岩石的电阻率

1、 主讲人：唐伯虎主讲人：唐伯虎 主讲人：唐伯虎主讲人：唐伯虎 它是以岩、矿石的它是以岩、矿石的电学性质（如导电性）差异电学性质（如导电性）差异为基为基础，通过观测和研究与这些电性差异有关的（天然或础，通过观测和研究与这些电性差异有关的（天然或人工）电场或电磁场分布规律来查明地下地质构造及人工）电场或电磁场分布规律来查明地下地质构造及有用矿产的一种物探方法，称为有用矿产的一种物探方法，称为“电法电法”。 岩石的电阻率岩石的电阻率 1 1、一些常见矿物及其电阻率、一些常见矿物及其电阻率 2 2、自然状态下影响岩石电阻率的因素、自然状态下影响岩石电阻率的因素一一 物质的导电性及电阻概念物质的导电性及

2、电阻概念物质的导电性物质的导电性物质的导电性物质的导电性电子导电：电子导电：离子导电离子导电:是由物质中的自由电子的定向运动是由物质中的自由电子的定向运动形成电流的形成电流的，如：金属、金属硫化，如：金属、金属硫化物、石物、石 墨、磁铁矿墨、磁铁矿是带电粒子（离子）的定向运是带电粒子（离子）的定向运动形成电流的，动形成电流的，充填在岩石空充填在岩石空隙中的含盐水溶液属于此类。隙中的含盐水溶液属于此类。注意：注意：自然状态下的一般岩石，其导电性能主要取决于含水的多少及水自然状态下的一般岩石，其导电性能主要取决于含水的多少及水溶液的含盐浓度，因此，一般属于离子导电溶液的含盐浓度，因此，一般属于离子

3、导电电阻率概念电阻率概念LSRSLR 由普通物理可知由普通物理可知，用均匀材料制成的规则形状的导体，其，用均匀材料制成的规则形状的导体，其电阻电阻 R R 与导体与导体截面积截面积 S S 成成反比反比，与导体的，与导体的长度长度 L L 成成正比正比，表达式为：，表达式为：什么是电阻率？什么是电阻率？式中，式中，为比例常数，称为为比例常数，称为物体的电阻率物体的电阻率。在数值上，它等于电流。在数值上，它等于电流流过单位长度和单位横截面积的导体柱时所呈现的电阻流过单位长度和单位横截面积的导体柱时所呈现的电阻电阻率概念电阻率概念LSRSLR 1米米1米米1米米S什么是岩石电阻率？什么是岩石电阻率

4、？岩石电阻率：岩石电阻率： 电流平行住轴通过横截面积为一平方米，长度为电流平行住轴通过横截面积为一平方米，长度为一米的岩柱时所呈现的电阻，如图所示。一米的岩柱时所呈现的电阻，如图所示。电阻率单位电阻率单位SI制中制中电阻电阻R（）长度（长度（m）截面积（截面积（m2）电阻率电阻率（m）电阻率概念电阻率概念注意：注意： 电阻率电阻率和和电阻电阻是两个是两个完全不同完全不同的两个概念。的两个概念。 电阻率电阻率只与导体的性质和物理状态有关（如温只与导体的性质和物理状态有关（如温度），是一个物理常数。度），是一个物理常数。电阻率越大，导电性越小，电阻率越大，导电性越小，电阻率越小，导电性越好。电阻率

5、越小，导电性越好。 电阻电阻除了与导体的性质和物理状态有关外，还与除了与导体的性质和物理状态有关外，还与导体的形状、大小等因素有关，导体的形状、大小等因素有关，只说电阻的大小，不只说电阻的大小，不能表征导体导电性能的好坏。能表征导体导电性能的好坏。 岩石的电阻率岩石的电阻率一一 物质的导电性及电阻概念物质的导电性及电阻概念1 1、一些常见矿物及其电阻率、一些常见矿物及其电阻率2 2、自然状态下影响岩石电阻率的因素、自然状态下影响岩石电阻率的因素常见矿物及其电阻率常见矿物及其电阻率表 1-1-1 常见岩石、矿物的电阻率 岩 石 名 称 电 阻 率(m) 矿 物 名 称 电 阻 率(m) 粘土 1

6、10 石英 10121010 泥岩 560 白云母 41011 页岩 10102 长石 41011 泥质页岩 5103 方解石 510351012 疏松砂岩 250 硬石膏 104106 致密砂岩 20103 无水石膏 109 含油砂岩 2103 岩盐 104106 贝壳石灰岩 202102 石墨 10-6310-4 泥灰岩 55102 磁铁矿 10-4610-3 石灰岩 606103 黄铁矿 10-4 白云岩 506103 黄铜矿 10-3 玄武岩 6102105 石油 1091016 花岗岩 6102105 无烟煤 10-3101 常见岩石的电阻率变化范围 v由于岩石在天然条件下生存条件不

7、尽相同，因此同类岩石的电阻率也不尽相同，而是有一定的变化范围常见矿物及其电阻率常见矿物及其电阻率常见矿物及其电阻率常见矿物及其电阻率由表可以看出：由表可以看出：1、同类岩石的电阻率在在一定范围类变化、同类岩石的电阻率在在一定范围类变化2、三大类岩石中，岩浆岩、变质岩和沉积岩中的化学沉积、三大类岩石中，岩浆岩、变质岩和沉积岩中的化学沉积 岩的电阻率均较高，而沉积岩中的碎屑岩类的电阻率较低。岩的电阻率均较高，而沉积岩中的碎屑岩类的电阻率较低。3、在特殊情况下例外，如碎屑岩在结冻后或者不含水时，、在特殊情况下例外，如碎屑岩在结冻后或者不含水时， 电阻率很大；岩浆岩、变质岩在破碎风化后，电阻率电阻率很

8、大；岩浆岩、变质岩在破碎风化后，电阻率 变小变小 常见岩石的电阻率变化范围 常见矿物及其电阻率常见矿物及其电阻率影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素那么，影响岩石电阻率的因素有哪些呢？那么，影响岩石电阻率的因素有哪些呢？（1） 岩石电阻率与岩（矿）石中矿物成分及其含量有关岩石电阻率与岩（矿）石中矿物成分及其含量有关（2） 岩石电阻率与岩（矿）石中的矿物结构有关岩石电阻率与岩（矿）石中的矿物结构有关（3） 岩石电阻率与岩石的孔隙度（假设孔隙中充满了水）及其连通情况有关岩石电阻率与岩石的孔隙度（假设孔隙中充满了水）及其连通情况有关（5） 岩石电阻率与岩石所处的温度有一定关系岩石电阻率与岩石所处

9、的温度有一定关系（4） 岩石电阻率与岩石中水溶液的矿化度（含盐浓度）有关岩石电阻率与岩石中水溶液的矿化度（含盐浓度）有关影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素（1） 岩石电阻率与矿物成分的关系岩石电阻率与矿物成分的关系 导电矿物含量相当大导电矿物含量相当大(80)时，对岩石电阻率才有明显作用时，对岩石电阻率才有明显作用。 导电矿物含量越大，岩石的导电性越好导电矿物含量越大，岩石的导电性越好（2） 岩石电阻率与岩（矿）石中的矿物结构有关岩石电阻率与岩（矿）石中的矿物结构有关主要决定于它们的连通情况，主要决定于它们的连通情况，连通者起的作用大，连通者起的作用大，孤立者起的作用小。孤立者起的作用小

10、。（a） （b） （c） 岩矿石不同结构的示意图岩矿石不同结构的示意图影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素（a） （b） （c） 岩矿石不同结构的示意图岩矿石不同结构的示意图从不同方向测量从不同方向测量（c）图的电阻率，结果一样吗？图的电阻率，结果一样吗？ 岩石电阻率随通电方向而变化的岩石电阻率随通电方向而变化的性质叫做性质叫做“各向异性各向异性”，如图（，如图（c） 岩石电阻率在任何方向都一岩石电阻率在任何方向都一样的时候叫做样的时候叫做“各向同性各向同性”。影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素t 各向异性中各向异性中岩层由若干电阻率不同的薄层交替叠合而成的岩层由若干电阻率不同的薄层

11、交替叠合而成的岩石岩石电阻率计算电阻率计算niiinhhiiithh/ 如图，在垂直层理方向，相当于电阻的串联，如图，在垂直层理方向，相当于电阻的串联，其电阻率由下式计算其电阻率由下式计算 在垂直层理方向，相当于电阻的并联，其电阻在垂直层理方向，相当于电阻的并联，其电阻率由下式计算率由下式计算 式中，式中， 也叫横向电阻率；也叫横向电阻率； 也叫纵向电阻率；也叫纵向电阻率； 和和 分别为各薄层的电阻率和厚度。显然，分别为各薄层的电阻率和厚度。显然， 应大于应大于 tniihtn影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素tntntnm 在电法勘探中，用在电法勘探中，用各向异性系数（各向异性系数（

12、）来表示岩石各向异性的来表示岩石各向异性的程度。岩石程度。岩石各向异性系数各向异性系数由下式计算：由下式计算： 由式知：由式知： 1。 与与 乘积的平方根称为各向异性岩石的平乘积的平方根称为各向异性岩石的平均电阻率均电阻率tnm注意：注意：岩石电阻率的各向异性对电测深资料的解释具有重要意义岩石电阻率的各向异性对电测深资料的解释具有重要意义影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素（3） 岩石电阻率与岩石的孔隙度（假设孔隙中充满了水）及其连通情况有关岩石电阻率与岩石的孔隙度（假设孔隙中充满了水）及其连通情况有关 对于含水砂岩来说，岩石的孔隙度越高，所含地层水电阻率越低，胶对于含水砂岩来说，岩石的孔

13、隙度越高，所含地层水电阻率越低，胶结程度越差，岩石电阻率越低，反之亦然。结程度越差，岩石电阻率越低，反之亦然。 对于饱含相同水溶液的砂岩和石灰岩来说，及时他们的孔隙度相同，石灰岩对于饱含相同水溶液的砂岩和石灰岩来说，及时他们的孔隙度相同，石灰岩的电阻率任然比砂岩的电阻率大得多。这是因为石灰岩空隙之间是由极细的通道的电阻率任然比砂岩的电阻率大得多。这是因为石灰岩空隙之间是由极细的通道连接的连接的（4） 岩石电阻率与岩石中水溶液的矿化度（含盐浓度）有关岩石电阻率与岩石中水溶液的矿化度（含盐浓度）有关 在岩石空隙中均溶有一定的盐类（如在岩石空隙中均溶有一定的盐类（如NaClNaCl、KClKCl、MgClMgCl2 2、CaClCaCl2 2含量最多）。含量最多）。水溶液电阻率随着含盐量的增加而减小，这是由于岩石中空隙水矿化度的不同，水溶液电阻率随着含盐量的增加而减小，这是由于岩石中空隙水矿化度的不同，可使岩石电阻率有数十倍的变化。可使岩石电阻率有数十倍的变化。影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素（5） 岩石电阻