Bài giảng Địa vật lý: Chương 3 - TS. Đặng Hoài Trung

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Địa vật lý: Chương 3 Thăm dò điện, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Tính chất điện từ của đất đá nguyên tắc chung về các phương pháp đo điện trong môi trường; các phương pháp thu thập và xử lý số liệu thăm dò điện; ứng dụng của phương pháp thăm dò điện. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Địa vật lý: Chương 3 - TS. Đặng Hoài Trung

TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CỦA ĐẤT ĐÁ NGUYÊN TẮC CHUNG VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRONG MÔI TRƯỜNG CÁC PHƯƠNG PHÁP THU THẬP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU THĂM DÒ ĐIỆN ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN
Tìm các vị trí lún sụt tại Lâm Đồng bằng PP thăm dò điện và GPR
Pseudo-3D electrical resistivity tomography imaging of subsurface structure of a sinkhole - A case study in Greene County, Missouri
1
1.1. ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT ĐÁ ➢ Điện trở suất là tham số điện từ quan trọng nhất được nghiên cứu trong địa điện. ➢ Trong hệ SI, điện trở suất ρ được đo bằng Ωm. ➢ Nghịch đảo của điện trở suất là độ dẫn điện σ được đo bằng Simen (Ω-1m-1 hay Mho). ➢ Đối với các loại đất đá khác nhau, giá trị điện trở suất biến đổi trong 1 giới hạn rất rộng: ≈ 10-3 Ωm đối với quặng kim loại nguyên sinh đến ≈ 109 đối với chất cách điện như mica, thạch anh, fenpat …
1.1.1. BẢN CHẤT ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA ĐẤT ĐÁ Dựa trên tính dẫn điện có thể chia nham thạch thành 2 loại: ❑ Loại 1 – dẫn điện điện tử: phần tử tải điện là các electron. ▪ Các kim loại tự nhiên (Au, Pt, Ag, Cu). ▪ Các sunfur (bornite - Cu5FeS4, galenit, covellin, pyrotin, pentlandite, arsenopyrit, calcopirit …). ▪ Một vài loại Oxit (magnetic, casiterit …). ▪ Graphit và các loại đá carbon hóa cao. Pyrotin – Mỏ Santa Eulalia (Chihuahua) Mexico
❑ Loại 2 – dẫn điện ion: phần tử tải điện là ion trong các dung dịch chứa đầy lỗ rỗng của nham thạch. ▪ Tất cả các đá trầm tích, biến chất và phun trào chưa được kể ở trên. ▪ Các thứ nước tự nhiên ❑ Ngoài ra, nhiều loại nham thạch có độ dẫn điện hỗn hợp.
1.1.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ❖ Các yếu tố ảnh hưởng lên điện trở suất của nham thạch: a. Thành phần khoáng vật b. Độ rỗng và độ nứt nẻ c. Độ ẩm d. Độ khoáng hoá của nước ngầm e. Kiến trúc bên trong f. Nhiệt độ và áp suất
a/ Thành phần khoáng vật Các khoáng vật tạo đá thường gặp không dẫn điện. Vì vậy, điện trở suất đất đá phần lớn ít phụ thuộc thành phần khoáng vật. b/ Độ rỗng và độ nức nẻ Khi tăng độ rỗng, điện trở suất của đá giảm, vì số lượng nước khối và nước trên mặt tăng lên. c/ Độ ẩm Khi tăng độ ẩm, điện trở suất của đá giảm. Do vậy, độ dẫn của đá trên mức nước ngầm bé hơn độ dẫn ở dưới mức nước ngầm.
d/ Độ khoáng hóa Khi nồng độ muối bé (thường thấy trong điều kiện tự nhiên), điện trở suất có thể xem là đại lượng tỉ lệ nghịch với độ khoáng hóa và ít phụ thuộc vào thành phần của muối hòa tan. 𝟖, 𝟒 𝝆≈ 𝑴 M là độ khoáng hóa (g/l) e/ Kiến trúc bên trong của đá Các tính chất kiến trúc và cấu tạo của đá không chỉ làm biến đổi giá trị điện trở suất của chúng mà còn gây tính bất đẳng hướng về điện.
f/ Nhiệt độ và áp suất ❑ Khi nhiệt độ tăng, độ linh động của ion trong nước khoáng tăng, điện trở suất giảm. 𝝆𝟏𝟖 𝝆𝒕 = 𝟏 + 𝜶(𝒕 − 𝟏𝟖) α là hệ số nhiệt độ. ▪ Nhiệt độ tăng theo chiều sâu sẽ làm điện trở suất giảm. ▪ Khi nhiệt độ giảm xuống dưới 00C, điện trở suất biến đổi đột ngột. ❑ Sự phụ thuộc điện trở suất của đá vào áp suất khá phức tạp, tùy thuộc vào loại đá.
1.2. ĐỘ ĐIỆN THẨM VÀ ĐỘ TỪ THẨM 1.2.1. Độ điện thẩm ❖ Định nghĩa: Độ điện thẩm ε đặc trưng cho khả năng của tạp chất tập trung hoặc phân tán đường sức điện trường do hiện tượng phân cực, tức là hiện tượng định hướng thứ tự các điện tích liên kết. Trong nham thạch, điện tích liên kết có trong phần nước khối, nước mặt bao quanh các hạt rắn và ngay cả trong các hạt rắn.  =  r 0 −9 10 với: 0 = (F / m) là độ điện thẩm tuyệt đối trong chân không 36 εr là độ điện thẩm tương đối ❖ Lưu ý: độ điện thẩm chỉ ảnh hưởng lên đặc tính của trường chỉ trong các nghiên cứu dùng tầng số cao.
1.2.2. Độ từ thẩm ❖ Định nghĩa: Độ từ thẩm đặc trưng cho khả năng của chất làm tập trung đường sức của từ trường. ❖ Đối với hầu hết các nham thạch độ từ thẩm tỉ đối μr = 1, tức là bằng độ từ thẩm của không khí. ❖ Chỉ một số chất sắt từ (magnetit, titanomagnetit, pyrotin) có độ từ thẩm cao, cỡ hàng chục đơn vị. ❖ Ảnh hưởng của độ từ thẩm chỉ quan trọng ở tần số cao (f > 104 Hz) khi nghiên cứu các quặng có chứa chất sắt từ.
Vấn đề ảnh hưởng của tần số của trường lên các tham số điện từ của nham thạch chưa được nghiên cứu nhiều. Tuy nhiên, có thể nêu ra những nét khái quát như sau: ✓ Ở tần số thấp (f < 105 Hz) không có hiện tượng tán sắc, tức là các tham số điện từ không biến đổi theo tần số. ✓ Ở tần số cao, có hiện tượng tán sắc, điện trở suất và độ điện thẩm giảm khi tăng tần số.
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ SUẤT VÀ ĐỘ ĐIỆN THẨM CỦA NHAM THẠCH TRONG PTN 1.3.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP DÙNG DÒNG KHÔNG ĐỔI ❖ Phương pháp 4 cực ❖ Phương pháp 2 cực
1.3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP DÙNG DÒNG BIẾN KHÔNG ĐỔI ❖ Phổ biến nhất là phương pháp cầu, dùng dòng biến đổi người ta có thể đo cả hệ số điện thẩm  cùng với điện trở suất ρ. ❖ Phép đo có thể thực hiện được ở các tần số khác nhau. Giá trị R1, R2 nên chọn cùng cỡ như Rx. Khi biết Rx, Cx dễ dàng xác định điện trở suất  và hệ số điện thẩm của mẫu nham thạch: S  = Rx l l e = Cx S
1.4. CÁC THAM SỐ ĐIỆN TỪ KHÁC ❖ Hoạt tính điện hoá: là tham số điện từ của môi trường đặc trưng cho cường độ các trường điện tự nhiên cục bộ. ✓ Hoạt tính khuếch tán hấp phụ: ΔUkt-hp ✓ Hoạt tính ngấm lọc: ΔUnl ✓ Hoạt tính Oxy hóa – khử: ΔUo-k ❖ Độ phân cực: Khi có dòng điện chạy qua, các đá bị phân cực, làm biến đổi cường độ của trường trong môi trường và làm xuất hiện các thế thứ cấp sau khi ngắt dòng. U pk = .100% U η nằm trong khoảng 0,1 – 40%