電法勘探5充電法

1、 充電法充電法是在金屬礦詳查和勘探階段以及在水文地質(zhì)是在金屬礦詳查和勘探階段以及在水文地質(zhì) 調(diào)查中應(yīng)用較多的一種人工直流電法調(diào)查中應(yīng)用較多的一種人工直流電法.是一種向礦體是一種向礦體 充電充電,然后通過觀測其充電場的空間分布來了解礦體然后通過觀測其充電場的空間分布來了解礦體 規(guī)模大小和賦存狀態(tài)的電法勘探方法規(guī)模大小和賦存狀態(tài)的電法勘探方法. 研究對象研究對象:相對圍巖為良導(dǎo)體或?qū)щ娦暂^好的地質(zhì)體相對圍巖為良導(dǎo)體或?qū)щ娦暂^好的地質(zhì)體 目目 的的:查明充電體的空間分布狀態(tài)查明充電體的空間分布狀態(tài),產(chǎn)狀產(chǎn)狀,延伸等延伸等 充電法充電法是一種向良導(dǎo)電體（或礦體）供電，通過觀測是一種向良導(dǎo)電體（或礦體）

2、供電，通過觀測 其電場的空間分布來了解礦體規(guī)模大小和賦存狀態(tài)的電類勘其電場的空間分布來了解礦體規(guī)模大小和賦存狀態(tài)的電類勘 探方法探方法。 理想導(dǎo)體理想導(dǎo)體/等位體等位體電阻率為零的導(dǎo)體。許多金屬礦體電阻率為零的導(dǎo)體。許多金屬礦體 及某些高礦化度的地下水，相對其周圍巖石而言，電阻率很及某些高礦化度的地下水，相對其周圍巖石而言，電阻率很 低，可以近似看成是理想導(dǎo)體。當(dāng)理想導(dǎo)體位于一般導(dǎo)電介低，可以近似看成是理想導(dǎo)體。當(dāng)理想導(dǎo)體位于一般導(dǎo)電介 質(zhì)中時，向其供電后，電流垂直于導(dǎo)體流向周圍介質(zhì)，并在質(zhì)中時，向其供電后，電流垂直于導(dǎo)體流向周圍介質(zhì)，并在 理想導(dǎo)體中流過時，理想導(dǎo)體中流過時，不產(chǎn)生電位降，導(dǎo)

3、體內(nèi)電位處處相等不產(chǎn)生電位降，導(dǎo)體內(nèi)電位處處相等， 所以又稱所以又稱理想導(dǎo)體理想導(dǎo)體為為等位體等位體 特點特點:理想導(dǎo)體的充電電場與充電點的位置無關(guān)，僅與充電電理想導(dǎo)體的充電電場與充電點的位置無關(guān)，僅與充電電 流、等位體空間形狀及圍巖的電性有關(guān)。流、等位體空間形狀及圍巖的電性有關(guān)。 若圍巖為均勻電性介質(zhì)，其空間等位面分布與充電導(dǎo)體形狀若圍巖為均勻電性介質(zhì)，其空間等位面分布與充電導(dǎo)體形狀 相似；其相似程度與相距充電體的距離成反比。對有限三度相似；其相似程度與相距充電體的距離成反比。對有限三度 體不論其外形如何，若相距充分大的條件下，其電位等值面體不論其外形如何，若相距充分大的條件下，其電位等值面

4、 趨于球形分布趨于球形分布 實際工作中可在鉆井、槽探、坑道等人工揭露的或天然露頭實際工作中可在鉆井、槽探、坑道等人工揭露的或天然露頭 上接入供電極上接入供電極a，另一電極另一電極b遠離充電體。遠離充電體。 （1）充電球體電場）充電球體電場 （a a）球體半徑為）球體半徑為r r0 0 ，中心埋深為，中心埋深為h h0 0， ，球 球 心地面投影點為坐心地面投影點為坐 標(biāo)原點。標(biāo)原點。 由于球體由于球體 的對稱性，其充電的對稱性，其充電 電流場的球體外分電流場的球體外分 布與位于球心的點布與位于球心的點 電流場沒有區(qū)別（電流場沒有區(qū)別（ 條件條件r r0 0/h/h0 00.50.5）。）。 利

5、用簡單加倍法利用簡單加倍法 ， 地表電位及沿地表電位及沿x x方向方向 的電位梯度表達式的電位梯度表達式 ： 2 1 2 0 222 1 2 0 22 0 1 2 1 2 ),( n n dhyx i hyx i hyxu 2 3 2 0 222 3 2 0 22 0 22 ) ,( n n dhyx xi hyx xi x hyxu 地面等位線為以球心在地面投影點為地面等位線為以球心在地面投影點為 中心的同心圓圈，中心點為極大值中心的同心圓圈，中心點為極大值 （b b）在主剖面上（）在主剖面上（y=0y=0），）， 電位曲線成軸對稱正異常，電位曲線成軸對稱正異常， 球心投影點處為極大值，球心

6、投影點處為極大值， 兩側(cè)電位對稱減??；電位兩側(cè)電位對稱減小；電位 梯度曲線成左正右負點對梯度曲線成左正右負點對 稱異常稱異常, ,球心投影點處為球心投影點處為 零，兩側(cè)電位梯度絕對值零，兩側(cè)電位梯度絕對值 對稱減小趨于零；對稱減小趨于零； 旁側(cè)剖面上，其電位旁側(cè)剖面上，其電位 和電位梯度的分布與主剖和電位梯度的分布與主剖 面相似，但其強度減弱，面相似，但其強度減弱， 范圍變大。范圍變大。 （c）利用主剖面上的電位曲）利用主剖面上的電位曲 線的半極值弦長線的半極值弦長q和電位梯度和電位梯度 曲線的極值點水平間距曲線的極值點水平間距p，估，估 算球體中心埋深：算球體中心埋深： ph qh 7 .

7、0 29. 0 0 0 注意：當(dāng)導(dǎo)電球體的規(guī)模很大注意：當(dāng)導(dǎo)電球體的規(guī)模很大 或埋深很淺時，地表對球體充或埋深很淺時，地表對球體充 電電場的畸變使之完全不同于電電場的畸變使之完全不同于 地下點電源場。計算表明當(dāng)?shù)叵曼c電源場。計算表明當(dāng) r r0 0/h/h0 00.5b=c，為圓柱體；，為圓柱體； a b c，為脈（板）狀體。，為脈（板）狀體。 設(shè)坐標(biāo)原點位于橢球體的中設(shè)坐標(biāo)原點位于橢球體的中 心，心，x，y，z坐標(biāo)軸分別與坐標(biāo)軸分別與 3個半徑重合。個半徑重合。 橢球體表面方程為橢球體表面方程為: 1 2 2 2 2 2 2 c z b y a x 求解橢球坐標(biāo)系的拉普拉斯方程，得出求解橢球

8、坐標(biāo)系的拉普拉斯方程，得出 球外任一點電位：球外任一點電位： 0 )()( 8 0 2 0 2 0 2t tctbta dti u t0為為m點的橢球坐標(biāo)，若點的橢球坐標(biāo)，若m的笛卡爾坐標(biāo)（的笛卡爾坐標(biāo)（x，y，z），則），則t0為下述為下述 方程方程 的最大實根的最大實根 1 0 2 2 0 2 2 0 2 2 tc z tb y ta x 由電位式可知：由電位式可知：t0=常數(shù)，則常數(shù)，則 u=常數(shù)。故等位面方程為：常數(shù)。故等位面方程為： t0=常數(shù)常數(shù) 地表電位等值線呈同心橢圓曲地表電位等值線呈同心橢圓曲 線。在橢球體附近，橢圓曲線線。在橢球體附近，橢圓曲線 的長的長、短軸之比和橢圓率分

9、別短軸之比和橢圓率分別 為：為： 0 2 22 0 2 2 0 2 ta ba e tb ta b a 隨著遠離橢球體，等位線的長隨著遠離橢球體，等位線的長 、短軸比值及橢圓率皆減小，、短軸比值及橢圓率皆減小， 分別趨于分別趨于1和和0。遠離充電體，遠離充電體， 等位線形狀趨于圓形，類似于等位線形狀趨于圓形，類似于 點電源電場。點電源電場。 若充電橢球體在地下成軸對稱分布，若充電橢球體在地下成軸對稱分布， 則主剖面上，電位曲線成軸對稱正則主剖面上，電位曲線成軸對稱正 異常分布，橢球體的中心投影點處異常分布，橢球體的中心投影點處 為極大值，兩側(cè)對稱減小趨于零。為極大值，兩側(cè)對稱減小趨于零。 水平

10、橢球體的異常范圍比直立橢球水平橢球體的異常范圍比直立橢球 體的異常范圍大。電位梯度異常呈體的異常范圍大。電位梯度異常呈 點對稱分布點對稱分布. .極值點位于橢球體邊極值點位于橢球體邊 界外側(cè)附近。對傾斜分布的充電橢界外側(cè)附近。對傾斜分布的充電橢 球體，其電位異常呈現(xiàn)非對稱分布，球體，其電位異常呈現(xiàn)非對稱分布， 傾斜一側(cè)異常曲線變緩，電位梯度傾斜一側(cè)異常曲線變緩，電位梯度 曲線在傾斜一側(cè)異常極值幅度變小。曲線在傾斜一側(cè)異常極值幅度變小。 不論是對稱分布的、還是傾斜不論是對稱分布的、還是傾斜 分布的充電橢球體，其剖面異常的分布的充電橢球體，其剖面異常的 電位異常曲線的拐點和電位梯度曲電位異常曲線的

11、拐點和電位梯度曲 線的極值點基本上反映了地下充電線的極值點基本上反映了地下充電 體的地面水平投影邊界體的地面水平投影邊界 h=0.3p 2a=p-hp （3）薄板充電電場）薄板充電電場 （4）非等位導(dǎo)）非等位導(dǎo)體的充電電場體的充電電場 非等位導(dǎo)體非等位導(dǎo)體：是指充電導(dǎo)體電阻非零（非理想導(dǎo)體），被充電后：是指充電導(dǎo)體電阻非零（非理想導(dǎo)體），被充電后 ，導(dǎo)體內(nèi)有電位降，產(chǎn)生電位差，導(dǎo)致導(dǎo)體上各點的電位并非都，導(dǎo)體內(nèi)有電位降，產(chǎn)生電位差，導(dǎo)致導(dǎo)體上各點的電位并非都 相等。不等位體的充電電場除受圍巖介質(zhì)電性、充電體形狀、產(chǎn)相等。不等位體的充電電場除受圍巖介質(zhì)電性、充電體形狀、產(chǎn) 狀、大小、及充電流強度

12、等因素影響外，還與充電體的電阻率和狀、大小、及充電流強度等因素影響外，還與充電體的電阻率和 充電點位置有關(guān)充電點位置有關(guān) （5）傾斜非等位導(dǎo)）傾斜非等位導(dǎo)體的充電電場體的充電電場 （1）應(yīng)用范圍與條件）應(yīng)用范圍與條件 確定已揭露礦體隱伏部分的規(guī)模（范圍）、形狀、產(chǎn)狀、平確定已揭露礦體隱伏部分的規(guī)模（范圍）、形狀、產(chǎn)狀、平 面分布位置及深度（產(chǎn)狀及埋深）；面分布位置及深度（產(chǎn)狀及埋深）； 確定已知相鄰礦體之間的連接關(guān)系；確定已知相鄰礦體之間的連接關(guān)系； 在已知礦附近尋找盲礦；在已知礦附近尋找盲礦； 利用單井測定地下水流速和流向以及油田注水井壓裂方位的利用單井測定地下水流速和流向以及油田注水井壓裂

13、方位的 確定；確定； 研究滑坡及追蹤地下金屬管線。研究滑坡及追蹤地下金屬管線。 n研究物體有充電揭露或出露點，以便設(shè)置充電點；研究物體有充電揭露或出露點，以便設(shè)置充電點； n充電體視為良導(dǎo)體，電阻率對比度一般為充電體視為良導(dǎo)體，電阻率對比度一般為200 n淺埋、規(guī)模大，則效果好，一般勘探深度為充電體延伸長度淺埋、規(guī)模大，則效果好，一般勘探深度為充電體延伸長度 的一半；的一半； n地形起伏小，圍巖較均一，各向同性。地形起伏小，圍巖較均一，各向同性。 （2）充電法的觀測方式）充電法的觀測方式 電位測量法、電位梯度法和直接追蹤等位線法。電位測量法、電位梯度法和直接追蹤等位線法。 觀測參數(shù)有：觀測參數(shù)

14、有：u umn mn、 、u um m、i i 電位法：將一個測量電極電位法：將一個測量電極n 固定在遠離測區(qū)處，作為固定在遠離測區(qū)處，作為 零電位點，另一個電極零電位點，另一個電極m 則沿測線逐點移動，觀測則沿測線逐點移動，觀測 相對于相對于n極的電位差與電流極的電位差與電流 i。計算參數(shù)：。計算參數(shù)：u/i 電位梯度法：測量電極電位梯度法：測量電極m和和 n保持一定距離沿測線一起保持一定距離沿測線一起 移動，逐點觀測移動，逐點觀測u和電流和電流i ，計算參數(shù)：，計算參數(shù)： u/（mni） （3）資料處理與解釋）資料處理與解釋 （a a）計算參數(shù)：）計算參數(shù)：u umn mn/ /（ （mn

15、.imn.i）、）、 u um m/i/i 繪制剖面圖，平剖圖，平面等值繪制剖面圖，平剖圖，平面等值 圖圖 （b b）由平面等值圖的密集帶、剖面圖）由平面等值圖的密集帶、剖面圖 的拐點劃定充電體的分布范圍的拐點劃定充電體的分布范圍 利用剖面異常特征點，求取埋深。利用剖面異常特征點，求取埋深。 如如 梯度曲線：球體：梯度曲線：球體： h00.7q h02.6m h00.7q h02.6m 水平柱體水平柱體 ： h00.5q h02.0mh00.5q h02.0m m m為異常曲線弦切距；為異常曲線弦切距；q q為半極值點水為半極值點水 平間距平間距 （4）應(yīng)用事例）應(yīng)用事例 （a）確定已被部分揭

16、露礦體的地下伸布范圍）確定已被部分揭露礦體的地下伸布范圍 ，形狀，埋深和產(chǎn)狀，形狀，埋深和產(chǎn)狀 （b）確定相鄰礦體的）確定相鄰礦體的 連通性及發(fā)現(xiàn)已知礦連通性及發(fā)現(xiàn)已知礦 旁的盲礦體旁的盲礦體 充電激發(fā)極化法充電激發(fā)極化法: :利用充電裝置進行激電測量方法，利用充電裝置進行激電測量方法， 又稱近礦圍巖充電的間接充電方法。通常常用于礦體又稱近礦圍巖充電的間接充電方法。通常常用于礦體 無露頭或被鉆探、坑探等工程遺漏礦體的勘查與探測。無露頭或被鉆探、坑探等工程遺漏礦體的勘查與探測。 近礦圍巖充電法可由于充電點靠近極化體所以又被稱近礦圍巖充電法可由于充電點靠近極化體所以又被稱 為為強極化法強極化法。

17、（1）直立銅板端外地面充電實驗）直立銅板端外地面充電實驗 （1）二次場梯度曲線）二次場梯度曲線 對稱且為單峰；對稱且為單峰； （2）平剖圖上的極值）平剖圖上的極值 點連線反映了極化體點連線反映了極化體 在地面的投影點位置在地面的投影點位置 和走向；和走向； （3）平剖圖上正負極）平剖圖上正負極 值的轉(zhuǎn)換反映了極化值的轉(zhuǎn)換反映了極化 體的端點位置及延伸體的端點位置及延伸 長度長度 （2）銅板端點地面充電）銅板端點地面充電 （1）銅板范圍內(nèi)極大值）銅板范圍內(nèi)極大值 為單峰；為單峰； （2）端點兩側(cè)過零點有）端點兩側(cè)過零點有 極小值，位置與銅板端極小值，位置與銅板端 點對應(yīng)；點對應(yīng)； （3）視極化率

18、曲線具有）視極化率曲線具有 類似特征，僅在充電點類似特征，僅在充電點 一側(cè)曲線變化幅度較小一側(cè)曲線變化幅度較小 （3）直立厚石墨地下圍巖充電實驗）直立厚石墨地下圍巖充電實驗 （4）組合模型上的充電實驗）組合模型上的充電實驗 （a）小銅板充電發(fā)現(xiàn)相鄰大銅板的實驗結(jié)果）小銅板充電發(fā)現(xiàn)相鄰大銅板的實驗結(jié)果 （b）近地表有干撓體時深部大銅板地下圍巖石充電的實驗結(jié)果）近地表有干撓體時深部大銅板地下圍巖石充電的實驗結(jié)果 l巖、礦的極化特性；巖、礦的極化特性； l自然電流場的成因；自然電流場的成因； l球體及板狀體上的自然極化特征；球體及板狀體上的自然極化特征； l自然電流場法的工作方法掌握；自然電流場法的

19、工作方法掌握； l自然電流場法的應(yīng)用范圍自然電流場法的應(yīng)用范圍 在自然條件下在自然條件下,無需向地下供電無需向地下供電,地面兩點間通地面兩點間通 常能觀測到一定大小的電位差常能觀測到一定大小的電位差,這表明地下存在著天這表明地下存在著天 然電流場然電流場,簡稱自然電場簡稱自然電場. 形成主要因素形成主要因素: 電子導(dǎo)電礦體的天然電化學(xué)作用電子導(dǎo)電礦體的天然電化學(xué)作用 地下水中電離子的過濾或擴散作用地下水中電離子的過濾或擴散作用 大地電流和雷雨放電等因素大地電流和雷雨放電等因素 自然電場法：是利用巖自然電場法：是利用巖 、礦石由電化學(xué)作用在、礦石由電化學(xué)作用在 其周圍產(chǎn)生的自然極化其周圍產(chǎn)生的自

20、然極化 電場進行找礦、填圖和電場進行找礦、填圖和 解決水文地質(zhì)問題的一解決水文地質(zhì)問題的一 種被動源直流電法勘探種被動源直流電法勘探 方法。方法。是一種以介質(zhì)發(fā)是一種以介質(zhì)發(fā) 生電極化現(xiàn)象為物質(zhì)基生電極化現(xiàn)象為物質(zhì)基 礎(chǔ)，通過研究穩(wěn)定自然礎(chǔ)，通過研究穩(wěn)定自然 電流場的分布規(guī)律，達電流場的分布規(guī)律，達 到勘查某些目標(biāo)物的目到勘查某些目標(biāo)物的目 的一種電法勘探方法的一種電法勘探方法 自然電場自然電場 ：在一定地質(zhì)或地質(zhì)：在一定地質(zhì)或地質(zhì)地下水動力條件下，地下水動力條件下， 不需人工向地下供電，在自然條件下，主要由電子導(dǎo)電礦不需人工向地下供電，在自然條件下，主要由電子導(dǎo)電礦 體的天然體的天然電化學(xué)作

21、用電化學(xué)作用和地下水中電離子的和地下水中電離子的過濾作用過濾作用以及以及大大 地電流和雷雨放電地電流和雷雨放電等因素形成的電流場。按其隨時間的變等因素形成的電流場。按其隨時間的變 化規(guī)律，又可分穩(wěn)定與非穩(wěn)定電流場，自然電場法研究的化規(guī)律，又可分穩(wěn)定與非穩(wěn)定電流場，自然電場法研究的 是穩(wěn)定電流場。是穩(wěn)定電流場。 自然電場法主要應(yīng)用在尋找電子導(dǎo)電型的金屬與非金自然電場法主要應(yīng)用在尋找電子導(dǎo)電型的金屬與非金 屬礦床（如硫化礦體、石墨礦體、無煙煤等）和解決某些屬礦床（如硫化礦體、石墨礦體、無煙煤等）和解決某些 地質(zhì)填圖、水文地質(zhì)調(diào)查中確定地下水流速、流向等問題地質(zhì)填圖、水文地質(zhì)調(diào)查中確定地下水流速、流

22、向等問題 （1）電子導(dǎo)體形成自然電場的原因）電子導(dǎo)體形成自然電場的原因 產(chǎn)生穩(wěn)定自然電流場的直接原因是地下介質(zhì)內(nèi)存在著電極化產(chǎn)生穩(wěn)定自然電流場的直接原因是地下介質(zhì)內(nèi)存在著電極化 現(xiàn)象。所謂電極化是指呈現(xiàn)電中性（正負電荷保持平衡）物現(xiàn)象。所謂電極化是指呈現(xiàn)電中性（正負電荷保持平衡）物 質(zhì)或系統(tǒng)在一定條件下其正、負電荷（電子或離子）產(chǎn)生彼質(zhì)或系統(tǒng)在一定條件下其正、負電荷（電子或離子）產(chǎn)生彼 此分離，偏離平衡狀態(tài)的現(xiàn)象。按其產(chǎn)生極化的機制，可分此分離，偏離平衡狀態(tài)的現(xiàn)象。按其產(chǎn)生極化的機制，可分 氧化氧化 - - 還原效應(yīng)還原效應(yīng) 和過濾電動效應(yīng)和過濾電動效應(yīng) ，前者產(chǎn)生電子導(dǎo)體自然，前者產(chǎn)生電子導(dǎo)

23、體自然 極化，后者產(chǎn)生離子導(dǎo)體自然極化極化，后者產(chǎn)生離子導(dǎo)體自然極化 氧化還原效應(yīng)氧化還原效應(yīng)電子導(dǎo)體自然極化電子導(dǎo)體自然極化 導(dǎo)體與溶液接觸時，由于熱運動或化學(xué)反應(yīng)。導(dǎo)體的金屬離導(dǎo)體與溶液接觸時，由于熱運動或化學(xué)反應(yīng)。導(dǎo)體的金屬離 子或自由電子可能有足夠的能量，以致克服晶格間的結(jié)合力子或自由電子可能有足夠的能量，以致克服晶格間的結(jié)合力 束縛而越出導(dǎo)體進入溶液中。從而破壞了導(dǎo)體與溶液的電中束縛而越出導(dǎo)體進入溶液中。從而破壞了導(dǎo)體與溶液的電中 性。分別帶異性電荷，并在其界面處形成雙電層，產(chǎn)生電極性。分別帶異性電荷，并在其界面處形成雙電層，產(chǎn)生電極 電位。電位。 若導(dǎo)體外溶液是均勻的若導(dǎo)體外溶液是

24、均勻的界面上的雙電層也是均勻而封閉形界面上的雙電層也是均勻而封閉形 式分布，故該系統(tǒng)對外仍呈電中性，而不會產(chǎn)生自然電場。式分布，故該系統(tǒng)對外仍呈電中性，而不會產(chǎn)生自然電場。 若溶液不均勻若溶液不均勻界面上的偶電層分布不均勻，則產(chǎn)生極化，界面上的偶電層分布不均勻，則產(chǎn)生極化， 系統(tǒng)對外將產(chǎn)生自然電場，在自然電場作用下的電荷流動，將系統(tǒng)對外將產(chǎn)生自然電場，在自然電場作用下的電荷流動，將 導(dǎo)致不均勻性降低，極化消失。導(dǎo)致不均勻性降低，極化消失。 產(chǎn)生穩(wěn)定自然電流場的條件是：產(chǎn)生穩(wěn)定自然電流場的條件是： 外界條件能保持導(dǎo)體外溶液這種不均勻性，使之不因極化放電外界條件能保持導(dǎo)體外溶液這種不均勻性，使之不

25、因極化放電 而減弱。而減弱。 地下導(dǎo)體產(chǎn)生穩(wěn)定的自然電場的條件是：基于電子導(dǎo)體被地下地下導(dǎo)體產(chǎn)生穩(wěn)定的自然電場的條件是：基于電子導(dǎo)體被地下 潛水面截過，其潛水面上部為大氣降雨的滲透帶，因靠近地表潛水面截過，其潛水面上部為大氣降雨的滲透帶，因靠近地表 而含氧量較高，其氧化性強，呈氧化性。相反，潛水面之下含而含氧量較高，其氧化性強，呈氧化性。相反，潛水面之下含 氧量低，相對應(yīng)那里的水溶液呈還原性。氧量低，相對應(yīng)那里的水溶液呈還原性。 hocueohcu feefe 222 22 2 23 ehohfeohfe33 3 3 2 2 （2）過濾電場）過濾電場 過濾電動效應(yīng)過濾電動效應(yīng)離子導(dǎo)體自然極化離

26、子導(dǎo)體自然極化 巖石顆粒對正、負離子的選擇吸附作用，形成自然電場。巖石顆粒對正、負離子的選擇吸附作用，形成自然電場。 巖石顆粒晶格表面有過剩離子鍵，它對溶液中的離子有選擇吸附巖石顆粒晶格表面有過剩離子鍵，它對溶液中的離子有選擇吸附 作用。作用。 離子導(dǎo)體與溶液接觸后，在其表面吸附作用下形成雙電層，對石離子導(dǎo)體與溶液接觸后，在其表面吸附作用下形成雙電層，對石 英、硫化物、泥質(zhì)頁巖靠近離子導(dǎo)體之側(cè)帶陰離子，液體一側(cè)帶英、硫化物、泥質(zhì)頁巖靠近離子導(dǎo)體之側(cè)帶陰離子，液體一側(cè)帶 陽離子（注：石灰?guī)r、白云巖吸附陽離子，液體內(nèi)呈陰離子）。陽離子（注：石灰?guī)r、白云巖吸附陽離子，液體內(nèi)呈陰離子）。 在離子導(dǎo)體的

27、裂（孔）隙處，在離子導(dǎo)體的裂（孔）隙處， 雙電離相互之間靠的很近，在液雙電離相互之間靠的很近，在液 體流動時，擴散帶陽離子將被帶體流動時，擴散帶陽離子將被帶 走。相對而言，此處出現(xiàn)了極化，走。相對而言，此處出現(xiàn)了極化， 在水流上游呈現(xiàn)負電位，而下游在水流上游呈現(xiàn)負電位，而下游 正離子相對集中呈正電位正離子相對集中呈正電位電電 化學(xué)稱之為流動電位。上述極化化學(xué)稱之為流動電位。上述極化 過程，如同水流過巖石，巖石顆過程，如同水流過巖石，巖石顆 粒濾掉陽離子，剩下陰離子粒濾掉陽離子，剩下陰離子稱稱 為過濾電場。為過濾電場。 pawatermv pu77. 0 （3）擴散電場）擴散電場 不同濃度的溶液

28、接觸時會發(fā)生擴散現(xiàn)象，即溶質(zhì)由濃不同濃度的溶液接觸時會發(fā)生擴散現(xiàn)象，即溶質(zhì)由濃 度大的溶液向濃度低的溶液遷移直至濃度達到平衡。溶液度大的溶液向濃度低的溶液遷移直至濃度達到平衡。溶液 中的正負離子將隨溶質(zhì)遷移，但運動速度不同，從而導(dǎo)致中的正負離子將隨溶質(zhì)遷移，但運動速度不同，從而導(dǎo)致 兩種不同濃度的溶液中，分別含有過量的正離子或負離子兩種不同濃度的溶液中，分別含有過量的正離子或負離子 ，形成電動勢，這種電場稱為，形成電動勢，這種電場稱為擴散電場擴散電場 2 1 lg c c ke dd 在均勻充滿電阻率為在均勻充滿電阻率為1 的介質(zhì)里，有一個電阻的介質(zhì)里，有一個電阻 率為率為2、半徑為、半徑為r

29、0的球的球 體。當(dāng)球體被均勻極化體。當(dāng)球體被均勻極化 時，球體表面形成不均時，球體表面形成不均 勻的（異常）雙電層，勻的（異常）雙電層， 其電位差其電位差（近似看作（近似看作 是偶電層的電位躍變值是偶電層的電位躍變值 ）隨極化方向的坐標(biāo)呈）隨極化方向的坐標(biāo)呈 線性變化。均勻極化球線性變化。均勻極化球 體內(nèi)、外電位體內(nèi)、外電位u的分布的分布 以極化軸為對稱軸，與以極化軸為對稱軸，與 方位角無關(guān)，故滿足球方位角無關(guān)，故滿足球 坐標(biāo)系的拉普拉斯方程坐標(biāo)系的拉普拉斯方程 （1）自然電場的計算）自然電場的計算 cos 012 uuu 0sin sin 1 2 u r u r r 邊界條件與極限條件邊界條

30、件與極限條件 00 0 11 cos 2 1 2 2 1 1 21 021 0 ur ur r u r u jj uuu rr nn 時當(dāng) 時當(dāng) 界面兩側(cè)電位不連續(xù)時當(dāng) 分離變量法求解，則解的一般形式為：分離變量法求解，則解的一般形式為： )(cos)( 1 0 n n n n n n prbrau 應(yīng)用極限條件得應(yīng)用極限條件得 )(cos 0 )2( n n n n prau 應(yīng)用邊界條件確定系數(shù)應(yīng)用邊界條件確定系數(shù)a、b )(cos)( 1 0 1 n n n n prbu )(cos1 1 )(cos 1 cos)(cos)(cos 0 2 0 1 0 1 0 2 0 0 0 0 1 0

31、 n n n nn n n n n n n nn n n n prbnprna upraprb 00 12 1 1 00 12 2 1 / 2 / 2 2 rub rua cos 2 2 cos 2 0 012 2 2 0 2 2 0 12 1 1 u r r u u r r u 2 12 2 1 cos cos 2 2 2 r muuu 0 2 0 12 1 2 2 urm （a）u u與與u u ， ，(r(r0 0) )2 2成正比；成正比； （b b）u u與與2 2/ /1 1成反比，故成反比，故自然電場自然電場 法對于尋找極化良導(dǎo)體有利。法對于尋找極化良導(dǎo)體有利。 )sincos(

32、 1 )cos(cos 0 hx r 2 3 22 0 0 1 )( sincos xh hx mu 主剖面電位表達式（主剖面電位表達式（y=0） 自然電場的極化源等效為位于球心的電流偶極源，其偶極自然電場的極化源等效為位于球心的電流偶極源，其偶極 子的方向與極化軸的方向一致。子的方向與極化軸的方向一致。 2 12 2 1 cos cos 2 2 r muu 9 8 tantan 4 3 2 2, 1 h x 2/5 22 22 sin3cos2 xh hxxh mex x方向電場表達式：方向電場表達式： 電位曲線不對稱，左右出現(xiàn)負、正極值電位曲線不對稱，左右出現(xiàn)負、正極值 ，正負極值的連線為

33、偶極子在地面的投，正負極值的連線為偶極子在地面的投 影，極值點的坐標(biāo)為：影，極值點的坐標(biāo)為： 電場強度曲線不對稱，在偶極子的右上電場強度曲線不對稱，在偶極子的右上 方電流集中，出現(xiàn)主極值，在右側(cè)零值方電流集中，出現(xiàn)主極值，在右側(cè)零值 點兩側(cè)有二個次極值點，它們與電流回點兩側(cè)有二個次極值點，它們與電流回 流到地表的兩個集流區(qū)對應(yīng)。流到地表的兩個集流區(qū)對應(yīng)。 主剖面上不同傾角的電位曲線特征主剖面上不同傾角的電位曲線特征 （1）垂直極化（垂直極化（=90） 2 5 22 0 0 1 2 3 22 0 0 1 )( 3 )( xh xh me xh h mu 電位曲線沿剖面呈軸對稱的負異電位曲線沿剖面

34、呈軸對稱的負異 常分布，負極值位于球心在地表常分布，負極值位于球心在地表 的投影點（的投影點（x=0），其負極值為：），其負極值為： 2 0 0 0 12 1 2 2 h r uu max 2 3 22 0 0 1 )( sincos xh hx mu （2）水平水平極化（極化（=0） 2 5 22 0 22 1 2 3 22 0 1 )( 2 )( 0 xh xh me xh x mu 2 0 2, 1 h x電位極值電位極值 電位以電位以o點反對稱，左右兩側(cè)分別點反對稱，左右兩側(cè)分別 出現(xiàn)負、正極值；出現(xiàn)負、正極值； 偶極子的正上方，電流匯集，有負偶極子的正上方，電流匯集，有負 極值，兩側(cè)

35、有二個次極值，在極值，兩側(cè)有二個次極值，在2h外外 電位與電場均趨于零。電位與電場均趨于零。 2 3 22 0 0 1 )( sincos xh hx mu zlh l u 0 均勻介質(zhì)中存在一走向很長的直立厚板狀極化體均勻極化，礦均勻介質(zhì)中存在一走向很長的直立厚板狀極化體均勻極化，礦 體與圍巖接觸面存在電位跳躍。體與圍巖接觸面存在電位跳躍。 （1）l、b及走向長度增大及走向長度增大 ，電位異常曲線變寬；，電位異常曲線變寬； （2） l、b及走向長度較小及走向長度較小 時，電位曲線與電偶極子電時，電位曲線與電偶極子電 位曲線基本一致；位曲線基本一致； （3）當(dāng)）當(dāng)2l=5h、2b=2h 板板

36、狀體中心深度的近似公式：狀體中心深度的近似公式： h00.87m h00.65q 1 1 觀測方法觀測方法 電位法：電位法：將將n n極放置在遠離礦體且電場穩(wěn)定的正常極放置在遠離礦體且電場穩(wěn)定的正常 場區(qū)內(nèi)，場區(qū)內(nèi)，m m極沿測線進行電位測量極沿測線進行電位測量 梯度法：梯度法：當(dāng)工作區(qū)存在游散電流干擾時可用梯度當(dāng)工作區(qū)存在游散電流干擾時可用梯度 法；法； 電位梯度環(huán)形測量法電位梯度環(huán)形測量法（追索等位線法）（追索等位線法） 2 儀器：儀器：具有高輸入阻抗的電位計作測量儀器。測量具有高輸入阻抗的電位計作測量儀器。測量 電極則必須使用不極化電極來代替銅電極，以減小兩電極則必須使用不極化電極來代替銅電極，以減小兩 極間的極差。常用不極化電極有極間的極差。常用不極化電極有cucuso和和