电法勘探-基础知识

几种常见岩石的孔隙度
分类 沉 积 岩
变 质 岩
岩石名称 土壤 砂 粘土
砾石 页岩 砂岩 灰岩 结晶石灰岩 片麻岩 大理岩
空隙度/％ 20.0~69.4 15.0~63.2 10.1~62.9
20.2~37.7 1.5~44.8 2.0~18.4 0.7~10 0.9~8.6 0.4~7.5 0.1~2.1
电法勘探
什么是电法勘探:
以岩、矿石的电学性质（如导电性、介电常数、 激发激化特性）差异为基础，通过观测和研究与这些电性差 异有关的（天然或人工）电场或电磁场分布规律来查明地下 地质构造及有用矿产的一种物探方法，称为“电法”。
电磁法的分类
电法勘探的种类很多，可对其进行分类： 一、按观测的场所分：航空电法、地面电法、海洋电法、地下 或井中电法； 二、按地质目标体分：金属电法、石油电法、煤田电法、水 （文）工（程）电法； 三、按使用和观测电磁场的时间特性分：直流电法、交流电法、 过渡过程场法（瞬变）； 直到目前为止，还没有一个公认的和统一的分类方案，因为各 种电法之间，既有不同的方面，又有相同的方面，因此很难作出一 个标准化的固定分类方案。根据本专业当前电法的发展现状，可将 其简化的分为两大类：

BH
式中
、 分别为磁感应强度和
磁
场强度矢量0 4 10 7 H / M
其中 ；
第二节 电阻率法
什么是电阻率法： 电阻率法是传导类电法勘探方法之一。
建立在地壳中各种岩矿石具有各种导电性差异 的基础上，通过观测和研究与电阻率差异有关的 天然电场或人工电场的分布规律，从而达到查明 地下构造或者寻找有用矿产的目的。
沉积岩 变质岩
火成岩
其规律：金属矿电阻率比造岩类矿物（≥106Ωm）偏 低，而每一种矿物变化范围很大。
5.影响电阻率的主要因素 ⑴矿物成分、含量及结构
金属矿物含量↑，电阻率↓ 结构：侵染状＞细脉状 ⑵岩矿石的孔隙度、湿度
孔隙度↑，电阻率↓ 风化带、破碎带，含水量↑，电阻率↓ ⑶水溶液矿化度 矿化度↑ ，电阻率↓
电法勘探的特点：可用“三多”、“两广”
三多：
①可利用的物性 参性多
导电性（ρ或σ） 电化学活动性（η） 介电性（ε） 导磁性（μ）
②利用场源多
直流电（稳定场） 人工场源 交流电（交变场）
天然场源
③方法种类多
传导类电法勘探（直流 电法）研究稳定电流场
感应类电法勘探（交流 电法）研究交变电流场
电阻率法* 充电法 自然电场法 激发极化法
⑹构造层的问题 这种层状构造岩石的电
阻率，则具有非各向同性，
即岩层理方向的电阻率小于 t
垂直岩层理方向的电阻率
n
1
2
100 / 1
10
离子导电岩石的电阻率却 随温度的增高而变小
1
电子导体矿物、矿石的电
阻率随温度增高而变大
-40 -20 0 20 40 t/ºC
岩石电阻率与温度的关系
层状介质的电阻率
3.导电机制
⑴溶液：带电离子 ⑵金属导体：自由离子，
如自然铜、金、银和石墨，电阻率低 ⑶半导体：“空穴”导电，
大多数金属硫化物，金属氧化物体，电阻率较低 ⑷固体电解质：离子导电，绝大多数造岩矿物， 如石英、云母、方解石、长石等，电阻率高
4.主要岩矿石电阻率及其变化范围
ρ沉＜ρ变＜ρ火 沉积岩：10～10²Ω·ｍ 火成岩：10²～10 6 Ω·ｍ 变质岩：介于两者之间
低频电磁法 频率测探法 甚低频法 电磁波法 大地电磁法
两广
应用空间广 应用范围广
航空 地面 海洋 井中
金属和非金属矿 油气勘探 地质填图 水文与工程 深部构造（地壳、 地幔）

第一节 电法勘探的基本概念
Baidu Nhomakorabea
1、电法勘探的地球物理前提
—— 电性差异
（1）电阻率：ρ ，单位：Ωm
定义式 R： l
s
分类
岩石名称 空隙度/％
玄武岩
18.7~
火
安山岩
6.0~
成
辉长岩
0.4~1.9
花岗岩
0.4~4.1
岩
辉绿岩
0.5~5.1
闪长岩
0.4~4.0
正长岩
0.9~2.9
注：带有喀斯特溶洞的灰岩空隙度可达
n×10%
⑷温度 温度T↑，溶解度↑，离子活性↑， 电阻率↓结冰时，电阻率↑
⑸压力 压力↑ ，孔隙度↓ ，电阻率↑ 超过压力极限，岩石破碎，电阻 率↓
纵向电导与横向电阻
横向电阻与纵向电导的定义：
假设在层状介质中取底面积 为1平方米，厚度为h的六面 岩柱体，则当电流垂直岩柱 体底面流过时，所测得的电 阻称为横向电阻，用符号T表 示，单位为欧姆Ω，横向电 阻在数值上等于电性层的厚 度与电阻率的乘积。即 T=h .ρ
当六面岩柱体由若干个厚度和电性不同的岩层 所组成，则按串联电路原理，总的横向电阻为：
稳定电流场的基本规律
欧姆定律
稳定电流场的边界条件
衔接条件
电流通过介质分界面，界面两边电位连续 界面两边电流密度法向分量和电场强度切向分量连续
[强调]：
1 地球物理前提条件：勘查目标物与围岩存在着电阻 率（或电导）差异。
2 属主动源法，即需人工接地方式建立地下稳定电流 场。
1、电阻率法的理论基础 岩、矿石的电阻率 1.电阻率基本公式
R l
s
2.电阻率单位
SI制中
Rs
S
l
lI
电阻R（Ω） 长度（m） 截面积（m²）
电阻率ρ （ Ω ·m）
1、纵向电阻率和横向电阻率
岩土介质的各向异性介质中，当电流垂直层理 方向流过时所测得的电阻率称为横向电阻率， 用符号表示ρn；电流平行层理方向流过时所测 得的电阻率称为纵向电阻率，用符号ρt来表示
层状介质的电阻率
a
a
z
h1
t
t
1
h2
2
（a）
(b)
层状结构岩石模型
（a）实际岩石
(b).等效模型
当电流平行岩柱体底面流过时，所测得的电导值，称 为纵向电导，用符号S表示，单位为1 /Ω ，纵向电导 与层参数的关系为
岩石的电阻率测定
岩石的电阻率测定
露头法：对天然或人工露头的岩石用小尺 度的对称四极装置或三极装置直接测定。 标本法：小对称四极测量、欧姆定律 分析法：对测量区已有电法资料进行分析
式中: R为电阻，l，s分别为长度和截面积
其导电率：

1

S/m；
•
（2）介电常数：
F/M
r0

单位：
D E
定义式 ：
DE
式中 、
分别为电位移矢量和电场强度
其中: 0 8.85 10 12 F / M
•
（3）磁导率：
H/M

r 0
单位：

定义式 ：B H