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.
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电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
Copyrights© Jingtian Tang,CSU
1.2.2 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。
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
Copyrights© Jingtian Tang,CSU
1.2.2 介电常数
在国际单位中，介电常数可表示为： 0 r
0 为真空（或空气）的介电常数； r 为相对介电常数。
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。
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本章内容ห้องสมุดไป่ตู้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
1.3 地球物理模型
1.4 几种典型的电磁场源
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
Copyrights© Jingtian Tang,CSU
1.2 岩矿石的电磁性质
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
Copyrights© Jingtian Tang,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 1.3 地球物理模型
1.4 几种典型的电磁场源
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25 Copyrights© Jingtian Tang,CSU
1.2.4 其它（极化率，压电等）
压电性是电介质在压力作用下发生极化而在两端表面 间出现电位差的性质。 1880 年法国人 P. 居里和 J. 居里兄 弟发现石英晶体受到压力时，它的某些表面上会产生电荷， 电荷量与压力成正比；称这种现象为压电效应；具有压电 效应的物体称为压电体。居里兄弟还证实了压电体具有逆 压电效应，即在外电场作用下压电体会产生形变。压电晶 体的对称性较低，当受外力作用产生形变时单胞中正负离 子的相对位移使得正负电荷中心出现不相等的移动，导致 晶体发生宏观极化；而晶体表面电荷密度等于极化强度在 表面法向上的投影，故晶体受压力形变时表面出现电荷。
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25 Copyrights© Jingtian Tang,CSU
1.2.2 介电常数
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
Copyrights© Jingtian Tang,CSU
1.2.3 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。 B H 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 r 0 0 (1 ) μ0间的关系为 式中 r 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。
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
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。
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1.2.4 其它（极化率，压电等）
在充电和放电过程中 , 由于电化学作用引起的随时 间缓慢变化的附加电场现象 , 称为激发极化效应 (IP 效 应) 。 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： E2 / ( E1 E2 ) 100%
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
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1.2.1 电阻率
几种岩石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
1 10 102 103 104 105 106
( m)
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
密度 电阻率 介电常数
岩 石 的 物 理 性 质
弹性波速
岩矿石的 电磁性质
热导率 放射性
导磁率 极化率 压电性
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
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1.2.1 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。
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1.1.7 电阻率
岩（矿）石电阻率的变化范 围 很 宽 ， 从 10-8Ω•m 到 1014Ω•m. 岩 、 矿石中水溶液含 量及其盐离子浓度 矿物成分：岩矿石中 良导体矿物的含量
影响岩石或矿石 电阻率的因素
温度 压力
岩、矿石的结构、构造
孔隙度、裂隙度、通道
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1.2.3 导磁率
根据 r 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 r 为稍大或稍小于 1.00的正数， 而铁磁质的 r 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 r值为0.9999～0.998 或1.0001～1.002。铁磁性矿物有 磁铁矿、磁黄铁矿、钛磁铁矿， 其 r 值为2～20。
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1.2.2 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。
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
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1.2.2 介电常数
在国际单位中，介电常数可表示为： 0 r
0 为真空（或空气）的介电常数； r 为相对介电常数。
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。
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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
1.3 地球物理模型
1.4 几种典型的电磁场源
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1.2 岩矿石的电磁性质
电磁法勘探及应用
——电磁法的数学物理基础（Ⅱ）
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2012年4月
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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 1.3 地球物理模型
1.4 几种典型的电磁场源
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
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1.2.4 其它（极化率，压电等）
压电性是电介质在压力作用下发生极化而在两端表面 间出现电位差的性质。 1880 年法国人 P. 居里和 J. 居里兄 弟发现石英晶体受到压力时，它的某些表面上会产生电荷， 电荷量与压力成正比；称这种现象为压电效应；具有压电 效应的物体称为压电体。居里兄弟还证实了压电体具有逆 压电效应，即在外电场作用下压电体会产生形变。压电晶 体的对称性较低，当受外力作用产生形变时单胞中正负离 子的相对位移使得正负电荷中心出现不相等的移动，导致 晶体发生宏观极化；而晶体表面电荷密度等于极化强度在 表面法向上的投影，故晶体受压力形变时表面出现电荷。
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25 Copyrights© Jingtian Tang,CSU
1.2.2 介电常数
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
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1.2.3 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。 B H 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 r 0 0 (1 ) μ0间的关系为 式中 r 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。
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
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。
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1.2.4 其它（极化率，压电等）
在充电和放电过程中 , 由于电化学作用引起的随时 间缓慢变化的附加电场现象 , 称为激发极化效应 (IP 效 应) 。 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： E2 / ( E1 E2 ) 100%
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1.2.1 电阻率
几种岩石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
1 10 102 103 104 105 106
( m)
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密度 电阻率 介电常数
岩 石 的 物 理 性 质
弹性波速
岩矿石的 电磁性质
热导率 放射性
导磁率 极化率 压电性
电磁法勘探及应用/ 2018/10/25
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1.2.1 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。
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1.1.7 电阻率
岩（矿）石电阻率的变化范 围 很 宽 ， 从 10-8Ω•m 到 1014Ω•m. 岩 、 矿石中水溶液含 量及其盐离子浓度 矿物成分：岩矿石中 良导体矿物的含量
影响岩石或矿石 电阻率的因素
温度 压力
岩、矿石的结构、构造
孔隙度、裂隙度、通道
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1.2.3 导磁率
根据 r 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 r 为稍大或稍小于 1.00的正数， 而铁磁质的 r 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 r值为0.9999～0.998 或1.0001～1.002。铁磁性矿物有 磁铁矿、磁黄铁矿、钛磁铁矿， 其 r 值为2～20。