中南大学汤井田老师电磁法勘探——1-2-电磁法的数学物理基础.ppt

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1、Copyrights©JingtianTang,CSU电磁法勘探及应用——电磁法的数学物理基础（Ⅱ）中南大学地球科学与信息物理学院2012年4月2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU本章内容简介1.2岩（矿）石的电磁性质1.1电磁场的基本方程与电磁勘探1.4几种典型的电磁场源1.3地球物理模型2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU本章内容简介1.1电磁场的基本方程与电磁勘探1.2岩（矿）石的电磁性质1.4几种典型的电磁场源1.3地球物理模型2021/8/23Copyrights©Jingti

2、anTang,CSU1.2岩矿石的电磁性质岩矿石的电磁性质电阻率介电常数导磁率极化率压电性岩石的物理性质密度弹性波速热导率放射性2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU1.2.1电阻率岩（矿）石电性，是指其导电性和介电性。根据导电性和介电性所占的比例，物质大致分为良导体和绝缘体。电法勘探实际常遇到的地质体是介于二者之间的导电介质。岩石导电性以电阻率来度量。在电法勘探中习惯上把电阻率高于围岩电阻率的地质体称为高阻体；反之，称为低阻体。2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU1.2.1电阻率几种岩石

3、电阻率的分布范围曲线火成岩变质岩粘土软页岩硬页岩砂砂岩多孔石灰岩致密石灰岩1101021031041051062021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU1.1.7电阻率矿物成分：岩矿石中良导体矿物的含量岩、矿石的结构、构造岩、矿石中水溶液含量及其盐离子浓度温度影响岩石或矿石电阻率的因素压力孔隙度、裂隙度、通道岩（矿）石电阻率的变化范围很宽，从10-8Ω•m到1014Ω•m.2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU1.2.2介电常数在外电场作用下，不导电的物体，即电介质，在紧靠带电体的一端会出现异号

4、的过剩电荷，另一端则出现同号的过剩电荷，这种现象称为电介质的极化。如果将某一均匀的电介质作为电容器的介质而置于其两极之间，则由于电介质的极化，将使电容器的电容量比真空为介质时的电容量增加若干倍。物体的这一性质称为介电性，其使电容量增加的倍数即为该物体的介电常数，用以表示物体介电性的大小。2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU对于绝大多数的造岩矿物，包括硅质类，相对介电常数εr=6～8.较高的相对介电常数可达几十，属于这一级次的矿化有硫化物，如黄铁矿、磁黄铁矿、辉钼矿、钛铁矿、铬铁矿、金红石、锡石等。与此同时，一些硫化物，如闪

5、锌矿、辰砂、雄黄等的介电常数不超过10.一些氧化物，如玉髓、赤铜矿、尖晶石等也不超过10。水分子的张弛极化是形成介电极化的主要原因。1.2.2介电常数在国际单位中，介电常数可表示为：为相对介电常数。为真空（或空气）的介电常数；2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU1.2.2介电常数2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU1.2.3导磁率在介质中，磁感应强度B与磁场强度H的比值称为磁导率μ。在国际单位制中，以符号μ0表示真空和空气的磁导率，并规定μ0=4π×10-7H/m。而其它介质的磁导率μ与

6、μ0间的关系为式中称为该介质的相对磁导率，它表示该介质在外磁场的作用下，分子电流定向排列后，使得介质内的磁通量比在真空中增加的倍数，表示了介质导磁能力的大小；κ则称为磁化率。2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU1.2.3导磁率根据的大小，一般将介质分为顺磁质、逆磁质和铁磁质三类。前两类的为稍大或稍小于1.00的正数，而铁磁质的则明显大于1.与其它物质一样，矿物也可以分为逆磁性、顺磁性和铁磁性三类。属于前两种的有硬石膏、石墨、白云石、方解石和石英，这些矿物的值为0.9999～0.998或1.0001～1.002。铁磁性矿物有

7、磁铁矿、磁黄铁矿、钛磁铁矿，其值为2～20。虽然铜是很好的导体，但是铜是抗磁的物质。也就是磁很难通过铜来传导，对于磁场来讲，铜就是绝缘体。2021/8/23Copyrights©JingtianTang,CSU1.2.4其它（极化率，压电等）在浸染型金属矿石或矿化岩石中，金属矿物颗粒散布在整个体积中，每个金属颗粒都能发生激发极化效应。因而在外电场作用下，激发极化效应遍布整个矿体或矿化体。这种作用称为体积极化。反映体积极化作用强弱的无量纲参数是极化率η：设E1为没有激发极化效应时外加于矿体或岩石的一次电场，E2为矿体或岩石在一次电场作用下产生的激发极化场，则有

8、：在充电和放电过程中,由于电化学作用引起的随时间缓慢