14-电法勘探-直流电法-充电法和自然电场法
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<> 程志平
绪言
1 电阻率法
1.1 电阻率法基础
1.1.1 岩石的电阻率及其影响因素
1.1.2 稳定电流场的基本规律
1.1.3 均匀大地电阻率的测定及视电阻率的基本概念
1.1.4 常用电阻率法测量装置
1.1.5 电阻率法野外工作的几个问题
1.2 电阻率剖面法
1.2.1 概述
1.2.2 联合剖面法和对称四极剖面法
1.2.3 中间梯度法
1.2.4 电剖面法的地形影响和校正.
1.3 电阻率测深法
1.3.1 概述
1.3.2 电阻率测深法原理
1.3.3 水平层状大地对称四极电阻率测深曲线
1.3.4 水平层状大地对称四极电阻率测深曲线的解释
1.3.5 非水平层地电断面电阻率测深
思考题
2 自然电场法.充电法
2.1 自然电场法
2.1.1 自然电场的成因
2.1.2 自然电场法的野外工作方法
2.1.3 自然电场法的应用
2.2 充电法
2.2.1 充电法的基本理论
2.2.2 充电法的野外工作方法
2.2.3 充电法的应用
思考题
3 激发极化法
3.1 激发极化法基本理论
3.1.1 激发极化效应及其机理
3.1.2 激发极化场的正演计算方法
3.1.3 常用装置的激电异常
3.2 激发极化法的野外工作方法及其应用
3.2.1 激发极化法的野外工作方法
3.2.2 激发极化法的资料整理与解释
3.2.3 激发极化法的应用
思考题 4 电磁法
4.1 电磁法理论基础
4.1.1 电磁场定解问题
4.1.2 岩土在交变电磁场中的电磁学性质
4.1.3 模拟准则,1
4.1.4 均匀介质中平面电磁波的传播
4.1.5 交变电磁场中局部导体的异常场
4.1.6 两种常用场源的电磁场
4.2 地面电磁法
4.2.1 大地电磁测深法
第二节 自然电场法
在一定的地质-地球物理条件下,地中存在原天然稳定电流场称为自然电场。基于研究自然电场的分布规律来达到找矿或解决其它地质问题的一种方法称为自然电场法。本节将讨论自然电场的成因和分布规律,并在此基础上介绍自然电场法的应用。
一、岩石和矿石的自然极化
一般情况下物质都是电中性的,即正、负电荷保持平衡。但在一定条件下,某些物质或系统的正、负电荷会彼此分离,偏离平衡状态,通常称这种现象为“极化”。某些岩石和矿石在特定的自然条件下会呈现出极化状态,并在其周围形成自然电场,这便是岩、矿石的自然极化。
1、电子导体的自然极化
当电子导体和溶液接触时,由于热运动,导体的金属离子或自由电子可能有足够大的能量,以致克服晶格间的结合力越出导体而进入溶液中。从而破坏了导体与溶液的电中性,分别带导性电荷,并在分界面附近形成双电层,此双电层的电位差称为所论电子导体在该溶液中的电极电位。它与导体和溶液的性质有关。若导体及其周围的溶液都是均匀的,则界面上的双电层也是均匀的,这种均匀、封闭的双电层不会产生外电场。如果导体或溶液是不均匀的,则界面上的双电层呈不均匀分布,产生极化,并在导体内、外产生电场引起自然电流。这种极化所引起电流的趋势是减少造成极化的导体或溶液的不均匀性。故若不能继续保持原有的导体或溶液的不均匀性,使之因极化而引起的自然电流会随时间逐渐减小,以至最终消失。因此电子导体周围产生稳定电流场的条件是:导体或溶液具有不均匀性,并有某种外界作用保持这种不均匀性,使之不因极化放电而减弱。
图2.2.1 电子导电矿体的自然极化及自然电场
如图2.2.1所示,赋存于地下的电子导体矿体,当其被地下潜水面截过时,往往在周围形成稳定的自然电场。原因是,潜水面以上渗透带,由于靠近地表而富含氧气,使那里的(附着水)溶液氧化性较强;相反,潜水面以下含氧气较少,使那里的水溶液相对来说是还原性的。潜水面上、下部分总是分别处于性质不同的溶液中,在导体和周围溶液的分界面上形成不均匀的双层面,产生自然极化,并形成稳定的自然极化电流场。通常称这样的自然电场为氧化—还原电场。容易理解,通过大气降水的循环,从大气中不断向地下补充的氧气,提供了氧化—还原电场的能源。
电法勘探及分类
电法勘探及分类2010年07月13日星期二上午09:40电法勘探,什么是电
法勘探?
什么是电法勘探?
电法勘探(electrical prospecting)是根据岩石和矿石电学性质(如导电性、
电化学活动性、电磁感应特性和介电性,即所谓"电性差异")来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变
电磁场,分析、解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。电法勘探分为
两大类。研究直流电场的,统称为直流电法,包括有电阻率法、充电法、自然
电场法和直流激发极化法等;研究交变电磁场的,统称为交流电法,包括有交
流激发极化法、电磁法、大地电磁场法、无线电波透视法和微波法等。按工作场所的差别,电法勘探又分为地面电法、坑道和井中电法、航空电法、海洋电
法等。
电法勘探的发展历史
电法勘探方法可以追溯到19世纪初P.Fox在硫化金属矿上发现自然电场现
象,至今已有100多年的历史。我国电法勘探始于20世纪30年代,由当时北
平研究院物理研究所的顾功叙光生所开创。经过70余年的发展,我国的电法勘探无论在基础理论、方法技术和应用效果等方面都取得了巨大的进展,使电法
成为应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、适应性最强的一门分支学
科。同时,经过广大地球物理工作者不懈努力,在深部构造、矿产资源、水文
及工程地质、考古、环保、地质灾害、反恐等领域,电法已经和正在发挥着重
要作用。限于篇幅,本文仅对其中几种主要方法,如:高密度电法、激发极化法、CSAMT等作简要介绍,并就这些方法在水文和工程地质中的应用进行阐述,
供广大水文和工程地质、工程物探人员参考
电法勘探原理
电法勘探是根据岩石和矿石电学性质(如导电性、电化学活动性、导磁性和
介电性,即所谓"电性差异")来找矿和研究地质构造的一组地球物理勘探方法。
它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场,分析、解释这些场的特点和规律,达到找矿勘探的目的。电法勘探分为两大类研究直流电场的,统称
常用电法勘探技术原理及其应用实例
电法勘探是以岩石或矿石与围岩之间的电性差异为基础,对天然产生的或人工建立起来的电场或电磁场的空间的或时间的分布特征进行观测,以查明地质构造和有用矿产的一种物探方法。文章对目前常用的几种电法勘探技术的原理进行了解释,并举例说明了其在实际中的应用效果。
标签:岩土体电阻率测试技术 三维直流电法 高密度电法 激发极化法 可控源音频大地电磁法
电法勘探是根据岩石和矿石电学的性质来寻找矿藏和研究地质构造的一种地球物理勘探方,主要是通过过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场等手段来勘探矿脉。
目前,电法勘探已经成为寻找矿产、煤田、油气藏和地下水的有效方法, 近年来其应用领域又逐渐扩展到地质工程、工程勘查、环境监测等各个领域, 与国民经济建设、人民社会生活的关系越来越密切。
1我国电法勘探的发展
从50年代初期到中期是我国电法勘探技术的建立时期,自然电场法, 电阻率剖面法和电测深法在这一时期得到了完善和发展。在一些矿产资源勘查中,自然电场法很快成为勘查浅埋良导矿的经济而有效的手段,电测深法也成为煤田等资源勘查的重要方法, 各种相关装置也得到了广泛的试验, 联合剖面装置已经成为确定各种电性体地面投影位置和产状要素等最有效的一种手段。
50年代中期至60年代中期是我国电法勘探技术的全面发展阶段。倾角法、振幅相位法、虚分量振幅法, 小功率瞬变脉冲电磁法或称过渡场法, 大地电流法、激发极化法等技术方法及其相应仪器在这一时期受到广泛的重视。
60年代中期到70年代是电法勘探技术的提高和发展时期。在理论、技术和应用领域等方面激电法、充电法和各种电阻率法等方法都有较大提高和发展, 并且引进了电偶源和磁偶源频率测深、大地电磁测深、音频大地电磁测深、甚低频和地质雷达等方法和相应仪器。
80年代至今是电法勘探技术再提高、再发展并已臻成熟的时期。我国金属矿的找矿主体进入勘查深部隐伏矿的新阶段, 要求电法勘探向深部进军并具有区分常规电法干扰的能力此时期, 针对这个要求,针对我国矿业发展的要求,不仅对上述上述已开展的方法技术作了相应的深入研究,而且引进了可控源音频大地电磁法、新颖时域瞬变脉冲电磁法和电磁测深法、宽频谱激电法等新的方法技术及其相应的仪器设备。