§1.1岩(矿)石的电阻率要素.ppt

第一篇 电阻率法 第一章 电阻率法基础 §1.1 岩(矿)石的电阻率 一、矿物的电阻率 二、岩、矿石的电阻率 矿物电阻率值是在一定范围内变化的，同种矿物可有不同的电阻率值，不同矿物也可有相同的电阻率值。因此，由矿物组成的岩石和矿石的电阻率也必然有较大的变化范围。 对矿石电阻率而言，也有类似的情况。其电阻率值除与组成矿石的矿物成分、含量有关外，更主要地乃由矿物颗粒的结构构造所决定。 几种岩石电阻率的分布范围曲线 三、影响岩、矿石电阻率的因素 影响岩、矿石电阻率的因素很多，除与导电矿物含量有关外，岩、矿石的结构、构造、孔隙度、含水量及含水矿化度、温度、压力等都或多或少地影响着岩、矿石的电阻率。 岩、矿石电阻率与成分和结构的关系 层状岩石电阻率的方向性 岩、矿电阻率与所含水分的关系 岩、矿石电阻率与温度的关系 X 第 * 页 电阻率法是以不同岩(矿)石之间导电性差异为基础，通过观测和研究人工电场的地下分布规律和特点，实现解决各类地质问题的一组勘探方法。这组方法是电法勘探中的一个重要分支。方法的实质是通过接地电极在地下建立电场，以电测仪器观测因不同导电地质体存在时地表电场的变化，从而推断和解释地下地质体的分布或产状，达到解决地质问题的目的。多年实践表明，电阻率法无论是在金属、非金属矿产地质普查或构造研究方面，还是在水文地质及工程地质调查、能源地质勘测方面，均取得了良好的地质效果。 电阻率单位是欧姆·米，记作Ω·m。有时也用电导率σ表示物质的导电性，其单位为西门子每米，记作s／m。电导率和电阻率互为倒数。显然，物质电阻率越低，电导率越大，其导电性越好；反之，其导电性就越差。 在电法勘探中，用来表征岩、矿石导电性好坏的参数为电阻率(ρ)或电导率(σ=1/ρ)。从物理学中已知，当电流垂直流过单位长度、单位截面积的体积时，该体积中物质所呈现的电阻值即为该物质的电阻率。 并用下式计算其数值的大小： 金属导体 半导体 固体电解质 各种天然金属均属于金属导体。较重要的天然金属有自然金和自然铜，其电阻率值均很低； 大多数金属矿物均属于半导体。 固体矿物按导电机理分为： 绝大多数造岩矿物，如辉石、 氏石、石英、云母、方解石等 菱铁矿 黄铁矿 钛铁矿 辉铅矿 闪锌矿 辉铜矿 鉻铁矿 方铅矿 软锰矿 黄铜矿 辉锑矿 磁黄铁矿 锡石 磁铁矿 赤铁矿 斑铜矿 电阻率值 矿物名称 电阻率值 矿物名称 常见半导体矿物的电阻率值 致密石灰岩 多孔石灰岩 砂岩 砂 硬页岩 软页岩 粘土 变质岩 火成岩 1 10 102 103 104 105 106 当岩石中含有导电矿物时，这些岩石的电阻率将与其中导电矿物的含量有关。导电矿 物含量相当大(≥80％)时，对岩石电阻率才有明显作用。对岩、矿石整体电阻率影响的大小，主要决定于它们的连通情况，连通者起的作用大，孤立者起的作用小。 （a） （b） （c） 岩矿石不同结构的示意图 层状结构岩石模型 （a）实际岩石 (b).等效模型 (b) （a） 两种电阻率分别为ρ1和ρ2的薄层岩石交替成层，它们的总厚度分别为h1和h2，则可按电阻并联和串联的关系，不难得到沿层理方向和垂直层理方向的电阻率表达式： (1.1.1) (1.1.2) 为了表征层状岩石的非各向同性程度和平均的导电性，定义其非各向同性系数和平均电阻率分别为 地下水及其他天然水的电阻率均较低，通常小于100Ω.M，并且含盐分越多，电阻率值越低。岩、矿石中所含水分的多少(或湿度大小)对其电阻率值有较大影响。 一般含水量大的岩石电阻率较低，而含水量小或干燥岩石的电阻率较高。岩石含水量的大小，主要决定于岩石本身的孔隙度及当地的水文地质条件。在潜水面以下，岩石孔隙通常被地下水所充满，此时，岩石的湿度便等于其孔隙度。 几种常见岩石的空隙度 0.1~2.1 大理岩 0.4~7.5 片麻岩 注：带有喀斯特溶洞的灰岩空隙度可达 n×10% 0.9~8.6 结晶石灰岩 变 质 岩 0.9~2.9 正长岩 0.7~10 灰岩 0.4~4.0 闪长岩 2.0~18.4 砂岩 0.5~5.1 辉绿岩 1.5~44.8 页岩 0.4~4.1 花岗岩 20.2~37.7 砾石 0.4~1.9 辉长岩 10.1~62.9