工程物探-第五章電法勘探課件

工程物探-第五章電法勘探工程物探-第五章電法勘探1電法勘探電法勘探是以不同巖、礦石間的電性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究天然電磁場(chǎng)和人工電磁場(chǎng)的空間與時(shí)間分布規(guī)律進(jìn)行地質(zhì)勘查和找礦的一種物探方法。定義電法勘探電法勘探是以不同巖、礦石間的電性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)2探查深部和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找油氣田和煤田、金屬非金屬礦產(chǎn)、地下水、工程地質(zhì)和環(huán)境勘察等。實(shí)質(zhì)主要用途以巖、礦石之間電磁學(xué)性質(zhì)及電化學(xué)性質(zhì)差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究電(磁)場(chǎng)在地下的分布規(guī)律，探查地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源探查深部和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找油氣田和煤田、金屬非金屬礦產(chǎn)、地3電法勘探所利用的主要電性參數(shù)：導(dǎo)電性：電阻率（ρ）或電導(dǎo)率（σ）激發(fā)極化性：極化率（η）導(dǎo)磁性：磁導(dǎo)率（μ）介電性：介電常數(shù)（ε）物性差異：電法勘探是以巖(礦)石間電磁學(xué)性質(zhì)及電化學(xué)的差異為前提條件。應(yīng)用前提電法勘探所利用的主要電性參數(shù)：物性差異：電法勘探是以巖(礦)4分類三)按觀測(cè)的場(chǎng)所分一)按電場(chǎng)的性質(zhì)分二)按建場(chǎng)的方式分四)按地質(zhì)目的的不同分分類三)按觀測(cè)的場(chǎng)所分一)按電場(chǎng)的性質(zhì)分二)按建場(chǎng)的方5分類一)按電場(chǎng)的性質(zhì)分(1)電磁剖面法：不接地回線法、電磁偶極剖面法、航空電磁法、甚低頻法(2)電磁測(cè)深法：大地電磁測(cè)深法(MT)、頻率測(cè)深法、瞬變測(cè)深法等1>傳導(dǎo)類電法(各種直流電法為主)2>感應(yīng)類電法或電磁感應(yīng)法（交流）(1)電阻率法：電阻率剖面法,電阻率測(cè)深法(2)激發(fā)極化法(3)充電法(4)自然電場(chǎng)法分類一)按電場(chǎng)的性質(zhì)分(1)電磁剖面法：1>傳導(dǎo)類電法(6分類二)按建場(chǎng)的方式分

天然場(chǎng)源(被動(dòng)源)法自然電位法、大地電流法、大地電磁法等。人工場(chǎng)源(主動(dòng)源)法電阻率法、激發(fā)極化法、電磁法等。分類二)按建場(chǎng)的方式分天然場(chǎng)源(被動(dòng)源)法自然7分類航空電法、地面電法、海洋電法、地下或井中電法三)按觀測(cè)的場(chǎng)所分為分類航空電法、三)按觀測(cè)的場(chǎng)所分為8金屬與非金屬電法勘探石油及煤氣電法勘探水文及工程地質(zhì)電法勘探地殼及上地幔電法勘探分類四)按地質(zhì)目的的不同分為：金屬與非金屬電法勘探分類四)按地質(zhì)目的的不同分為：9第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探電阻率法是以地殼中不同巖（礦）石的導(dǎo)電性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)與研究人工建立的地中穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律以達(dá)到找礦和解決其它地質(zhì)問題目的的一組電法勘探分支方法。第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探電阻率法是以第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.1電阻率法基礎(chǔ)5.2大地電阻率的測(cè)定5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.4電阻率法的儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.15.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.電阻率的概念2.礦物的電阻率3.巖礦石的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.根據(jù)物理學(xué)定義，由均勻材料制成的具有一定橫截面積的導(dǎo)體，其電阻R與長(zhǎng)度L成正比，與橫截面積S成反比，即5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.電阻率的概念比例系數(shù)稱為物體的電阻率：電阻率在數(shù)值上等于單位面積(S=1)單位長(zhǎng)度(L=1)介質(zhì)的電阻。說(shuō)明：電阻率是當(dāng)電流垂直通過(guò)由該物質(zhì)所組成的邊長(zhǎng)為1m的立方體時(shí)而呈現(xiàn)的電阻。根據(jù)物理學(xué)定義，由均勻材料制成的具有一定橫截面積的導(dǎo)體，其電5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.電阻率的概念電阻率是表征物質(zhì)導(dǎo)電性的基本參數(shù)，僅與導(dǎo)體材料的性質(zhì)有關(guān)，它是衡量物質(zhì)導(dǎo)電能力的物理量。在電法勘探中,電阻率的單位為歐姆·米,記作顯然，物質(zhì)的電阻率越低，電導(dǎo)率越大，其導(dǎo)電性越好；反之，導(dǎo)電性越差。其單位為西門子每米,記作S/m。電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率：5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.電阻率的概念2.礦物的電阻率3.巖礦石的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率巖石和礦石都是由礦物組成的。1>金屬導(dǎo)體2>半導(dǎo)體3>固體電解質(zhì)按導(dǎo)電機(jī)制不同，固體礦物可分三種類型5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率此外,石墨這種具有某些特殊的電子導(dǎo)體性質(zhì)的電子導(dǎo)體也具有很低的電阻率，其值小于10-6歐姆·米。1>金屬導(dǎo)體各種天然金屬均屬于金屬導(dǎo)體。較重要的自然金屬有自然金和自然銅，其電阻率值均很低.自然金的電阻率約為2×10-8歐姆·米；自然銅的電阻率約為1.2×10-8~3×10-7歐姆·米。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率大多數(shù)常見的金屬硫化物(如黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦)和某些氧化礦物(如磁鐵礦),其電阻率值均較低，具有良好的導(dǎo)電性。大多數(shù)金屬礦物均屬于半導(dǎo)體。其電阻率值都高于金屬導(dǎo)體,并有較大的變化范圍(10-6~106歐姆·米)。另一些金屬硫化礦物和氧化礦物，如輝銻礦、閃鋅礦、軟錳礦、鉻鐵礦和赤鐵礦等，它們的電阻率值均較高。2>半導(dǎo)體5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.說(shuō)明：上述金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用都是通過(guò)其中某些電子在外電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它們均為電子導(dǎo)體。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率常見半導(dǎo)體礦物電阻率2>半導(dǎo)體說(shuō)明：上述金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用都是通過(guò)其中某些電子在外5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率絕大多數(shù)造巖礦物(如輝石、長(zhǎng)石、石英、云母和方解石等),均屬于固體電解質(zhì)，其電阻率值都很高(大于106歐姆·米),在干燥情況下可視為絕緣體。3>固體電解質(zhì)5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.電阻率的概念2.礦物的電阻率3.巖礦石的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性3.巖礦石的電阻率因此:不僅組份不同的巖石會(huì)有不同的電阻率,既使組份相同的巖石,也會(huì)由于結(jié)構(gòu)及含水情況的不同而使其電阻率在很大的范圍內(nèi)變化。天然狀態(tài)下的巖石具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與組份。電法勘探中，可以一級(jí)近似地把巖石模型看成是由兩相介質(zhì)構(gòu)成的,即由礦物骨架(固相)和水(液相)所構(gòu)成。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性3.幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.巖礦石的電阻率1>火成巖的電阻率值最高，通常在102~105歐姆·米；2>變質(zhì)巖的電阻率值也較高,變化范圍與火成巖類似由圖可見:只是部分巖石如泥質(zhì)板巖和石墨片巖稍低些。幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.巖礦石的電阻率3>沉積巖電阻率值最低如粘土的電阻率約為100~101歐姆·米;砂巖的電阻率約為102~103歐姆·米;而輝巖的電阻率則較高些。幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.巖礦石的電阻率一般土層結(jié)構(gòu)疏松，孔隙度大，且與地表水密切相關(guān)，名稱ρ（Ωm）名稱ρ（Ωm）黃土層粘土含水砂卵石層隔水粘土層0~2001~20050~5005~30雨水河水海水潛水>10010~1000.1~1<100幾種常見浮土和地表水的電阻率及其變化范圍因而它們的電阻率均較低，一般為幾十Ω·m。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素自然狀態(tài)下，巖土的電阻率除了和組份有關(guān)外，還和其它因素有關(guān)，如巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、孔隙度及含水性等。由于主要的造巖礦物如長(zhǎng)石、石英、云母等電阻率均相當(dāng)高，因此，對(duì)于一般巖石來(lái)說(shuō)，礦物骨架的電阻率是高的。1>巖石電阻率與礦物成分的關(guān)系2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系3>巖石電阻率與溫度的關(guān)系5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素自然狀態(tài)5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素1>巖石電阻率與礦物成分的關(guān)系包括組成巖石的礦物的電阻率、礦物的含量和礦物的分布有關(guān)。當(dāng)巖石中含有良導(dǎo)電礦物時(shí)，礦物導(dǎo)電性能能否對(duì)巖石電阻率的大小產(chǎn)生影響取決于良導(dǎo)礦物的分布狀態(tài)和含量。如果巖石中的良導(dǎo)礦物顆粒彼此隔離地分布著,且良導(dǎo)礦物的體積含量不大,那么巖石的電阻率基本上與所含的良導(dǎo)礦物無(wú)關(guān)，只有當(dāng)良導(dǎo)礦物的體積含量較大時(shí)(大于30%),巖石的電阻率才會(huì)隨良導(dǎo)礦物的體積含量的增大而逐漸降低。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素1>巖但是，如果良導(dǎo)礦物的電連通性較好，即使它們的體積含量并不大，巖石的電阻率也會(huì)隨良導(dǎo)礦物含量的增加而急劇減小。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素1>巖石電阻率與礦物成分的關(guān)系但是，如果良導(dǎo)礦物的電連通性較好，即使它們的體積含量并不大5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系由于天然狀態(tài)下的巖石在長(zhǎng)期的地質(zhì)歷史過(guò)程中，受內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用而出現(xiàn)裂隙以及裂隙中含水等原因，使得一般巖石的電阻率要低于其所含礦物的電阻率。一般比較致密的巖石，孔隙度較小，所含水分也較少，因而電阻率較高.結(jié)構(gòu)比較疏松的巖石，孔隙度較大，所含水分也較多，因而電阻率較低。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素2>5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素幾種常見巖石的孔隙度2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素幾種常見一些孔隙度大而滲透性強(qiáng)的巖層如砂層、礫石層等，其電阻率明顯地取決于含水條件.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素當(dāng)其飽含礦化度高的地下水時(shí),電阻率只有幾十至幾個(gè)歐姆·米；當(dāng)其位于潛水面以上含水條件較差時(shí)，其電阻率可高達(dá)幾百至幾千歐姆·米。而對(duì)于石灰?guī)r的電阻率一般比較高，但當(dāng)其中發(fā)育有溶洞、溶隙且充填有不同礦化度的地下水時(shí)，其電阻率會(huì)大幅度的下降。2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系一些孔隙度大而滲透性強(qiáng)的巖層如砂層、礫石層等，其電阻率明顯地水溶液的電阻率與其礦化度有密切的關(guān)系。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素而地下水的礦化度變化范圍很大，淡水的礦化度約為10-1g/L，咸水的礦化度則高達(dá)10g/L。因此，在巖性變化不大的條件下，有可能在地面和井中應(yīng)用電阻率的差異來(lái)劃分含有咸、淡水的層位。顯然，巖石中所含水溶液的礦化度越高，其電阻率就越低。2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系水溶液的電阻率與其礦化度有密切的關(guān)系。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素由于溫度的變化將引起水溶液中離子活動(dòng)性的變化，所以巖石中水溶液的電阻率也將隨溫度的升高而降低。3>巖石電阻率與溫度的關(guān)系含水砂巖電阻率隨溫度變化的試驗(yàn)曲線砂巖孔隙度為12%；濕度ω=1.5%5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素由于溫度5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素3>巖石電阻率與溫度的關(guān)系相反在冰凍條件下，地下巖石中的水溶液將由于結(jié)凍，使巖土呈現(xiàn)出極高的電阻率。這對(duì)于我國(guó)冰凍時(shí)間較長(zhǎng)地區(qū)，冬季施工時(shí)將產(chǎn)生影響。說(shuō)明:在地?zé)峥碧街?，正是利用這一特性來(lái)圈定地?zé)岙惓５摹?.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素3>5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率大部分沉積巖都具有層理結(jié)構(gòu)，從其電性上來(lái)看，它們是由各種不同電阻率的地層組成的。1.縱向電阻率與橫向的電阻率這樣的地層其電阻率與通過(guò)其中電流的方向有關(guān)，呈現(xiàn)出各向異性。層狀結(jié)構(gòu)巖石模型(a)實(shí)際巖石(b)等效模型5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率大部分沉5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.縱向電阻率與橫向的電阻率(a)實(shí)際巖石（a）(b)(b)等效模型

層狀結(jié)構(gòu)巖石模型5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.縱5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率對(duì)于各向異性介質(zhì)而言：1.縱向電阻率與橫向電阻率當(dāng)電流垂直層理方向流過(guò)時(shí)所測(cè)得的電阻率稱為橫向電阻率.用符號(hào)表示(b)（a）5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率對(duì)于各向(b)（a）5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率對(duì)于各向異性介質(zhì)而言：1.縱向電阻率與橫向電阻率當(dāng)電流平行層理方向流過(guò)時(shí)所測(cè)得的電阻率稱為縱向電阻率.用符號(hào)表示(b)（a）5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電由于，所以各向異性系數(shù)λ總是大于1的。并用“各向異性系數(shù)”5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.縱向電阻率與橫向電阻率來(lái)表示石層的各向異性程度。巖石名稱λ巖石名稱λ層狀粘土層狀砂巖石灰?guī)r1.02~1.051.1~1.61~1.3泥質(zhì)板巖泥質(zhì)頁(yè)巖無(wú)煙煤1.1~1.591.41~1.251.5~2.5一般情況下，巖層的橫向電阻率均大于其縱向電阻率.由于，所以各向異性系數(shù)λ總是大為研究層狀介質(zhì)的導(dǎo)電特性，在電法勘探中定義了“縱向電導(dǎo)”和“橫向電阻”參數(shù)。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率2.縱向電導(dǎo)S和橫向電阻T如圖所示假設(shè)在層狀介質(zhì)中取底面積為1m2，厚度為h的六面巖柱體。為研究層狀介質(zhì)的導(dǎo)電特性，在電法勘探中定義了“縱向電導(dǎo)”和“當(dāng)電流垂直巖柱體底面流過(guò)時(shí)，所測(cè)得的電阻稱為橫向電阻，我們用符號(hào)T來(lái)表示，單位為歐姆。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率2.縱向電導(dǎo)S和橫向電阻T橫向電阻在數(shù)值上等于電性層的厚度與電阻率的乘積，即當(dāng)電流垂直巖柱體底面流過(guò)時(shí)，所測(cè)得的電阻稱為橫向電阻，我們用當(dāng)六面巖柱體由若干個(gè)厚度和電性不同的巖層所組成時(shí)，其總的橫向電阻為：5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率2.縱向電導(dǎo)S和橫向電阻T當(dāng)六面巖柱體由若干個(gè)厚度和電性不同的巖層所組成時(shí)，其總的橫向當(dāng)電流平行巖柱體底面流過(guò)時(shí)，所測(cè)得的電導(dǎo)稱為縱向電導(dǎo)。用S來(lái)表示5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率若六面巖柱體由多個(gè)厚度和電性不同的巖層組成時(shí)，總縱向電導(dǎo)為2.縱向電導(dǎo)S和橫向電阻T當(dāng)電流平行巖柱體底面流過(guò)時(shí)，所測(cè)得的電導(dǎo)稱為縱向電導(dǎo)。用S來(lái)第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.1電阻率法基礎(chǔ)5.2大地電阻率的測(cè)定5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.4電阻率法的儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.1為了探測(cè)地下地質(zhì)對(duì)象的存在與分布，首先要在地下半空間建立人工電流場(chǎng)，然后研究由地質(zhì)對(duì)象所產(chǎn)生的電場(chǎng)的變化，從而達(dá)到找礦或探測(cè)地下構(gòu)造的目的。5.2大地電阻率法的測(cè)定1>探測(cè)對(duì)象與圍巖間的電阻率差異是電阻率法的內(nèi)在根據(jù)；把直流電源通過(guò)電極向地下供電便形成了人工直流電場(chǎng)，由于直流電場(chǎng)中電荷的分布不隨時(shí)間而改變，所以也稱穩(wěn)定電流場(chǎng)。2>施加人工電流場(chǎng)并采用一系列的探測(cè)技術(shù)是電阻率法的外部條件。電阻率法為了探測(cè)地下地質(zhì)對(duì)象的存在與分布，首先要在地下半空間建立人工下面來(lái)討論穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本方程，從而求出均勻各向同性半空間中點(diǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)分布規(guī)律。5.2大地電阻率法的測(cè)定研究場(chǎng)和場(chǎng)源的關(guān)系是各種地球物理勘探問題的基本出發(fā)點(diǎn),根據(jù)地下電性介質(zhì)的分布來(lái)研究場(chǎng)的分布,把這一過(guò)程稱為正演。根據(jù)正演理論,對(duì)野外實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行分析,從而獲得所研究地質(zhì)對(duì)象的分布狀況的有關(guān)信息,這一過(guò)程稱為反演.正演結(jié)果是唯一的，而反演結(jié)果則是多解的。下面來(lái)討論穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本方程，從而求出均勻各向同性半空間中5.2

大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)5.2.3大地電阻率的測(cè)定5.2大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律穩(wěn)定電流場(chǎng)滿足歐姆定律，在微觀情況下，其微分形式是5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律1.微觀歐姆定律即:穩(wěn)定電流場(chǎng)中任一點(diǎn)的電流密度與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)成正比，與介質(zhì)的電阻率成反比。說(shuō)明：上式既適用于均勻介質(zhì)的情況，也適用于非均勻介質(zhì)的情況。電流密度電場(chǎng)強(qiáng)度穩(wěn)定電流場(chǎng)滿足歐姆定律，在微觀情況下，其微分形式是5.2在穩(wěn)定電流場(chǎng)中，任取一個(gè)不含源的閉合曲面，流過(guò)任何一個(gè)閉合曲面的電流密度通量均等于零，即5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律2.克?；舴蚨缮鲜骄褪欠€(wěn)定電流場(chǎng)的連續(xù)性方程式,矢量j連續(xù)的域中滿足式中V為封閉面所包含的體積。得：說(shuō)明：由于散度表示場(chǎng)量在其方向上的空間變化率，所以電流密度散度等于零就表明電流處處是連續(xù)的。散度:divergence在穩(wěn)定電流場(chǎng)中，任取一個(gè)不含源的閉合曲面，流過(guò)任何一個(gè)閉合曲在穩(wěn)定電流場(chǎng)中,電荷的分布不隨時(shí)間而改變,因此,它和靜電場(chǎng)一樣也是勢(shì)場(chǎng),場(chǎng)中任一點(diǎn)的電位只與該點(diǎn)到場(chǎng)源的距離有關(guān)。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律3.穩(wěn)定電流場(chǎng)的勢(shì)場(chǎng)性就場(chǎng)中某一點(diǎn)而言,單位距離上電位的變化(即電位梯度)就等于該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，電位的降落方向表示了場(chǎng)強(qiáng)的正方向。即：在直角坐標(biāo)系中可以表示為：在穩(wěn)定電流場(chǎng)中,電荷的分布不隨時(shí)間而改變,因此,它和靜電場(chǎng)一得到穩(wěn)定電流場(chǎng)所滿足的微分方程:5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律4.穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本方程代入均勻介質(zhì)中，為常數(shù)，即或者這就是拉普拉斯方程得到穩(wěn)定電流場(chǎng)所滿足的微分方程:5.2大地電阻率法的測(cè)定所以，穩(wěn)定電流場(chǎng)所滿足的微分方程為5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律上式反映了穩(wěn)定電流場(chǎng)的內(nèi)在規(guī)律性。U稱為該方程的解。4.穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本方程顯然,對(duì)所研究的某一具體問題來(lái)說(shuō),它的解應(yīng)該是唯一的。使場(chǎng)函數(shù)獲得唯一解所須附加的限定條件稱為定解條件，因?yàn)殡妶?chǎng)分布和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以具有邊界條件:所以，穩(wěn)定電流場(chǎng)所滿足的微分方程為5.2大地電阻率法的測(cè)說(shuō)明：在電阻率法中我們將要討論的各種理論曲線，就是針對(duì)各種地電模型，在不同的坐標(biāo)系中求解偏微分方程得到的。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律表明在穩(wěn)定電流場(chǎng)中,電位處處有限且連續(xù)；4.穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本方程表明在界面兩側(cè)，電流密度法線方向連續(xù)。說(shuō)明：在電阻率法中我們將要討論的各種理論曲線，就是針對(duì)各種地5.2

大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)5.2.3大地電阻率的測(cè)定5.2大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律假設(shè)地下半空間是均勻、各向同性的介質(zhì)。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)1>若當(dāng)觀測(cè)范圍僅限于一個(gè)電極附近，而將另一個(gè)電極置于無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，就構(gòu)成了一個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)；2>當(dāng)必須考慮兩個(gè)電極的影響時(shí)，便構(gòu)成兩個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)。使用兩個(gè)供電電極將電流供入地下，然后在離供電電極一定距離的地方來(lái)觀測(cè)場(chǎng)的分布。由于電極大小相對(duì)于電極之間的距離來(lái)說(shuō)一般很小，因此我們把電極看作是一個(gè)點(diǎn)電源。假設(shè)地下半空間是均勻、各向同性的介質(zhì)。5.2大地電阻率法5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)AB地面水平，地下為均勻、無(wú)限、各向同性介質(zhì)。

5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)AB地面ABMNABMN5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)1.一個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)設(shè)在電阻率為

的無(wú)限半空間的地表，有一點(diǎn)電源A，其電流強(qiáng)度為+I。顯然，在距點(diǎn)源A為rAM點(diǎn)的電流密度為5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)1.一5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)得到M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度代入又知道即所以：1.一個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)得到M點(diǎn)當(dāng)時(shí)，5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)所以M點(diǎn)的電位為：兩邊積分積分常數(shù)1.一個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)當(dāng)時(shí)，5.2大地電阻率法的測(cè)定55.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)因此，對(duì)于均勻、各向同性無(wú)限半空間地表，地表點(diǎn)電源場(chǎng)的電位分布與r成反比,其等位面是以點(diǎn)源為中心的一系列同心圓。式中,當(dāng)點(diǎn)電源一定時(shí),I為常數(shù)。1.一個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)因此，對(duì)5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)2.兩個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)同理，可求出兩個(gè)異性點(diǎn)電源在M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)當(dāng)?shù)乇碛袃蓚€(gè)異性點(diǎn)電源供電時(shí)，根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理，得到M點(diǎn)的電位表達(dá)式5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)2.兩5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)2.兩個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)由圖可見:1>越靠近電極，電位變化越大。3>在B極附近，電位迅速下降。2>在A極附近，電位迅速增高；4>在AB中部電位變化較慢，在AB中點(diǎn)電位為零。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)2.兩5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)2.兩個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)由于場(chǎng)強(qiáng)等于電位的負(fù)梯度，所以1>電極附近梯度大的地方，場(chǎng)強(qiáng)的絕對(duì)值大.2>在AB中部(1/2-1/3)地段，電位梯度小，場(chǎng)強(qiáng)較均勻。3>在AB中點(diǎn)電位為零，電場(chǎng)強(qiáng)度為一常數(shù)。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)2.兩5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)2.兩個(gè)點(diǎn)電源的電場(chǎng)平面圖剖面圖地表電位剖面等位線電流線5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)2.兩5.2

大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法1.大地電阻率的測(cè)定2.巖石露頭電阻率的測(cè)定3.巖、礦石標(biāo)本電阻率的測(cè)定5.2大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法1.大地電阻率的測(cè)定測(cè)量均勻大地的電阻率，原則上可以采用任意形式的電極排列來(lái)進(jìn)行，即在地表任意兩點(diǎn)(A、B)供電，然后在地表任意兩點(diǎn)(M、N)來(lái)測(cè)量其間的電位差。ABMN地面水平，地下為均勻、無(wú)限、各向同性介質(zhì)。

5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法1.大地電阻率的測(cè)定根據(jù)上述裝置為四極排裝置,則M、N兩點(diǎn)的電位分別為：則AB在MN間產(chǎn)生的電位差為M點(diǎn)N點(diǎn)5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的有5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法1.大地電阻率的測(cè)定從而大地電阻率的計(jì)算公式上式即為在均勻大地的地表采用任意電極裝置(或電極排列)測(cè)量電阻率的基本公式。其中K為電極裝置系數(shù)。假設(shè)有5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法1.大地電阻率的測(cè)定K是一個(gè)只與電極的空間位置有關(guān)的物理量。電極裝置系數(shù)考慮到實(shí)際的需要，在電法勘探中，一般總是把供電電極和測(cè)量電極置于一條直線上。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2

大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法1.大地電阻率的測(cè)定2.巖石露頭電阻率的測(cè)定3.巖、礦石標(biāo)本電阻率的測(cè)定5.2大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法ABMN2.巖石露頭電阻率的測(cè)定為了獲得自然狀態(tài)下巖石電阻率,在實(shí)際工作中,往往采用小極距AMNB電極對(duì)稱排列裝置,在巖石的天然露頭或經(jīng)勘探工程(如探槽、坑道等)揭露的人工露頭上進(jìn)行測(cè)定。這種方法通常稱為露頭測(cè)定法。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的因而,測(cè)得了△UMN、I和電極距大小,便可按式計(jì)算得到所測(cè)巖石的電阻率。布設(shè)原則:測(cè)量裝置應(yīng)布置在較平坦、未經(jīng)風(fēng)化的巖石露頭的三分之一范圍內(nèi)。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法2.巖石露頭電阻率的測(cè)定在這種情況下，該巖石露頭相對(duì)于小極距來(lái)說(shuō)，可視為均勻、各向同性的半無(wú)限介質(zhì)。因而,測(cè)得了△UMN、I和電極距大小,便可按式5.2

大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法1.大地電阻率的測(cè)定2.巖石露頭電阻率的測(cè)定3.巖、礦石標(biāo)本電阻率的測(cè)定5.2大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法3.巖、礦石標(biāo)本電阻率的測(cè)定以四極法為例，說(shuō)明測(cè)定巖礦石標(biāo)本電阻率方法原理。在橫截面積為S的長(zhǎng)方形巖、礦石標(biāo)本兩端，裝有與標(biāo)本緊密接觸的金屬片狀電極A和B，A、B極的外路與電流表、干電池等聯(lián)成回路。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法3.巖、礦石標(biāo)本電阻率的測(cè)定在巖石標(biāo)本的中部，繞有與標(biāo)本緊靠，并由金屬絲做成的相距為L(zhǎng)的兩個(gè)環(huán)形電極M和N，M、N的外路與測(cè)量電位差的電位計(jì)和導(dǎo)電線連通。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法3.巖、礦石標(biāo)本電阻率的測(cè)定進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在A、B回路中供電電流為I，若M、N極間引起的電位差為△UMN，則可按下式計(jì)算巖石標(biāo)本的電阻率5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法3.巖、礦石標(biāo)本電阻率的測(cè)定應(yīng)當(dāng)指出，這種測(cè)定電阻率的方法，并不是通常能做到的，因?yàn)樗髱r石標(biāo)本有較規(guī)則的形狀。此外，天然巖石經(jīng)過(guò)加工后，其內(nèi)部礦物結(jié)構(gòu)情況可發(fā)生變化，這必然會(huì)影響測(cè)定電阻值的準(zhǔn)確性。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法3.巖、礦石標(biāo)本電阻率的測(cè)定應(yīng)當(dāng)指出，這種測(cè)定電阻率的方法，并不是通常能做到的，因?yàn)樗髱r石標(biāo)本有較規(guī)則的形狀。此外，天然巖石經(jīng)過(guò)加工后，其內(nèi)部礦物結(jié)構(gòu)情況可發(fā)生變化，這必然會(huì)影響測(cè)定電阻值的準(zhǔn)確性。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的測(cè)定方法3.巖、礦石標(biāo)本電阻率的測(cè)定再則，經(jīng)加工后的標(biāo)本通常是放在水中浸潤(rùn)一定時(shí)間后進(jìn)行測(cè)定的，這就使得標(biāo)本表面部分的電阻率值低于標(biāo)本內(nèi)部的值。可見，在進(jìn)行標(biāo)本電阻率測(cè)定工作或運(yùn)用測(cè)定結(jié)果時(shí)，對(duì)上述問題應(yīng)給以充分的注意。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.3巖石和礦石電阻率的第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.1電阻率法基礎(chǔ)5.2大地電阻率的測(cè)定5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.4電阻率法的儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.15.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法5.3.2電流密度隨深度的分布5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法回顧大地電阻率的計(jì)算公式：應(yīng)用條件是：地面水平，地下為均勻、無(wú)限、各向同性介質(zhì)。

均勻大地問題：實(shí)際工作中常常不能滿足這些條件，地形往往起伏不平，地下介質(zhì)也不均勻，各種巖石相互重疊，斷層裂隙縱橫交錯(cuò)，或者有礦體充填其中。怎麼辦呢？？？5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法上式計(jì)算出的電阻率稱為視電阻率，通常以表示若進(jìn)行測(cè)量的地段地下巖石電性分布不均勻時(shí)，說(shuō)明：這是電阻率法中最基本的計(jì)算公式。在電阻率法的實(shí)際工作中，一般測(cè)得的都是視電阻率。對(duì)比兩個(gè)公式：視電阻率雖不是巖石的真電阻率，但是地下巖石電性不均勻體和地形起伏的綜合反映。5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法只當(dāng)電極排列位于某種單一巖性的地層中時(shí)，才會(huì)測(cè)到該地層的真電阻率。此時(shí)此時(shí)，視電阻率的微分公式為該公式是如何得到的呢？？？5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法此時(shí)假設(shè)測(cè)量電極MN之間的距離為l,此時(shí)：根據(jù)視電阻率計(jì)算公式則：即：為MN所在介質(zhì)的真電阻率為MN處的電流密度5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分當(dāng)MN間距離很小時(shí)，可以認(rèn)為電流密度與巖石電阻率

為常量。5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法從公式出發(fā)為MN所在介質(zhì)的真電阻率為MN處的電流密度此時(shí)當(dāng)?shù)叵聨r石電性均勻時(shí)，用來(lái)表示則當(dāng)MN間距離很小時(shí)，可以認(rèn)為電流密度與巖石電阻5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法為MN所在介質(zhì)的真電阻率為MN處的電流密度得到代入為電性均勻時(shí)MN處的電流密度這就是視電阻率和電流密度的關(guān)系式，或稱為視電阻率的微分公式。5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法為MN所在介質(zhì)的真電阻率為MN處的電流密度為電性均勻時(shí)MN處的電流密度公式表明某點(diǎn)的視電阻率和測(cè)量電極所在介質(zhì)的真電阻率成正比其比例系數(shù)就是測(cè)量電極間實(shí)際電流密度與假設(shè)地下為均勻介質(zhì)時(shí)正常場(chǎng)電流密度之比。5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法分析討論顯然，包含了在電場(chǎng)分布范圍內(nèi)各種電性地質(zhì)體的綜合影響。2>當(dāng)?shù)叵掳肟臻g有低阻不均勻體存在時(shí)，由于正常電流線被低阻體所吸引，使地表MN處的實(shí)際電流密度減少，所以1>當(dāng)?shù)叵轮挥幸环N巖石時(shí),按視電阻率的計(jì)算式算得的等于巖石真電阻率值。5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法分析討論3>當(dāng)?shù)叵掳肟臻g有高阻體存在時(shí)，用于正常電流線被高阻體所排斥，使地表MN處的實(shí)際電流密度增加，所以這樣,通過(guò)在地表觀測(cè)視電阻率的變化,便可揭示地下電性不均勻地質(zhì)體的存在和分布.這是電阻率法解決有關(guān)地質(zhì)問題的基本依據(jù)。5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法(a)均勻介質(zhì)視電阻率與地電斷面性質(zhì)的關(guān)系(c)圍巖中賦存高阻巖體(b)圍巖中賦存良導(dǎo)礦體5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法視電阻率與地電斷面性質(zhì)的關(guān)系A(chǔ)(+I)B(-I)(a)X(b)地下電場(chǎng)分布地面視電阻曲線5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分析方法5.3.2電流密度隨深度的分布5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分布前文述及視電阻率的異常分布除和地質(zhì)對(duì)象的電性和產(chǎn)狀有關(guān)外，還和電極裝置(圖中所示AB)有關(guān)。對(duì)于一定埋深的地質(zhì)對(duì)象需要多大的電極距才能探測(cè)到它的存在呢？這就涉及到電法勘探中的勘探深度。由公式可知電流密度對(duì)電法勘探有重要意義，深入研究電流密度隨深度的分布規(guī)律，就可以解決勘探深度的問題。5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分布討論在均勻半空間中(研究如圖所示AB連線中垂線上)電流密度隨深度的變化在地表AB連線的中點(diǎn)O處，由A、B兩個(gè)電極所形成的電流密度為在AB的中垂線上深度為h的M點(diǎn)處的電流密度為5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分布根據(jù)此公式繪制與的關(guān)系圖5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分布由圖可知，電流密度主要分布在靠近地表附近的范圍內(nèi)，隨著深度的加大，電流密度急劇減小。原則上說(shuō),要想加大勘探深度,只有相應(yīng)地增大供電極距，從而使分配到一定深度范的電流密度的百分?jǐn)?shù)相對(duì)增大。顯然，在電源功率不變的情況下，隨著極距的加大，電流密度值也將隨之減小。所以，當(dāng)考慮加大極距的同時(shí)，也必須考慮加大電源功率。5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分5.3

電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分布通過(guò)以上理想條件下的討論,可以得出:勘探深度是一個(gè)復(fù)雜問題.其決定因素有:地質(zhì)(地電)條件、儀器設(shè)備、裝置類型，極距大小和供電強(qiáng)度。一般確定裝置類型和極距的原則：1>要求h越大，需要選擇的供電極距AB則越大，越小MN。但MN太小則影響觀測(cè)精度。2>確保一定的供電強(qiáng)度.3>由于地電分布的復(fù)雜性和裝置的多樣性，對(duì)于各種電阻率方法，要在區(qū)內(nèi)已知點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)工作，確定裝置類型和h值下的AB值的大小，或參照有關(guān)規(guī)范確定（經(jīng)驗(yàn)性）。5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.3.2電流密度隨深度的分第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.1電阻率法基礎(chǔ)5.2大地電阻率的測(cè)定5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.4電阻率法的儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.15.4

電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.1對(duì)電測(cè)儀器的一般要求1>靈敏度高2>抗干擾能力強(qiáng)3>較高的穩(wěn)定性1>靈敏度高測(cè)出的△UMN就越精確，或者說(shuō)能側(cè)準(zhǔn)的△UMN值就越小。當(dāng)s不變且測(cè)量條件也不變的情況下，△UMN與I成正比，所以提高儀器靈敏度，就可以減少供電電流。這樣就有利于減輕電源重量、減少供電電極數(shù)目、選擇較細(xì)的供電導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝備的輕便化。5.4電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.1對(duì)電測(cè)儀器的一5.4

電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.1對(duì)電測(cè)儀器的一般要求2>抗干擾能力強(qiáng)大地電流、工業(yè)游散電流等干擾是野外工作中長(zhǎng)遇到的，因此電測(cè)儀器必須對(duì)干擾電場(chǎng)有較強(qiáng)的抑制能力。電測(cè)儀器應(yīng)能適應(yīng)各種氣候條件，在較大的溫度和濕度變化范圍內(nèi)，應(yīng)能保持儀器性能的穩(wěn)定性。3>較高的穩(wěn)定性5.4電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.1對(duì)電測(cè)儀器的一5.4

電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要設(shè)備電阻率法的設(shè)備主要包括：測(cè)量?jī)x器、供電電源、供電點(diǎn)極、測(cè)量電極、導(dǎo)線即線架。5.4電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要5.4

電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要設(shè)備高密度電法測(cè)量系統(tǒng)5.4電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要5.4

電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要設(shè)備儀器配件5.4電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要5.4

電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要設(shè)備SQ-3C雙頻激電儀主機(jī)5.4電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要5.4

電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要設(shè)備WTEM-1Q瞬變電磁系統(tǒng)集(右一)、外置大功率發(fā)射機(jī)(中)、GPS同步控制器(左一)5.4電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要5.4

電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要設(shè)備E60Bn高密度電法儀主機(jī)5.4電阻率法的儀器設(shè)備介紹5.4.2電阻率法的主要工程物探-第五章電法勘探工程物探-第五章電法勘探111電法勘探電法勘探是以不同巖、礦石間的電性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究天然電磁場(chǎng)和人工電磁場(chǎng)的空間與時(shí)間分布規(guī)律進(jìn)行地質(zhì)勘查和找礦的一種物探方法。定義電法勘探電法勘探是以不同巖、礦石間的電性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)112探查深部和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找油氣田和煤田、金屬非金屬礦產(chǎn)、地下水、工程地質(zhì)和環(huán)境勘察等。實(shí)質(zhì)主要用途以巖、礦石之間電磁學(xué)性質(zhì)及電化學(xué)性質(zhì)差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究電(磁)場(chǎng)在地下的分布規(guī)律，探查地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源探查深部和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找油氣田和煤田、金屬非金屬礦產(chǎn)、地113電法勘探所利用的主要電性參數(shù)：導(dǎo)電性：電阻率（ρ）或電導(dǎo)率（σ）激發(fā)極化性：極化率（η）導(dǎo)磁性：磁導(dǎo)率（μ）介電性：介電常數(shù)（ε）物性差異：電法勘探是以巖(礦)石間電磁學(xué)性質(zhì)及電化學(xué)的差異為前提條件。應(yīng)用前提電法勘探所利用的主要電性參數(shù)：物性差異：電法勘探是以巖(礦)114分類三)按觀測(cè)的場(chǎng)所分一)按電場(chǎng)的性質(zhì)分二)按建場(chǎng)的方式分四)按地質(zhì)目的的不同分分類三)按觀測(cè)的場(chǎng)所分一)按電場(chǎng)的性質(zhì)分二)按建場(chǎng)的方115分類一)按電場(chǎng)的性質(zhì)分(1)電磁剖面法：不接地回線法、電磁偶極剖面法、航空電磁法、甚低頻法(2)電磁測(cè)深法：大地電磁測(cè)深法(MT)、頻率測(cè)深法、瞬變測(cè)深法等1>傳導(dǎo)類電法(各種直流電法為主)2>感應(yīng)類電法或電磁感應(yīng)法（交流）(1)電阻率法：電阻率剖面法,電阻率測(cè)深法(2)激發(fā)極化法(3)充電法(4)自然電場(chǎng)法分類一)按電場(chǎng)的性質(zhì)分(1)電磁剖面法：1>傳導(dǎo)類電法(116分類二)按建場(chǎng)的方式分

天然場(chǎng)源(被動(dòng)源)法自然電位法、大地電流法、大地電磁法等。人工場(chǎng)源(主動(dòng)源)法電阻率法、激發(fā)極化法、電磁法等。分類二)按建場(chǎng)的方式分天然場(chǎng)源(被動(dòng)源)法自然117分類航空電法、地面電法、海洋電法、地下或井中電法三)按觀測(cè)的場(chǎng)所分為分類航空電法、三)按觀測(cè)的場(chǎng)所分為118金屬與非金屬電法勘探石油及煤氣電法勘探水文及工程地質(zhì)電法勘探地殼及上地幔電法勘探分類四)按地質(zhì)目的的不同分為：金屬與非金屬電法勘探分類四)按地質(zhì)目的的不同分為：119第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探電阻率法是以地殼中不同巖（礦）石的導(dǎo)電性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)與研究人工建立的地中穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律以達(dá)到找礦和解決其它地質(zhì)問題目的的一組電法勘探分支方法。第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探電阻率法是以第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.1電阻率法基礎(chǔ)5.2大地電阻率的測(cè)定5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.4電阻率法的儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.15.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.電阻率的概念2.礦物的電阻率3.巖礦石的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.根據(jù)物理學(xué)定義，由均勻材料制成的具有一定橫截面積的導(dǎo)體，其電阻R與長(zhǎng)度L成正比，與橫截面積S成反比，即5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.電阻率的概念比例系數(shù)稱為物體的電阻率：電阻率在數(shù)值上等于單位面積(S=1)單位長(zhǎng)度(L=1)介質(zhì)的電阻。說(shuō)明：電阻率是當(dāng)電流垂直通過(guò)由該物質(zhì)所組成的邊長(zhǎng)為1m的立方體時(shí)而呈現(xiàn)的電阻。根據(jù)物理學(xué)定義，由均勻材料制成的具有一定橫截面積的導(dǎo)體，其電5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.電阻率的概念電阻率是表征物質(zhì)導(dǎo)電性的基本參數(shù)，僅與導(dǎo)體材料的性質(zhì)有關(guān)，它是衡量物質(zhì)導(dǎo)電能力的物理量。在電法勘探中,電阻率的單位為歐姆·米,記作顯然，物質(zhì)的電阻率越低，電導(dǎo)率越大，其導(dǎo)電性越好；反之，導(dǎo)電性越差。其單位為西門子每米,記作S/m。電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率：5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.電阻率的概念2.礦物的電阻率3.巖礦石的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率巖石和礦石都是由礦物組成的。1>金屬導(dǎo)體2>半導(dǎo)體3>固體電解質(zhì)按導(dǎo)電機(jī)制不同，固體礦物可分三種類型5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率此外,石墨這種具有某些特殊的電子導(dǎo)體性質(zhì)的電子導(dǎo)體也具有很低的電阻率，其值小于10-6歐姆·米。1>金屬導(dǎo)體各種天然金屬均屬于金屬導(dǎo)體。較重要的自然金屬有自然金和自然銅，其電阻率值均很低.自然金的電阻率約為2×10-8歐姆·米；自然銅的電阻率約為1.2×10-8~3×10-7歐姆·米。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率大多數(shù)常見的金屬硫化物(如黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦)和某些氧化礦物(如磁鐵礦),其電阻率值均較低，具有良好的導(dǎo)電性。大多數(shù)金屬礦物均屬于半導(dǎo)體。其電阻率值都高于金屬導(dǎo)體,并有較大的變化范圍(10-6~106歐姆·米)。另一些金屬硫化礦物和氧化礦物，如輝銻礦、閃鋅礦、軟錳礦、鉻鐵礦和赤鐵礦等，它們的電阻率值均較高。2>半導(dǎo)體5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.說(shuō)明：上述金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用都是通過(guò)其中某些電子在外電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它們均為電子導(dǎo)體。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率常見半導(dǎo)體礦物電阻率2>半導(dǎo)體說(shuō)明：上述金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用都是通過(guò)其中某些電子在外5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.礦物的電阻率絕大多數(shù)造巖礦物(如輝石、長(zhǎng)石、石英、云母和方解石等),均屬于固體電解質(zhì)，其電阻率值都很高(大于106歐姆·米),在干燥情況下可視為絕緣體。3>固體電解質(zhì)5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.電阻率的概念2.礦物的電阻率3.巖礦石的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性1.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性3.巖礦石的電阻率因此:不僅組份不同的巖石會(huì)有不同的電阻率,既使組份相同的巖石,也會(huì)由于結(jié)構(gòu)及含水情況的不同而使其電阻率在很大的范圍內(nèi)變化。天然狀態(tài)下的巖石具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與組份。電法勘探中，可以一級(jí)近似地把巖石模型看成是由兩相介質(zhì)構(gòu)成的,即由礦物骨架(固相)和水(液相)所構(gòu)成。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性3.幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.巖礦石的電阻率1>火成巖的電阻率值最高，通常在102~105歐姆·米；2>變質(zhì)巖的電阻率值也較高,變化范圍與火成巖類似由圖可見:只是部分巖石如泥質(zhì)板巖和石墨片巖稍低些。幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.巖礦石的電阻率3>沉積巖電阻率值最低如粘土的電阻率約為100~101歐姆·米;砂巖的電阻率約為102~103歐姆·米;而輝巖的電阻率則較高些。幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.巖礦石的電阻率一般土層結(jié)構(gòu)疏松，孔隙度大，且與地表水密切相關(guān)，名稱ρ（Ωm）名稱ρ（Ωm）黃土層粘土含水砂卵石層隔水粘土層0~2001~20050~5005~30雨水河水海水潛水>10010~1000.1~1<100幾種常見浮土和地表水的電阻率及其變化范圍因而它們的電阻率均較低，一般為幾十Ω·m。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性2.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素自然狀態(tài)下，巖土的電阻率除了和組份有關(guān)外，還和其它因素有關(guān)，如巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、孔隙度及含水性等。由于主要的造巖礦物如長(zhǎng)石、石英、云母等電阻率均相當(dāng)高，因此，對(duì)于一般巖石來(lái)說(shuō)，礦物骨架的電阻率是高的。1>巖石電阻率與礦物成分的關(guān)系2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系3>巖石電阻率與溫度的關(guān)系5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素自然狀態(tài)5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素1>巖石電阻率與礦物成分的關(guān)系包括組成巖石的礦物的電阻率、礦物的含量和礦物的分布有關(guān)。當(dāng)巖石中含有良導(dǎo)電礦物時(shí)，礦物導(dǎo)電性能能否對(duì)巖石電阻率的大小產(chǎn)生影響取決于良導(dǎo)礦物的分布狀態(tài)和含量。如果巖石中的良導(dǎo)礦物顆粒彼此隔離地分布著,且良導(dǎo)礦物的體積含量不大,那么巖石的電阻率基本上與所含的良導(dǎo)礦物無(wú)關(guān)，只有當(dāng)良導(dǎo)礦物的體積含量較大時(shí)(大于30%),巖石的電阻率才會(huì)隨良導(dǎo)礦物的體積含量的增大而逐漸降低。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素1>巖但是，如果良導(dǎo)礦物的電連通性較好，即使它們的體積含量并不大，巖石的電阻率也會(huì)隨良導(dǎo)礦物含量的增加而急劇減小。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素1>巖石電阻率與礦物成分的關(guān)系但是，如果良導(dǎo)礦物的電連通性較好，即使它們的體積含量并不大5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系由于天然狀態(tài)下的巖石在長(zhǎng)期的地質(zhì)歷史過(guò)程中，受內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用而出現(xiàn)裂隙以及裂隙中含水等原因，使得一般巖石的電阻率要低于其所含礦物的電阻率。一般比較致密的巖石，孔隙度較小，所含水分也較少，因而電阻率較高.結(jié)構(gòu)比較疏松的巖石，孔隙度較大，所含水分也較多，因而電阻率較低。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素2>5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素幾種常見巖石的孔隙度2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素幾種常見一些孔隙度大而滲透性強(qiáng)的巖層如砂層、礫石層等，其電阻率明顯地取決于含水條件.5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素當(dāng)其飽含礦化度高的地下水時(shí),電阻率只有幾十至幾個(gè)歐姆·米；當(dāng)其位于潛水面以上含水條件較差時(shí)，其電阻率可高達(dá)幾百至幾千歐姆·米。而對(duì)于石灰?guī)r的電阻率一般比較高，但當(dāng)其中發(fā)育有溶洞、溶隙且充填有不同礦化度的地下水時(shí)，其電阻率會(huì)大幅度的下降。2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系一些孔隙度大而滲透性強(qiáng)的巖層如砂層、礫石層等，其電阻率明顯地水溶液的電阻率與其礦化度有密切的關(guān)系。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素而地下水的礦化度變化范圍很大，淡水的礦化度約為10-1g/L，咸水的礦化度則高達(dá)10g/L。因此，在巖性變化不大的條件下，有可能在地面和井中應(yīng)用電阻率的差異來(lái)劃分含有咸、淡水的層位。顯然，巖石中所含水溶液的礦化度越高，其電阻率就越低。2>巖石電阻率與含水性的關(guān)系水溶液的電阻率與其礦化度有密切的關(guān)系。5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素由于溫度的變化將引起水溶液中離子活動(dòng)性的變化，所以巖石中水溶液的電阻率也將隨溫度的升高而降低。3>巖石電阻率與溫度的關(guān)系含水砂巖電阻率隨溫度變化的試驗(yàn)曲線砂巖孔隙度為12%；濕度ω=1.5%5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素由于溫度5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素3>巖石電阻率與溫度的關(guān)系相反在冰凍條件下，地下巖石中的水溶液將由于結(jié)凍，使巖土呈現(xiàn)出極高的電阻率。這對(duì)于我國(guó)冰凍時(shí)間較長(zhǎng)地區(qū)，冬季施工時(shí)將產(chǎn)生影響。說(shuō)明:在地?zé)峥碧街?，正是利用這一特性來(lái)圈定地?zé)岙惓５摹?.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.2影響電阻率的因素3>5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.1巖石和礦石的導(dǎo)電性5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率大部分沉積巖都具有層理結(jié)構(gòu)，從其電性上來(lái)看，它們是由各種不同電阻率的地層組成的。1.縱向電阻率與橫向的電阻率這樣的地層其電阻率與通過(guò)其中電流的方向有關(guān)，呈現(xiàn)出各向異性。層狀結(jié)構(gòu)巖石模型(a)實(shí)際巖石(b)等效模型5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率大部分沉5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.縱向電阻率與橫向的電阻率(a)實(shí)際巖石（a）(b)(b)等效模型

層狀結(jié)構(gòu)巖石模型5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.縱5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率對(duì)于各向異性介質(zhì)而言：1.縱向電阻率與橫向電阻率當(dāng)電流垂直層理方向流過(guò)時(shí)所測(cè)得的電阻率稱為橫向電阻率.用符號(hào)表示(b)（a）5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率對(duì)于各向(b)（a）5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率對(duì)于各向異性介質(zhì)而言：1.縱向電阻率與橫向電阻率當(dāng)電流平行層理方向流過(guò)時(shí)所測(cè)得的電阻率稱為縱向電阻率.用符號(hào)表示(b)（a）5.1電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電由于，所以各向異性系數(shù)λ總是大于1的。并用“各向異性系數(shù)”5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率1.縱向電阻率與橫向電阻率來(lái)表示石層的各向異性程度。巖石名稱λ巖石名稱λ層狀粘土層狀砂巖石灰?guī)r1.02~1.051.1~1.61~1.3泥質(zhì)板巖泥質(zhì)頁(yè)巖無(wú)煙煤1.1~1.591.41~1.251.5~2.5一般情況下，巖層的橫向電阻率均大于其縱向電阻率.由于，所以各向異性系數(shù)λ總是大為研究層狀介質(zhì)的導(dǎo)電特性，在電法勘探中定義了“縱向電導(dǎo)”和“橫向電阻”參數(shù)。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率2.縱向電導(dǎo)S和橫向電阻T如圖所示假設(shè)在層狀介質(zhì)中取底面積為1m2，厚度為h的六面巖柱體。為研究層狀介質(zhì)的導(dǎo)電特性，在電法勘探中定義了“縱向電導(dǎo)”和“當(dāng)電流垂直巖柱體底面流過(guò)時(shí)，所測(cè)得的電阻稱為橫向電阻，我們用符號(hào)T來(lái)表示，單位為歐姆。5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率2.縱向電導(dǎo)S和橫向電阻T橫向電阻在數(shù)值上等于電性層的厚度與電阻率的乘積，即當(dāng)電流垂直巖柱體底面流過(guò)時(shí)，所測(cè)得的電阻稱為橫向電阻，我們用當(dāng)六面巖柱體由若干個(gè)厚度和電性不同的巖層所組成時(shí)，其總的橫向電阻為：5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率2.縱向電導(dǎo)S和橫向電阻T當(dāng)六面巖柱體由若干個(gè)厚度和電性不同的巖層所組成時(shí)，其總的橫向當(dāng)電流平行巖柱體底面流過(guò)時(shí)，所測(cè)得的電導(dǎo)稱為縱向電導(dǎo)。用S來(lái)表示5.1

電阻率法基礎(chǔ)5.1.3層狀介質(zhì)的電阻率若六面巖柱體由多個(gè)厚度和電性不同的巖層組成時(shí)，總縱向電導(dǎo)為2.縱向電導(dǎo)S和橫向電阻T當(dāng)電流平行巖柱體底面流過(guò)時(shí)，所測(cè)得的電導(dǎo)稱為縱向電導(dǎo)。用S來(lái)第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.1電阻率法基礎(chǔ)5.2大地電阻率的測(cè)定5.3電阻率法的物理實(shí)質(zhì)5.4電阻率法的儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介第五章電阻率法的基本知識(shí)第二部分電法勘探5.1為了探測(cè)地下地質(zhì)對(duì)象的存在與分布，首先要在地下半空間建立人工電流場(chǎng)，然后研究由地質(zhì)對(duì)象所產(chǎn)生的電場(chǎng)的變化，從而達(dá)到找礦或探測(cè)地下構(gòu)造的目的。5.2大地電阻率法的測(cè)定1>探測(cè)對(duì)象與圍巖間的電阻率差異是電阻率法的內(nèi)在根據(jù)；把直流電源通過(guò)電極向地下供電便形成了人工直流電場(chǎng)，由于直流電場(chǎng)中電荷的分布不隨時(shí)間而改變，所以也稱穩(wěn)定電流場(chǎng)。2>施加人工電流場(chǎng)并采用一系列的探測(cè)技術(shù)是電阻率法的外部條件。電阻率法為了探測(cè)地下地質(zhì)對(duì)象的存在與分布，首先要在地下半空間建立人工下面來(lái)討論穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本方程，從而求出均勻各向同性半空間中點(diǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)分布規(guī)律。5.2大地電阻率法的測(cè)定研究場(chǎng)和場(chǎng)源的關(guān)系是各種地球物理勘探問題的基本出發(fā)點(diǎn),根據(jù)地下電性介質(zhì)的分布來(lái)研究場(chǎng)的分布,把這一過(guò)程稱為正演。根據(jù)正演理論,對(duì)野外實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行分析,從而獲得所研究地質(zhì)對(duì)象的分布狀況的有關(guān)信息,這一過(guò)程稱為反演.正演結(jié)果是唯一的，而反演結(jié)果則是多解的。下面來(lái)討論穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本方程，從而求出均勻各向同性半空間中5.2

大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律5.2.2點(diǎn)電源電場(chǎng)5.2.3大地電阻率的測(cè)定5.2大地電阻率的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律穩(wěn)定電流場(chǎng)滿足歐姆定律，在微觀情況下，其微分形式是5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律1.微觀歐姆定律即:穩(wěn)定電流場(chǎng)中任一點(diǎn)的電流密度與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)成正比，與介質(zhì)的電阻率成反比。說(shuō)明：上式既適用于均勻介質(zhì)的情況，也適用于非均勻介質(zhì)的情況。電流密度電場(chǎng)強(qiáng)度穩(wěn)定電流場(chǎng)滿足歐姆定律，在微觀情況下，其微分形式是5.2在穩(wěn)定電流場(chǎng)中，任取一個(gè)不含源的閉合曲面，流過(guò)任何一個(gè)閉合曲面的電流密度通量均等于零，即5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律2.克?；舴蚨缮鲜骄褪欠€(wěn)定電流場(chǎng)的連續(xù)性方程式,矢量j連續(xù)的域中滿足式中V為封閉面所包含的體積。得：說(shuō)明：由于散度表示場(chǎng)量在其方向上的空間變化率，所以電流密度散度等于零就表明電流處處是連續(xù)的。散度:divergence在穩(wěn)定電流場(chǎng)中，任取一個(gè)不含源的閉合曲面，流過(guò)任何一個(gè)閉合曲在穩(wěn)定電流場(chǎng)中,電荷的分布不隨時(shí)間而改變,因此,它和靜電場(chǎng)一樣也是勢(shì)場(chǎng),場(chǎng)中任一點(diǎn)的電位只與該點(diǎn)到場(chǎng)源的距離有關(guān)。5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律3.穩(wěn)定電流場(chǎng)的勢(shì)場(chǎng)性就場(chǎng)中某一點(diǎn)而言,單位距離上電位的變化(即電位梯度)就等于該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，電位的降落方向表示了場(chǎng)強(qiáng)的正方向。即：在直角坐標(biāo)系中可以表示為：在穩(wěn)定電流場(chǎng)中,電荷的分布不隨時(shí)間而改變,因此,它和靜電場(chǎng)一得到穩(wěn)定電流場(chǎng)所滿足的微分方程:5.2大地電阻率法的測(cè)定5.2.1穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律4.穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本方程代入均勻介質(zhì)中，為常數(shù)，即或者這就是