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FR揭示天然電場打井找水儀測水原理
時間 : 2022-10-11 點(diǎn)擊量 : 148
天然電場打井找水儀測水利用的是天然電磁波，電磁波在地下的傳播規(guī)律與電阻率法利用的電流在地下的傳播規(guī)律是不一樣的。電阻率法遵循的是流網(wǎng)原理，電磁波遵循的是麥克斯韋方程。
屏蔽效能由大到小分為6級，單位為分貝db。電磁波在海水中衰減是很嚴(yán)重的，電磁波的頻率越高在海水中衰減越大。水下實(shí)驗(yàn)表明：普通發(fā)射的無線電波在水下僅能傳播1米左右，低頻長波無線電波則可達(dá)6-8米，而超低頻電磁波對海水穿透能力也只有100多米。利用這個道理，我們還可以用天然電場打井找水儀分辨地下水是咸水還是淡水。水越咸，電磁波衰減越快，天電值越低。
微波爐加熱也是利用的電磁波，只是頻率不同而已。含水的食物用它很容易加熱，但干物質(zhì)卻較難加熱，原因就在于水是吸收電磁波的，沒有水分的物質(zhì)吸收電磁波的能力就弱得多，不容易加熱。純金屬與水不同，確切的說，它主要不是吸收電磁波而是反射電磁波，所以用微波爐對金屬也難以加熱。地下的鋼管反射電磁波的結(jié)果，使電磁波也不能向下傳播，在天電圖中也會顯示為低值。
水為何會吸收電磁波呢？這是因?yàn)椋肿邮菢O性分子（即分子中的各個原子的正負(fù)電荷中心不重合，電荷分布不對稱）。水是極性分子，是因?yàn)樗怯蓛蓚€氫原子和一個氧原子形成的，兩個氫原子的角度大約是109度。也就是說兩個氫原子的中心點(diǎn)與氧原子的中心點(diǎn)不重合。氧原子吸引電子的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氫原子，氧——?dú)滏I上的電子更偏向于氧。水分子中正負(fù)電荷重心距離很遠(yuǎn)，所以水的極性很大。電磁波是高頻振蕩，在這種高頻振蕩的作用下水分子會發(fā)生振動，從而動能增加。動能增加會使電磁波的能量減小，也可以認(rèn)是為電磁波被吸收變成了熱能，于是食物就被加熱了。
電磁波在地下傳播，遇到基巖裂隙水時，電磁波被吸收，數(shù)值減小，成為低值，向下傳播能力減弱，就會出現(xiàn)低值下傳。只要能排除非構(gòu)造性低值下傳的假異常，堅(jiān)硬巖石中低值“異?！庇兴母怕适呛艽蟮?。
電磁波的這個特性在電阻率法中是不存在的，電阻率法更多的是反映了巖石骨架的導(dǎo)電性能而不是水的屏蔽吸收能力。這就是天然電場打井找水儀對含水體反映更靈敏的原因所在。
有裂隙水的巖石大多呈橫向或縱向的低值異常反映，但無異常的低值不一定有裂隙水。土層、軟巖或強(qiáng)風(fēng)化層呈現(xiàn)低值是因?yàn)楹V物水較多。這些巖土的天電值不高不是因?yàn)樗碾娮杪市。且驗(yàn)樗牡V物成分中含礦物水多。例如粘土礦物中的高嶺石的晶體化學(xué)式為2SiO2·Al2O3·2H2O，含兩個結(jié)晶水。電阻率很大的硬巖經(jīng)常也會形成低值層，原因也是含結(jié)晶水或結(jié)構(gòu)水等礦物水較多的緣故。例如角閃石是含（OH）的Mg、Fe、Ca、Na、Al的鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，OH在這里不是氫氧根，而是結(jié)構(gòu)水通常的表現(xiàn)形式，把它加熱到600度以上，水就分離出來了。
對于用電阻率法測基巖裂隙水而言，雖然水的電阻率比巖石的電阻率小，但二者相比，水占的權(quán)重要比巖石占的權(quán)重小得多（堅(jiān)硬巖石裂隙率大多為1～5%），二者的電阻率加權(quán)平均得出的綜合電阻率數(shù)值主要是反映了數(shù)值很大的巖石的電阻率值。所以堅(jiān)硬巖石不論是否含水，電阻率都很大。我們用電阻率法找水研究了幾十年，大多數(shù)基巖裂隙水不容易反映出來，效果不盡人意。
屏蔽效能由大到小分為6級，單位為分貝db。電磁波在海水中衰減是很嚴(yán)重的，電磁波的頻率越高在海水中衰減越大。水下實(shí)驗(yàn)表明：普通發(fā)射的無線電波在水下僅能傳播1米左右，低頻長波無線電波則可達(dá)6-8米，而超低頻電磁波對海水穿透能力也只有100多米。利用這個道理，我們還可以用天然電場打井找水儀分辨地下水是咸水還是淡水。水越咸，電磁波衰減越快，天電值越低。
微波爐加熱也是利用的電磁波，只是頻率不同而已。含水的食物用它很容易加熱，但干物質(zhì)卻較難加熱，原因就在于水是吸收電磁波的，沒有水分的物質(zhì)吸收電磁波的能力就弱得多，不容易加熱。純金屬與水不同，確切的說，它主要不是吸收電磁波而是反射電磁波，所以用微波爐對金屬也難以加熱。地下的鋼管反射電磁波的結(jié)果，使電磁波也不能向下傳播，在天電圖中也會顯示為低值。
水為何會吸收電磁波呢？這是因?yàn)椋肿邮菢O性分子（即分子中的各個原子的正負(fù)電荷中心不重合，電荷分布不對稱）。水是極性分子，是因?yàn)樗怯蓛蓚€氫原子和一個氧原子形成的，兩個氫原子的角度大約是109度。也就是說兩個氫原子的中心點(diǎn)與氧原子的中心點(diǎn)不重合。氧原子吸引電子的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氫原子，氧——?dú)滏I上的電子更偏向于氧。水分子中正負(fù)電荷重心距離很遠(yuǎn)，所以水的極性很大。電磁波是高頻振蕩，在這種高頻振蕩的作用下水分子會發(fā)生振動，從而動能增加。動能增加會使電磁波的能量減小，也可以認(rèn)是為電磁波被吸收變成了熱能，于是食物就被加熱了。
電磁波在地下傳播，遇到基巖裂隙水時，電磁波被吸收，數(shù)值減小，成為低值，向下傳播能力減弱，就會出現(xiàn)低值下傳。只要能排除非構(gòu)造性低值下傳的假異常，堅(jiān)硬巖石中低值“異?！庇兴母怕适呛艽蟮?。
電磁波的這個特性在電阻率法中是不存在的，電阻率法更多的是反映了巖石骨架的導(dǎo)電性能而不是水的屏蔽吸收能力。這就是天然電場打井找水儀對含水體反映更靈敏的原因所在。
有裂隙水的巖石大多呈橫向或縱向的低值異常反映，但無異常的低值不一定有裂隙水。土層、軟巖或強(qiáng)風(fēng)化層呈現(xiàn)低值是因?yàn)楹V物水較多。這些巖土的天電值不高不是因?yàn)樗碾娮杪市。且驗(yàn)樗牡V物成分中含礦物水多。例如粘土礦物中的高嶺石的晶體化學(xué)式為2SiO2·Al2O3·2H2O，含兩個結(jié)晶水。電阻率很大的硬巖經(jīng)常也會形成低值層，原因也是含結(jié)晶水或結(jié)構(gòu)水等礦物水較多的緣故。例如角閃石是含（OH）的Mg、Fe、Ca、Na、Al的鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，OH在這里不是氫氧根，而是結(jié)構(gòu)水通常的表現(xiàn)形式，把它加熱到600度以上，水就分離出來了。
由此可見，在電磁環(huán)境一定的情況下，天電圖出現(xiàn)的低值異常和數(shù)值大小主要是由地層和礦物中的“水”決定的，而不是巖礦的電阻率決定的，這就是天然電場打井找水儀對基巖裂隙水分辨率更高，反映更直觀的原因。
