勘查地球物理概论市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

勘查地球物理概论第三章电法勘探第1页第二节充电法和自然电场法一、充电法一、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良导体直接充电，以处理一些地责问题一个电法勘探方法。充电法提出：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；滑坡第2页（一）充电法基本原理 对钻井、坑道等人工揭露或对钻井、坑道等人工揭露或天然露头良导体上接一供电天然露头良导体上接一供电电极电极(A)(A)，另一供电电极，另一供电电极(B)(B)至于离充电体很远地方至于离充电体很远地方(称称为无穷远极为无穷远极)，对充电体进，对充电体进行充电。进而查明充电体行充电。进而查明充电体空空间分布形态、产状及延伸。间分布形态、产状及延伸。第3页1 1、理想条件下、理想条件下(即即 或或 )将不产生电位降，电位在导将不产生电位降，电位在导体内及表面处处相等，故导体为一个体内及表面处处相等，故导体为一个“等位体等位体”，其表，其表面为面为“等电位体等电位体”在充电体表面附近，电位面形状与充电体形状一致。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第4页2 2、脉状体倾斜时，、脉状体倾斜时，电位曲线电位曲线及及电位梯度电位梯度曲线均不对称曲线均不对称电位曲线电位曲线极大点极大点与电位梯度与电位梯度零值零值点点均向倾斜方向移动。电位曲线均向倾斜方向移动。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，值小；在倾斜相反方向曲线陡，梯度绝对值大。梯度绝对值大。第5页3 3、自然界中，导体都不是等位体、自然界中，导体都不是等位体(即即 0 0 0),0),对其充对其充电后，充电体上各点电位并非都相等电后，充电体上各点电位并非都相等。（1 1）当充电点位于不等位体边缘时，电位及电位梯度曲线）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；都不对称；（2 2）当充电点位于不等位体中心时，电位及电位梯度曲线）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均成对称分布(极难与等位体区分开来极难与等位体区分开来)第6页所以，在解释中，必须充分考虑到：充电导体本身电阻率(是否满足理想导体条件)充电体与围岩电阻率差异(是否满足 0围)；充电点位置。第7页(二)充电法装备及工作方法1 1 1 1、装备、装备、装备、装备与电阻率法相同与电阻率法相同2 2 2 2、工作方法、工作方法、工作方法、工作方法（1 1）电位观察法电位观察法：N N 极置于极置于距充电体足够远某一固定距充电体足够远某一固定基点上。基点上。M M 极沿侧线逐点极沿侧线逐点移动，观察各测点相对于移动，观察各测点相对于固定基点电位差，即为该固定基点电位差，即为该点电位值点电位值V V。（2）电位梯度观察法：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第8页将充电法测量结果绘制成如下列图件：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第9页(三)充电法资料解释依据等位线依据等位线形状及密集带形状及密集带，可判定充电体在地面上，可判定充电体在地面上投影投影形状和走向，并初步圈定其边界形状和走向，并初步圈定其边界；依据剖面电位曲线：依据剖面电位曲线：利用其极值点推断充电体利用其极值点推断充电体顶部位置顶部位置；利用其拐点推断；利用其拐点推断充电体充电体边界位置边界位置；利用其对称性推断充电体；利用其对称性推断充电体倾向倾向。依据电位梯度曲线依据电位梯度曲线利用曲线零值点推断充电体利用曲线零值点推断充电体顶部位置顶部位置；依据；依据正、负极正、负极值点位置确定值点位置确定充电体充电体边界位置边界位置；若梯度曲线不对称，；若梯度曲线不对称，则充电体向极值绝对值小、且曲线缓一侧倾斜。则充电体向极值绝对值小、且曲线缓一侧倾斜。第10页(四)充电法应用1 1、应用条件、应用条件探测对象应为探测对象应为良导体良导体探测对象最少有一点出露探测对象最少有一点出露探测对象不能埋藏太深，且有一定规模。探测对象不能埋藏太深，且有一定规模。2 2、应用、应用圈定矿体范围及倾向；圈定矿体范围及倾向；处理相邻两露头矿体在深部是否相连问题；处理相邻两露头矿体在深部是否相连问题；在已知矿体附近找盲矿体；在已知矿体附近找盲矿体；在追踪地下金属管线；在追踪地下金属管线；第11页充电法应用实例：判断矿体是否相连相邻不相连导电矿脉上电位梯度异常曲线两个相邻且相连导电矿脉上电位梯度异常曲线第12页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13页第二节 充电法和自然电场法一、自然电场法 自然条件下，无需向地下供电自然条件下，无需向地下供电，经过一定，经过一定装置形式，地面两点间通常也能观察到一装置形式，地面两点间通常也能观察到一定大小电位差，这表明地下存在定大小电位差，这表明地下存在“天然电天然电场流场流”简称简称“自然电场自然电场”。自然电场法自然电场法经过研究经过研究自然电场自然电场在地面在地面分布规律来处理地责问题一个电法勘探方分布规律来处理地责问题一个电法勘探方法。法。第14页常见自然电场有两类：呈局部性分布稳定电场呈局部性分布稳定电场(与地下一些金属与地下一些金属矿、非金属矿或地下水运动相关矿、非金属矿或地下水运动相关)。呈区域性分布不稳定电场呈区域性分布不稳定电场大地电磁场大地电磁场(与与地壳表层结构相关地壳表层结构相关)；第15页(一)自然电场成因1、电子导体与围岩溶液间电化学作用 当电子导体与溶液接触时，金属上负电荷吸引溶液中正离子，使之分布于界面附近，形成双电层。若导体和溶液都是均匀，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，产生计划，并在导体内、外产生电场，引发自然电流第16页(一)自然电场成因1、电子导体与围岩溶液间电化学作用 潜水面附近良导体：潜水面上方氧化环境和潜潜水面附近良导体：潜水面上方氧化环境和潜水面下方还原环境，使良导体处于极化状态，水面下方还原环境，使良导体处于极化状态，表面双电层不均匀分布，形成自然电场表面双电层不均匀分布，形成自然电场第17页(一一)自然电场成因自然电场成因2 2、岩石中地下水运移电动效应、岩石中地下水运移电动效应(过滤电场过滤电场)因为岩石颗粒对水溶液中负离子有吸附作用，岩石因为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，带走统呈电性平衡，不产生外电场。地下水流动时，带走溶液中部分正离子，水流上游有多出溶液中部分正离子，水流上游有多出“负离子负离子”，而，而在水流下游有多出在水流下游有多出“正离子正离子”，形成极化，从而形成，形成极化，从而形成自然电场自然电场第18页第19页(一一)自然电场成因自然电场成因3 3、岩石中不一样浓度溶液离子扩散作用、岩石中不一样浓度溶液离子扩散作用 当两种当两种浓度不一样浓度不一样溶液相互接触时，会产生扩散现象。溶液相互接触时，会产生扩散现象。带电离子由浓度高溶液向浓度低溶液里扩散。但正、带电离子由浓度高溶液向浓度低溶液里扩散。但正、负离子负离子扩散速度不一样扩散速度不一样，使两种不一样离子浓度溶液，使两种不一样离子浓度溶液分解面上分别含有过量正离子或负离子，形成电位差。分解面上分别含有过量正离子或负离子，形成电位差。这种由扩散作用引发自然电场称为扩散电场。这种由扩散作用引发自然电场称为扩散电场。第20页(二)自然电场法装备及工作方法装备特点：装备特点：不需要电源和供电电极不需要电源和供电电极测量电极不用铜棒，而是测量电极不用铜棒，而是“不极化电极不极化电极”。防止电极。防止电极极化作用以及两点电极间极化作用以及两点电极间本身产生电位差本身产生电位差工作方法：工作方法：与充电法相同与充电法相同，“电位观电位观察法察法”和和“电位观察梯度电位观察梯度法法”第21页电位法观察自然电场工作布置图将观察结果绘制成电位剖面图、电位剖面平面图、电位剖面等值线图第22页(三)自然电场法资料解释 其定性解释方法与中间梯度曲线解释类型。其定性解释方法与中间梯度曲线解释类型。自然电位曲线在矿体顶部为自然电位曲线在矿体顶部为负极小值负极小值。对于倾斜板状。对于倾斜板状体或脉状体或极化等轴状体，其自然电位曲线呈不对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，且出现很小正值。出现很小正值。第23页(四)自然电场法应用1 1、寻找金属硫化物矿床、寻找金属硫化物矿床(铜矿、黄铜矿、黄铁矿铁矿)、石墨和无烟煤；、石墨和无烟煤；2 2、在水文地质和工程地质方面应、在水文地质和工程地质方面应用用确定地下水与河水间补给关系确定地下水与河水间补给关系确定地下水流向确定地下水流向(过滤电场方向过滤电场方向与地下水流向相关与地下水流向相关)确定水库、堤坝漏水点确定水库、堤坝漏水点(位置位置)寻找含水破碎带或确定断层位置寻找含水破碎带或确定断层位置第24页我国黄河某段附近自然电场法实测结果第25页