14-电法勘探-直流电法-充电法和自然电场法

3、岩石中地下水运移的电动效应(过滤电场)
由于岩石颗粒对水溶液中负离子有吸附作用，岩石颗粒 与溶液间形成双电层。当地下水静止时，整个系统呈电性 平衡，不产生外电场。地下水流动时，带走溶液中的部分 正离子，水流上游有多余“负离子”，而在水流的下游有 多余的“正离子”，形成极化，从而形成自然电场。
4、岩石中不同浓度溶液离子的扩散作用
在充电体表面附近，电位面 的形状与充电体的形状一致。 远离充点体，等位面趋于圆 形。
等位V为对称曲线；电位梯
度 △V/△X 为反对称曲线，
即在充点体顶部中心,电位 梯度为零,其正、负极值对 应于充电边缘部分
（2）脉状体倾斜时，电位曲线及电位梯度曲线均不对称
电位曲线的极大点与电位梯度的 零值点均向倾斜方向移动。电位 曲线在倾斜一边曲线平缓，在倾 斜相反方向曲线较陡；电位梯度 曲线在倾斜一边曲线平缓，梯度 绝对值小；在倾斜相反方向曲线 陡，梯度绝对值大。
当两种浓度不同的溶液相互接触时，会产生扩散现象。带 电离子由浓度高的溶液向浓度低的溶液里扩散。但正、负离子 的扩散速度不同，使两种不同离子浓度的溶液分解面上分别含 有过量的正离子或负离子，形成电位差。这种由扩散作用引起 的自然电场称为扩散电场。
2.2 自然电场法的装备及工作方法
装备特点： ①不需要电源和供电电极 ②测量电极不用铜棒，而是“不
（3）自然界中，导体都不是等位体(即 ρ0≠0),对其充电后，充电体
上各点的电位并非都相等。
（1）当充电点位于不等位体边缘时，电位及电位梯度曲 线都不对称； （2）当充电点位于不等位体中心时，电位及电位梯度曲 线均成对称分布(很难与等位体区分开来)
因此，在解释中，必须充分考虑到： ①充电导体自身的电阻率（是否满足理想导体的条件） ②充电体与围岩电阻率差异（是否满足 ρ0<<ρ围 ）； ③充电点的位置。
1.1 充电法的基本原理
对钻井、坑道等人工揭露 或天然露头的良导体上接一供 电电极(A)，另一供电电极(B) 至于离充电体很远的地方(称 为无穷远极)，对充电体进行 充电。进而查明充电体的空间 分布形态、产状及延伸。
（1）理想条件下(即 ρ0=0),将不产生电位降，电位在导体内及表面处处 相等，故导体为一个“等位体”，其表面为“等电位体”
的边界位置；利用其对称性推断充电体的倾向。 ※根据电位梯度曲线 利用曲线零值点推断充电体的顶部位置；根据正、负极值点的
位置确定充电体的边界位置；若梯度曲线不对称，则充电体 向极值的绝对值小、且曲线缓的一侧倾斜。
1.4 充电法的应用
1、应用的条件 探测对象应为良导体 探测对象至少有一点出露 探测对象不能埋藏太深，且有一定的规模。 2、应用 圈定矿体的范围及倾向； 解决相邻两露头的矿体在深部是否相连的问题； 在已知矿体附近找盲矿体； 在追踪地下金属管线；
将充电法的测量结果绘制成如下图件：
1、电位剖面图 2、电位剖面平面图 3、电位平面等值线图 4、电位梯度剖面图 5、电位梯度剖面平面图 6、电位梯度平面等值线图
1.3 充电法资料的解释
※根据等位线的形状及密集带，可判定充电体在地面上投影的 形状和走向，并初步圈定其边界；
※根据剖面电位曲线： 利用其极值点推断充电体的顶部位置；利用其拐点推断充电体
(四)自然电场法的应用
1、寻找金属硫化物矿床(铜矿、黄铁 矿)、石墨和无烟煤；
2、在水文地质和工程地质方面的应用 ①确定地下水与河水间的补给关系 ②确定地下水的流向(过滤电场的方向
若导体和溶液都是均匀的，则 双电层不产生外电场。
当导体或溶液不均匀时，双电 层不均匀分布，产生极化，并 在导体内、外产生电场，引起 自然电流。
2、电子导体与围岩溶液间的电化学作用
潜水面附近的良导体：潜水面上方的氧化环境和潜水面下 方的还原环境，使良导体处于极化状态，表面双电层不均匀分布， 形成自然电场。
常见的自然电场有两类：
（1）大地电磁场：呈区域性分布的不稳定 的电场（与地壳表层构造有关）；
（1） 自然电场：呈局部性分布的稳定的 电场（与地下某些金属矿、非金属矿或地 下水运动有关） 。
1.1 自然电场的成因
1、电子导体与围岩溶液间的电化学作用
当电子导体与溶液接触时，金属上负电荷吸引溶 液中的正离子，使之分法
1、装备 与电阻率法相同 2、工作方法
（1）电位观测法：N 极置于距充
电体足够远的某一固定基点上。
M 极沿侧线逐点移动，观测各
测点相对于固定基点的电位差，
即为该点的电位值V。
（2）电位梯度观测法：MN置于同一测线上，保持相对位置 和间距不变，沿测线逐点移动，计算电位梯度△v/ △x= △VMN /MN
充电法应用实例：判断矿体是否相连
相邻不相连导电矿脉上 的电位梯度异常曲线
两个相邻且相连导电矿脉 上的电位梯度异常曲线
充电法电位平面 等值线图判断矿 体倾向
充电法判断相邻两露头 矿体是否项链
第二节 自然电场法
1、自然电场法
自然条件下，无需向地下供电，通过一定的装 置形式，地面两点间通常也能观测到一定大小 的电位差，这表明地下存在“天然电场流”— —简称“自然电场”。 自然电场法——通过研究自然电场在地面的分 布规律来解决地质问题的一种电法勘探方法。
极化电极”。避免电极的极化 作用以及两点电极间自身产生 的电位差 工作方法：
与充电法相同，“电位观测 法”和“电位观测梯度法”
电位法观测自然电场的工作布置图
将观测结果绘制成：电位剖面图、电位剖面 平面图、电位剖面等值线图
2.3 自然电场法资料解释
其定性解释方法与中间梯度曲线的解释类型。 自然电位曲线在矿体的顶部为负极小值。对于倾斜的 板状体或脉状体或极化等轴状体，其自然电位曲线呈不对 称，在导体倾斜方向或极化轴倾斜方向上曲线陡，且出现 很小的正值。
电法勘探-直流电法 -充电法和自然电场法
第一节 充电法
1、充电法
什么是充电法： 对地面上、坑道内或者钻孔中已经揭露的良导体直接充电，以 解决某些地质问题的一种电法勘探方法。 充电法的提出： 详查及勘探阶段，良导性地质体有露头但不知道其分布情况， 如矿体是否相连；矿体走向、产状；盲矿；地下水流速、流向； 滑坡