浅析影响岩石电阻率的因素

东北石油大学  乔志学
    摘要：电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种物质所制成的原件（常温下20°C）的电阻与横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电阻率。电阻率与导体的长度、横截面积等因素无关，是导体材料本身的电学性质，由导体的材料决定，且与温度有关。
 
    关键词：岩石  电阻  电阻率
 

一、电阻与电法勘探

    在对电阻率进行分析和探讨之前，我们首先需要了解另一个物理名词：电阻。即电子在导体中流动所受到的阻力,我们称为电阻。这种阻力一般有两种；一、所用导体的材料本身。所谓金无足赤,人无完人。材料本身具有一定的不导电杂质,另外,材料的几何尺寸也会形成电阻,几何尺寸太小,超量的电子流动必然在导体中发生拥挤,碰撞而形成阻力；二、环境温度高低也会影响导体内的分子结构发生变化,从而使得导体的电阻发生改变（如正温度现象,负温度现象,超导现象）。而电阻与电阻率也有所关联，即电阻值=电阻率*导电长度/导体横截面积。
    其次，在对岩石电阻率进行研究时，需要使用到一种方法：电法勘探。即以岩、矿石的电学性质（如导电性）差异为基础，通过观测和研究这些电性差异有关的（天然或人工）电场或电磁场分布规律来查明地下地质构造及有用矿产的一种物质勘探方法，简称“电法”。 主要用于寻找金属、非金属矿床、勘查地下水资源和能源、解决某些工程地质及深部地质问题。

二、物质的导电性

    物质的导电性，分为电子导电和离子导电。所谓电子导电，是由物质中的自由电子的定向运动形成电流的，如：金属、金属硫化物、石墨、磁铁矿等。而离子导电则是带电粒子（离子）的定向运动形成电流的，充填在岩石空隙中的含盐水溶液属于此类。值得注意的是，自然状态下的一般岩石，其导电性能主要取决于含水的多少及水溶液的含盐浓度，因此，岩石 的导电性一般属于离子导电。

三、电阻率与岩石电阻率

1、电阻率
    由普通物理可知，用均匀材料制成的规则形状的导体，其电阻R与导体截面积S成反比，与导体的长度L成正比，表达式为：R=P*(L/S)。表达式中，P为比例常数，称为物体的电阻率。在数值上，它等于电流流过单位长度和单位横截面积的导体柱时所呈现的电阻。
2、岩石电阻率
    所谓岩石电阻率，即电流平行住轴通过横截面积为一平方米，长度为一米的岩柱时所呈现的电阻，表达式为R=P*(L/S)。
    另外，需要注意的是，所以电阻率与电阻有所关联，但电阻率和电阻式两个完全不同的两个概念：
（1）、电阻率只与导体的性质和物理状态有关（如温度），它只是一个物理常数。电阻率越大，导电性则会越小，而相对的，如果电阻率越小，那么导电性则会越好。
（2）、电阻除了与导体的性质和物理状态有关外，还与导体的形状、大小等一些因素有着一定的关系，所以，如果只说电阻的大小，还并不能够表证导体导电性能的好与坏。

四、常见矿物及其电阻率

在了解了电阻率的一些相关基本知识之后，下面列举一些常见岩石的电阻率以供参考：

岩石名称	电阻率（Ω·m）	矿物名称	电阻率（Ω·m）
页岩	10~102	长石	4×1011
贝壳石灰岩	20~2×102	石墨	10-6~3×10-4
泥灰岩	5~5×102	磁铁矿	10-4~6×10-3
石灰岩	60~6×103	黄铁矿	10-4
白云岩	50~6×103	黄铜矿	10-3
玄武岩	6×102~105	石油	109~1016
花岗岩	6×102~105	无烟煤	10-3~101
粘土	1~10	石英	1012~1010
泥岩	5~60	白云母	4×1011
致密砂岩	20~103	无水石膏	109
含油砂岩	2~103	岩盐	104~106
泥质页岩	5~103	方解石	5×103~5×1012
疏松砂岩	2~50	硬石膏	104~106

通过上表的综合分析，可以看出：
1、 即便是同一种岩石，其电阻率在一定的范围内也是有所变化的，其中的变化根据岩石种类的不同，变化范围也有大有小
2、 在三大类的岩石当中，即变质岩、沉积岩和岩浆岩，可以看出来，它们的电阻率均比较的高，相反，在沉积岩中的一些碎屑岩石类的电阻率则有些偏低
3、 但是，在一定的特殊情况下，这些规律则发生了一定的变化，如岩浆岩、变质岩等在经过风化、破碎之后，它们的电阻率变小了；而碎屑岩在结冻后或者在不含水的情况下，电阻率则变得很大。

 

五、影响岩石电阻率的因素

1、与岩（矿）中矿物成分及其含量有关

    经过分析研究证明，只有当导电矿物含量大于80%的情况下，才会对岩石的电阻率起到一定明显的效果和作用。

2、与岩（矿）中的矿物结构有关

 
    经过勘探研究发现，各类岩石相互之间如果处于连通状态，那么对其电阻率的作用更大，反之则更小。

3、与岩石的孔隙度（假设孔隙度中充满了水）及其连通情况有关

    在岩石中存在孔隙，但孔隙中并不一定都充满了水，所以需要假设在孔隙中充满了水。研究数据表明，如果一种岩石的孔隙度比另一种岩石的孔隙度更高，那么这类岩石中的水电阻率则会更低，因此岩石自身的电阻率也会更低，相反，孔隙度越低，水的电阻率将会更高，电阻率也会随之增高。

4、与温度有关

在电子导电矿物，如果温度持续升高，那么电阻率也会随之升高；但是在 离子导电矿物，如果使得温度升高，那么电阻率将会不断的变低。
 

5、与岩石中水溶液的矿化度（含盐浓度）有关

    众所周知，只要在岩石中存在空隙，那么或多或少的，在这些空隙里面都会含有一定的水分，而这些水分当中又都含有或多或少的盐类。这里列举一些含量最多的一些盐类，比如KCL、MgCl2 、CaCl2等。那么，它们之间又存在什么关系呢？研究分析表明，水溶液本身的电阻率会随着含盐量的增加而变得越来越小，含盐量减少，电阻率则会变得越来越大。这一切的原因，都是由于岩石中空隙水矿化度的不同，这种不同，从而导致了岩石电阻率有数十倍的变化。
 

6、与压力的关系

    岩石经过千百载的演变，形成了岩浆岩、沉积岩、变质岩等多种岩石。风化、侵蚀等各种作用下，也形成了各类岩石。在不同的自然作用力下，岩石在演变过程中和成形后所受到的压下有大有下，各不相同。由此划分出了高阻岩石、中阻岩石和低阻岩石三类。顾名思义，高阻岩石是电阻率比较高的岩石种类，低阻岩石属于电阻率比较低的种类，中阻岩石则介于高阻岩石和低阻岩石两者之间。
 
    结语：在对岩石电阻率方面的研究，我国起步较晚，发展时间短，技术水平与发达国家相比还存在一定的不足与缺陷，但这并不是我们停止不前的理由，反而应该成为我们奋勇直追的目标。根据前贤的经验，对岩石电阻率的研究，对今后断层探测、防震减灾等方面具有重要意义。我国国土面积广大，地幅辽阔，地质环境错综复杂，这就更需要我们加强对岩石电阻率的研究，尤其是防震减灾方面，以此来减少自然灾害对人民和人民财产的伤害与迫害，只有掌握其中的规律，才能对之以更好的利用，造福于人民。
 

[上一篇： 缅怀我的老兵父亲------一位科技精英9.3阅兵写给父亲的一封信 ]    [下一篇： 巧用多媒体，美化生态课 ]

• 夜宴[2023-11-03]
• 好 友 福 贵[2021-01-11]
• 智语四篇[2020-01-09]
• 上学的路[2020-01-08]
• 想起那年娘来部队[2020-01-07]
• 记忆中的纱杨贵[2020-01-06]
• 此去经年榆树情[2020-01-03]
• 祖孙五代一家人[2019-11-15]
• 村庄[2019-11-12]
• 迎信江洪峰抒怀[2019-07-09]