地球物理探矿(3电场和电磁场).ppt

1、中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球物理地球电场与电法勘探导论是一种基于岩石与矿石电性(如电导率)差异的地球物理勘探方法，称为“电法”，通过观察和研究与这些电性差异相关的(自然或人工)电场或电磁场的分布规律，找出地下地质构造和有用矿物。什么是电勘探？电法勘探的特点可概括为“三多”和“两广”。三多：电导率(或)、电化学活性(或)、介电常数(介电常数)、磁导率(介电常数)、许多可用的物理参数、许多使用过的场源、人工场源、自然场源和直流电。感应电法(交流电法)研究交流电场。有很多方法，如低频电磁法、频率测深法、甚低频法、电磁波法、大地电磁法，广东和广西的应用空间广，应用范围广，航空表层海洋

2、井、金属和非金属矿山油气勘探地质填图、水文和工程深部构造(地壳和地幔)、电法勘探的应用。它们被广泛应用于各种地质工作中，不仅可以寻找金属和非金属矿物，还可以进行地质填图、寻找地下地质构造、寻找油气田、煤田和地下水等。此外，电法勘探也用于研究地壳和上地幔。近年来，一些基于电法勘探基本原理的新方法，如管道探测、探地雷达等，在城市工程勘探中得到了广泛应用，并在大型水电站和水库的管道勘探、路基、高层建筑基础和坝基勘探中发挥了重要作用。第一节电阻率法，什么是电阻率法：电阻率法是导电法的勘探方法之一。根据地壳中各种岩石和矿石的各种电导率差异，通过观察和研究与这些差异相关的自然电场或人工电场的分布规律，可以

3、达到寻找地下构造或有用矿物的目的。1.电阻率法的理论基础，(1)岩石和矿石的电阻率，1。电阻率的基本公式。电阻率单位，在si系统中，电阻r()长度(m)横截面积(m2)，电阻率(m)，3。导电机理，(1)溶液：带电离子，(2)金属导体低电阻率金属氧化物(4)固体电解质：离子导电，大多数成岩矿物，如应时、云母、方解石、长石等。具有高电阻率；4)主要岩石和矿石的电阻率及其变化范围，沉积、变化和火，沉积岩：10 102 m，火成岩：102 106 m，变质岩：介于两者之间。5.影响电阻率的主要因素有：(1)矿物成分、含量和结构金属矿物含量，电阻率结构：感染状细脉；(2)孔隙度、湿度孔隙度、含水量、电

4、阻率、风化带、破碎带、含水量、电阻率；(3)水溶液的盐度、电阻率；(4)电阻率冻结时的温度、溶解度、离子活性。电阻率(5)压力、孔隙度、电阻率超限、岩石破裂、电阻率(6)构造层的影响，层状构造岩的电阻率是非各向同性的，即沿层理方向的电阻率小于沿层理方向的电阻率；(2)均匀各向同性半空间点电源的电场，假设地球是水平的，与非导电空气接触，介质充满整个地下半空间。也就是说，在物理学中，恒定电场由三个相互关联的物理量V(电势)、E(电场强度)和J(电流密度)来描述，并且它们之间的关系是dv=-Edr，E=J。为了建立地下电场，总是使用两个电极(例如A和B)来向地面供电。两个接地电极(a，b)被称为“电

5、源电极”。当供电电极的尺寸远小于它们与被测点之间的距离时，两个供电电极可视为两个“点”，因此它们也称为“点电源”，P，1，一个点电源的电场、地、点M处的电流密度地下距离A为：电场强度为：电位为：2。根据电场叠加原理，可以知道电源在任意M点两个相对点上的电场：地下电流场在电源电极附近分布不均匀，其值趋于无穷大；然而，在磁极的中心区域，磁场分布是均匀的，并且变化是平缓的。在AB的中点，V=0，V在左边为正，在右边为负；(3)地下水流沿深度的分布规律，jh方向平行于地表。上述公式表明，AB垂线上任意M点处J的大小不仅与I有关，还与M点的深度(H)和电极距离有关。当H，jh 0，h 0，阶时，即当(或

6、)时，H深度的电流密度最大，电源电极距离称为。例如，要使100米深度的电流密度最大，AB应大于或等于140米，H不变，l不变；(4)电阻率公式和视电阻率；(1)(均匀大地)电阻率公式，其中m和n处的电位为：其中AM、BM、an和BN之间的距离分别为a、b和m和n。m点和n点之间的电位差可以通过减去上述两个公式得到：然后，让，然后是均匀大地电阻率公式，其中，k称为器件系数(或极化常数)，单位为“米”。因为地下是一种均匀的各向同性介质，它与k和I的值无关。上面讨论的情况是在地形和地下只有一种均匀的各向同性介质。然而，在实践中，地下岩石的电导率往往是不均匀的，地形也不是水平的，因此有必要进一步探讨不

7、均匀条件下地下电流场的分布。2。非均匀介质中的地下电流场和视电阻率，地电剖面：根据地体电阻率的差异划分边界的剖面。(1)非均匀介质中的地下电流场。从图中可以看出，高阻体具有向周围环境排斥电流的功能。低电阻体具有将电流吸引到其内部的功能。(2)视电阻率，当局部地表不水平或地下电阻率分布不均匀(有两种或两种以上介质)时，仍采用均匀介质中的供电和测量方法，电阻率值仍按上述公式计算。然而，此时计算的“电阻率值”既不是1，也不是2和3，而是与这三者相关的量，称为“视电阻率”。电极装置的供电电极(A、B)和测量电极(M、N)的布置形式和运动方式，电极装置的类型和电极距离的大小，以及测量点相对于地质体的位置

8、；电场有效范围内各种地质体的真电阻率；地质体的分布状态(形状、大小、埋深和相对位置)，(3)影响视电阻率的因素，(3)视电阻率的定性分析公式，视电阻率与电流密度的关系，即测量电极m和n之间任意点的电流密度与介质的真电阻率。J0是各向同性均匀介质中m和n之间的电流密度。上述公式表明，介质的电阻率MN和电流密度jMN在s和m与n之间是成比例的。、1、2、3、4、5、6、7、和s的剖面曲线变化可以清晰地反映地下导电非均质性的位置和相对电阻率。视电阻率定性分析公式、第一段电阻率法、第二段电阻率仪器及设备，根据视电阻率计算公式，其仪器功能是测量电源电流I和电极m与n之间的电位差UMN。除仪器外，其他设备

9、包括：电源电极铁棒或铜棒、测量电极铜棒、导线和p电阻率剖面简称为电剖面。它包括许多分支器件：双极器件、三极器件、对称四极器件和偶极器件等。第一节电阻率法，第三节电剖面法，装置特点：电极之间的距离保持不变，使整个或部分装置沿测线移动，视电阻率值逐点测量。得到的S曲线反映了测线下一定深度范围内不同电性物质的水平分布。电阻率法、联合剖面法、中间梯度法、对称剖面法、分类：偶极剖面法、(1)联合剖面法、1。器件特性和s公式，AO=BO MO=NO，OC 5AO，在测量期间，c极是固定的，a、m、n和b之间的距离保持不变。每个点测量两次，得到两个S值。因为C是无限的，所以它在M和N的势能很小，所以可以忽略不计。因此，联合截面法的电场可视为“点电源”的电场。2。分析节理剖面法的S曲线特征，探讨节理剖面法在垂直低阻薄矿脉上的S曲线特征：从图中可以看出，sA和sB在导电性好的垂直薄矿脉顶部上方相交，交点sB与sAsB在交点右侧相交，称为节理