4自然电场与充电法.ppt

1、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，

2、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

3、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

4、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1020mv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

5、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

6、）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。异常走向近南北方向，与地层走向一致；异常带内的高负值中心是由该处石墨化程度较高所引起；平面图上

7、等值线密集。利用这些特征，可将其与矿异常区分开来。1-震旦系砂岩与石墨化板岩互层；2-自然电场等电位线,五、石墨化、黄铁矿化地层,第二节 充电法,充电法的基本原理,（1）电位法 （2）电位梯度法 （3）追索等位线法 充电点的布置： 将电源正极与导体露头紧密接触（采用刷状或丝状铜电极）。 负极的布置：应垂直导体走向布置，长度应为测区对角线长度的210倍，原则是使负极在测点产生的电位差相对正极而言可忽略不计。 右图是电位梯度法的工作布置图,充电法的野外工作方法,(1)、电位法：将电极N固定于测区边缘，作为零电位。M极沿测线上的测点逐点移动，观测M相对于N的电位差，即为M点的电位。为消除电流变化的影

8、响，一般将测量结果用供电电极归一，观测结果以Umn/I表示。 (2)、电位梯度法：M N距离保持不变（等于点距），沿测线同时移动，观测M N之间的电位差，观测结果以Umn /Imn表示。,测量电极的布置,(3)、追索等位线法：M N之间的导线长1020米，固定N极移动M极，使Umn=0，然后将N极移到M极的位置，M极再往前继续寻找，直至完成一条封闭的等位线。距离充电点由近及远,逐条进行等位线的追索。此法工作效率低，只在追索地下水流速流向时应用。,测量电极的布置,1、测定地下水的流速、流向 2、追索地下暗河 3、了解良导金属矿矿体分布范围和产状 4、了解良导金属矿矿体在地下连接关系,充电法的应用

9、,测定地下水的流速流向,充电法探查岩溶暗河成果图 1-充电法电位梯度异常曲线； 2-溶洞；3-推断地下暗河；4-铁水管,追索地下暗河,青海某铜钴矿床用充电法了解良导金属矿矿体分布范围和产状。,号矿体A1点充电等电位线平面图 1-等电位线；2-矿体露头；3-号平巷； 4-充电点A1；5-纵剖面AA位置,在良导金属矿勘探方面的应用,号矿体A1点充电电位梯度剖面平面图 1-电位梯度曲线； 2-推断的充电矿体范围； 3-推断的非充电低阻带,在良导金属矿勘探方面的应用,应用充电法判断相邻两露头矿体是否相连其中a是地质人员根据钻孔资料编制的，该图与充电法结果有很大矛盾。图上1、2号电位梯度曲线分别是在ZK11(1)和ZK58孔充电得到的。两曲线形态基本一致，故应推断两处矿体是相连的，同属号矿体。,在良导金属矿勘探方面的应用,ZK11(2)和V号矿体另一孔中充电所得的曲线3、4的形态也相近，但与曲线1、2大不相同，可见是另一矿体的反映。根据上述结果编绘了地质剖面b，加密钻孔ZK59表明根据充电法提供矿体连接关系是正确的。,在良导金属矿勘探方面的应用,1、何谓自然电场？自然电场有哪几种成因？2、自然电场法有哪几种野外观测方法？3、自然电场法可以解决哪些地质问题？4、试绘出下列三种地电断面上的自然电场电位 剖面曲线： （1）金属硫化物矿体； （2）水库漏水点； （3）河水补给地下