1、地球物理勘探電法、電磁法,它是以巖、礦石的電學性質（如導電性）差異為基礎，通過觀測和研究與這些電性差異有關的（天然或人工）電場或電磁場分布規(guī)律來查明地下地質構造及有用礦產的一種物探方法，稱為“電法”。,什么是電法勘探：,電法勘探的特點：可用“三多”、“兩廣”來慨括,三多：,導電性（ 或 ）,電化學活動性（）,介電性（）,導磁性（）,可利用的物性參數多,利用場源多,人工場源,天然場源,直流電（穩(wěn)定場）,交電流（交變場）,傳導類電法勘探（直流電法）研究穩(wěn)定電流場,感應類電法勘探（交流電法）研究交變電流場,方法 種類多,低頻電磁法,頻率測深法,甚低頻法,電磁波法,大地電磁法,兩廣,應用空間廣,應用范

2、圍廣,航空 地面 海洋 井中,金屬和非金屬礦 油氣勘探 地質填圖 水文與工程 深部構造（地殼、地幔）,第一節(jié) 電阻率法,什么是電阻率法： 電阻率法是傳導類電法勘探方法之一。建立在地殼中各種巖礦石具有各種導電性差異的基礎上，通過觀測和研究與這些差異有關的天然電場或人工電場的分布規(guī)律，從而達到查明地下構造或者尋找有用礦產的目的。,一、電阻率法的理論基礎,（一）巖、礦石的電阻率,1、電阻率基本公式,2、電阻率單位,SI制中,電阻R（） 長度（m） 截面積（m2）,電阻率（m）,3、導電機制,（1）溶液：帶電離子 （2）金屬導體：自由電子， 如自然銅、金、銀和石墨，電阻率低 （3）半導體：“空穴”導電

3、， 大多數金屬硫化物，金屬氧化物體，電阻率較低 （4）固體電解質：離子導電，絕大多數造巖礦物， 如石英、云母、方解石、長石等，電阻率高,4、主要巖礦石電阻率及其變化范圍, ,沉,變,火, 沉積巖： 10 102 m, 火成巖： 102 106 m, 變質巖：介于兩者之間。,5、影響電阻率的主要因素,（1）礦物成分、含量及結構 金屬礦物含量，電阻率 結構：侵染狀 細脈狀 （2）巖礦石的孔隙度、濕度 孔隙度，含水量，電阻率 風化帶、破碎帶，含水量，電阻率 （3）水溶液礦化度 礦化度，電阻率,（4）溫度 溫度T ，溶解度，離子活性，電阻率 結冰時，電阻率 （5）壓力 壓力，孔隙度，電阻率 超過壓力極

4、限，巖石破碎，電阻率 （6）構造層的影響 這種層狀構造巖石的電阻率，則具有非各向同性，即沿層理方向的電阻率小于垂直沿層理方向的電阻率,（二）均勻各向同性半空間點電源的電場,設大地是水平的，與不導電的空氣接觸，介質充滿整個地下半空間，且電阻率在介質中處處相等，稱這樣的介質模型為均勻各向同性半空間。即：,在物理學中，恒定電場是用三個相互有聯系的物理量V（電位）、E（電場強度）和 j（電流密度）來描述的，其間的關系為： dv=-Edr , E=j ,為了建立地下電場，總是用兩個電極（例如A、B）向地下供電。這兩個接地的電極（A、B）稱為“供電電極”。 當供電電極的大小比它們與關測點的距離小得多時，可

5、把兩個供電電極看成兩個“點”，故又將它們稱為“點電源”,P,1、一個點電源的電場,地面,空氣,A,B ,M,r,設在地面A點向地下供電，電流強度為I，地下半空間的電阻率為。地下距A為的點M處的電流密度為：,電場強度為：,電位為：,對上式兩邊積分得：,當r，V=0 ，則 C=0 代入上式得,2、兩個異性點電源的電場,在任意點M處的，可按場的疊加原理知：,-,地下電流場在供電電極附近分布極不均勻，其值趨于無限大；而在兩極中央地段，場的分布較均勻，變化較平緩。 在AB的中點，V=0，中點左邊V為正，右邊為負； AB的中點上，E出現極小值。,（三）地下電流沿深度的分布規(guī)律,= +,jh的方向平行于地表

6、 上式表明，AB中垂線上任意一點M處 j 的大小，除與I 有關外，還與M點的深度（h）及電極距大小有關,當 h， 0,當 h0，,而在,即當 （或者 ）時， h深度的 電流密度最大，該供電電 極距稱為“最佳電極距”。 例如：要使100m深處的電流 密度最大，則AB應大于或 等于140m。,（四）電阻率公式及視電阻率,1、（均勻大地）電阻率公式,M、N處的電位為：,式中AM、BM、AN、BN分別A、B與M、N間的距離。上兩式相減可得M、N兩點間的電位差：,則,令,則 均勻大地電阻率公式,式中的 k稱為裝置系數（或布極常數），單位為“米”。 由于地下為均勻各向同性介質，故與k、I的值無關。,上面所

7、討論的情況是在地形水平、地下僅有單一的均勻各向同性介質。 然而實際中，地下巖石的導電性往往是不均勻的、且地形亦不是水平的，因此有必要進一步討論非均勻條件下地中電流場分布的情況。,2、非均勻介質中的地下電流場及視電阻率,“地電斷面”根據地下地質體電阻率的差異而劃分界線的斷面。,（1）非均勻介質中的地下電流場,由圖可見：,高阻體具有向周圍排斥電流的作用。,低阻體具有向其內部吸引電流的作用。,（2）視電阻率,當地表不水平或者地下電阻率分布不均勻時（存在兩種或者兩種以上介質），仍然采用前述均勻介質中的供電方式及測量方式，仍由前述的公式計算“電阻率值”，不過，這時計算出的“電阻率值”，既不是1 ，也不是

8、2和3，而是與三者都有關的一個量，稱為“視電阻率”，用符號s表示，即, 視電阻率 在電場有效作用范圍內各種地質體電阻率的綜合影響值。,（3）影響視電阻率的因素 電極裝置供電電極（A、B）及測量電極（M、N）的排列形式和移動方式 電極裝置類型及電極距的大小 測點相對于地質體的位置； 電場有效作用范圍內各種地質體的真電阻率； 各地質體的分布狀態(tài)（即形狀、大小、埋深及相對位置）,3、視電阻率的定性分析公式,視電阻率與電流密度的關系式，即,式中 測量電極 M、N 間任意點的電流密度和介質的真電阻率。 j 為均勻各向同性介質中 M、N 間的電流密度。,0,上式表明，s 與M、N間的介質的電阻率 MN 和

9、電流密度 jMN 成正比。,1,2,3,4,5,6,7,剖面曲線的變化能清楚地反映出地下導電性不均勻體的位置及電阻率的相對高低。,s,第一節(jié) 電阻率法,二、電阻率法的儀器和裝備,由視電阻率的計算公式 可知，其儀器 功能就是測量出供電電流I及測量電極M、N間的電位差 UMN即可。 除儀器外，其它裝備還有： 供電電極鐵棒或銅棒 測量電極銅棒、導線及供電電源。,電阻率法的常用電極裝置類型 在電法勘查中，為了解決不同的地質問題，常采用不同的裝置。 目前，我國常用的電阻率裝置類型有電剖面法、中間梯度法和電測深法。 電阻率剖面法簡稱為電剖面法。它包括許多分支裝置：二極裝置、三極裝置、聯合剖面裝置 對稱四極

10、裝置和偶極裝置等。,第一節(jié) 電阻率法,三、電剖面法,裝置特點：各電極間距離保持不變，使整個或部分裝置沿著測線移動，逐點測量視電阻率的值。所得到的s曲線是反映測線下某一深度范圍內不同電性物質沿水平方向的分布情況。,電阻率法,聯合剖面法,中間梯度法,對稱剖面法,分類：,偶極剖面法,（一）聯合剖面法,1、裝置特點及 s 公式,AO=BO MO=NO,OC 5AO,在測量時，C極固定不動，A、M、N、B間保持距離不變，四個極沿測線同時移動，逐點進行測量，測點為M、N的中點O。每個點測量兩次，得兩個s值,由于C極為無窮遠極，它在M、N處產生的電位很小，故可忽略不計，因此，聯合剖面法的電場可視為一個“點電

11、源”的電場。,2、聯合剖面法 s 曲線特征分析,討論直立低阻薄脈上聯合剖面法s 曲線特征：,由圖可見： 在直立良導薄脈頂部上方， 與 相交，且 ,交點右側 ，此交點稱為聯合剖面法的“正交點”（或低阻交點）； 與 曲線對稱，交點兩側，兩條曲線明顯張開。,當薄脈為直立高阻脈時： 聯合剖面法 曲線右圖。兩條曲線也有一交點，但交點左側 ,交點右側 ，此交點稱為聯合剖面法的“反交點”；且反交點不明顯，而且兩條曲線近于重合。,當薄脈傾斜時： 曲線不對稱，交點兩側兩條曲線所圍的面積不相等。薄脈向兩條曲線所圍面積較大的一側傾斜。,在實際工作中，常采用不同極距的聯合剖面曲線交點的位移來判斷脈狀體的傾向。,3、實

12、測曲線的分析及處理 上面所討論的是理想情況（如地形水平、圍巖電性均勻）下的聯合剖面s曲線的特征。 然而實際的情況是復雜的，當圍巖電性不均勻，就會引起MN 的變化；地形起伏可引起MN的變化，造成s曲線的復雜化。如純地形起伏使得聯合剖面曲線出現“正交點”（山谷）或“反交點”（山脊地形），在解釋中應引起注意。,4、應用 聯合剖面法主要用于探測產狀陡傾的良導薄脈（礦脈、斷層、含水破碎帶）及良導球狀礦體。,（二）中間梯度法,1、裝置特點及s公式：,采用四極AMNB裝置，A、B供電，M、N兩電極測量，供電電極距AB很大，MN=(1/501/30)AB工作時，A、B固定不動，M、N在AB中部 (1/21/3

13、)AB范圍內同時移動，逐點進行測量，測點為MN的中點。,k 不是恒定的，而是逐點變化的。,由圖可見： 中間梯度法主要用來尋找陡傾的高阻薄脈（如石英脈、偉晶巖脈等）,原因：在均勻場中，高阻體的屏蔽作用比較明顯，排斥電流使其匯聚于地表附近，使 jMN 急劇增加，致使s曲線上升，形成突出的高峰。而低阻薄脈易于讓電流垂直通過，只使 jMN 發(fā)生很小的變化，故 s 異常不明顯。,特點分析： （1）利用均勻場 （2）工作效率高（一線供電，多線測量）,（三）對稱剖面法,1、裝置形式及 公式,A、B、M、N四個電極排列在一條直線上，并且相對于MN的中點O對稱分布，AO=BO，NO=MO，AMNB又稱為“對稱四

14、極剖面法”。,為了便于分析對稱剖面法的s 曲線，首先將對稱四極剖面法與中間梯度法和聯合剖面法作一比較。 從“場的特點”看：,還可以對稱于“O”點再增加兩個供電電極A和B，且ABAB該裝置稱為“復合對稱四極剖面法”。 利用該裝置可以了解同一剖面上兩種深度范圍內導電性有差異的地質體的分布情況。,根據場的疊加原理，易證明對稱剖面法的 為聯合剖面法兩個視電阻率（ 和 ）值的平均值，即：,對稱剖面法與中間梯度法都屬于兩個異性點電源的場，測量電極都為于剖面的中部，屬均勻場，s 異常曲線的特點與中間梯度法類似。但s曲線比中間梯度的 曲線復雜、生產效率低些。,因此，一般能用中間梯度法解決的問題，就不用對稱四極

15、剖面法。,由圖可見：顯然低阻薄脈上的對稱剖面法 異常不如聯合剖面法的異常反映明顯。因此，一般不用對稱四極剖面法尋找低阻的薄脈狀地質體。,上右圖為兩種不同電阻率的巖層接觸帶上對稱四極剖面法s曲線。,曲線1：為A、B過小，s主要反映復蓋層的電阻率； 曲線2：為A、B過大，即使測點距離接觸面很遠時，接觸面另一側巖石已對曲線產生影響，使得曲線中間的傾斜部分很長，難以準確判斷接觸帶位置。 曲線3：為A、B極距合適，s曲線變化明顯，可根據曲線的拐點位置來確定接觸帶的位置。,在探測基巖起伏以及地下只有一個電性界面的背斜或向斜構造時，往往在不同的地質情況下得到類似的對稱四極剖面法s曲線。,高阻向斜（基巖凹陷）

16、,低阻背斜（基巖隆起）,對稱剖面法的 s 曲線,（1）判斷基巖相對覆蓋層是高阻還是低阻 （2）根據大極距曲線形態(tài)勾畫基巖起伏,利用復合對稱四極剖面法有助于解決基底的起伏問題。,2、對稱四極剖面法的實際應用,用“對稱剖面法”研究覆蓋層下的基巖起伏（向斜或背斜）和對水文、工程地質提供有關疏松層中電性不均勻體的分布以及疏松層下的地質構造、劃分接觸帶、尋找厚巖層（礦體）等。,應用實例,例1：用對稱四極剖面法尋找地下古河道 某古河道兩側以及下部巖石由砂粘土組成，電阻率較低。而古河床中充填的砂卵石則為高阻。,例2. 用復合對稱四極剖面法確定基巖的相對起伏 某地為查明基巖起伏以便為工程地質提供有用資料，為此

17、做了復合對稱四極剖面法見下圖。,第一節(jié) 電阻率法,四、電測深法,前述的電剖面法是在測量過程中保持AB不變，使整個或部分裝置沿測線移動，逐點觀測，以了解某一深度范圍內不同電性體沿水平方向的分布。 而電測深法是在同一點上逐次擴大供電電極距，使探測深度逐漸增大，以此來得到觀測點處沿垂直方向上由淺到深的s變化情況。,（一）電測深法概述,最佳電極距,地下電流沿深度的分布規(guī)律,L/h,1、電測深法的原理,什么是電測深法： 簡稱電測深，又名電阻率垂向測深。是利用巖礦石的導電性差異為基礎，分析電性不同的巖層沿垂向分布情況的一種電阻率方法。,特點： 采用在同一測點上逐次擴大供電極距，使探測深度逐漸加大，從而得到

18、觀測點處視電阻率s沿垂直方向上的變化情況,電測深法主要用于探測水平（或傾角不超過20）產狀的不同電性層的分布（如斷裂帶、含水破碎帶等）,2、裝置形式及視電阻率公式,k隨電極距的逐次擴大而改變。,通常采用對稱四級裝置,AO=BO; MO=NO,3、電測深曲線,視電阻率s隨著供電極距（AB/2）變化的曲線，稱為電測深曲線。,電測深曲線的特點： （1）每個電測深點均可以得到一條電測深曲線 （2）該曲線通常以AB/2為橫坐標，以s為縱坐標，繪制在模數為6.25cm的雙對數坐標紙上。,3、電測深曲線,（二）電測深曲線的類型,1、二層斷面的電測深曲線類型,（二）電測深曲線的類型,1、二層斷面的電測深曲線類

19、型,h,h,h,h,2,2,1,1,D型,G型,AB / 2,AB / 2,AB / 2,2、三層斷面的電測深曲線類型,h,1,h,1,h,1,h,1,AB/2,AB / 2,AB / 2,AB / 2,H,3、多層斷面的電測深曲線類型,每種電測深曲線的類型由兩個字母表示。第一個字母表示斷面中的前三層（即第一、二、三層）所對應的電測深曲線類型，第二個字母表示斷面中的后三層（即第二、三、四層）所對應的電測深曲線類型。,由四層電性層組成的地電斷面，按相鄰各層電阻率的組合關系，其電測深曲線有8種不同的類型,1,2,3,4,h1,h2,h3,h4,HK,HA,例如:HK（124） HA（1234）,這

20、8種類型分別為：HK、HA、KH、KA、AA、AK、QQ、QH。,地電斷面的電性層很多（例如：大于三層）時，每增加一層，則表示電測深曲線類型的字母就增加一個。如“五層”則用“三個字母”來表示，例如：HKH、HKQ等。 更多的層則以此類推。當為n層時，則電測深曲線類型數為：N=2n-1（如n=4, N=8; n=5, N=16 ) 注意，只要地電斷面中底層的電阻率相當大（即底），則電測深曲線尾部的漸近線總是與橫軸相交成45,（三）電測深的工作方法及資料整理,1、在實際工作中，AB逐漸增大，會使M、N間的電位差逐漸減小，為了取得可靠的電位差，MN也應按一定的比例關系增大。 2、電測深s曲線繪制在模

21、數為6.25cm的雙對數坐標紙。橫坐標為AB/2，縱坐標為s 3、井旁電測深曲線：從已知區(qū)推廣到未知區(qū) 4、十字測深：了解地層橫向上的變化情況,在模數為6.25cm的雙對數坐標紙上，以AB/2為橫坐標、以s為縱坐標，將同一測點上不同AB極距所對應的s標上并連成曲線，就構成了一條電測深實測曲線。見下圖。,（四）電測深資料的解釋,解釋分為：定性與定量解釋。,1、定性解釋,目的：通過定性解釋可以了解工作的區(qū)的地電斷面的類型及變化情況。,單獨一條電測深曲線的解釋：,電性層的數目；各層電阻率的相對大??；估計第一層和底層的電阻率值。,面積性電測深資料的定性解釋,需要繪制各種圖件，以此來反映測區(qū)內不同電性層

22、的分布及變化情況，從而了解工區(qū)的地質構造或電性層的形態(tài)。,電測深法圖件分類： （1）視電阻率斷面圖（剖面和平面等值線圖） （2）電測深曲線類型圖（分為剖面上和平面上）注意曲線類型的變化，一般反映了電性層的變化，如構造接觸帶、地層尖滅、基底起伏等。 （3）等AB/2視電阻率剖面圖 （4）等AB/2視電阻率平面等值線圖 （5）縱向電導剖面圖 （6）縱向電導平面等值線圖 （7）不同極距s剖面圖（相當于復合對稱四級電阻率法）,電測深曲線類型圖,視電阻率斷面等值線圖,AB / 2,測深點,AB / 2,AB / 2,以三層地電斷面為例，來闡明縱向電導的含義。,設第一層的電阻率為1、厚度為h1，第二層為2

23、、h2，當第三層電阻率 3 時，則電流線分布下圖（a）所示。在測點附近取長、寬各為1米、厚度H=h1+ h2 的體積單元。見圖（b）。由于電流平行層面流動，故1層和2層呈并聯關系。,按照關系 知：,令,G稱為總縱向電導，G1、G2分別為第一、二層的縱向電導，于是有：,同理，對于n 的n層地電斷面，有,現在把第一層至第n-1層視為統一的電性層，其厚度為H，縱向電阻率為L，則有,總縱向電導的實質上表示的是電流水平地流過頂面為1m、高度為H（m）的方柱體側面時，該柱體的電導。 G的單位為 S（西門子），1S=1/（1/歐姆）。,由 式可見，若工區(qū)內L值基本穩(wěn)定，則G 與基底埋深H成正比。,AB /

24、2,1,1,s,5,2,10,10,G,G可根據各測深點的電測深曲線（見右圖）求得。由G值可繪出G剖面圖或G等值線平面圖。G值小，說明基底埋藏深度?。环粗?，說明基底埋藏深度大。從而可清楚地顯示出高阻基底的起伏情況。見下圖。,縱向電導平面等值線圖,2、定量解釋,（1）量板法 （2）計算機自動解釋法 （3）圖解法,（四）電測深資料的解釋,應用條件： 地層應基本水平（地層傾角小于20）； 各層間有較明顯的電阻率差異； 地形起伏不大。,（五）電測深法的應用,對于“電測深法”應重點掌握如下3點, 電測深法的應用條件 根據地電斷面能確定電測深曲線的類型，并能定性的繪出電測深曲線； 對單獨一條電測深曲線，能

25、判斷出其類型，并能根據其類型推斷地下電性層的層數、各相鄰層間電阻率的相對大小及第一層和底層的電阻率值。,第二節(jié) 充電法和自然電場法,一、充電法,什么是充電法： 對地面上、坑道內或者鉆孔中已經揭露的良導體直接充電，以解決某些地質問題的一種電法勘探方法。,充電法的提出： 詳查及勘探階段，良導性地質體有露頭但不知道其分布情況，如礦體是否相連；礦體走向、產狀；盲礦；地下水流速、流向；滑坡,（一）充電法的基本原理,對鉆井、坑道等人工揭露或天然露頭的良導體上接一供電電極（A），另一供電電極（B）置于離充電體很遠的地方（稱為無窮遠極），對充電體進行充電。進而查明充電體的空間分布形態(tài)、產狀及延伸。,1、理想條

26、件下（即0 =0或0 )，將不產生電位降，電位在導體內及表面處處相等，故導體為一個“等位體”，其表面為“等電位面”。,在充電體表面附近，電位面的形狀與充電體的形狀一致。遠離充電體，等位面趨于圓形。,電位V為對稱曲線；電位梯度V /X為反對稱曲線，即在充電體頂部中心，電位梯度為零，其正、負極值對應于充電體邊緣部分。,電位曲線的極大點與電位梯度的零值點均向傾斜方向位移。電位曲線在傾斜一邊曲線平緩，在傾斜相反方向曲線較陡；電位梯度曲線在傾斜一邊曲線平緩，梯度絕對值?。辉趦A斜相反方向曲線陡，梯度絕對值大。,2、脈狀體傾斜時，電位曲線及電位梯度曲線均不對稱,3、自然界中，導體都不是等位體（即0 0），對

27、其充電后，充電體上各點的電位并非都相等。,（1）當充電點位于不等位體邊緣時，電位及電位梯度曲線都不對稱； （2）當充電點位于不等位體的中心時，電位及電位梯度曲線均成對稱分布（很難與等位體區(qū)分開來）,因此，在解釋中，必須充分考慮到： 充電導體自身的電阻率（是否滿足理想導體的條件） 充電體與圍巖電阻率差異（是否滿足0 圍 ）； 充電點的位置。,（二）充電法的裝備及工作方法,1、裝備,與電阻率法相同,2、工作方法,（1） 電位觀測法：N極置于距充電體足夠遠的某一固定基點上。M極沿測線逐點移動，觀測各測點相對于固定基點的電位差，即為該點的電位值）V。,B(),N,基點,（2）電位梯度觀測法：MN置于同

28、一測線上，保持相對位置和間距不變，沿測線逐點移動，計算電位梯度v /x = vMN /MN,將充電法的測量結果繪制成如下圖件：,1、電位剖面圖 2、電位剖面平面圖 3、電位平面等值線圖 4、電位梯度剖面圖 5、電位梯度剖面平面圖 6、電位梯度平面等值線圖。,（三）充電法資料的解釋,根據等電位線的形狀及密集帶，可判定充電體在地面上投影的形狀和走向，并初步圈定其邊界；,根據剖面電位曲線：,利用其極值點推斷充電體的頂部位置；利用其拐點推斷充電體的邊界位置；利用其對稱性推斷充電體的傾向。,根據電位梯度曲線：,利用曲線零值點推斷充電體的頂部位置；根據正、負極值點的位置確定充電體的邊界位置；若梯度曲線不對

29、稱，則充電體向極值的絕對值小、且曲線緩的一側傾斜。,（四）充電法的應用,1、應用的條件, 探測對象應為良導體 探測對象至少有一點出露。 探測對象不能埋藏太深，且有一定的規(guī)模。, 圈定礦體的范圍及傾向； 解決相鄰兩露頭的礦體在深部是否相連的問題； 在已知礦體附近找盲礦體； 在追蹤地下金屬管線；,2、應用,充電法應用實例：判斷礦體是否相連,相鄰不相連導電礦脈上的電位梯度異常曲線,兩個相鄰且相連導電礦脈上的電位梯度異常曲線,充電法判斷相鄰兩露頭礦體是否相連,充電法電位平面等值線圖判斷礦體傾向,第二節(jié) 充電法和自然電場法,一、自然電場法,自然條件下，無需向地下供電，通過一定的裝置形式，地面兩點間通常也

30、能觀測到一定大小的電位差，這表明地下存在“天然電流場”簡稱“自然電場”。 自然電場法通過研究自然電場在地面的分布規(guī)律來解決地質問題的一種電法勘探方法。,常見的自然電場有兩類：,呈區(qū)域性分布的不穩(wěn)定的電場大地電磁場（與地殼表層構造有關）；,呈局部性分布的穩(wěn)定的電場（與地下某些金屬礦、非金屬礦或地下水運動有關）。,（一）自然電場的成因,1、電子導體與圍巖溶液間的電化學作用,當電子導體與溶液接觸時，金屬上的負電荷吸引溶液中的正離子，使之分布于界面附近，形成雙電層。,若導體和溶液都是均勻的，則雙電層不產生外電場。,當導體或溶液不均勻時，雙電層呈不均勻分布，產生極化，并在導體內、外產生電場，引起自然電流

31、。,（一）自然電場的成因,1、電子導體與圍巖溶液間的電化學作用,潛水面附近的良導體：潛水面上方的氧化環(huán)境和潛水面下方的還原環(huán)境，使良導體處于極化狀態(tài)，表面雙電層不均勻分布，形成自然電場,（一）自然電場的成因,2、巖石中地下水運移的電動效應（過濾電場）,由于巖石顆粒對水溶液中負離子有吸附作用，巖石顆粒與溶液間形成雙電層。當地下水靜止時，整個系統呈電性平衡，不產生外電場。地下水流動時，帶走溶液中的部分正離子，水流上游有多余的“負離子”，而在水流的下游有多余的“正離子”，形成極化，從而形成自然電場,.,.,。,。,。,。,。,.,.,.,。,+,+,+,-,-,-,.,.,。,。,。,。,。,.,.

32、,.,。,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,裂隙滲透電場 上升泉電場 山地電場,+,+,+,+,+,+,-,-,-,+,+,-,-,-,-,地下水補給河水 河水補給地下水,V,0,0,0,0,0,+,+,+,+,+,V,V,V,V,-,-,-,-,-,（一）自然電場的成因,3、巖石中不同濃度溶液離子的擴散作用,當兩種濃度不同的溶液相互接觸時，會產生擴散現象。帶電離子由濃度高的溶液向濃度低的溶液里擴散。但正、負離子的擴散速度不同，使兩種不同離子濃度的溶液分界面上分別含有過量的正離子或負離子，形成電位差。這種由擴散作用引起的自然電場稱為擴散電場。,（二）自然電

33、場法的裝備及工作方法,裝備特點：,工作方法：,與充電法相同， “電位觀測法”和“電位梯度觀測法”。,不需要電源和供電電極 測量電極不用銅棒，而是“不極化電極” 。避免電極的極化作用以及兩電極間自身產生的電位差,將觀測結果繪制成電位剖面圖、電位剖面平面圖、電位平面等值線圖。,電位法觀測自然電場的工作布置圖,（三）自然電場法資料解釋,其定性解釋方法與中間梯度曲線的解釋類似。 自然電位曲線在礦體的頂部為負極小值。對于傾斜的板狀體或脈狀體或傾斜極化等軸狀體，其自然電位曲線呈不對稱，在導體傾斜方向或極化軸傾斜方向上曲線陡，且出現很小的正值。,+,+,-,-,- -,+ +,+,-,1、尋找金屬硫化物礦床

34、（銅礦、黃鐵礦）、石墨和無煙煤；,2、在水文地質和工程地質方面的應用 確定地下水與河水間的補給關系 確定地下水的流向（過濾電場的方向與地下水流向有關） 確定水庫、堤壩的漏水點（位置） 尋找含水破碎帶或確定斷層位置,（四）自然電場法的應用,我國黃河某段附近自然電場法實測結果,“8”字形電位曲線長軸方向指示了該區(qū)地下水流的總方向為北東向。地下潛水補給黃河。,第三節(jié) 激發(fā)極化法,什么是激發(fā)極化法？ 激發(fā)極化法，簡稱激電法，是以地下巖、礦石在人工電場作用下發(fā)生的物理和電化學效應（激發(fā)極化效應）差異為基礎 的一種電法勘探方法。,激發(fā)極化分類： （1）直流電直流（時間域）激發(fā)極化法 （2）低頻交流電交流（

35、頻率域）激發(fā)極化法,與其它電法勘探方法相比：,激發(fā)極化法（IP）的優(yōu)點：, 能尋找浸染狀礦體。 能區(qū)分電子導體和離子導體產生的異常。 地形起伏不會產生假異常。,激發(fā)極化法（IP）的缺點：, 礦化（黃鐵礦化、石墨化的巖層）巖層產生強激電異常 電磁藕合干擾給交流激電法資料的解釋帶來困難。,巖礦石的激發(fā)極化現象,通常將供電時，地下電場隨時間增長的過程稱為充電過程，斷電后，電場隨時間衰減的過程稱為放電過程。,這種在充、放電過程中，由于電化學作用產生隨時間變化的附加電場的現象稱為“激發(fā)極化效應”。,一、激發(fā)極化法的理論基礎,（一）巖礦石激發(fā)極化效應的成因,1、電子導體激發(fā)極化效應的成因,（a） 導體表面

36、為均勻雙電層，在周圍不形成電場； （b）當有電流流過上述電子導體溶液系統時，導體內部的電荷將重新分布，自然雙電層發(fā)生變化，導體受到極化作用，為充電過程 ； （c）斷去供電電流，為放電過程,（一）巖礦石激發(fā)極化效應的成因,1、電子導體激發(fā)極化效應的成因,在外電場作用下，“致密塊狀”的電子導體與溶液接觸時，其激發(fā)極化效應產生在導體與溶液的接觸面上稱為“面極化”；,對于“浸染狀”的電子導體或礦化巖石與溶液接觸時，其激發(fā)極化效應產生在每一個電子導體顆粒與溶液的接觸面上稱為“體極化”。,盡管每個小顆粒與圍巖的接觸面很小，但它們的接觸面積的總和卻相當大。所以，盡管浸染狀礦體與圍巖的電阻率差異很小，仍然可產生明顯的激發(fā)極化效應。,（一）巖礦石激發(fā)極化效應的成因,2、離子導體激發(fā)極化效應的成因,“薄膜極化”假說 （a）未加電場前的孔隙通道； （c）加電場后的孔隙通道1離子堆積帶，2離子不足帶,（二）巖、礦石激發(fā)極化的時間及極化率,在直流激發(fā)極化法中，用極化率來表示巖、礦石的激發(fā)極化特性，即,（三）巖、礦石激發(fā)極化的頻率特性及頻散率,在交流激發(fā)極化法中，用頻散率P來表示巖、礦石的激發(fā)極化特性，即,（三）激發(fā)極化法測定的參數,1、極化率和頻散率P,頻散率P,極化率,（1）巖、礦石的和P除了與觀測