第1章电阻率法基础1.ppt

第一章电阻率法 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。 第一节电阻率法基础 一、岩（矿）石的电阻率 大家知道，电阻率 p 是描述物质导电性优、劣的一个电性参数从物理学中已知，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： ρ＝RxS/L= （△U／I)x(S/L)(Ω·m) 电阻率单位是欧姆 · 米，记作Ωm。 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。 （一）天然岩（矿）石的电阻率天然岩（矿）石都是由矿物组成的， 为了解岩（矿）石电阻率的特点和变化规律，首先应当研究各类矿物 的电阻率按导电机理而论，固体矿物可分为 3 类，即金属导电类矿物、半导体类导电矿物、固体离子类导电矿物。 二、岩石、矿物的电阻率 按导电机理的不同，固体矿物可分为三种类型：金属导体、半导体和固体电解质。 1。金属导体 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，其电阻率植均很低：自然金的电阻率约为 ；自然铜则约为 。此外，石墨这种具有某些特殊性质的电子导体也具有很低的电阻率值（低达 ）。 2。半导体 大多数金属矿物均属于半导体。其电阻率值都高于金属导体，并有较大的变化范围 ，见表1-1-1。 由表可见，大多数常见的金属硫化矿物，如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿等和某些氧化矿物，如磁铁矿的电阻率均较低（小于 1Ω·m),具有良好的导电性。另一些金属硫化矿物和氧化矿物，如辉锑矿、闪锌矿、锡石、软锰矿、铬铁矿和赤铁矿等，其电阻率值均较高（约为 ）。 3。固体电解质 绝大多数造岩矿物，如辉石、长石、石英、云母、方解石等，均属于固体电解质。其电阻率值都很高（大于 ），在干燥情况下可视为绝缘体。 由上可知，矿物电阻率值是在一定范围内变化的，即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，岩石和矿石的电阻率通常也非为某一特定值。对几种常见岩石而言，如图1-1-1所示，其电阻率值便是在一定范围内变化的。由该图可见，火成岩与变质岩的电阻率值较高，通常在 范围内变化；沉积岩电阻率值一般较低，如粘土电阻率约为 ；砂岩的电阻率约为 ，而灰岩电阻率则较高些。 对矿石电阻率而言，也有类似情况。其电阻率值除与组成矿石的矿物成分、含量有关外，更主要的乃由矿物颗粒的结构构造所决定。这些我们将在下面进行讨论。 针状颗粒(形状近似拉长的旋转椭球体) （1-1-5） 这里 和 为垂直颗粒长轴和沿着颗粒长轴方向的电阻率，两组有关系 式中 。由于 及 ，故总有关系 ，即无论 和 及其体积含量V等各值的大小如何，垂直颗粒长轴方