03岩石的电磁学性质
3岩矿石磁性
电子轨道磁矩 自旋磁矩
原子核自旋磁矩。
磁化率：是物质在外加磁
场作用下的合磁矩(称为磁
化强度)与磁场磁性
第二节 岩（矿）石的磁性特征 各类物质，由于原子结构不同，它们在外磁场 作用下，呈现不同的宏观磁性。
抗磁性 顺磁性 铁磁性
1H/m=107 CGSM （κ）/4 π
二、岩石、矿石的磁性特征
第二节 岩（矿）石的磁性特征
（一）表征磁性的物理量
3.感应磁化强度
感应磁化强度（Mi） 岩矿石在现代地磁场中被磁化获得的磁化强度 地磁场近似为均匀的弱磁场，用T表示，即 Mi=κT 式中： κ为岩矿石的磁化率，它取决于岩矿石的性质。
二、岩石、矿石的磁性特征
第二节 岩（矿）石的磁性特征
（二）矿物的磁性 1.抗磁性矿物与顺磁性矿物 自然界中，绝大多数矿物属顺磁性与抗磁性。
抗磁性矿物 名称 石英 正长石 锆石 方解石 岩盐 κ平均 10-5SI(κ) -1.3 -0.5 -0.8 -1.0 -1.0 名称 方铅矿 闪锌矿 石墨 磷灰石 重晶石 κ平均 10-5SI(κ) -2.6 -4.8 -0.4 -8.1 -1.4 名称 橄榄石 角闪石 黑云母 辉石 铁黑云母 顺磁性物质 κ平均 10-5SI(κ) 2 10~80 15~65 40~90 750 名称 绿泥石 金云母 斜长石 尖晶石 白云母 κ平均 10-5SI(κ) 29~90 50 1 3 40~20
通过畴壁移动和磁畴转动的过程，显示出宏观磁性。
- ＋ -＋ ＋- ＋ 无外磁场 - ＋ -＋ -＋ -＋ - ＋ - ＋ - ＋＋- ＋
外磁场较小
外磁场大 一、物质的磁性
第二节 岩（矿）石的磁性特征
岩石力学性质精品PPT课件
时间影响因素
与实验室岩石力学研究不同，地质条件的岩石变形 时间很长，一个造山带变形要经历几百万年才完成。
应变速率的影响（έ=ε/t） έ降低，材料强度降低，向韧性方向转变 陨石的碰撞或地震是快速έ 阿尔卑斯山变形速率10-12/s-10-14/s左右
时间对岩石蠕变和松弛的影响
蠕变是在恒定应力作用下，应变随时间持 续增加的变形。
第五节 岩石断裂准则
岩石断裂准则
断裂是指由于外力作用在物体中产生的介质不连 续面。
❖ 断裂准则：在极限应力状态下各点极限应力分量所 应满足的条件，称为断裂条件或者准则。
❖ 莫尔包络线：就是材料破坏时的各种极限应力状态 应力圆的公切线。 判别条件：当一点的应力状态的应力圆与莫尔包络 线相切，这点就开始破裂。
库仑准则
库仑准则，又称最大剪应力准则，其表达式
为 max=(1-3)/2=0。
常温常压下一些岩石的强度极限
岩石
抗压强度 抗张强度 抗剪强度 (MPa) (MPa) (MPa)
花岗岩
148 (37 －379)
3－5
15－30
大理岩 石灰岩
102 (31 －262)
96 (6－ 360)
3－9 3－6
பைடு நூலகம்
10－30 12－20
砂岩
74 (11 －252)
1－3
5－15
275
玄武岩 (200－
10
350)
页岩岩石变20形－8的0 应力－应变曲线2
岩石的抗压强度>抗剪强度>抗张强度
脆性材料：断裂前 的塑性变形量在百 分之五以下的材料。 韧性材料：断裂前 的塑性变形量在百 分之十以上的材料。
❖ 脆性：脆性材料在弹性范围内或弹性变形后 立即破裂，即在破裂前没有或有极小的塑性 变形，材料的这种性质称为脆性。
岩石的电学特性_图文(精)
24§1岩石的电学特性l岩石电阻率与岩性、孔隙度、含油性、地层水性质有关l岩石电阻率的大小只与岩石本身的性质有关,与岩石的几何形状及尺寸无关l电阻率测井通过测量地层电阻率来反映岩性、孔隙度、含油饱和度等地质信息6§1岩石的电学特性7§1岩石的电学特性一、岩石电阻率与岩性的关系8§1岩石的电学特性地层水电阻率与地层水内所含盐类型的关系43145.04.9957358.26.1153654.65.750.010.101.00MgCl 2KClNaCl18℃时的溶液电阻率(Ω.m溶液浓度(g/L R 石油>> R地层水(1水样总的矿化度总矿化度=460ppm+1400ppm+19000ppm=20860ppm(2各离子换算系数横坐标找到20860ppm ,纵坐标分别得到各离子的换算系数(3等效NaCl 溶液矿化度等效NaCl 溶液矿化度=460×0.81+1400×0.45+19000×1=20000ppm (4求地层水电阻率利用“NaCl 溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版”,找到20000ppm 的斜线,对应纵轴找到已知温度t ,该点横坐标即为此溶液该温度下的电阻率13§1岩石的电学特性NaCl 溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版14§1岩石的电学特性R 0—孔隙中100%含水时的岩石电阻率R w —孔隙中所含地层水的电阻率F ——地层因素或相对电阻率对一块孔隙度为φ 的不含泥质的砂岩岩样对同一岩性的n块岩样,孔隙度为φ1~ φna —岩性系数,变化范围在0.6~1.5m —胶结指数,一般为2,变化范围1.5~3φ——岩石孔隙度R t >R 019§1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系20 §1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系21§1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系22 §1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系23§1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系24 §1岩石的电学特性四、含油气纯岩石电阻率与含油气饱和度的关系nn S b S bR R I 1(o w 0t −===。
2 岩矿石的电磁性质
对石墨而言，当j0从小变大时，开始出现阳极过电位 大于阴极过电位(简称阳极优势)；而当继续增大j0或 当j0相当大而延长充电时间时，便逐渐变为均势，并 进而变成阴极过电位大于阳极过电位(即阴极优势)。 黄铜矿的情况则不同，当j0从小变大时，阴、阳极过 电位的关系总是阴极优势，而且阴、阳极过电位之 差，较石墨的大得多。
岩矿石的电磁性质
第二节 岩矿石的介电性
一、岩矿石的介电常数
表征岩矿石介电性的参数为介电常数(ε)，它 在高频电磁法勘探中有重要作用。 介电常数 ε=ε0εr 式中ε0=8.85×10-12F/m(法/米)，为真空介电常 数。
相对介电常数：介质在外加电场时会产生感 应电荷而削弱电场，最终介质中电场与原外
随着通电时间的延续，界面两侧堆积的异性电荷 将逐渐增多，过电位随之增大；过电位的形成和 增大将加速电极过程的进行，直到该过程的速度 与外电流相适应，即流至界面的电流能全部通过 界面，因而不再堆积新电荷时，过电位便趋于某 一个饱和值，不再继续增大。这便是过电位的形 成过程或充电过程。过电位的饱和值与流过界面 的电流密度有关，并随其增大而增大。
而岩浆岩和变质岩的μr一般不超过1.04。
上图说明，岩石的磁导率随磁铁矿含量的增高而 变大，但是即使体积百分含量高达20%时，磁导 率也才为自由空间的1.57倍。所以在考虑电磁法 的主要工作对象时，可以认为介质是无磁性的。 导磁性随频率的变化规律类似于介电常数。
例如：鉴于地壳中绝大多数岩、矿石磁导率均近 于1及铁磁性岩、矿石的剩余磁性在观测交变电 磁场时无影响，故若利用岩、矿石导磁性对交变 电磁场的影响寻找磁性铁矿或评价磁法异常，则 其所受干扰将比按导电性找矿时所受干扰小得多。
《岩石的电学性质》课件
导电材料
了解不同岩石的导电性质，可以帮助我们确定其 在电气勘探和地质工程中的潜在应用。
地质勘探
电学性质是地质勘探中的重要参数，有助于研究 岩石的结构和性质，以及发现地下资源。
岩石的电阻率与分类
不同类型的岩石具有不同的电阻率。通过研究岩石的电学特性，我们可以将其分类，并了解其在工程和勘 探中的应用。
地下构造
通过观察岩石的自然电位分布，我们可以推断地 下的构造和岩石性质，例如断层和岩浆活动。
地质过程
岩石的自然电位变化可以揭示地质过程，如地质 变形、岩石腐蚀和地下水流动。
岩石电气勘探方法
通过使用不同的电气勘探方法，我们可以确定岩石的电阻率分布，以及地下结构和资源的可能性。
电阻率测量
利用电流和电压测量来推 断岩石的电阻率，用于勘 探地下矿藏、水源和地质 结构。
地电波法
通过发送和接收地电波信 号，可以绘制出地下岩石 和介质的电导率剖面图， 用于勘探石油和地下水资 源。
交流电法
利用交流电流在岩石中的 传播特性，可以确定地下 化学和物理特征，例如岩 石中的矿化带。
实例应用
研究岩石的电学性质和应用的实例，将帮助我们更好地理解其在地质勘探、工程和科学研究中的重要性。
1
声电分析
通过测量声电效应，我们可以了解岩石的力学和电学特性，从而评估其稳定性和可行 性。
2
智能料
声电效应的应用使得岩石能够响应外部刺激，以实现智能结构、监测和控制等功能。
3
地震预警
声电效应可以用于地震预警系统，通过监测岩石中的声波变化来预测地震活动。
岩石的自然电位
岩石的自然电位是指它们在自然状态下带有的电势差。了解岩石的自然电位可以帮助我们研究地下构造 和地质过程。
岩石力学课件第一章 岩石物理力学性质
42
三 、岩石的水理性质
岩石与水相互作用时所表现的性质称为岩石的 水理性。包括岩石的吸水性、透水性、软化性和 抗冻性。
1.含水量W 岩石孔隙中含水的质量与岩石总质
量之比的百分数
wm w/m %
m w :孔隙中含水的质量
43
三 、岩石的水理性质
含水率
岩石孔隙中含水的质量与固相质量 之比的百分数
V s :固相的体积 w :4℃水的密度
30
一、岩石的质量指标
试验方法:
比重瓶法
步骤: 粉碎
0.25mm 105-110 ℃
过筛 烘干
50g
称重
放入比重瓶
排气 读数(计算)
31
一、岩石的质量指标
比重瓶
32
一、岩石的质量指标
Gs
ms
m1 ms
m2
0
m1—瓶和装满的试液质量 ms—岩粉质量 m2—瓶、试液、岩粉质量 γ0—试验温度下试液的密度
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
1、深成岩
岩
深成岩颗粒均匀，多为粗—中粒状结构，
致密坚硬，孔隙很少，力学强度高，透水性 浆 较弱，抗水性较强，所以深成岩体的工程地
岩
质性质一般比较好。花岗岩、闪长岩、花岗 闪长岩、石英闪长岩等均属常见的深成岩体，
常被选作大型建筑场地。如举世瞩目的长江
三峡大坝的坝基就是坐落在花岗闪长岩体之
岩石含：固相、液相、气相。 三相比例不同而密度不同。
29
一、岩石的质量指标
1.比重 G s
岩石的比重是岩石固体部分的质量和4℃时同 体积纯水质量的比值（颗粒密度：岩石固相的质量与
固相体积之比。它不包括孔隙在内，因此其大小仅取决 于组成岩石的矿物密度及其含量）
岩石物理复习题
岩石物理学复习题第一章绪论1、什么叫岩石物理学？2、岩石物理学研究的基本目的？3、岩石物理学在油气勘探中的桥梁作用是什么？4、为什么岩石物理学的许多研究在实验室进行（实验室的研究意义）？第二章岩石的基本特性1、沉积岩中有那些常见的岩石和矿物，至少列出三种。
2、岩石结构是指什么？3、什么是岩石的尺度，有那几种？地球物理勘探主要研究哪几种尺度？4、为什么岩石的物理性质与尺度有关？5、粘土矿物中较有代表性有那几种？6、压力、地应力、孔隙压力等力的国际单位是什么？列出几个还有常用的单位？7、什么是有效压力8、什么是岩石的骨架、基质和岩石的结构？9、从岩石构造上一般怎样区分泥岩和砂岩？10、最常用的测量砂岩颗粒的方法是什么？怎样表示砂岩颗粒的分布？11、岩石的比面是什么，为什么要研究岩石的比面？12、砂岩中胶接物的胶接方式有几种类型？13、粘土矿物中的水按其存在状态有几种，特点是什么？14、岩石的孔隙结构是指什么？有那几个孔隙结构参数？15、当砂岩颗粒是等径简单立方堆积时，用简单的作图法计算这种结构的孔隙度。
16、描述岩石孔隙结构主要有那几个参数，17、孔隙度有几概念，它们的大小分别?18、描述岩石密度时，会用到几种密度概念？19、设岩石孔隙中含有水和油，其中水的饱和度为35%，油的密度是0.92g/cm3，水的密度1.04 g/cm3，求孔隙中流体的密度。
20、实验室最简单测试岩石孔隙的方法用什么？写出相应的计算公式，并说明公式中每个量的含意。
21、什么是地层水、矿物水？地层水中分几种状态，它们的特点是什么？第三章岩石的电磁学性质1、为什么要进行岩石导电性的研究？2、岩石的导电特性与储层的那些特性有关？3、岩石导电性由那两个因素决定（岩石的电性主要由谁决定），可分成那两类？4、简述岩石的电阻率及其影响因素（岩石电阻率主要取决于那些因素）？5、一般认为砂岩的骨架不导电，为什么在含泥或饱和砂岩中电阻率较低。
《测井地质学》第二章-测井方法及地质响应
王贵文:Wanggw@
港中馆陶组
港北5X1 Ng
2183.2-2195.4m，
油层12.2m。 射开顶部2183.22187厚3.8m， 10mm油嘴日产油 108.56m3； 累产油178.43m3， 油层。
王贵文:Wanggw@
滨70X1井1452.5-1458.7米，明化镇组38号层，日产油25.2方，油层。 王贵文:Wanggw@
王贵文:Wanggw@
概述
测井研究内容与体系
3、测井信息的处理、评价及应用 ①测井信号分析处理技术 ②测井处理硬软件系统 ③油气藏背景下的单井测井油气识别与评价 ④勘探开发动态过程中测井多井精细描述与评价 ⑤测井高分辨率构造学、沉积学、层序地层学应用与评价 ⑥测井在油藏工程、钻井工程、生油、盖层评价中的应用 ⑦测井在其他矿产资源勘探开发中的应用（金属、煤田、钾盐、 水文工程）
王贵文:Wanggw@
概述
测井研究内容与体系
4、井壁取心与射孔、测试 ①测井冲击式与钻井式井壁取心 ②射孔设备、射孔方式与射孔安全控制体系 ③射孔完井优化设计 ④其他电缆井下作业
王贵文:Wanggw@
概述
油公司体制下测井的定位
۞贯穿于油气田全过程的始终； ۞连接勘探开发的“桥梁”； ۞勘探—油气发现的“眼睛”； ۞开发—增储上产的“臂膀”； ۞工程—技术合作的“伙伴”。
单位
ohm-m
物理意义
井壁附近地层 电阻率
理论基础/ 主要应用 测量方式
分层：分辨率 高渗透性、识 别致密层识别 裂缝
影响因素
泥饼、井眼
微电阻率 中感应 (浅侧向) 深感应 (深侧向
Ohm-m Ohm-m
冲洗带(侵入 带)电阻率 原状地层电 阻率
岩体力学第二章岩石的基本物理力学性质PPT课件
岩石的强度和破坏
强度
岩石抵抗外力破坏的能力， 通常分为抗压、抗拉和抗 剪强度。
破裂准则
描述岩石在不同应力状态 下从弹性到破坏的过渡规 律。
破裂模式
岩石破坏时的形态和方式， 如脆性、延性、剪切等。
04
岩石的物理力学性质与岩体力学应用
岩石的物理力学性质在岩体工程设计中的应用
岩石的物理性质在岩体工程设计中具有重要影响， 如密度、孔隙率、含水率等参数，决定了岩体的承 载能力和稳定性。
岩石的物理力学性质在岩体工程治理中的应用
在岩体工程治理中，需要根据岩石的 物理力学性质制定相应的治理方案。
在治理过程中，还需要根据岩石的变形和 破坏模式，采取相应的监测和预警措施， 以确保工程治理的有效性和安全性。
如对于软弱岩体，可以采用加固、注浆等措 施提高其承载能力和稳定性；对于破碎岩体 ，可以采用锚固、支撑等措施防止其崩塌和 滑移。
弹性波速
表示岩石中弹性波传播速度， 与岩石的密度和弹性模量等有 关。
岩石的塑性和流变
01
02
03
塑性
当应力超过岩石的屈服点 时，岩石会发生塑性变形， 不再完全恢复到原始状态。
流变
在长期应力作用下，岩石 的变形不仅与当前应力状 态有关，还与应力历史有 关。
蠕变
在恒定应力作用下，岩石 变形随时间逐渐增加的现 象。
岩体力学第二章岩石的基本物 理力学性质ppt课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 岩石的物理性质 • 岩石的力学性质 • 岩石的物理力学性质与岩体力学应
用 • 结论
01
引言
岩石的基本物理力学性质在岩体力学中的重要性
岩石的基本物理力学性质是岩体力学研究的基础，对于理解岩体 的变形、破坏和稳定性至关重要。
《数字信号处理》课程简介
《数字信号处理基础》课程简介课程编码：05050001 课程性质：专业基础课课程名称：数字信号处理基础课程英文名称：Digital signal processing开课对象：地球物理学/勘查技术与工程/信息工程等本科专业学生先修课程：信号与系统课程学时：总学时：60 其中实验（上机）学时：10 学分:4课程主要内容：本课程主要包括以下三部分内容：1. 离散信号与系统分析：重点讲授F变换，频谱与相位谱基本性质，Z变换，介绍Hilbert等其它常用变换及有关变换的快速算法；信号的A/D转换，抽样定理，多抽样率，量化噪声分析；线性时不变系统的描述，脉冲响应，转移函数和频率响应。
2. 信号估值：重点讲授信号与自相关，互相关，褶积；以及信号的能量，功率谱估计。
3. 信号滤波：重点讲授滤波基本概念，滤波器分类和技术要求；一维高、低和带通滤波器，时窗函数；最小平方滤波和反滤波；预测滤波和多道滤波以及信号的插值，平滑和其它加工。
《勘查技术工程学》（英）课程简介课程编码：0505003 课程性质：专业课课程名称：勘查技术工程学课程英文名称：Basics of Exploration Technology Engineering开课对象：勘查技术与工程/地球物理学本科专业学生先修课程：高等数学，大学物理，场论，专业英语课程学时：总学时：60 其中实验（上机）学时：0课程主要内容：本课程是勘察技术与工程专业和地球物理学专业的一门专业基础课，作为改革实验，将直接采用英文原文教材，用英文讲授。
The course will focus on the principles of applied Geophysicals, introduces the main geophysical methods used in the exploration and production for oil & gas, mineral ore, water-bearing strata, civil engineering, etc.. The methods mainly cover Magnetic methods, Gravitational methods, electrical methods, Seismic methods, Radioactivity methods, etc.The main contents of the course will be principles of the every methods, field survey procedure of every methods, processing and interpretation of the results from every methods, geological meaning of the results from every methods, case study analysis of every methods, etc.《地震学》课程简介课程编码：05050004 课程性质：专业课课程名称：地震学课程英文名称：Seismology开课对象：地球物理学先修课程：弹性力学、数理方程、地质学基础、计算机程序设计课程学时：总学时：60 其中实验（上机）学时：6 学分:4课程主要内容：基本内容包括地震的基本知识、宏观地震学、波动方程及其解、地震体波和面波、波的传播特征、波的位移特征、射线方程和走时方程、反射折射定律、射线振幅理论、震相的识别及其确认、震相数据的测定、非地震事件记录的判断分析、地震波传播速度的确定及走时表的编制使用、地震基本参数的确定方法、震源的力学模型、震源机制的求解、确定断层面的方法、地球内部的速度分布模型及主要间断面、各类典型地区的地壳结构、反演地球介质的方法、地震预报的地震学方法、短周期地震仪及中长周期地震仪的工作原理、地震讯号的传输、地震观测报告的编写、地震台网布局的合理性计算。
《岩石物理性质与测量方法》第一篇 第一章 岩石的电学性质
归纳以上可得：
温度影响主要在于： ①热膨胀引起孔隙结构变化： m改变；渗透率K改变，从而F 改变。 ②泥质含量变化：双电层导电 作用变化；破坏粘土结构(在一 定程度上)，从而F改变。
另外，温度↑→n↓，m↑，(石油大学岩石物理实验室测得 的结果)。
25
§1.3 影响岩石电导率的因素
2、压变，从而导致电阻率的变化。
质，倾斜角度由小到大变化，计算出
裂缝倾斜角度45度，裂缝填充
大岩心电阻率随裂缝倾斜角度的变化
1•m的介质，裂缝宽度由小到大
关系如下图所示。
变化，计算出大岩心电阻率随裂缝
宽度的变化关系如下图所示。
图 电阻率随裂缝倾斜角度的变化关系
由图可以看出，随着裂缝倾斜角度 的增加电阻率降低。且在两端变化 比较平缓，中间变化较明显。
300℃左右，F 不变 300℃以上，T↑→F↑ (稍微) 原因：高温下，不能简单归结于孔隙度减 小，而是热引起孔隙结构的变化，孔隙结 构的物理变化。
1981年，U.C.Bekerly，三种标准砂岩， 净压差500PSI。 bandre砂岩 Borea砂岩 Boise砂岩
320℉以内，F不变 320℉以上，T↑→F↑
2、粘土的电性
➢ （2）粘土的阳离子交换容量（CEC）:
在分散介质pH=7条件下，单位 质量粘土能交换的阳离子总量(单 位CEC，定义为 mg当量/100g)。
蒙脱石 CEC值： 70~120
伊利 20~40
高岭石 3~15
CEC与QV有以下转换关系：
CEC =
Qv 100 (1 ) g
或Qv
Bv Ev Dv
0 iBv
(3a) (3b) (3c) (3d)
2
岩石物理性质与勘察方法
岩石物理性质与勘察方法岩石是地球表面和地壳中最常见的物质，它们具有多种物理性质和特征。
岩石物理性质的研究对于地质勘察和资源开发具有重要的意义。
本文将介绍岩石的物理性质以及用于勘察的各种方法。
一、岩石物理性质的分类和特征岩石物理性质可以分为弹性性质、导电性质、热物性和磁性等多种类型。
其中，弹性性质是研究岩石力学行为最基本的性质。
岩石的弹性性质主要包括弹性模量、泊松比和密度等。
弹性模量是衡量岩石变形能力的物理量，通常分为弹性模量、剪切模量和体积模量。
弹性模量越大，岩石的抗变形能力就越强。
泊松比是岩石在受外力作用下体积变形与形变的关系，它描述了岩石的压缩性与膨胀性。
密度是指物质单位体积的质量，可以用来研究岩石的物质组成和结构。
导电性质是指岩石对电流的传导能力。
不同类型的岩石具有不同的导电性质，如导电性、介电性和绝缘性。
通过测量岩石的电导率和电阻率等参数，可以了解岩石成分、孔隙结构和矿物质的分布情况。
热物性是指岩石对热的传导、扩散和吸收能力。
岩石的热传导率、热膨胀和热容等性质对岩石的温度变化和热力学过程具有重要影响。
磁性是指岩石在外加磁场中的响应能力。
磁性是一种重要的地球物理性质，通过测量岩石的磁化率和磁滞回线等参数，可以揭示岩石中的磁性矿物和构造特征。
二、岩石物理性质的测量方法1. 弹性性质的测量方法弹性性质是岩石的重要力学特性，其测量方法主要包括静态实验法、动态实验法和地震勘探。
静态实验法通过进行压缩试验、拉伸试验和剪切试验等，测量岩石的弹性模量和泊松比等参数。
动态实验法通过利用冲击波或声波等物理现象，间接测量岩石的弹性模量和泊松比等性质。
地震勘探是利用地震波在地下传播的原理，通过记录地震波的传播速度和幅度等信息，反推岩石的弹性特性。
2. 导电性质的测量方法导电性质是岩石电磁特性的一种表现形式，其测量方法主要包括直流电法、交流电法和电磁法。
直流电法是通过测量岩石对直流电流的电阻和电导率等参数，来推断岩石的导电特性和电阻分布。
《岩石物理学》第一篇 第一章 岩石的电学性质 (1)
CEC =
Qv 100 (1 ) g
或 Qv
CEC (1 ) g 100
式中， g 为矿物颗粒密度，一般为泥岩，在2.65左右。
15
§1.2 粘土矿物的导电特性
3、泥质砂岩中粘土的导电作用 在固液界面会产生双电层，
这主要是由于粘土矿物的特
（1）离子双电层的形成
性引起的。
粘土表面吸附极性水分子和Na+，而Na+本身也吸附水分子，结果液 体一侧为正电性，粘土为负电性。
16
§1.2 粘土矿物的导电特性
3、泥质砂岩中粘土的导电作用
（2）双电层电位
即： 0ekx
0 — 固相表面电位(热
力学电位)，一般不变
K— 德拜常数，(1/K
界面附近产生电场，其分布是：紧密层 中，近似平行板电容器，电位呈线性下 降，而扩散层呈指数规律衰减。
1、粘土矿物的晶体结构
（2）粘土矿物结构：
伊利石：KX+Y(Al2-YMgY)(Si4-XAlX)O10(OH)2
层间充填K，不易 发生交换，不膨胀。
总而言之，粘土中的基本晶片中的Si4+或Al3+常被别的低价阳离子
置换或空缺，从而显示出负电性，因而对阳离子具有吸附作用。
13
§1.2 粘土矿物的导电特性
22
§1.3 影响岩石电导率的因素
1、温度的影响ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1974年，Waxman&Thomas 发现了：T↑ → F↓ (与前面相反)， 原因：粘土的阳离子交换容量的 影响。 F=f(T,QV)
1977年，Kevnetal,溶液、饱和溶液
的岩石。 结果：T→
岩石的主要物理性质和力学性质ppt课件
c
P A
端部效应
破坏形态
岩石的单轴抗拉强度σt
直接拉伸试验
t
P A
岩石的剪切强度τf：岩石抵抗剪切破坏的能力。
十、 影响岩石力学性质的因素
（1）矿物成分对岩石力学性质的影响 矿物硬度大，岩石的弹性越明显，强度越高。 如岩浆岩，橄榄石等矿物含量的增多，弹性越明显，
强度越高； 沉积岩中，砂岩的弹性及强度随石英含量的增加而
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
六、岩石的抗冻性
岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的性能，
是评价岩石抗风化稳定性的重要指标。
岩石的抗冻性用抗冻系数Cf表示，指岩石试样在 ±250C的温度期间内，反复降温、冻结、融解、升
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
岩石的主要物理性质
岩石由固体，水，空气等三相组成。 一、密度（ρ）和重度(γ)： 单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的岩石的 重力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙体积在内的体 积。
二、比重(Δ)
岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水 的质量之比值。岩石固体体积，就是指不包括孔隙 体积在内的体积。岩石的比重可在实验室进行测定， 其计算公式为：
Ws Vs w
式中：Δ——岩石的比重； Ws——干燥岩石的质量(g); Vs——岩石固体体积(cm3);
ΔW — 40C时水的密重。
W （g/cm3），γ＝ρg(kN /m3)
V
岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。相应地，岩 石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度。
03岩石的电磁学性质
第三章岩石的电磁学性质•对于地球物理学来讲，岩石电学是一门必不可少的专业基础学科。
它不仅为地电探测提供理论基础和解释依据，也为关于地球内部物质科学的研究提供理论基础、探测手段和解释方法。
•岩石电学是直流电法、电磁法、激发极化法、地面和井中无线电波法、地面和井中雷达法以及震电法的理论基础。
•岩石磁学也已形成了独立的理论体系，其有关结果已经为地磁(磁法)和地电(直流电法和交流电磁法)探测提供了坚实的理论基础和可靠的解释依据。
1•在油气勘探中常常利用岩石的电学和核等特性了解岩石和流体的性质。
•从岩石物理实验来看，岩石的电磁学特性是测井诸多方法的基础。
•本章主要介绍储层岩石的导电和介电特性以及核磁特性。
23.1岩石的导电特性•介质之所以导电的原因是介质内电荷的移动，即电场的能量是通过电荷移动（扩散、迁移、渗透张对流等）来传递的。
•同样，岩石的电学特性主要反映在导电特性上。
•岩石的导电特性与储层岩性、储油物性或含油饱和度有着密切的关系。
•研究岩石导电特性的目的是根据测量的岩层电阻率来判断岩性，划分油气水层，研究储集层的含油性、渗透性和孔隙性等。
•该方法和原理一方面可应用于实验室内测定岩心的流体饱和度，另一方面用于电阻率测井。
3岩石的导电性质•岩石的电性由导电矿物的相对含量（电子导电）和岩石中所含的流体决定（离子导电）。
•按其导电特性（机制）可将岩石分成两类：①没有离子导体(电解液)和没有孔隙(裂隙)水极化效应的岩石，靠组成岩石的颗粒本身的自由电子导电，这类岩石主要是致密岩石，如大部分火成岩。
②含有离子导体及有强烈的孔隙(裂隙)水极化效应的岩石。
这种岩石主要是含水的孔隙性沉积岩，尤其是碎屑岩、裂隙发育的岩浆岩及变质岩。
4一、岩石的导电性与电阻率•各种岩石具有不同程度的导电能力。
岩石的导电能力可用电阻率来是表示。
•由物理学已知，均质材料的电阻率由下式确定：R= r S/L式中R—电阻率(Ω•m)；γ—电阻(Ω)；S-导体截面积(m2) ；L—导体长度(m)。
2第二章 岩(矿)石磁性
第二章 岩（矿）石的磁性位于地壳中的岩石和矿体处在地球磁场中，从它们形成时起，就受地球磁场磁化而具有不同程度的磁性，其磁性差异在地表引起磁异常。
研究岩石磁性，其目的在于掌握岩石和矿物受磁化的原理，了解矿物与岩石的磁性特征及其影响因素。
有关岩石磁性的研究成果，亦可直接用来解决某些基础地质问题，如区域地层对比、构造划分、古环境古气候研究等。
第一节 物质的磁性任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果。
原子是组成物质的基本单元，它由带正电的原子核及其核外电子壳层组成。
电子绕核沿轨道运动，具有轨道磁矩。
电子还有自旋运动，具有自旋磁矩。
这些磁矩的大小，与各自的动量矩成正比。
原子核带正电，呈自旋转动，亦具有磁矩，但数值很小。
因此，原子总磁矩是电子轨道磁矩、自旋磁矩及原子核自旋磁矩三者的矢量和。
各类物质，由于原子结构不同，它们在外磁场作用下，呈现不同的宏观磁性。
一、抗磁性（逆磁性）在外磁场H 作用下，这类物质的磁化率为负值，且数值很小，如图2-1-1所示。
抗磁性物质没有固有原子磁矩，受外磁场作用后，电子受到洛仑兹力的作用，其运动轨道绕外磁场作旋进（拉莫尔旋进），此旋进产生附加磁矩，其方向与外磁场相反，形成抗磁性。
可以推导证明，抗磁性物质的磁化率为：220146Z i i e Ne k r m ==−∑μπ （2-1-1） 式中0μ为真空磁导率，N 为单位体积物质的原子数，e 为元电荷，e m 为电子静质量，Z 为每个原子中的电子数，2i r 为电子轨道半径的均方值。
抗磁性磁化率很小，约为10-5数量级。
二、顺磁性如图2-1-1所示，顺磁性物质受外磁场作用，其磁化率为不大的正值，这类物质中原子具有固有磁矩，当无外磁场作用时，热骚动使原子磁矩取向混乱。
有外磁场作用，原子磁矩（电子自旋磁矩所作的贡献）顺着外磁场方向排列，显示顺磁性。
图2-1-1 抗磁性与顺磁性物质的磁化理论上可以证明，顺磁性物质的磁化率为2043a N C k kTT ⋅=⋅=μμπ （2-1-2） 式中a μ是原子磁矩，N 是单位体积物质的原子数，k 是玻耳兹曼常数，T 是热力学温度。
普通物探_第3-3节_电法勘探之电磁测深法
该方程为拉普拉斯方程，是均匀介质中的稳定电场 或稳定磁场满足的方程。
（华东）
电流源问题的求解
• 求解电磁场边值问题时，直接求解一对矢量H，E 很不方便，可引入矢量位，使未知数减少。
• 对电流源引起的矢量位，从 H 0 出发，利用恒 等式 A 0 ，可令：
H A B • 代入公式 E ，得到： t E i A (E i A) 0
2
该方程与描述热传导规律的扩散方程形式相同。即 似稳模型介质中的电磁场可用扩散方程来描述。 • 在导电的吸收介质中，电磁扰动是按照扩散规律传 播的。
（华东）
电磁场的波动模型
• 在高频信号和高阻介质情况下，位移电流可能远大 于传导电流，特别是在绝缘介质中，电导率为零， 传导电流为零，电报方程简化为：
（华东）
复介电常/系数与能量损耗
• 在谐变场情况下，E E0eit • 如果引入复介电常/系数：
i
*
1 j jD j i E i i E E
1
• 在导电介质和介电体中满足相同形式的方程，并且 复介电常数的虚部与实部的比值等于电磁系数，给 出了介质导电性引起的能量损耗特性，等于损耗角 的正切，即：
2 A 2 * A k 2 A
H A
1 E i ( A 2 A) k
（华东）
磁源问题的求解
• 如果采用时变的磁性激发源（如磁偶极子、不接地 回线等），在地下介质中激发产生蜗旋电流。其特 点是：
E0
• 此时可引入磁性源的矢量位计算电场矢量，即：
E A*
• 该式为谐变电磁场的基本微分方程，称为亥姆霍兹 1/ 2 2 方程，其中 k i 为波数（或称传播系 数），右端第一项表示位移电流的作用，第二项表 示传导电流的作用。
《岩石的电学性质》课件
03
02
01
04
岩石的电磁性
岩石的介电性
岩石在电场作用下储存电荷的能力。介电常数是衡量岩石介电性的重要参数，它与岩石内部结构、孔隙度和含水程度等因素有关。
岩石的导电性
岩石中的带电粒子（如离子和电子）在电场作用下流动，形成电流。岩石的导电性取决于带电粒子的浓度和移动性。
介电常数测量
电导率测量
电阻率测量
通过测量岩石的介电常数来评估其导电性，通常采用电容法进行测量。
通过测量岩石的电阻或电导来评估其导电性，通常采用四电极法进行测量。
通过测量岩石的电阻率来评估其导电性，通常采用接地电极法进行测量。
03
岩石的介电性
介电性是指岩石在电场作用下，表现出对电荷的束缚和极化的性质。
岩石的磁性
某些岩石具有吸引铁磁物体的能力，称为磁性。磁性岩石主要由铁磁性矿物（如磁铁矿）组成，其磁性强弱与矿物含量和排列有关。
不同矿物具有不同的导电性和磁性，岩石中矿物的种类和含量直接影响其电磁性质。
矿物成分
孔隙度和含水程度高的岩石具有较好的导电性，因为水分中的离子可以参与导电过程。
孔隙度和含水程度
通过测量岩石的电学性质，推断地下岩层的分布、埋深和特征，为矿产资源勘探提供有效手段。
02
岩石的导电性
温度和压力
含水状态
矿物组成
不同矿物具有不同的导电性，岩石中矿物的组成和含量直接影响其导电性能。
温度和压力的变化可以影响岩石中离子的迁移率，从而影响其导电性。
岩石中的水分子可以传递离子，因此含学性质的研究成果，但该领域仍然存在许多未知领域和需要进一步探讨的问题。未来研究可以进一步深化岩石电学性质的理论研究，探索其内在机制和规律。
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提供了坚实的理论基础和可靠的解释依据。
1
• 在油气勘探中常常利用岩石的电学和磁学和核
等特性了解岩石和流体的性质。
• 从岩石物理实验来看，岩石的电磁学特性是测
井诸多方法的基础。
• 本章主要介绍储层岩石的导电特性和核磁特性。
2
3.1 岩石的导电特性
• 岩石的电学特性反映在导电特性上。
• 岩石的导电特性与储层岩性、储油物性或含油饱和度
• 含水量和矿化度的影响：地下水及天然水的电阻率较 低，一般在100Ω• m以下。当水中含有盐分时，电阻 率会急剧降低。因此，岩矿石中的含水量及其水的矿 化度对岩矿石的电阻率有很大的影响。
10
• 由于岩石中的水是储存在孔隙中的，所以岩石的孔隙 度和孔隙结构决定了岩石的含水量大小。 • 如果孔隙是连通的，则其中的水对岩石的电阻率有很
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饱和岩石的导电性
• 孔隙性岩石由骨架及孔隙空间组成。按导电机理的不 同，可把岩石大致分为两大类：离子导电的岩石和电 子导电的岩石。 • 离子导电的岩石，主要靠岩石连通孔隙中所含溶液的 正负离子导电，如沉积岩属于这种类型的岩石。它的 电阳率的大小，主要决定于岩石孔隙中所含溶液的性 质和浓度等。
• 电子导电的岩石靠组成岩石颗粒本身的自由电子导电， 大部分火成岩属于这一类岩石，其电阻率主要由所含 导电矿物的性质和含量来决定。
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2、岩石电阻率变化的一般规律
• 在天然状态下岩石的电阻率与很多因素有关，岩性是
其中的一个。 • 火成岩和变质岩，这两类岩石均为结晶岩，内部结构 致密，而且它们的组成矿物几乎全部为绝缘体，其导 电性主要取决于岩石的含水量。 • 这些岩石位于潜水面以上时，其导电作用主要取决于 岩石内的吸附水，电阻率在103～106Ω · m之间。 • 潜水面以下时，岩石的含水量主要取决于其中的束缚
R0 FRw
R0 F Rw
15
• 式中F为地层因子或地层电阻率因子。
地层因子
• 这个比值只与岩石的孔隙度和胶结情况、孔隙形状有 关，而与饱和在岩样中的地层水电阻率无关，通常称 R0／Rw比值为岩石的地层因子或相对电阻。 • 在物理上，F代表当骨架不导电时，岩石的电阻率相对 于地层水的电阻率的放大倍数。 • 当骨架不导电时，岩石的电阻率要大于地层水的电阻 率，而F则代表增大的倍数。
水(毛细管水)和自由水(重力水)。
8
• 沉积岩的特点是离子导电。由于沉积岩的含水量主要 由层间地下水决定，所以地下水的矿化度、动态和水 文化学特点对岩石的电阻率有很大的影响。
• 在众多的沉积岩中，白云岩和致密结晶灰岩的电阻率
最高，可达到106Ω• m，而砂岩的电阻率在几十到 100Ω• m之间。
• 另外，由于沉积岩具有明显的成层性，所以其电阻率
• 与地层因子和孔隙度类似，通过实验可以给出电阻率 指数与饱和度之间的关系。
• 在实验室通常选取具有代表性的岩石，先测出岩石含 水时的电阻率R0，然后对全饱和水岩石逐步挤入油， 同时测出在不同含油饱和度So时相应的岩石电阻率Rs， 则可得到不同饱和度时的电阻指数。
23
• 对不同岩性的岩石研究的结果，都可得到电阻指数与 饱和度的公式
具有显著的各向异性。
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3、岩石的电阻率及其影响因素
• 影响岩石电阻率的因素很多。在实际状态下，岩石具 有很复杂的成份和结构：固体矿物、孔隙、裂隙、石 油及天然气、重新沉积的物质等。
• 成分和结构的影响：大多数岩石和矿石由均匀或不均 匀的颗粒组成，而颗粒与颗粒之间由胶结物黏结在一 起。因此，岩石和矿石的电阻率取决于这些胶结物和 矿物颗粒的电阻率及其含量。
第三章 岩石的电磁学性质
• 对于地球物理学来讲，岩石电学是一门必不可少的专
业基础学科。它不仅为地电探测提供理论基础和解释
依据，也为关于地球内部物质科学的研究提供理论基 础、探测手段和解释方法。 • 岩石电学是直流电法、电磁法、激发极化法、地面和 井中无线电波法、地面和井中雷达法以及震电法的理 论基础。 • 岩石磁学也已形成了独立的理论体系，其有关结果已 经为地磁(磁法)和地电(直流电法和交流电磁法)探测
大的影响。否则，如果孔隙是不连通的，则其中的水
对岩石的电阻率只有很小的影响。
11
• 岩石骨架可以认为是不导电的，纯砂岩地层的导电机 理主要是离子导电，离子导电岩石的电阻率主要取决 于孔隙中流体的导电能力。 • 因为石油和天然气的电阻率值要比地层水的电阻率值 大得多，因此，当岩石孔隙中含油气饱和度比较高时， 地层的电阻率值就比较高，这是电阻率测井方法评价 地层含油饱和度的物理基础。
18
• 当电流通过充满水的毛细管孔隙时的电阻
rw
Rw La Aa
• 用R0表示全饱和电阻为Rw的水岩石的电阻率，
r A R0 w L
R0
rw A Rw La A L LAa
• 注意，这是水饱和岩石的电阻率，电流通过的面积和长度是岩石 的截面积A和长度L。
R0 La A La A F Rw LAa L Aa Aa / A
• 岩石电阻率，除了与岩石的孔隙度、胶结情况及孔隙 形状有关外，还与油水在孔隙中的分布状况及含油饱 和度和含水饱度有关。
22
电阻率指数I
• 岩石导电性的另一个基本概念是电阻率指数 (Resistivity Index)，亦称电阻指数I。 • 它表示含油岩石的电阻率Rt与该岩石完全充满地层水 时的电阻率R0的比值。
25
• 可以把电阻指数公式写成与地层因子公式类似的一般 形式：
n I C ' Sw
式中C’为曲折度函数；n为饱和度指数。 • 电阻指数公式是电测井方法中一个十分有用的公式， 它是一个表示岩石电阻率与含水饱和度关系的经验公 式。表明了电阻指数是含永饱和度及电流路径的函数。 • 阿尔奇（Archie）总结分析了大量实验数据，建议用 下面的形式：
• 经验证明，F与下列因素有关：①孔隙度；②孔隙的结 构和几何形状；③孔隙的连通情况。
16
阿尔奇地层因子公式
• 阿尔奇通过分析实验数据发现：
F 1
m
• 式中Φ为孔隙度；m为胶结指数，对胶结岩石m在 1.8～2.0之间，非胶结岩石大约为1.3。根据此定义， 孔隙度Φ是岩石参数，R是岩石电学物理参数，地层 因子F则是将两者联系在一起来。 • 阿尔奇公式改进 ：
5
1、主要矿物和岩石的电阻率
• 岩石电阻率主要取决于岩性、岩石孔隙度、岩石孔隙 中的流体饱和度、导电流体矿化度、泥质含量以及温 度等。
6
• 可以看出：不同岩石及矿物的电阻率变化范围很大； 除金属矿物电阻率极低外，主要造岩矿物(如石英、长 石、云母、方解石等)电阻率都很高； • 按岩石成因看，大部分火成岩(如玄武岩、花岗岩等) 电阻率都很高，而沉积岩的电阻率则比较低。 • 沉积岩的特点是离子导电，沉积岩中地下水的矿化度、 动态和水文化学特点对岩石的电阻率有很大的影响。 • 在众多的沉积岩中，白云岩和致密结晶灰岩的电阻率 最高，可达到106Ω •m ，而砂岩的电阻率在几十到 100Ω •m 之间。
参数。不同的研究者建立不同的孔隙结构模型，得到
不同的公式，但可概括为下面的一般形式：
F C
m
• 式中常数C受迂曲度影响，一般C=l／L，其值等于1或 大于1，理论上在1到2之间；m与孔隙空间减少或电流 通道减少有关，称胶结指数。对胶结岩石来讲，m在 1.8～2.0之间，非胶结介质大约为1.3。
（1）Homble （2）Dachnov(1959) （3）Kermabon(1969)
F
F
0.62
2.15
a
m
F
a (a ) m
17
2、岩石导电的理论模型
• 阿尔奇公式及其的修正形式都描述了砂岩的电阻率和 孔隙度及其饱和度之间的关系。 • 这种关系可以利用岩石的孔隙模型来解释，由此可推 导出岩石的电性与其物性参数间的关系。 岩石一端的截面积为A，边长为 L；毛细管的截面积为Aw，毛细 管的长度为La（La>L）。孔隙 中全饱和水的电阻率为Rw，考 虑岩石骨架不导电，在模型中 有效导电的截面为Aw。
类岩石主要是致密岩石。
②含有离子导体及有强烈的孔隙(裂隙)水极化效应的岩 石。这种岩石主要是含水的孔隙性沉积岩，尤其是碎
屑岩、裂隙发育的岩浆岩及变质岩。
4
一、岩石的导电性与电阻率
• 各种岩石具有不同程度的导电能力。岩石的导电能力 可用电阻率来是表示。
• 由物理学已知，均质材料的电阻率由下式确定： R= r S/L
• 电阻率测井之所以能成为应用最广泛、也是最重要的 测井方法，主要依赖于建立在岩石物理实验基础上的 阿尔奇(Archie)公式。
12
二、含流体岩石导电特性的实验定律
• 石油勘探开发所涉及的岩层主要是离子导电的沉积岩。 • 砂岩固相物质除个别粘土矿物外，都不导电，电阻率 很高。 • 孔隙性岩石的导电性取决于其孔隙的几何形态和其中 的流体特性。 • 油、气不导电，而溶有盐类的地层水具有导电性。水 中盐离子的运动起导电作用，这是电解质导电。 • 沉积岩的导电能力，主要取决于岩石孔隙中地层水的 导电能力。
有着密切的关系。 • 研究岩石导电特性的目的是根据测量的岩层电阻率来 判断岩性，划分油气水层，研究储集层的含油性、渗 透性和孔隙性等。
• 该方法和原理一方面可应用于实验室内测定岩心的流
体饱和度，另一方面用于电阻率测井。
3
岩石的导电性质
• 岩石的电性由导电矿物的相对含量及岩石中所含的流
体决定（电子导电和离子导电）。 • 按其导电特性可将岩石分成两类： ①没有离子导体(电解液)和没有孔隙(裂隙)水极化效应 的岩石，靠组成岩石的颗粒本身的自由电子导电，这
14
1、含水岩石导电性的实验定律
• 已有许多人研究含水岩石电阻率与地层水电阻率、岩 石孔隙度之间的关系。其中最著名一个是由阿尔奇 (Arehie)于1942年完成的。 • 阿尔奇通过对实验数据的分析发现，对于给定的岩样， 孔隙中饱和地层水岩石电阻率R0与这种地层水电阻率 Rw有正比关系，即R0／Rw为一常数为，称为阿尔奇地 层因子。