文档介绍：第一篇电阻率法
电阻率法是以地壳中岩石和矿石的导电性差异为物质基础,通过观测与研究人工建立的地中电流场(稳定场或交变场)的分布规律达到找矿目的和解决其他地质问题的一组电法勘探分支方法。
第1章岩石和矿石的导电性
在电法勘探中表征物质导电性的参数是电阻率或电导率
当:L=1m, S=1m2时:
某种物质的电阻率被定义为电流垂直流过1m3的立方体均匀物质时,所表现的电阻()值。电阻率的单位为欧姆·米,记作·m。电导率为电阻率的倒数,其单位为西门子/米,记作s/m,物质的导电性越好,其电阻率值便越小,电导率便越大,反之亦然。
在物理学中,把所有物质按导电性分为三类:
导体
10-8-10-5·m
半导体
介于导体与绝缘体
绝缘体
107·m以上
按载流子的性质,导体又可以分为电子导电的金属导体和离子导电的固体电解质两类。
岩、矿石电阻率的一般特点
1 矿物的电阻率
岩石和矿石都是矿物组成,按导电机制不同,固体矿物可分为三种类型,即金属导体、半导体和固体电解质。
大多数金属矿物均属于半导体。半导体中的电子很少,它们主要不靠自由电子导电,而是靠空穴导电,因此,其电阻率都高于金属导体,并有较大的变化范围(10-6~106·m),—1。由表可见,大多数常见的金属硫化物(如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等)和某些氧化矿物(如磁铁矿),其电阻率均较低(<1·m)具有良好的导电性。
—1 常见半导体矿物的电阻率值
矿物名称
电阻率值(Ω·m)
矿物名称
电阻率值(Ω·m)
斑铜矿
10-6~10-3
赤铁矿
10-3~106
磁铁矿
10-6~10-3
锡石
10-3~106
磁黄铁矿
10-6~10-3
辉锑矿
100~103
黄铜矿
10-3~100
软锰矿
100~103
黄铁矿
10-3~100
菱铁矿
100~103
方铅矿
10-3~100
铬铁矿
100~106
辉铜矿
10-3~100
闪锌矿
103~106
辉钼矿
10-3~100
钛铁矿
103~106
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,它们的电阻率较高(约为1~106·m)。
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,其电阻率都很高(>106Ω·m ),在干燥情况可视为绝缘体。它们是结晶格子中具有共价键或离子键的介电体,其主要特点是在电场作用下带电粒子(电子和离子)极化,但不能自由移动。
、矿石的电阻率
—1几种岩石电阻率值的分布范围曲线
由上述可知,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。—1为几种常见岩石电阻率值的分布范围曲线。
影响岩、矿石电阻率的因素
、矿石导电率与成分和结构的关系
为了研究不同结构岩、矿石的电阻率与其成分和含量的关系,假设胶结物的电阻率为1,矿物颗粒的电阻率为2,则岩(矿)石电阻率与1、2及矿物颗粒的百分体积含量V有关,并且不同形状的矿物颗粒,其关系是不同的。根据等效电阻率的近似理论,不同结构岩、矿石的电阻率分别有如下关系式:
当岩、矿石的矿物颗粒为①球形时,其电阻率表达式为
②针状颗粒:若岩、矿石的矿物颗粒为针状(近似于拉长的旋转椭球体a=b<<c)时,岩、矿石的电阻率具有方向性。沿着矿物颗粒长轴和垂直矿物颗粒长轴方向,岩、矿石电阻率的表达式分别为
由上两式可知,总有关系 n≥ t。