第13课--电阻率法.ppt

1、它是以岩、矿石的电学性质（如导电性）差异为基础，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有用矿产的一种物探方法，称为“电法”。,什么是电法勘探：,电法勘探的特点：可用“三多”、“两广”来慨括,三多：,导电性（或）,电化学活动性（）,介电性（）,导磁性（）,可利用的物性参数多,利用场源多,人工场源,天然场源,直流电（稳定场）,交电流（交变场）,传导类电法勘探（直流电法）研究稳定电流场,感应类电法勘探（交流电法）研究交变电流场,方法种类多,低频电磁法,频率测深法,甚低频法,电磁波法,大地电磁法,两广,应用空间广,应用范围广,航空地面海洋井中,金属和非

2、金属矿油气勘探地质填图水文与工程深部构造（地壳、地幔）,主要内容,第一节电阻率法一电阻率法的理论基础二电测剖面法三电测深法四高密度电阻率法及应用第二节充电法与自然电场法第三节激发极化法第四节电磁法,第一节电阻率法,什么是电阻率法：电阻率法是传导类电法勘探方法之一。建立在地壳中各种岩矿石具有各种导电性差异的基础上，通过观测和研究与这些差异有关的天然电场或人工电场的分布规律，从而达到查明地下构造或者寻找有用矿产的目的。,电阻率()单位是欧姆米，记作m。用电导率表示时，其单位为西门子每米，记作sm。电导率和电阻率互为倒数，成反比性。,在电法勘探中，用来表征岩、矿石导电性好坏的参数为电阻率()或电导率

3、(=1/)。从物理学中已知，当电流垂直流过单位长度、单位截面积的体积时，该体积中物质所呈现的电阻值即为该物质的电阻率。计算公式如下：,注,（一）基本概念,1、电阻率基本公式,2、电阻率单位,SI制中,电阻R（）长度（m）截面积（m2）,电阻率（m）,一、电阻率法的理论基础,3、导电机制,（1）溶液：带电离子（2）金属导体：自由电子，如自然铜、金、银和石墨，电阻率低（3）半导体：电阻率高于金属导体，大多数金属硫化物，金属氧化物（4）固体电解质：离子导电，绝大多数造岩矿物，如石英、云母、方解石、长石等，电阻率高,(二)矿物的电阻率,金属导体,半导体,固体电解质,各种天然金属均属于金属导体较重要的天

4、然金属有自然金和自然铜，其电阻率值均很低,大多数金属矿物均属于半导体,固体矿物按导电机理分为：,绝大多数造岩矿物（如辉石、氏石、石英、云母、方解石）,常见半导体矿物的电阻率值,(三)岩、矿石的电阻率,矿物电阻率值是在一定范围内变化的，同种矿物可有不同的电阻率值，不同矿物也可有相同的电阻率值。因此，由矿物组成的岩石和矿石的电阻率也必然有较大的变化范围。岩矿石电阻率，也有类似的情况。其电阻率值除与组成矿石的矿物成分、含量有关外，更主要地乃由矿物颗粒的结构构造所决定。,几种岩石电阻率的分布范围曲线,110102103104105106,4、主要岩矿石电阻率及其变化范围,j0，MN极仍在1介质中，所以

5、MN=1，因此sA1。c.电极装置继续向矿脉靠近处于点3的位置，矿脉吸引电流线的作用较点2更加强烈，SA仍大于1且比点2还大，这时SA取得极大值。,良导直立薄脉联合剖面曲线,d.电极装置于点4位置时，A极发出的电流线均被矿脉吸引，因此经过MN极的电流线将急剧的减少，所以sA亦随之减小，此时获得sA极小值。e.继续向右移动电极装置至点5位置时，MN间的电流密度jMNsB，交点右侧sAj0，则视电阻率S1；测点位于3号点处的情况与1号点相同。,复合对称四极s曲线（a）12古河道（基岩为低阻）,复合对称四极剖面法是采用两种不同的供电电极距、不同的探测深度而得到的两条s曲线，区分高阻隆起或古河道的异常

6、。,（2）复合对称四极s曲线的分析在基岩为高阻的隆起上，sAB曲线低于sAB；在古河道（基岩为低阻）上，sAB曲线位于sAB的上方。,对称四极剖面的等s平面图,3.对称四极剖面法的应用（1）确定浮土层下的基岩起伏实例1：寻找沉积在基岩低洼处铝土矿。基岩洼地处沉积的铝土矿电阻率最低，并在视电阻率平面等值线图上明显的表示出了低阻闭合圈的位置，根据低阻闭合圈的范围即可确定古生代基岩顶面洼地的位置,岩溶区对称四极剖面法剖面图1粘土；2灰岩,实例2：确定基岩起伏界面。右图是某地岩溶区对称四极剖面法S剖面图，它清楚的反映出灰岩基底起伏情况。灰岩中的岩溶漏斗因被低阻沉积物充填，所以S剖面曲线反映出的低阻部位

7、恰与岩溶漏斗对应。,对称四极剖面法的剖面平面图1页岩；2大理岩,（2）对称四极剖面法在地质填图中的应用实例：图为某地寻找页岩及大理岩接触界限的S剖面图。当测点由页岩区进入大理岩地区时，S曲线发生跃变，而在页岩及大理岩地区S曲线比较平稳，所以可以根据S曲线跃变的特点划出两种岩层的接触界面来。,对称剖面法与中间梯度法都属于两个异性点电源的场，测量电极都位于剖面的中部，属均匀场，s异常曲线的特点与中间梯度法类似。但s曲线比中间梯度的曲线复杂、生产效率低些。,因此，一般能有中间梯度法解决的问题，就不用对称四级剖面法。,根据场的叠加原理，对称剖面法的SAB为联合剖面法两个视电阻率（SA和SB）的值的平均

8、值，即：,由图可见：显然低阻薄脉上的对称剖面法异常不如联合剖面法的异常反应明显。因此，一般不用对称四极剖面法寻找低阻的薄脉状地质体。,上右图为两种不同电阻率的岩层接触带上对称四极剖面法s曲线。,曲线1：为A、B过小，s主要反映覆盖层的电阻率；曲线2：为A、B过大，即使测点距离接触面很远时，接触面另一侧岩石已对曲线产生影响，使得曲线中间的倾斜部分很长，难以准确判断接触带位置。曲线3：为A、B极距合适，s曲线变化明显，可根据曲线的拐点位置来确定接触带的位置，,利用复合对称四极剖面法有助于解决基底的起伏问题。,若基底为高阻向斜，SAB曲线在SAB曲线的下方；若基底为低阻向斜，SAB曲线在SAB曲线的

9、上方；,这是因为小极距时SAB曲线反映较浅处岩层的电性情况。,2.对称四极剖面法的实际应用用“对称剖面法”研究覆盖层下的基岩起伏（向斜或背斜）和对水文、工程地质提供有关疏松层中电性不均匀体的分布以及疏松层下的地质构造、划分接触带、寻找厚岩层（矿体）等。,应用实例例一：用对称四极剖面法寻找地下古河道某古河道两侧以及下部岩石由砂粘土组成，电阻率较低。而古河床中充填的沙卵石则为高阻。,例2.用复合对称四极剖面法确定基岩的相对起伏某地为查明基岩起伏以便为工程地质提供有用资料，为此做了对称四极剖面法见下图。,正确地确定工作任务是保证工作顺利进行和取得显著效果的重要环节。电阻率剖面法必须具备的地质条件和地

10、球物理前提：1.被探测的地质体与围岩的电阻率有较大的差异。2.被探测的地质体相对于埋藏深度具有一定的规模。3.被探测的地质体的异常应能从各干扰体的异常背景中区分显示出来。4.浮土电阻率很低（如沼泽、稻田区），厚度又很大的地区或地表接地电阻过大（如冻土层厚度大于12m及地表为砾岩掩盖）的地区，不利于开展电阻率剖面法工作。,（四）电测剖面法的野外工作方法1确定任务,2测区范围、测网与比例尺,测线的方向应垂直被探测地质体的主要走向。如成矿受构造控制，测线应垂直构造的走向；成矿受岩性的控制，则应垂直岩层走向。当发现的异常走向与测线交角小于90过多时，应垂直异常走向布置补充工作。测网密度由被探测地质体的大小、埋深和工作性质来确定。普查时，至少要有12条测线穿过异常，每条测线上至少有35个测点在异常区；详查时，至少应有35条测线、510点、线穿过异常。,（1）对称四极剖面法极距的选择实际工作中常用的数据如下：AB（46）HMN=（1/51/3）AB其中H为矿顶埋深。电剖面法通常取MN大小与点距相等或两倍点距。复合四极剖面中，大极距反映深部情况，一般是AB/2（35）H，（H是覆盖层的平均厚度）；小极距反映浅部情况，一般AB/2（12）H。大极距与小极距两者的比值在两倍以上。,3电极距的选择,2.联合剖面法极距的选择选择最合适的极距称为最佳电极距：AO3