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| 电法勘探基础常识 |
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营销管理中心 苏敏敏 整理
电法勘探（人们常称电法或电探）是勘探地球物理学中的一个分支，是电学、电磁学、电子学及电化学在解决地质找矿及地质学问题中发展起来的一门应用科学。是以不同岩、矿石间的电性差异为基础，通过观测和研究天然电磁场和人工电磁场的空间与时间分布规律进行地质勘查和找矿的一种物探方法。
一、电法勘探的分类
1.以场源性质分类
直流电法（时间域电法）：以观测和研究稳定电流场空间分布变化规律为主；
交流电法（频率域电法）：以研究似稳状态的电磁场或电磁波的空间分布或随频率变化特点为主；
过度场法：以观测和研究人工电磁场的建立或衰减过程的变化规律为主；
电化学类方法：观测和研究天然或人工电化学作用而形成的电场的分布。
2.以场的来源划分
天然场：研究观测天然存在于地下的电场、电磁场；
人工场：研究和观测人工建立于地下的电场或电磁场。
3.以地质目的的不同分为
金属与非金属电法勘探；
石油及煤气电法勘探；
水文及工程地质电法勘探；
地壳及上地幔电法勘探。
二、电阻率法的基本知识
（一）岩石和矿石的导电性
电阻率是表征物质导电性的基本参数，某种物质的电阻率实际上就是当电流垂直通过由该物质所组成的边长为 1m 的立方体时而呈现的电阻。在电法勘探中，电阻率的单位为欧姆•米表示。
有时也用电导率σ表示物质的导电性，其单位为S/m。电导率和电阻率互为倒数。物质的电阻率越低、电导率越大，其导电性越好；反之，导电性越差。
1.矿物的电阻率
岩石和矿石都是由矿物组成的，按导电机制不同，固体矿物可分三种类型，即金属导体、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。较重要的自然金属有自然金和自然铜，其电阻率值均很低，自然金的电阻率约为 2×10-8 欧姆•米，然铜的电阻率约为1.2×10-8～3×10-7欧姆•米。此外，石墨这种具有某些特殊的电子导体性质的电子导体也具有很低的电阻率，其值小于10-6欧姆•米。
（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（10-6～106欧姆•米）。大多数常见的金属硫化物（如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿）和某些氧化矿物（如磁铁矿），其电阻率值均较低，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、软锰矿、铬铁矿和赤铁矿等，它们的电阻率值均较高。
上述金属导体和半导体的导电作用都是通过其中某些电子在外电场作用下的定向运动来实现的，它们均为电子导体。
表1 常见半导体矿物的电阻率值
（3）固体电解质
绝大多数造岩矿物（如辉石、长石、石英、云母和方解石等），均属于固体电解质，其电阻率值都很高（大于106欧姆•米），在干燥情况下可视为绝缘体。固体电解质导电载流子为填隙离子或空格点，它们属于离子导电。
2.岩矿石的电阻率
天然状态下的岩石具有非常复杂的结构与组份。为了方便，在电法勘探中，可以近似地把岩石模型看成是由两相介质构成的，即由矿物骨架（固相）和水（液相）所构成。因此，不仅组份不同的岩石会有不同的电阻率，既使组份相同的岩石，也会由于结构及含水情况的不同而使其电阻率在很大的范围内变化。
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。
 图1 几种岩石电阻率值的分布范围曲线
一般土层结构疏松，孔隙度大，且与地表水密切相关，因而它们的电阻率均较低，一般为几十Ω•m。下表为几种常见浮土和地表水的电阻率及其变化范围如表2所示：
表2 几种常见浮土和地表水的电阻率及其变化范围
 （二）影响电阻率的因素
自然状态下，岩土的电阻率除了和组份有关外，还和其它因素有关，如岩石的结构、构造、孔隙度及含水性等。由于主要的造岩矿物如长石、石英、云母等电阻率均相当高，因此，对于一般岩石来说，矿物骨架的电阻率是高的。
但由于天然状态下的岩石在长期的地质历史过程中，受内外动力地质作用而出现裂隙以及裂隙中含水等原因，使得一般岩石的电阻率要低于其所含矿物的电阻率。
一般比较致密的岩石，孔隙度较小，所含水分也较少，因而电阻率较高；结构比较疏松的岩石，孔隙度较大，所含水分也较多，因而电阻率较低。
表3 几种常见岩石的孔隙度
一些孔隙度大而渗透性强的岩层如砂层、砾石层等，其电阻率明显地取决于含水条件，当其饱含矿化度高的地下水时，电阻率只有几十至几个欧姆•米；当其位于潜水面以上含水条件较差时，其电阻率可高达几百至几千欧姆•米。石灰岩的电阻率一般比较高，但当其中发育有溶洞、溶隙且充填有不同矿化度的地下水时，其电阻率会大幅度的下降。
表4 几种常见天然水的电阻率
水溶液的电阻率与其矿化度有密切的关系。地下水的矿化度变化范围很大，淡水的矿化度约为 10-1g/L，咸水的矿化度则高达10g/L。显然，岩石中所含水溶液的矿化度越高，其电阻率就越低。因此，在岩性变化不大的条件下，有可能在地面和井中应用电阻率的差异来划分含有咸、淡水的层位。 由于温度的变化将引起水溶液中离子活动性的变化，所以岩石中水溶液的电阻率也将随温度的升高而降低。在地热勘探中，正是利用这一特性来圈定地热异常的。相反，在冰冻条件下，地下岩石中的水溶液将由于结冻，使岩土呈现出极高的电阻率。这对于我国冰冻时间较长地区，冬季施工时将产生影响。
图2 含水砂岩电阻率随温度变化的试验曲线砂岩孔隙度为12%；湿度ω=1.5%
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