文摘

三个测量线路安排在一个免费的飞机的磁铁矿长方体样本。视电阻率数据收购mir - 2007电阻率计当样本的单轴压缩下伺服控制偏航- 5000 f loadingmachine在实验室。然后我们构造的剩余电阻率图像利用电阻率层析成象(ERT)和绘制视电阻率各向异性系数的图表(ARAC)和夹角α视电阻率各向异性椭圆的长轴与轴的负载压力和有效的深度。我们的结果表明,随着压力增加,电阻率和减少(D地区)和增加(地区)电阻率地区复杂的行为,但是当压力高于某个值,平均电阻率降低和D区域的面积逐渐扩大在所有时间与压力的增加,这可能是重要的监测和预测地震、火山活动和大规模的地质运动。压力的影响和α是干磁铁矿样品不是很突出。

1。介绍

引人注目的电阻率变化及其各向异性被广泛观察到在地震之前,矿山地震、火山活动和地质运动(1- - - - - -12]。为了解决电阻率的变化特征及其各向异性,许多研究人员进行了大量的实验在岩石样本压缩和断裂过程中,剪切和摩擦滑动在实验室(13- - - - - -25和理论研究26- - - - - -30.]。实验结果报道撑et al。13和支撑和橙色14- - - - - -16]在实验室观察表明,引人注目的电阻率的变化对各种火成岩和沉积结晶岩石在水饱和岩石水晶强调断裂。电阻率下降了一个数量级。大部分的变化发生在应力超过一半的断裂应力。赤铁矿的电阻率逐渐降低,冲击压力增加到440 kb和不连续地下降小于1Ω厘米数万Ω从几厘米440 - 520 kb的压力(18),饱和的花岗岩在摩擦滑动显示清晰预兆的变化发生的粘滑运动:电阻率下降了几个百分点增加剪切应力;最低恰逢剪切应力的突然释放几个酒吧,伴随着立即返回电阻率(17]。明天和支撑19和山崎31日,32)报道,凝灰岩的电阻很大程度上改变了,特别是对于小菌株,可以应用于地震预测(1]。研究电阻率各向异性变化由陈et al。33首先在实验室。他们使用被水浸透的结晶岩石样品,安排三个测量线平行,垂直于,和交叉在45°角最大原则应力轴的免费飞机,并研究了视电阻率各向异性和压力之间的关系。考虑地下水的影响,一个等人研究了电阻率的变化及其与压力的各向异性的给水(34]。为了识别裂缝的扩张压力,陈et al。22- - - - - -25]研究了被水浸透的花岗岩样品和人造样品在单轴压缩下,低围压三轴压缩和摩擦滑动。之前工作中扮演了非常重要的角色认识和理解电阻率的变化行为及其各向异性与压力,但他们必须分析电阻率的曲线与压力及其各向异性,因为只有少数的电极设计一个准绳。为了研究电阻率及其各向异性的变化与压力,我们使用mir - 2007电阻率计获得视电阻率数据干磁铁矿样品在实验室。电阻率测量,37 - 120电极和夫人n“因素(35)和温纳—使用数组,和210 - 1205年视电阻率测量。我们在每个压力值构建电阻率图像利用ERT和情节的图和α在每一个有效的深度。然后电阻率的变化,其形象和各向异性压力和深度进行了研究。我们发现当压力高于一定压力,平均电阻率会降低,和D区域的面积逐渐扩大,和大多数和变化随着压力的增加。

2。实验

2.1。样品

两个长方体磁铁矿样品用于本研究中收集的,山东,中国。物理性质和几何尺寸的标本被列在表中1。

他们主要由磁铁矿(大于60%),导致其良好的导电性;所以它可以很容易进行电阻率测量。他们的压缩平面的平面厘米的示例YN1和厘米的样本YN2维度。

2.2。实验系统

实验系统如图1。单轴伺服控制偏航- 5000 f加载机(http://shijin.shuoyi.com/shtml/shijin/product/57fd78bf28f0244d.html)济南仕进集团有限公司生产的用于轴向载荷。三个测量线是安排在一个免费的飞机。线1和2是垂直的、平行的轴负载,和3号线相交这个轴在45°角(图1)。三个测量线相交的点O几乎位于自由平面的中心。铜导线点的免费的飞机被用作电极焊接电阻率测量。测量的参数行表列出了两个样品2。mir - 2007电阻率计在这个实验中是专门设计用于岩石电阻率测量样品在实验室由北京地质仪器工厂(http://bjdzyqc.shuoyi.com/shtml/bjdzyqc/index.htm)。的输入阻抗计约4104 MΩ,及其潜在的测量精度约为0.15%。温纳—数组(图2)是用于数据采集。

2.3。加载曲线和数据采集

样品是由单轴压缩加载(图1)。他们的加载曲线如图3。电阻率进行了测量在测量线一个接一个,当压力增加到0,0.86 MPa, 2.86 MPa, 7.15 MPa, 14.29 MPa, 21.44 MPa, 28.29 MPa在统一的速度MPa / s为样本YN1和为0,2.65 MPa, 6.63 MPa, 13.26 MPa, 19.89 MPa, 33.16 MPa, 41.11 MPaMPa / s为样本YN2并在每个值保持不变。样本YN1花了约3小时和1.5小时为样本YN2电阻率测量压力值。与此同时,延时应变被记录。我们的遗憾,整个实验应变曲线保持直线。我们认为还不够高导致的压力测量变形应变仪记录。

3所示。结果和分析

3.1。剩余的视电阻率图像(RARI)

剩余的视电阻率值通过计算 在哪里和代表剩余和视电阻率测量值的压力值NMPa,表示视电阻率测量在零压力。N需要0.86 MPa, 2.86 MPa, 7.15 MPa, 14.29 MPa, 21.44 MPa,和28.29 MPa样本YN1为2.65 MPa, 6.63 MPa, 13.26 MPa, 19.89 MPa, 33.16 MPa,示例YN2 41.11 MPa。

如数据所示4和5RARIs沿着三个测量线有不同的变化行为与压力,当压力小于7.15 MPa YN1示例(图4对样本YN2(图)和6.63 MPa5)。图4表明RARIs可以简单地分为D(蓝绿区)和我(黄色到红色区域)。随着压力的增加,平均电电阻率D区域图4(一)增加(即。,the average decreased magnitude becomes smaller) (compared the RARIs at 0.86 MPa and 2.86 MPa) firstly and then decrease (i.e., the average decreased magnitude becomes larger), (compared the RARIs at 2.86 MPa and 7.15 MPa), while those of I region in Figure4(一)首先,然后增加减少。D区域的面积扩大明显首先然后几乎保持不变,而我的地区减少显著首先然后几乎保持恒定。的电电阻率D区域图4 (b)减少在所有时间,减少首先然后增加我的区域。D区域的面积扩展首先然后减少。的电电阻率D和我区域图4 (c)增加首先然后减少。D区域的面积减少首先然后几乎保持不变,而我的地区增加首先然后几乎保持不变。随着压力的增加从2.65 MPa为6.63 MPa, D和我地区的电电阻率数据5(一个)和5 (b)所有略有增加。D区域的面积略有扩大,和我在图地区略有减少5(一个)虽然它相反的方向图5 (b)。的电电阻率D和我区域图5 (c)都略有减少。D区域的面积扩大略而我地区略有减少。当压力大于7.15 MPa YN1示例(图4对样本YN2(图)和6.63 MPa5),D地区的电电阻率数据4和5所有逐渐减少而我地区可能复杂变化的行为随着压力的增加。例如,他们首先减少(见RARIs在图6.63 MPa和13.26 MPa5(一个)(如图所示),然后增加RARIs在图13.26 MPa和19.89 MPa5(一个))和逐渐减少,最后(如图所示在RARIs 19.89 MPa, 33.16 MPa,并在图41.11 MPa5(一个))。然而,D地区数据的领域4和5逐步扩大和我的地区都在相反的方向。

我们的结果显示,与前面的调查人员14- - - - - -19)报道,电气岩石电阻率与压力的增加复杂的行为。然而,由于只有两个电极用于(体积)电阻率测量,电阻率测量不足可以用来构建电阻率图像,只有电阻率与压力的曲线可以用来研究电阻率的变化与压力在这些先前的研究。在这篇文章中,37 - 120电极和夫人n”因素,然后210 - 2205电阻率测量获得,这使我们能够构建电阻率图像容易我们有机会研究电阻率的变化及其与压力图像实验室。我们的研究结果表明,当压力增加到一定值,随着压力的增加,电电阻率会降低,和D区域的面积将逐渐扩大,这可能是重要的监测和预测地震、火山活动和大规模的地质运动。

3.2。视电阻率各向异性

3.2.1之上。数据提取

电阻率各向异性的研究要求进行电阻率测量至少两个测量路线安排在不同的方向,他们必须相交于一点。例如,毛等。7,8)使用电阻率数据测量沿南和n趋势测量线在研究地电阻率各向异性度的变化过程中地震的准备。陈等人。22- - - - - -25)设计四个测量线在实验室学习视电阻率各向异性的变化。在这篇文章中,我们安排了三个测量线相交的点O(图1),它允许我们研究视电阻率各向异性变化点O压力和深度。根据最低”n和温纳的特点——”因素数组中电阻率的测量,我们可以提取12视电阻率(图6说明了如何提取相应的视电阻率设置。)12个有效的深度(图7(一))样本YN1和视电阻率6套对应6有效深度图7 (b)示例YN2)。必须指出一个视电阻率设置包含三个视电阻率值。

3.2.2。视电阻率各向异性系数(ARAC)

陈等人。25,33]给出的公式来计算ARAC 在哪里ρ_年代1,ρ_年代2,ρ_年代3代表了视电阻率测量沿三个测量线垂直,平行,相交45°角与轴的负荷。

见过的曲线和样本YN1(图的压力和深度8),绝对最小值和最大值之间的差异在10.5毫米(图8 (d)(图),13.5毫米8 (e)),19.5毫米(图8 (g))有效的深度是1.6、2.0和2.0,而在其余的深度都小于0.5。的最大变化,只有7°,发生在4.5毫米深度。对于样本YN2,绝对最小和最大的区别在17.5毫米(图9 (d))约为4.0,而在其余的深度都小于1.0。的最大变化,约80°,发生在22.5毫米深度,但这些在其余的深度都小于5°。这些结果表明,压力的影响和不太引人注目的干磁铁矿样品。

4所示。讨论和结论

在前面的研究中,体积电阻率随压力变化实际上是研究[14- - - - - -19]。是不可能构建电阻率图像因为数据不足;电阻率与压力的曲线进行了分析。摘要,电阻率测量的情况下进行设计37 - 120电极和夫人n”因素,210 - 2205年获得的电阻率值足以允许我们使用ERT构建电阻率比曲线图像可能包含更丰富的信息。因此我们可以研究的变化不仅电阻率还在D和我地区的压力。我们的结果表明,电阻率和D和我地区的区域有复杂的行为越来越大的压力,当压力低于一定值7.15 MPa等样本YN1和6.63 MPa YN2本文样本,但当压力高于这个值,他们的行为变得非常简单和越来越大的压力。例如,当压力大于7.15 MPa样本示例YN2 YN1和6.63 MPa, D区域的平均电阻率会降低,它的面积将逐渐扩大,随着压力的增加。这些变化被观察到原位,冯et al。9]前唐山5.0和4.4毫升,这可能表明,我们的实验结果可能是有用的和重要的监测和预测地震,即使对火山活动和大规模的地质运动。

在前面的研究中,视电阻率各向异性的变化在一个或两个深度和压力进行了研究[22- - - - - -25,33,34因为最多八电极和两个“n”因素中使用电阻率测量,导致研究的难度与深度的变化。在本文中,如上所述,至少78个电极和24”n”因素样品YN1和37电极和12 "n为示例YN2(表”因素2)和温纳-数组被用于电阻率测量,使我们能够计算的和α在6或12个有效深度(图7),给我们学习的机会与压力在更深度的变化。我们的结果表明,和不改变显著增加的压力在一定的深度。然而,引人注目的视电阻率各向异性变化观察地震前(7,8,38]。我们认为我们没有使用被水浸透的样品而饱和的地下岩石往往因为有丰富的地下水。因此,被水浸透的样本将被认为是在我们的未来研究。

确认

作者感谢两个匿名评论者和萨博迪诺Piscitelli编辑自己的建设性意见。这项研究受到了特殊项目的基本研发协会(DQJB07B09)。