第四章 第六节 激发极化法
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名词解释
1、莫斯面:莫霍面,地壳同地幔间的分界面。在莫霍面上,地震波的纵波和横波传播速度增加明显,弹性和密度随深度逐渐增加,地幔物质密度、硬度大于地壳。
2、地磁日变:太阳日变化是以一个太阳日24小时为周期,称为地磁日变,它的变化是依赖于地方太阳时,其基本特点:各个地磁要素的周日变化是逐日不停的进行,其中振幅易变,相位几乎不变,白天变化大,夜间较平静。
3、含氢指数:是表示物质中含氢量多少的参数,一种物质的含氢指数等于该物质所含的氢原子核数与同体积淡水中所含氢原子核数之比。
4、低侵剖面:冲洗带电阻率Rxo明显小于原状地层电阻率Rt称为泥浆低侵,低侵地层电阻率的径向变化称为低侵剖面。
5、高侵剖面:冲洗带电阻率Rxo明显大于原状地层电阻率Rt称为泥浆高侵,高侵地层电阻率的径向变化称为高侵剖面。
6、放射性涨落:在放射性源强度和测量条件不变的情况下,在相同的时间间隔内,对放射性射线的强度进行反复测量,每次记录的数值不相同,而且总是在某一数值附近变化,这种现象叫做放射性涨落。
7、相对渗透率:是岩石有效渗透率和其绝对渗透率的比值。
8、周波跳跃:在声波测井中有时初至的强度只能触发最拓近发射器的接收器而不能触发最远的接收器,要等下一周来的信号将它触发,以致错误地得出较大的传播时间,这种情况称作周波跳跃。
9、残余油饱和度:残余油饱和度又称剩余油饱和度。残余油在岩石孔隙中所占体积的百分数。
10、测井相:将测井曲线划分若干个不同特点的小单元,经与岩心资料详细对比,明确各单元所反映的岩相,即是测井相。
11、电阻增大系数:含油岩石的电阻率Rt与该岩石完全含水时的电阻率R0之比。
12、中梯剖面:采用中间梯度装置和电剖面法测得的地电断面称为中梯剖面。
13、椭圆极化:地中二次电、磁场的频率与激发它们的一次电、磁场的频率相同,
且它们之间有相位移。相位移的出现是与地下介质的电阻性和电感性发生联系的。由于一次场和二次场在观测点上的空间取 向不同,所以这两种场的合成结果必然形成椭圆。 学习好资料
地质勘探Geological prospecting
激电中梯测量技术在金属矿勘查中的运用
张志刚
摘要:我国对于矿产资源的纵部勘查和对隐伏矿产的勘查随着资源需求的不断增加变得更加急切,为了提高勘查的精度、
深度以及准确度,根据目标区域实际情况选择合适的物探勘查
技术方法是十分有必要的。研究运用了激电中梯测量技术,依据
电性差异区分矿体与围岩。通过对实际金属矿区的勘查,充分验
证了激电中梯测量技术方法的有效性和可靠性,为地质工作的
开展提供了指导。
关键词:激电中梯;金属矿;电性差异;勘查随着金属矿的需求量不断的增长,全国范围内的地表矿、浅
部矿这些易采矿已经出现储量不足和开采量下降的问题,矿产
资源的供需矛盾将会更加突出。因此,寻求新的矿床和发现隐伏
矿产将成为未来主要发展方向。在对隐伏矿产进行勘查时,勘查
的手段将会对勘查的成果解释反演推断产生直接影响,为了提
升勘查的可靠性,研究运用了激电中梯测量方法对金属矿实施
勘查,对该矿区金属的赋存状况做出合理的推断解释,为实际勘
查工作提供指导。
1 物探方法概述1.1 电法勘探
电法勘探是利用地壳中岩石和矿体间的不同结构存在的电磁性质差异以及电化学特性的差异,以及对电磁场、电场或电化
学场的分布情况及规律的分析和研究,从而实对矿产资源和地
质的勘探工作。电法勘探的基本原理是通过对岩层和矿石之间
的电性分布情况的分析,一旦水平和垂直方向发生变化,同时电
场、电磁场的空间分布也会发生变化,这种变化即为异常。再将
异常区域进行分析和解释,从而推断出地下的地质构造以及矿
源的位置、深度、形状以及赋存等情况。
1.2 激发极化法
激发极化法通过不断的研究和推广,已成为电法勘探方法
中重要的勘探方法之一,对于金属矿床的预测以及矿源勘探具
有显著效果。其工作原理是利用地壳不同岩石和矿石的电性差
异,对激发极化效应进行观测,便可探明地下地质特征的勘察方
法。其工作原理如图1所示。
运用激发极化法进行勘探时,假设供电电极为A、B,测量
激电找水
激发极化法基岩找水
激发极化法:AB供电一次,测量视电阻率ρS、视极化率ηS、半衰时TH、偏离度、衰减度 D、激发比 J 、综合参数 ZP、金属参数 G1~G7、涌水量Q等找水参数。
测量参数说明:
视电阻率ρS
单位:欧姆·米(Ω·m)
式中:△UMN是接收电极MN接收到一次场电位。
IAB供电电流,A、B为供电电极,供电电流计算单位为A(安培),M,N为接收电极。
K 为装置系数。
视极化率ηS
断电后观测激电场的电位差ΔU2,并定义视极化率
式中:Δ U2 断电后观测到二次电场;ΔU为一次场;
通常ΔU2比ΔU小很多,故ηS常用百分数表示。一般在每个测点可同时获得ηS和ρS两个参数,即在一条测线上可同时获得两种剖面曲线。
半衰时TH
所谓半衰时,就是断电后二次场V2第一个取样值衰减到一半时,所对应的时间,如上图所示。这个参数是通过实践总结出来的,行之有效的参数,目前已广泛的应用。半衰时大,表示极化介质二次场放电慢,而半衰时小,则表示放电速度快。在含水岩体上,其半衰时TH通常都多以高值异常形式出现。(TH≥0.9以上可视为含水层。) 衰减度
D
1002)(200500015000200VttVDtMN
其中:△t = 10ms。
设断电后延时到200ms时,二次场子样为ΔV2,即D为二次场子样在5s内均值与第一个子样之比。仅当供电时间≥5s时,才计算D参数。(该参数在水岩体上也呈现高值反映,在D0.36左右,一般认为有水。)
偏离度
偏离度概念由中国地质大学李金铭教授等在国家自然科学基金资助项目(1986-1988)《激发极化法找水基础理论研究》中首次提出。在“含水岩石激发极化性质的实验研究”中根据在400多个样品上测得近1000条激电二次场放电曲线,给出了含水岩石的极化率和半衰时,与湿颗粘变、孔隙液变(成分)以及粘土含量等影响因素的关系,深入研究了粘土物质在砂—水体系中的作用和机制,总结出了一个能很好的描述放电二次场的数学模型(时间轴为对数的直线方程):
148 第三篇 激发极化法
在电阻率法测量时,人们发现,在向地下供入稳定电流的情况下,仍可观测到测量电极间
的电位差是随时间而变化(一般是变大),并经相当时间(一般约几分钟)后趋于某一稳定的饱
和值;断开供电电流后,测量电极间的电位差在最初一瞬间很快下降,而后便随时间相对缓慢
地下降,并在相当长时间后(通常约几分钟)衰减接近于零。这种在充电和放电过程中产生随
时间缓慢变化的附加电场的现象,称为激发极化效应(简称激电效应),它是岩、矿石及其所含
水溶液在电流作用下所发生的复杂电化学过程的结果。
激发极化法(简称激电法)便是以不同岩、矿石激电效应的差异为基础,通过观测和研究
大地激电效应来探查地下地质情况的一种分支电法。激发极化法的应用范围很广,无论在金属
与非金属固体矿产的勘查,还是在寻找地下水资源、油气藏和地热田方面,都取得了良好的地
质效果。
第一章 岩石和矿石的激发极化性质
3.1.1 岩石和矿石的激发极化机理
电子导体和离子导体激发极化的机理不同,现分别讨论之。
一、电子导体的激发极化机理
一般认为电子导体(包括大多数金属矿和石墨及其矿化岩石)的激发极化机理问题,意见
较一致,是由于电子导体与其周围溶液的界面上发生过电位的结果。在电子导体与溶液的界面
上会自然地形成一双电层,见图 3.1.1(a);在无外电场存在时,该双电层的电位差(电极电位)
称为平衡电极电位,记为F
平 ;当有电流流过上述电子导体溶液系统时,在电场作用下,电子
导体内部的电荷将重新分布:自由电子反电流方向移向电流流入端,使那里的负电荷相对增多,
形成“阴极” ;而在电流流出端,呈现相对增多的正电荷,形成“阳极” 。与此同时,在周围溶
液中也分别于电子导体的“阴极”和“阳极”处,形成阳离子和阴离子的堆积,使自然双电层
发生变化, 见图 3.1.1 (b)。 在一定的外电流作用下, “电极” *
和溶液界面上的双电层电位差 (F)