4自然电场与充电法.ppt

充电法的基本原理 5、何谓充电法？应用充电法可以解决哪些地 质问题？应用充电法需要什么条件？6、何谓理想导体？理想导体的充电电场有什 么特点？非理想导体的充电电场与理想导 体的充电电场有什么差异？7、充电法有哪几种野外观测方法？ 8、如何用充电法判断地下水的流速、流向？9、如何用充电法追索岩溶区的地下暗河？ 思考题 自然电场法和充电法 第一节 自然电场法 地下存在着天然电磁场，在地面上任意两点都能观测到天然电场所形成的电位差。天然电场既有交变电场，也有稳定电场。 自然电场法 天然交变电场与太阳风、电离层的扰动以及雷雨放电有关，称为大地电磁场。 天然稳定电场与电子导电矿体的电化学作用，地下水中电离子的扩散或过滤作用有关，一般称为自然电场。 自然电场法 一、氧化还原作用形成的自然电场 如图所示。金属（电子导体）导体上部位于氧化带中，下部在还原环境中，金属导体上部发生氧化作用，导体失去电子而带正电，围岩则获得电子而带负电。在金属导体下部，由于所处的还原环境使得导体的电化学反应同上部相反，即导体得到电子而带负电，围岩失去电子而带正电。在导体与围岩之间，其上部与下部就形成了符号相反的电位跳跃。这样，在导体上下部形成电位差，产生电流。 氧化还原电场 自然电场的成因 地表围岩中电流方向从四周流向导体，在导体上方的地面进行电位测量，将获得负电位异常。 与金属矿床有关的氧化还原电场，通常在地面上能引起几十至几百毫伏的电位异常。石墨化岩层、黄铁矿化岩层也会产生相当强的自电异常，必须结合地质及其它物探方法才能加以区别。 一、氧化还原作用形成的自然电场 地下水在岩石的孔隙或裂隙中流动或渗透时，由于岩石颗粒表面对地下水中的正负离子具有选择性吸附作用，且大多数具有吸附负离子的特性。因此，在地下水的上游方向集中了较多的负离子，形成低电位。而在下游方向集中了较多的正离子，形成高电位，由此形成的电场称为过滤电场。山地电场是过滤电场的一种表现形式。 二、过滤电场 图2-3 山地电场 1-固定电极；2-流动电极3-电位计；4-流动电极移动方向； 5-地下水流动方向；6-潜水面；7-自然电位曲线（负异常） 二、过滤电场 当两种岩层中溶液的浓度不同时，其中的溶质便会由浓度大的溶液向浓度小的溶液扩散以达到浓度平衡，这就是扩散现象。在溶液移动的过程中，正负离子将随着溶质移动，但由于不同离子的运动速度不同，结果使两种不同浓度的溶液中，分别含有过量的正离子或负离子，形成电动势，这种电场称为扩散电场。 三、扩散电场 在自然条件下，岩层中扩散电场与过滤电场同时发生，即在不同浓度溶液扩散作用发生的同时，岩石颗粒对离子也产生吸附作用。 扩散电场强度较小，一般只有10~20mv左右。利用扩散电场可以圈定浅部工业排放物的污染范围。 三、扩散电场 自然电场法所用仪器设备与电阻率法基本相同。不同之处是不需要电源和供电电极，且测量电极不用铜棒，而需要用不极化电极。 自然电场的野外工作方法 观测方法分电位法和梯度法二种，但是电位观测法用得更普遍，仅在工业游散电流干扰严重时，才采用梯度观测。 自然电场的野外工作方法 1、测定浅层地下水的流向及水力联系 2、测定抽水试验中下降漏斗的影响半径 3、确定漏水地点及水力联系 4、寻找金属矿床 5、石墨化、黄铁矿化地层地质填图 自然电场的应用 “8”字形长轴所指示的方向为地下水流的轴向。 水流方向上为高电位，背水流方向为低电位。  自然电场“8”字形观测法 1-电位计；2-地下水流方向 一、测定浅层地下水的流向 下降漏斗范围内“8”字形的长轴方向均指向钻孔；在影响半径以外，“8”字形长轴方向仍和抽水前地下水区域流向一致。 测量抽水下降漏斗影响半径的方法 s1水平面（地面）；s2-垂直面；R-影响半径；1-抽水前自然电位曲线；2-抽水过程自然电位曲线；3-自然电位“8”字形异常图；4-区域地下水流向；5-抽水下降漏斗 二、测定抽水试验中下降漏斗的影响半径 （a）山东某地河床，地下水补给河水 （b）安徽某地河床，河水补给地下水 三、确定漏水地点、水力联系及地下水活动情况 图 2-11 河南荥阳地区潜水流向图 1-铁道；2-村庄； 3-电位差极形图；4-等水位线 该铜矿发现12个自然电位异常。通过钻探验证， 其中8个是矿异常。 ? 图 2-12 青海某地铜钴矿床自然电位综合剖面图 1-超基性岩；2-浮土；3-矿体；4-氧化体；5-平巷 四、寻找金属矿床 填图  右图为我国某铅锌矿区应用自然电场法进行石墨化地层填图的例子。在该区震旦系砂岩与石墨化板岩互层的地层上，得到强度高达-900mv的自然电位异常。异常走向