给地球做“心电图”? 太不可思议了

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好奇心人皆有之,当医生把你的“心电图”递过来后,你一定会首先看一下那心电曲线是什么样吧?

“大夫,我的心电图正常吗?”

给地球做“心电图”? 太不可思议了

原来,老天爷的心电图长这样!

谁都知道:心脏是人体的“发动机”,心脏对于人是第一大功臣,只有心脏跳动,才能保证人的生命存在。那么心脏跳动与心电图是怎么回事呢?

01人体心电图

心脏跳动产生一股微小的生物电流,传导至身体表面上使不同部位具有不同的电位(可当成电压),测其两点间的电位变化就反映出心肌运动情况。

正常的心电图是有规律周期变化的脉冲式图形,国际医学上统一规定将一个周期内波形各段分别称为P波、QRS波及T波。P波可反映心房跳动情况,QRS波可反映心室跳动情况,T波可反映跳动后间歇恢复期情况。

如果发生心血管病变,正常心电图波形将出现异常,医生将根据各种波形变化,诊断各种相应的心脏疾病。

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好吧,看完这些下次体检时,自己也会看心电图了~

02地球“心电图”

地球内部各种运动也导致电流的产生,而且是多种频率的电流,在地表不同部位也有不同的电位。

同样,测两点间的电位变化就可以了解大地电场的周期变化规律,并可绘出相应的地电图。

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如果发生地震活动、火山活动、断裂构造运动、磁暴或雷电暴,地电图波形同样会出现异常变化,即出现各种类型的高频大地电场。当然,这对电磁波通讯会产生影响,甚至影响电视和广播。

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地球正常电场(含磁场)

正常日变化:蓝线为电场、红线为磁场、S-N为南北向,E-W为东西向

另外,观测大地电场的变化规律,可以探知地壳与地幔的结构、分层、成分、性质、状态、变化等,进而为预报地震、火山、岩石构造活动等提供重要信息。在地下局部地区赋存金属、非金属、油气等矿床和矿田,也会引起电场变异,这就为地球物理探测的电法找矿提供了依据。

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地球电(磁)场异常

异常地电(磁)场:主要由太阳电磁活动引起地球电磁瞬间或周期变化,比心电图复杂。

地电场变化的观测方法可分为交流电法和直流电法,这正如我们生活中电灯、电视等都用的是交流电,而手电筒和便携式收音机用的是直流电一样;观测地电场变化的方法还可以分为天然场电法和人工场电法,前者如同健康人测心电图,后者如同因心律失常,安装“电起搏器”的人再测量心电图一样;再有可根据直接测电压或间接测电阻率而分为电场强度法与电阻率法。

电法测量能够获取地球的“心电图”。

电法勘探,是根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质(如导电性、导磁性、介电性)和电化学特性的差异,通过对人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究,寻找不同类型有用矿床和查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探方法。电法是物探中变化多端的方法,有很多种分类。

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电法勘探分类思维导图

03地球“心电图”测量原理

以电法找矿为例,道理不难理解,如有一种电法是向大地通入电流,而后在地表沿某一剖面测量出两点间的“电压”数值,观察研究其大小和变化特征进行找矿的。测量出的“电压”数值形成曲线,即为地球“心电图”曲线。只不过使用不同的电法测量仪器,会得到不同参数(电压、电阻率、极化率。。。。等)的测量曲线。

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04用什么仪器给地球做“心电图”?

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05地球“心电图”能看出啥病?

电法勘探主要用于寻找金属、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。举几个实例:

1.瞬变电磁法(TEM)

找铁矿

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电压曲线剖面图

直接反映矿体的TEM异常特征。已知矿体位于3014~3064点/E15处,矿体走向为南东东向,矿体宽度约50~100m,埋深较浅,约10~30m。

TEM电压剖面图,图中3014~3064点的响应电压强烈,电压剖面在关断后第2道(61.0μs)开始便见隆起、抬高的异常,这充分反映了埋深很浅的矿体(低阻体)。以3014~3064为中心,小号点一侧的电压值缓慢上升,而大号点一侧迅速衰减,依此可推断矿体(低阻体)的宽度可往小号点方向(西向)再延伸1~2个测点距离,即50~100m。

通过以上已知矿体的TEM资料分析可知,由于赤铁矿为低阻体,引起的感应电压较为强烈,幅值大,在电压剖面上表现为“彩虹”状的异常形态特征。矿体埋深越浅,则感应电压异常出现越早;反之,则越晚。

2、高密度电法剖面的地质解释

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某金矿区高密度电法测深剖面及地质解释:G-a-G 线电阻率(Ω·m)剖面图,G-b-G线充电率(ms)剖面图;G-a-G线电阻率(Ω·m)剖面图,G-b-G 线充电率(ms)剖面图;G-a-G 线为电阻率(Ω·m)剖面图,G-b-G 线充电率(ms)剖面图。

3复电阻率法(CR法)找铁矿

复电阻率选用5个参数:ρS、Ph(3)、Ph(-5)、mS、τS构成断面图,每个参数对已知矿体都有很好的异常反映。该剖面各参数异常中心钻孔ZK0603见50m左右的高品位磁铁矿。

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4、探地雷达找路基隐患

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某路雷达探测图像及路基隐患解释结果

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空洞充填质量雷达探测结果

图像显示,在剖面图像112.5-114.5m和深度2.2-3.0m段,出现了同相轴明显不连续现象,顶界形成近似双曲线形态,这就是穹形顶空洞在雷达波形图像上应当出现的比较典型的特征。在此周围雷达波均为正常衰减状况,据此可以判断该处存在一宽2m,高0.8m的空洞。同时在指导现场施工时可以标明,在110.0-118.0m路段内仅该处需要钻孔、注浆并加固。施工加固后24h对该路段路基重新进行了探测,探测剖面图像结果右图显示,该空洞充填加固效果很好,路基隐患排除。


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