电法勘探5充电法概述.pptx

严家斌地球科学与信息物理学院物探所CSPYRY@CSU.EDU.C学楼215#第五章充电法P294理解理想导体、等位体及近似理想导体的含义；掌握充电法应用的前提条件；掌握等位体、非等位体充电电场的分布规律及特征；掌握充电法主要应用范围及观测方式的；了解规则板体激发极化充电法的特征充电法是在金属矿详查和勘探阶段以及在水文地质调查中应用较多的一种人工直流电法.是一种向矿体充电,然后通过观测其充电场的空间分布来了解矿体规模大小和赋存状态的电法勘探方法.研究对象:相对围岩为良导体或导电性较好的地质体目的:查明充电体的空间分布状态,产状,延伸等充电法及等位体的含义充电法——是一种向良导电体（或矿体）供电，通过观测其电场的空间分布来了解矿体规模大小和赋存状态的电类勘探方法。理想导体/等位体——电阻率为零的导体。许多金属矿体及某些高矿化度的地下水，相对其周围岩石而言，电阻率很低，可以近似看成是理想导体。当理想导体位于一般导电介质中时，向其供电后，电流垂直于导体流向周围介质，并在理想导体中流过时，不产生电位降，导体内电位处处相等，所以又称理想导体为等位体特点:理想导体的充电电场与充电点的位置无关，仅与充电电流、等位体空间形状及围岩的电性有关。若围岩为均匀电性介质，其空间等位面分布与充电导体形状相似；其相似程度与相距充电体的距离成反比。对有限三度体不论其外形如何，若相距充分大的条件下，其电位等值面趋于球形分布实际工作中可在钻井、槽探、坑道等人工揭露的或天然露头上接入供电极A，另一电极B远离充电体。第一节充电法典型充电电场（1）充电球体电场（A）球体半径为r0，中心埋深为h0，球心地面投影点为坐标原点。由于球体的对称性，其充电电流场的球体外分布与位于球心的点电流场没有区别（条件r0/h00.5）。利用简单加倍法，地表电位及沿X方向的电位梯度表达式：地面等位线为以球心在地面投影点为中心的同心圆圈，中心点为极大值（B）在主剖面上（Y=0），电位曲线成轴对称正异常，球心投影点处为极大值，两侧电位对称减小；电位梯度曲线成左正右负点对称异常,球心投影点处为零，两侧电位梯度绝对值对称减小趋于零；旁侧剖面上，其电位和电位梯度的分布与主剖面相似，但其强度减弱，范围变大。（C）利用主剖面上的电位曲线的半极值弦长q和电位梯度曲线的极值点水平间距p，估算球体中心埋深：注意：当导电球体的规模很大或埋深很浅时，地表对球体充电电场的畸变使之完全不同于地下点电源场。计算表明当r0/h00.5，可用点电源场代替球体的充电电场。（2）充电椭球体充电电场改变椭球的三个轴的相对大小，可以模型多种形体。如设三轴半径分别为：a，b，c。若:a=b=c，为球体；ab=c，为圆柱体；ab≠c，为脉（板）状体。设坐标原点位于椭球体的中心，x，y，z坐标轴分别与3个半径重合。椭球体表面方程为:求解椭球坐标系的拉普拉斯方程，得出球外任一点电位：t0为M点的椭球坐标，若M的笛卡尔坐标（x，y，z），则t0为下述方程的最大实根由电位式可知：t0=常数，则U=常数。故等位面方程为：t0=常数地表电位等值线呈同心椭圆曲线。在椭球体附近，椭圆曲线的长、短轴之比和椭圆率分别为：随着远离椭球体，等位线的长、短轴比值及椭圆率皆减小，分别趋于1和0。远离充电体，等位线形状趋于圆形，类似于点电源电场。若充电椭球体在地下成轴对称分布，则主剖面上，电位曲线成轴对称正异常分布，椭球体的中心投影点处为极大值，两侧对称减小趋于零。水平椭球体的异常范围比直立椭球体的异常范围大。电位梯度异常呈点对称分布.极值点位于椭球体边界外侧附近。对倾斜分布的充电椭球体，其电位异常呈现非对称分布，倾斜一侧异常曲线变缓，电位梯度曲线在倾斜一侧异常极值幅度变小。不论是对称分布的、还是倾斜分布的充电椭球体，其剖面异常的电位异常曲线的拐点和电位梯度曲线的极值点基本上反映了地下充电体的地面水平投影边界H=0.3p2a=p-h≈p（3）薄板充电电场（4）非等位导体的充电电场非等位导体：是指充电导体电阻非零（非理想导体），被充电后，导体内有电位降，产生电位差，导致导体上各点的电位并非都相等。不等位体的充电电场除受围岩介质电性、充电体形状、产状、大小、及充电流强度等因素影响外，还与充电体的电阻率和充电点位置有关主剖面上的异常特征：（1）充电点在地表投影点偏板体中心侧，为电位曲线极大与电位梯度零值点处；（2）充电点不对称导体几何形状，非对称导体电位和电位梯度在充电点处强度最强，随着远离充电点其强度减弱。在充电点外侧电位曲线变化陡，相应位置处电位梯度曲线出现极大值；内侧电位曲线相对较缓，电位梯度曲线有两个极小值，最外侧的极小值和零点外侧极大值分别大致为充电体的边部地面投影位置。（3）充电体对称，充电位置对称于导体的几何形状充电电流场呈对称