bài giảng địa vật lý phương pháp thăm dò điện

Nội dung
3.1 Giới thiệu
3.2 Tính chất điện của đất đá
3.2.1 Điện trở suất của đất đá
3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở suất của đất đá
3.2.3 Các hoạt động điện hóa của đất đá
3.2.4 Tính phân cực của đất đá
3.3 Các phương pháp điện trở dòng điện 1 chiều
3.3.1 Trường điện bình thường của dòng không đổi
3.3.2 Điện trở suất biểu kiến
3.3.3 Thiết bị máy móc dùng trong phương pháp dòng không đổi
3.3.4 Phương pháp đo sâu điện
3.3.5 Phương pháp mặt cắt điện
3.3.6 Các ứng dụng của phương pháp điện trở dòng 1 chiều
3.4 Phương pháp phân cực kích thích
3.4.1 Bản chất của phương pháp
3.4.2 Phương pháp kỹ thuật đo vẽ
3.4.3 Phạm vi ứng dụng của phương pháp
3.5 Các phương pháp thăm dò điện dùng dòng xoay chiều
3.5.1 Phương pháp từ tellua
3.5.2 Phương pháp trường chuyển
3.5.3 Phương pháp radar xuyên đất
Câu hỏi
Bài tập
3.1 Giới thiệu
Thăm dò điện là một tập hợp các phương pháp địa vật
lý điện, nghiên cứu đặc điểm cấu tạo địa chất của vỏ
quả đất, tìm kiếm thăm dò khoáng sản có ích dựa trên
cơ sở khảo sát trường điện hoặc trường điện từ, tự
nhiên hoặc nhân tạo xuất hiện trong vỏ quả đất.

Dựa vào đặc điểm nguồn phát:
 Phương pháp điện 1 chiều: đo sâu (VES); Đo mặt cắt
 Phương pháp điện xoay chiều
 Phương pháp nguồn tự nhiên
 Phương pháp nguồn nhân tạo
3.2 Tính chất điện cuả đất đá
3.2.1 Điện trở suất của đất đá
Điện trở suất của một loại đất đá bất
kỳ là giá trị điện trở của 1m
3
đá ấy khi
có dòng điện chạy qua theo phương
thẳng góc với một mặt của khối đất đá.
Trong đó:
R - điện trở tính bằng ôm ()
S - tiết diện tính bằng mét vuông (m
2
)
l - chiều dài tính bằng mét (m)
 - điện trở suất (m).
1m
1m
1m
l
l
SR


Điện trở suất (độ dẫn điện) của một số đá (theo Martí, 2006)
3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở của đất đá

Điện trở suất của đất đá phụ thuộc vào:
 Thành phần thạch học của đất đá.
 Độ rỗng, độ bão hòa nước và điện trở của nước bão hoà
trong lỗ rỗng và khe nứt của đất đá.
 Đặc điểm cấu trúc của đất đá như hình dạng, kích thước,
khối lượng các hạt…
 Điện trở suất của đất đá chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi
nhiệt độ tăng lên, độ linh động của các ion và điện tử cũng
tăng (trong giới hạn tăng không lớn lắm), do đó nói chung
điện trở suất của đất đá giảm đi.
 Hướng: điện trở suất đo dọc theo vỉa hoặc theo lớp nhỏ hơn
điện trở suất đo theo phương thẳng góc với mặt lớp.
3.2.3 Các hoạt động điện hoá của đất đá
Trường điện tự nhiên có thể
được xuất hiện do các hoạt
động:
 Hoạt động oxy hoá- khử

Thường xảy ra trong đất đá có
chứa nhiều các khoáng vật
thuộc nhóm sulfit. Quá trình
oxy hoá- khử sẽ gây ra hiện
tượng trao đổi điện tử và
hình thành trường điện tự
nhiên.
H
2
O
U
x
x
H
2
O
H
2
O
H
2
O
 Hoạt động thấm lọc
Các loại đất đá nhất là trầm tích thường chứa các loại dung dịch
muối khoáng. Các dung dịch này tồn tại và di chuyển trong các
mao quản của đất đá. Sự di chuyển này gọi là quá trình thấm lọc.
Sự thấm lọc dung dịch trong các mao quản của đất đá cũng gây
nên sự phân dị các ion trái dấu để tạo ra trường điện tự nhiên.
 Hoạt động hấp phụ-
Khuếch tán

Khi hai loại đất đá có chứa
các dung dịch với nồng độ
khác nhau, mà tiếp xúc
với nhau thì sẽ xảy ra hiện
tượng khuếch tán các ion
từ nơi có nồng độ cao
sang nơi có nồng độ thấp
hơn. Trong quá trình
khuếch tán đó , do độ linh
động của các ion âm và
dương khác nhau cho nên
trong môi trường xảy ra
sự phân dị ion trái dấu để
hình thành trường điện
tự nhiên.
E
k
C
1
<C
2
3.2.4 Tính phân cực của đất đá
Khi phóng dòng điện qua các
điện cực A, B khi đó giữa hai
điểm M, N trên mặt đất có thể
đo được hiệu thế U
MN
, sau
khi ngắt dòng phát thì hiệu
thế U

MN
không giảm về
không ngay mà giảm dần theo
quy luật hàm số mũ. Hiệu thế
đo được sau khi đã ngắt dòng
phát một khoảng thời gian gọi
là hiệu thế phân cực U
PC
.
MN
PC
U
U


 %100

U
pc
t
Nạp Ngắt
 Một trong những nguyên nhân xuất
hiện hiệu thế phân cực là do các quá
trình điện hoá xảy ra khi có dòng điện
chạy trong đất đá. Khi đó, dưới tác
dụng của dòng điện, sự phân bố các
điện tích có bị thay đổi. Sau khi ngắt
dòng các điện tích phân bố lại và tạo ra
hiệu thế phân cực.
 Các loại đất đá dẫn điện tốt như sulfit,

muối sulfua, oxyt… có độ phân cực lớn
(=6-40%). Các đất đá trầm tích bở rời,
ngậm nước có độ phân cực nhỏ (=2-
6%). Các loại đất đá phun trào và biến
chất hầu như không bị phân cực (=1-
2%).
 Các đất đá trầm tích bão hoà nước
khoáng cũng bị phân cực yếu.