电法勘探勘探物探

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1、第一章电阻率法电阻率法是以地壳不同岩石和矿石的导电性差异为物质基础。通过观测与研究人工建立的地中稳定电流场的分布规律以达到找矿和解决其它地质问题0的的一组电法勘探分支方法。实践证明，电阻率法无论在普查金属、非金属矿产和研宄地质构造方面，还是在水文、工程地质调查以及勘查能源等方血，均取得了良好的地质效果，发挥着重要作用。本章将首先讨论岩石、矿石的导电性和电阻率法的实质、装置类型及其正演问题的理论计算与物理模拟方法，然后在介绍电阻率剖时法和电阻率测深法的基本理论、视电阻率异常特征及其实际应用。1.1电阻率法基础1.1.1岩石和矿石的导电性一、电阻率和电导率电附率是描述物质导电性能的一个电性

2、参数，由物理学得知，粗细均匀、材料一定的电阻R与导体的长度L成正比，与其横截面积S成反比，即R—p—(1.1.1)S式中的比例系数p即导体的电阻率。此式表明电阻率在数值上等于电流垂直流过单位截面积、单位长度的导体时，该体积内物质所呈现的电阻。可见物质的电阻率愈小，它的导电性愈好。在国际单位制中采用欧姆•米()为电阻率的单位。有时也用电导率(7(a=/p)表示物质的导电性，其单位为西门子毎米，记作S/m。电导率和电阻率互为导数。显然，物质电阻率越低、电导率越大，其导电性越好；反之，其导电性越差。二、岩石和矿石的导电性的一般特点我们知道，自然状态下的岩石和矿石是由各种固体矿物组成的，并且

3、或多或少都含有一定数量的孔隙水。因此，研究岩石和矿石的导电性，必须分别考察它的组成部分一一固体矿物和孔隙水的导电性。(一)固体矿物的导电性按照导电机制不同，固体矿物可分为三种类型，即金属导体、半导体和固体电解质。(1)金属导体各种天然金属属于金属导体，较重要的天然金属有自然金和自然铜，此外，石墨是具有某些特殊性质的一种金属导体。金属导体的导电性都十分好，其电阻率P很低，一•般P<10如m然金的电阻率为2X10s£ym，III然铜的电阻率为1.2X108〜30X10_8£ym。石墨的电阻率低于<106Q.m。(2)半导体大多数金属矿物均属于半导体，其电阻率值都高于金属导体，通常P=l(

4、r〜这是由于半导体屮能参与导电的电子数目较少。自然界屮矿物半导体的性质多半同其所含杂质的种类和含量有关，有时微呈（如1/105）的杂质可使半导体的导电性提高几个级次。由于这种原因，半导体矿物的电阻率值都有较大的变化范阑。表1-1列出了若干常见半导体矿物及其电阻率值的变化范围。巾表1-1可见，大多数常见的金属硫化物（如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿等）和某些氧化矿物（如磁铁矿），其电阻率值均较低（小于具有g好的导电性。另一些金属硫化矿物和氧化矿物，如辉锑矿、闪锌矿、锡石、软錳矿、铬铁矿和赤铁矿等，它们的电阻率均较高（约为1〜106£1川）。上述金属导体和半导体的导电作用都是通过芄中某些电子在外电

5、场作用下的定叫运动来实现的，它们均为电子导体。表1-1若干常见半导体矿物的电阻率值矿物名称电阻率值（fTm）矿物名称电阻率值斑铜矿106〜103赤铁矿10_3〜106磁铁矿106〜103锡石10_3〜106磁黄铁矿106〜103辉锑矿10。〜106黄铜矿10-3〜10°软锰矿10。〜106黄铁矿10-3〜10°菱铁矿10。〜106方铅矿10-3〜10°铬铁矿10。〜106辉铜矿10-3〜10°闪锌矿103〜106辉钼矿10-3〜10°钦铁矿103〜106（3）固体电解质绝大多数的造岩矿物（如辉石、长石、石英、云母和方解石等），在导电机制上属于固体电解质。固体电解质电阻率值都很高，通常p

6、glOh£ym，在干燥情况下可视为绝缘体。（二）孔隙水的导电性几乎所有的岩石或多或少含有水分。这些存在于岩石裂隙或孔隙中的水分（统称孔隙水）通常对岩石和矿石的导电性有很大影响。纯的蒸馏水的导电性极差，儿乎可以看作是绝缘体。但是，天然岩石中的孔隙水总是在不同程度上含有某种盐分（电解质），当电解质溶于水形成电解液时，其屮一部分电解的正、负离子会彼此分开，并可在溶液屮互不依赖地由运动,发生电解。电解液正是借助处于电离状态的正、负离子而导电，故为离子导体。电解液的电阻率与其载流子一一离解的正、负离子的浓度和迁移率成反比。一般说来，岩石孔隙水溶液中离解的正、负离子的浓度和迁移率都远大于造岩矿物中

7、填隙离子或空格点的浓度和迁移率。因此，孔隙水的电阻率一般都远小于造岩矿物。大量事实证明，岩石孔隙水很少超过100Q-m,通常在1〜之间，表1-2列出了几种常见天然水的电阻率值。表1-2几种常见天然水的电阻率值名称电阻率值（Q.m）名称电阻率值（Q-m）雨水>1000地下水<100河水0.1〜100矿井水1〜10海水0.1〜10深成盐水0.1〜1三、岩石和矿石的电阻率由上述可知，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