产生自下而上的电流，构成电流回路。,存在标志：在导体上方的地面上进行测量，具有负的电位异常。,37,二、自然电场法的观测方法和仪器设备,观测方法：与充电法相同。野外应用较多的是电位观测法（具体观测方式见充电法中的介绍）。,获得图件：自然电位剖面图、自然电位剖面平面图、自然电位等值线平面图。,优点：不需供电系统，只需测量各点的自然电位。因此，工作效率高、成本低，是一种轻便、易行又经济的勘测手段。,仪器设备：电位计、不极化电极、导线和线架。,38,两个铜电极处于同一种硫酸铜饱和溶液中，故两电极有相同的电极电位，铜电极浸在饱和溶液中，并不与土层直接接触，不会产生极化作用，其电极极化电位差将等于零。,上部内外上釉，下部为未上釉的素瓷，具适当的孔隙度和渗透率，允许离子通过。测量时，铜棒通过硫酸铜溶液与土壤接触。,39,三、自然电场法的应用,测定潜水的流向确定地下水降落漏斗的影响半径确定堤坝漏水地段的位置及地下水补给关系,40,测定潜水的流向,布极观测方式：测点均匀分布于全测区，并在每个测点上进行环形自然电位观测（在每个测点上布置夹角45度的辐射状测网、环形半径一般为地下水埋深的两倍）。,环形图记录方式：将各方位所测电位差按一定比例尺标在各方位线上，讲各端点用折线或圆滑曲线连接起来，成为“8“字形电位曲线图（环形图）。,41,潜水流向的确定和根据：由过滤电场的原理，可知在地下水流入端具负电位，而流出端具正电位，在地下水流动方向上出现自然电位差极大值，在垂直地下水流动方向上出现极小值。故由“8“字长轴方向和电位符号即可确定地下水流向。,42,43,2、确定地下水降落漏斗的影响半径,降落漏斗：在抽水试验或大量开采地下水时，地下水由四面八方流向抽水井（孔），因而形成抽水漏斗。布极观测方式：已抽水井为中心，布置两条相互垂直的测线，在测线上以一定点距，分别布置“8“字形观测点。,44,影响半径的确定：两种方式（1）、每点测得的“8“字形图形，按照测点位置绘于平面图上。在图形中，在降落漏斗影响范围内”8“字形长轴方向均指向抽水井，在影响半径以外的”8“字形长轴仍和抽水前地下水流向一致。（2）、在抽水前先沿剖面测一条自然电位曲线作为正常场，在抽水过程中再测出一条自然电位曲线，两条曲线的重合处，就是降落漏斗的边界。第二种方式比第一种方式工效高、准确。,45,3、确定堤坝漏水地段的位置及地下水补给关系,地表水供给地下水地段（过滤作用的输入端）：自然电位负异常。适用地点如：水库、堤坝、渠道、涵管向地下渗漏地段。,地下水供给地表水地段（过滤作用的输出端）：自然电位正异常。适用地点如：地下水补给河水处、上升泉处。,46,47,48,第三节激发极化法,一、激发极化效应二、激发极化的成因三、激发极化法测定的参数四、激发极化法的应用,49,一、激发极化效应,现象：在电阻率法观测时存在四个阶段：（1）、刚开始供电的瞬间：地面M、N两点间有电位差（2）、保持供电电流不变一段时间：随时间增加（一般约几分钟）而增大并趋于某一稳定的饱和值（3）、断开供电电流瞬间：测量电极之间的电位差，瞬即很快下降到某一数值（4）、在断电后一段时间：随时间相对缓慢下降，经几分钟后衰减到零。,50,概念：（1）、充电过程：供电时，地下电场随时间的变化过程。（2）、放电过程：断电后，电场随时间衰减的过程。（3）、激发极化效应（简称激电效应）：在充电和放电过程中，随时间缓慢变化的附加电场现象。（4）、激发极化法（激电法）：以不同岩矿体激电效应的差异为基础，通过观测和研究大地激电效应，以探查地下地质情况的一种电法勘探方法。（5）、一次电场：刚供电时的电场称为一次电场。此时，MN间的一次场电位差为。（6）、二次电场：延长供电时间T后，岩矿体产生激电效应形成的电场称为激发极化电场或二次电场。二次电场随供电时间而变化。在断电瞬间观测到的MN的电位差称为二次场电位差。（7）、总场：在供电过程中，二次场叠加在一次场之上，形成总场。,51,总场、一次场和二次场之间的关系：,二次场变化规律的观测和记录方式：,（1）在断电瞬间观测（直流电场时间域法）（2）改变激发场频率的方法（交流电场变频法）,52,二、激发极化的成因,1、电子导体的激发极化成因2、离子导体的激发极化成因（用薄膜极化假说解释）,53,1、电子导体的激发极化成因,成因：电子导体与其周围溶液界面上发生超电压（过电位）的结果。,过程：形成双电层：沉浸于同种化学性质溶液中的电子导体表面会自然形成双电层。无外电场存在时：该双电层的电位差是导体与溶液接触时的电极电位，又称平衡电极电位。有外电场存在时，在电场作用下：a：电子导体内部的电荷将重新分布（自由电子逆着电流方向移向电流流入端），因此：在电流流入端：负电荷相对增多，形成“阴极”在电流流出端：正电荷相对增多，形成“阳极”b：溶液受一次场作用电解成离子状态，因此：溶液中的正离子堆积在“阴极”附近溶液中的负离子堆积在“阳极”附近,结果：原来均匀的双电层变得不均匀了。,54,55,56,概念：（1）电极极化：在人工电场作用下电子导体与围岩溶液接触面上的均匀双电层发生变化的现象，称为电极极化。（2）超电压：在电流作用下，电子导体的“阴极”和“阳极”处不均匀双电层电位差相对于平衡电极电位的变化值称为超电压（过压、过电位）。,激发极化的平衡状态：随着时间的延长，导体两侧堆积的异性电荷逐渐增多，超电压值随之增大，最后达到平衡状态。断电后的情况：当外电流断开后，堆积在界面两侧的异性电荷，将通过界面本身、电子导体内部和周围溶液放电，使界面上的电荷分布逐渐恢复到供电之前的均匀双电层，超电压也随着时间的延续而逐渐减小，直至最后消失。题外话：除电极极化外，电子导体的激发极化效应还可能与界面上发生的其它物理-化学过程，如“阴极”和“阳极”处在通电时发生的氧化-还原电势有关。,57,2、离子导体的激发极化成因（薄膜极化假说）,含过剩正离子的窄孔带（又称为薄膜或阳离子选择带）的形成：如果岩石颗粒间的孔隙很小，孔隙直径与双电层的外层（扩散层）的厚度（10-610-7m）差不多时，此时整个孔隙皆处于扩散层内，形成了含有过剩正离子的窄孔带，其它部分为宽孔带。阳离子选择带决定了正负离子不同的迁移率，造成了离子浓度沿孔隙的变化：电流流经窄孔带时：由于窄孔带中过剩的正离子吸引负离子而排斥正粒子，正离子的迁移速率要高于负离子的迁移速率，因此：在窄孔带的电流流入端，正离子不足，负离子堆积；在窄孔带的电流流出端，正离子堆积，负离子不足。电流流经宽孔带时：正负离子的迁移速率相等。结果：形成了离子浓度沿孔隙的变化。离子浓度梯度反过来阻碍离子运动，直至达到平衡状态。离子导体的激发极化：当断去外电流后，由于离子的扩散作用形成扩散电场（二次电场），这就是离子导体上观测到的激发极化。扩散作用使离子浓度梯度逐渐消失，恢复到原来的状态，二次电位衰减到零。,58,59,在供电时，由于一次场和二次场两种场叠加在一起，而且一次场往往比二次场大得多，不便观测和研究二次场的变化。因此激发极化法的工作方法同电阻率法是不同的。为了观测和记录二次场的变化规律，大多采用在断电瞬间观测的方法或者采用改变激发场的频率的方法（变频法）进行测量。总场（或二次场）电位差随时间变化的曲线称为其时间特性曲线。不同岩、矿石的时间特性曲线的基本形态是大致相同的，但相互之间也有明显的区别，主要表现在二次场的相对强度及其充、放电的速度的差异。,60,激发极化法的应用范围激发极化法是寻找金属矿床、硫铁矿、石墨矿的主要物探方法，在寻找地下水以及石油天然气勘探方面也有成功的应用。激发极化法相当长时间以来就是寻找无磁性的有色金属矿床，如铜、钼、铅、锌、锑等矿床和部分无磁性或弱磁性黑色金属矿床，如赤铁矿、软锰矿等，以及硫铁矿和石墨矿的主要物探方法。在金矿和其他贵金属矿床勘探方面也具有广泛的应用。由于这类矿床呈无磁性或只具有弱磁性，磁法勘探效果不好；相当一部分矿床由于其矿石为浸染状结构，其电阻率不一定明显低于围岩，因此，只采用电阻率法勘探的效果也不太好。相反，由于这类矿床的矿物或者本身具有激电效应（如各种有色金属矿和黑色金属矿），或者与具有激电效应的矿物共生（如金矿往往与黄铁矿共生），因而可以用激发极化法寻找。即使有些金属矿床的矿石是致密块状结构的，电阻率很低，可以用电阻率法寻找，但相对于电阻率法来说，激发极化法测量可以同时获得电阻率参数和激电参数，而且激电参数所受的地形影响比电阻率参数小，用两种参数进行综合解释大大优于只用单一的电阻率参数。因此，在金属矿床的勘探中，只做电阻率法测量的极少，大都是做激发极化法测量。,61,激发极化法在寻找地下水过程中的作用主要有两点：一是利用含水层只会产生较弱的视极化率异常，而碳质岩层则会产生较强的视极化率异常这一特点来区分含碳质岩层与水引起的异常；二是利用含水层的激发极化场的衰减特性与不含水地层有差异这一特点划分赋水地段，寻找地下水源。如果岩层中有低阻碳质夹层，就能引起明显的电阻率法低阻异常，这些异常与岩溶裂隙水或基岩裂隙水引起的异常特征相似，给电阻率低阻异常定性带来困难。如果使用激发极化法，在碳质岩层上可观测到碳质引起的高视极化率异常；相反，地下水则无强烈的视极化率异常。因此，借助于激发极化法可识别碳质岩层对水异常的干扰，若为低阻高极化率异常，则低阻异常很可能为碳质岩层引起；若为低阻低极化率异常，则低阻异常很可能与岩溶裂隙水或基岩裂隙水有关。我国物探工作者发现，如果地下不存在碳质岩层，只会出现较弱的激电异常，这时，激电异常的强度与地下水关系不密切，而激电异常的衰减特性则能够较好地反映地下的含水情况。于是定义了一些反映激电场衰减曲线特征的参数，如衰减度、激发比和衰减时等，借助这些参数可研究其与被寻找对象之间的关系，以达到解决水文地质问题的目的。,62,三、激发极化法测定的参数,表征岩石激发极化效应相对强度的参数：极化率原始定义：令供电T时刻后MN间的总场电位差为，断电t时刻后MN间的二次场电位差为，则该岩石的极化率为：原始定义的缺陷：极化率大小与供电延续时间及断电后的延续时间有关。因此：演绎定义：为统一不同测区的观测结果，将极化率定为供电时间和断电时间的观测结果。二次场与总场之比：二次场与一次场之比：视极化率：不均匀介质的极化率应用视极化率表示，计算式同上。,63,三、激发极化法测定的参数,表征岩石激发极化时间特性的参数：衰减时：反映地下水静水量大小；视激发比：表征岩层激电效应衰减快慢的电参数；视衰减度：表征岩层激电效应衰减特性的参数。,64,几个概念：（1）、衰减时S：若把断电瞬间测得的定为100%，则该电位差衰减到某一规定数值时所需的时间称为衰减时。用字母S表示。大小反映地下水静水量大小。（2）、半衰时：衰减到50%所需的时间称为半衰时。（3）、衰减时S测深曲线：作激电测深后，以横坐标表示AB/2，以纵坐标表示衰减时S，可得S随AB/2的变化曲线，称为衰减时S测深曲线。（4）、含水因素：衰减时测深曲线与横轴包围的面积称为含水因素。大小反映动水量大小。（5）、视激发比和视衰减度：前题：若令为供电30s切断电源，经过0.25s的二次场电位差，为供电30s切断电源后从0.25s至5.25s二次场电位随时间过程中的平均值，为一次场电位差。定义：,65,66,所谓衰减时是指二次场衰减到某一程度时所需的时间，在实际工作中，大都用二次场衰减到最大值的一半所需的时间作为衰减时。利用二次衰减时来找水的方法称为激发极化衰变场法，简称激衰法。用激电异常的衰减特性找水一般都要做激电测深。绘出一个测深点上衰减时随极距变化的曲线，称为衰减时测深曲线。衰减时测深曲线中的高值异常就是含水层的反映。对衰减时曲线作的积分称含水因素是衰减时曲线与横坐标所包围的面积。研究表明，在相同赋水条件下的同一地区，含水因素与涌水量之间存在着线性关系，如果能用回归分析的方法统计计算出含水因素与涌水量之间的线性关系系数，就可以根据含水因素预测涌水量。利用激电时间特性寻找地下水的机理还存在争议，很多人认为衰减度、激发比和衰减时等激电时间特性参数增大主要是由于赋水层固相颗粒较大所致；但有些人认为是直接找水，各执己见，都缺乏充分的证据，无法说服对方。但在实践上，利用激电时间特性寻找地下水在许多地区有许多成功的例子，也有一些不成功的例子。由于机理问题没有解决，找水效果也不尽相同，所以使用激电时间特性寻找地下水时还应该持谨慎态度。,67,极化率与湿度的关系，是激电找水的核心问题，各家研究者有过不尽相同的实验结果。大多数学者认为，极化率随湿度的变化有极大值出现，并存在最佳湿度与极化率最大值相对应。苏联学者洛克佳思斯基在石英砂上得到了极化率随湿度增大而减小的实验结果。,68,总之，极化率与湿度的实验结果表明，只在含水量不大时，样品的激电效应才随含水量的增加而变大，即有正相关关系。当含水量较大时，样品的激电效应，将随含水量的增加而减小，即为负相关关系。由此看来，以极化率的高低作为含水贫富的指标是不客观的。,图是在自然砂上的测定结果。由图可见，随湿度的增大，极化率先增大，后减小，在湿度5左右取得极大值。这里湿度为孔隙水重量相对于干砂重量的百分比。此外，在湿度7的情况下，当砂粒的直径变大时，极化率值随之有所增加；而在湿度7的情况下，极化率值与粒度的变化关系不大。,69,半衰减时与湿度的关系，在自然砂和纯石英砂上的实验结果基本一致，都出现了一个极大值。对自然砂而言，如图所示，半衰时极大值与极化率极大值一般在相同的湿度5-7下出现，这说明在富水程度中等的砂层上，有可能测得较大的半衰时和极化率值，而饱含水的砂层上却不一定测出高值异常来，这是野外需注意的。从总体上看，当砂样饱含水时半衰时相对于弱含水情况下增加了30-60，且有粒度越大，半衰时越大的规律。,70,大量实验结果表明，二次场衰减曲线满足如下方程图是将含水砂样上的一条实验曲线画在两种坐标纸上的结果。当按式的计算结果与绘于半对数坐标纸上的实测结果进行对比时，发现两者符合得很好。当将方程两端均除以一次场，即由极化率表示时，方程仍具有线性方程的性质。,71,直观地看，斜率K可反映放电曲线的衰减速度。其值越大，曲线越陡，衰减越快，K相当于“衰减度”。K和B的数值可根据实测放电场按最小二乘法求得。,72,所谓偏离度，系指实测衰减曲线与直线方程：的拟合程度，用均方相对偏差表示。,r可用来衡量实测衰减曲线的“直线性”。r越大，说明“直线性”越差，越不满足式所给的数学模型。故称r为偏离度，即偏离于“理想直线”的程度。,73,根据在5种粒度不同的自然砂样上测得的二次场衰减曲线，整理计算出了它们的斜率(K)与湿度的关系，如图所示。由图可见，K与湿度的变化曲线，和前边讨论极化率-湿度、半衰时-湿度曲线特征基本相同，即在小湿度时，曲线有极大值出现。且随粒度增加，极大值对应的湿度向减小方向位移。另外，从斜率K的量值大小来看，随粒度的增大则明显减小。说明大颗粒的含水砂层，其放电曲线的衰减速度将明显变慢。这与半衰减时在改变粒度时的变化规律是一致的。总之，利用放电曲线的斜率也能说明湿度与粒度对IP衰减特性的影响。而这种影响规律与极化率和半衰减时是基本相同的。,74,含水因素参数分析式可知：当含水湿度较大时，半衰减时较大而r较小，从而有含水因素参数较大，当含水层粒度较大时，通常也意味着含水量较大，此时半衰减时较大，而r较小，从而有含水因素参数较大。含水因素参数兼顾了半衰减时及偏离度参数r的特点，具有较高的可信度。含水因素参数参数与含水量成正比，当粒度较大时含水因素参数随湿度的增加而增大，当粒度较小时，在含水中等程度时，有一极大值，整体上含水因素参数随湿度增加而增大。,75,图为已知水文井上测得的含水因素参数测深曲线。该井由上到下地层依次为砾石层、砂卵石层、玄武岩破碎带、凝灰岩与基岩，其中砂卵石层、玄武岩破碎带与凝灰岩为含水层，由图可见，含水因素参数曲线明显的反映了含水层的存在。,76,图为大泉源乡已知井上的试验结果。该井位于一岩脉充填的构造带上。其孔探结果为在19-20m处见到1m厚的完整花岗岩，其上为破碎花岗岩含水，其下为破碎闪长岩含水，抽水试验大于1000td。含水因素参数测深曲线较好的反映了含水层的存在。根据电阻率测深曲线解释结果推断在15-27m为主要含水层，与实际情况吻合。,77,图为张家口石坡底一已知井上的含水因素参数测深结果。该井位于一古河道上，地层依次为地表黄土、河卵石夹粘土、粘土、灰岩。河卵石夹粘土为含水层，厚度126m。地表黄土厚度为15m。,78,图为吉林省地矿局第四地质调查所提供安吉火车站找水实例，该工区找水难度较大，通过物探工作，确定了二条构造带，该构造带通过抽水半小时即干的已知井。因此，对该构造带是否含水争议较大。2710点正位于构造带之一，离抽水井不到5m。该点的观测结果表明，St值普遍较高，对应AB/2150m处，St有一极大值，但r值却较大，该点异常难以确定。对于r极小值，对应的St值无明显异常。经处理后Fw曲线有明显的异常存在，说明反映深度范围内有一个含水层。钻孔验证，在17-28m之间见到灰岩破碎溶蚀带，含水丰富。可见Fw曲线具有压制干扰，突出含水信息的作用。,79,图为退化县大泉源酒厂己知井上的实测结果，该并出水量为1000td。根据钻孔资料，在39-50m为破碎花岗岩含水层。从实测曲线上可以看出，偏离度r及半衰时St均有异常显示，而含水因素参数Fw异常最明显。由以上几个实例可见含水因素参数Fw具有压制干扰、异常明显的特点。它与地下含水