(9)--第3章 电法勘探电阻率法.ppt

第三章第三章 电法勘探电法勘探 Electrical prospecting Electrical prospecting 电法勘探是以岩、矿石之间电学性质的差异为基础，通过观测和研究与这些差异有关的电场或电磁场在空间或时间上的分布特点和变化规律，来查明地下地质构造和寻找地下电性不均匀体（岩溶、风化层、滑坡体等）的一类勘查地球物理方法。主要用途：主要用途：探查深部和区域地质构造、寻找油气探查深部和区域地质构造、寻找油气田和煤田、金属非金属矿产、地下水、工程地质和田和煤田、金属非金属矿产、地下水、工程地质和环境勘察等。环境勘察等。简介简介三多两广可利用的物性参数多：导电性、电化学性质、介电性、导磁性场源多：人工场、天然场方法多方法多 应用空间广 应用范围广电法勘探的特点电法勘探的特点分类分类场源分类：天然场源法：自然电位法、大地电流法、大地电磁法等。人工场源法：电阻率法、激发极化法、电磁法等。分类分类方法分类：传导类电法：电阻率法、充电法、自然电场法、激发极化法等电阻率法：剖面法（二、三极剖面、联合剖面等）、测深法、高密度电阻率法感应类电法：电磁剖面法（偶极剖面、航空电磁法等）电磁测深法（大地电磁测深、频率测深等）分类分类空间或工作场所空间或工作场所（1 1）航空电法）航空电法（2 2）地面电法）地面电法（3 3）地下电法）地下电法（4 4）海洋电法）海洋电法分类分类电阻率法是以岩（矿）体的导电性差异为基础的勘探方法。通过供电电极将电流通入地下，建立稳定电流场，通过测量电极观测和研究人工电场的分布规律，从而推断地下地质体的分布和产状，达到解决某些地质问题的目的。电测深法电剖面法高密度电阻率法第一节第一节 电阻率法电阻率法电阻率的概念 由均匀材料制成的具有一定横截面积的导体，其电阻R与长度L成正比，与横截面积S成反比，即式中，为比例系数，称为物体的电阻率。电阻率仅与导体材料的性质有关，它是衡量物质导电能力的物理量。1.11.1电阻率法基础知识电阻率法基础知识 岩、矿石的电阻率电阻率的单位电导率 将电阻率的倒数称为电导率，用s表示。矿物的电阻率矿物的电阻率本质上与导电方式不同有关，也就是物质中也就是物质中电荷运移电荷运移的难易程度。的难易程度。导电方式大致可分为以下三种：金属导电和半导体导电、溶液离子导电和固体电解质导电。金金属属导导体体：电电阻阻率率 很很小小，例例如如：金金的的电电阻阻率率 为为2 2 1010-8-8 mm，铜的电阻率，铜的电阻率 为为1.230 1.230 1010-8-8 m.m.石墨石墨 1010-6-6 mm半半导导体体：大大多多数数硫硫化化矿矿物物如如黄黄铜铜矿矿、黄黄铁铁矿矿、方方铅铅矿矿等等电电阻阻率率 小小于于1 1 mm。氧氧化化矿矿物物如如铬铬铁铁矿矿、赤赤铁铁矿矿、软软锰锰矿矿等等电电阻阻率率 大于大于1 1 mm。（1010-6-6-10-106 6 mm）固体电解质：固体电解质：造岩矿物造岩矿物如长石、石英、辉石、云母、方解石等如长石、石英、辉石、云母、方解石等电阻率大，电阻率大，大于大于10106 6 mm。岩石的电阻率由组成岩石的矿物成分、结构、孔隙性、含水性、温度、压力等因素决定。不同岩石的电阻率变化范围很大，常温下可从10-8 m变化到1015 m。火成岩和变质岩火成岩和变质岩：电阻率电阻率很大，很大，电阻率电阻率 变化范围变化范围10102 2 10105 5 mm。沉积岩：沉积岩：电阻率较小。电阻率较小。例如：粘土的例如：粘土的电阻率电阻率 变化范围变化范围10100 0 10101 1 mm，砂岩的，砂岩的电阻率电阻率 变化范围变化范围10102 2 10103 3 mm。岩石的电阻率岩石的电阻率（1）岩石电阻率与矿物成分的关系岩石电阻率与组成岩石的矿物的电阻率、矿物的含量和矿物的分布有关。当岩石中含有良导电矿物时，矿物导电性能能否对岩石电阻率的大小产生影响取决于良导矿物的分布状态和含量。如果岩石中的良导矿物颗粒彼此隔离地分布着，且良导矿物的体积含量不大，那么岩石的电阻率基本上与所含的良导矿物无关，只有当良导矿物的体积含量较大时（大于30%），岩石的电阻率才会随良导矿物的体积含量的增大而逐渐降低。但是，如果良导矿物的电连通性较好，即使它们的体积含量并不大，岩石的电阻率也会随良导矿物含量的增加而急剧减小。影响岩石电阻率的因素影响岩石电阻率的因素（2）岩石电阻率与其含水性的关系沉积岩主要依靠孔隙水溶液来传导电流，因此岩层中水的导电性质将直接影响沉积岩的电阻率。在其他条件相同的情况下，岩层电阻率与岩层中水的电阻率成正比。影响水的导电性的主要因素是水中离子的浓度和水的温度。常见的岩层水一般含低或中等浓度的离子，岩层中水的含盐浓度增大，离子数量随之增多，溶液导电性将变好。同时岩层中水的导电性还与温度有关，它的电阻率将随温度的升高而降低。这是因为，一方面水中盐类的溶解度随温度的升高而增大，致使溶液中离子数量增多；另一方面，温度的升高还会降低溶液粘度，加快离子的迁移速度。（3）岩石电阻率与层理的关系层理构造是大多数沉积岩和变质岩的典型特征，如砂岩、泥岩、片岩、板岩以及煤层等，它们均由很多薄层相互交替组成。这种岩石的电阻率具有明显的方向性，即沿层理方向和垂直层理方向岩石的导电性不同，称为岩石电阻率的各向异性。岩石电阻率的各向异性可用各向异性系数来表示，定义为 式中，n代表垂直层理方向上的平均电阻率，称为横向电阻率；t代表沿层理方向的平均电阻率，称为纵向电阻率。层状结构岩石模型层状结构岩石模型 n n和和 t t的关系的关系垂直层理方向的电阻率总是大于沿着层理方向的电阻率！等效电阻率各向异性系数一般在12之间，石墨碳质页岩的可达22.8（4）岩石电阻率与温度的关系岩石电阻率随温度的变化遵循导电理论的有关定理。电介质中离子的能动性随温度升高而增大，其运动能量积累到一定值时，很容易脱离晶格，因此导电性增强。半导体的温度升高时，导电区电子浓度增大，导电性也相应增大。在低温条件下，含水岩石中水溶液的导电性随温度的升高而增大，这是由于温度升高导致水溶液浓度增大和粘滞度降低，水溶液中离子数量增多、活动性增强的缘故；当温度继续升高时，因水分蒸发，岩石电阻率略有增加，只有温度继续升高时，电阻率才开始减小。例如，对油页岩进行加温实验时，温度升高到50100时，试样的电阻率减小；温度继续升高至200时，试样电阻率增大；温度继续升高超过200时，试样电阻率急剧下降；当温度超过600后，试样电阻率又呈回升趋势。（5）岩石电阻率与压力的关系岩石原生结构破坏是压力作用下岩石性质变化的主要原因。根据压力特征，这种破坏可能是岩石的压实，孔隙收缩，颗粒接触面积的增大，形成裂隙组，或是个别区域之间粘结性减小等等。静水压力对岩石的压实作用最大，在静水压力作用下，岩石内出现残余变形，从而使孔隙度降低。此时压力对岩石电阻率的影响与岩石内液体和气体的含量有关，往往随压力的增大，干燥或者稍许含水岩石的电阻率减小，这是由于孔隙度降低、颗粒间接触良好的原因。除此之外，岩石中孤立的含水孔隙在压力作用下闭合并形成连续的导电通路，也会使其电阻率减小。对于大多数岩石，当单轴压力由10Mpa增加到60Mpa时，可观测到岩石电阻率的剧烈变化。但是，某些粘土在压力作用下，由于孔隙中的水分被挤出，含水孔隙通道的截面缩小，从而使其电阻率增大。相反，在应力弱化作用下，岩石颗粒之间内部粘结性降低，致使岩石强度变小，岩石可碎性增强。当岩石内部裂隙发育但裂隙不充水时，岩石电阻率会增大，若裂隙充水，岩石电阻率会显著减小。稳定电流场稳定电流场欧姆定律的微分形式欧姆定律的微分形式除去电源点以外，流入流出任一包围电流源的闭合曲面S的电流之代数和为0.即电流密度的法向分量 沿任一闭合曲面S的积分（通量）为0.稳定电流的连续性稳定电流的连续性电流连续性的积分形式散度定理电流连续性的微分形式恒定电流场是一个恒定电流场是一个无源场无源场，电流线是连续的，没有起点和终点，电流线是连续的，没有起点和终点，空间中没有任何点有电荷的积累（忽略点电源本身），电流密度空间中没有任何点有电荷的积累（忽略点电源本身），电流密度的空间变化率为的空间变化率为0.0.稳定电流场为一势场，电流在空间是稳定的，不随时间而变化。当所取积分路径不经过电源，电场沿闭合回路做的功为0稳定电流的势场性稳定电流的势场性斯托克斯公式稳定电流场是一个无旋场、保守场稳定电流场是一个无旋场、保守场势场的另一层含义：电位U与电场强度E的关系：电位的负梯度稳定电流场方程稳定电流场方程“拉普拉斯方程”1、除电源点外，电位处处连续且有限，电源点处，电位无穷大，无穷远处，电位为02、地面上（除去电源点）电流密度的法向分量为03、两种不同介质的分界面处，电位连续，电流穿过介质分界面时，电流密度的法向分量连续，切向分量不连续，而电场强度切向分量连续，法向分量不连续稳定电流场的边界条件稳定电流场的边界条件点电源点电源测量方式测量方式地下人工电场的建立地下人工电场的建立1 1、点电源的电场、点电源的电场电电阻阻率率 的的均均匀匀半半无无限限空空间间，地地表表有有一一点点电电源源A A，电电流流强强度度I I，距点电源，距点电源A A为为r rAMAM的的MM点的电流密度：点的电流密度：（半空间）（半空间）由欧姆定律的微分形式，得：由欧姆定律的微分形式，得：稳定电流场中，单位距离的电位变化等于该点的点电稳定电流场中，单位距离的电位变化等于该点的点电场强度。场强度。MM点的电位是将单位正电荷从无穷远处移到电场中该点的电位是将单位正电荷从无穷远处移到电场中该点所做的功，（无穷远处电位为点所做的功，（无穷远处电位为0 0）电位值与电流强度电位值与电流强度I I和岩石电阻率和岩石电阻率 成正比，与成正比，与A A到到MM点点间距离间距离r r成反比；点电源成反比；点电源A A处电位值最大。处电位值最大。电阻率均匀、各向同性的电阻率均匀、各向同性的半无限空间，地表点电源半无限空间，地表点电源场的电位与场的电位与r r成反比，等成反比，等位面是以点源为中心的同位面是以点源为中心的同心圆，电流线与等位面正心圆，电流线与等位面正交。电位与交。电位与r r成反比，电成反比，电场强度（电流密度）与场强度（电流密度）与r r2 2成反比成反比根据电场叠加原理，当地表由两个异性点电源根据电场叠加原理，当地表由两个异性点电源A A（+I+I）、）、B B（-I-I）供电时，地表测点）供电时，地表测点MM处的电位：处的电位：叠加原理：当多个点电源同时存在时，任意一点叠加原理：当多个点电源同时存在时，任意一点MM的的电位是各电源单独在该点产生的电位之和；任意一点电位是各电源单独在该点产生的电位之和；任意一点的电场强度的电场强度(或电流密度或电流密度)是各电源单独在该点产生的是各电源单独在该点产生的电场强度电场强度(或电流密度或电流密度)的矢量和。的矢量和。测量方式测量方式电流在地下的分布规律电流在地下的分布规律主断面内电位及电流分布I-I当h不为0时，主断面内电位及电流分布主断面内电位及电流分布l大部分电流都集中在近地表地层内！主断面内电位及电流分布结论：结论：当当hAB/6hAB/6时，时，j jh h/j/j0 0=85%=85%，因此，在此范围，因此，在此范围内，可以近似认为是均匀场；内，可以近似认为是均匀场；当当h=ABh=AB时，时，j jh h/j/j0 0=8.9%=8.9%，此时，如果有异常，此时，如果有异常体存在时，很难识别异常；体存在时，很难识别异常；当当hAB/2h35%35%，如果有异常体存，如果有异常体存在时，可以识别；在时，可以识别；因此，勘探深度因此，勘探深度hAB/2;hh1）时，场源的全部电流穿过以r=AO为半径，高为h1的圆柱表面，圆柱的侧面积：2rh1A在MN中点O处产生的电流密度：两个点电源在处产生的电流密度翻倍。尾支渐近线尾支渐近线均匀无限半空间内两个点电源的点处电流密度：视电阻率的微分形式第一层的纵向电导其中，称为纵向电导S。在双对数坐标系中，是一条斜率为1的直线(与横轴的夹角为45)。同时，当 时，有 ，表明，纵向电导等于尾支渐近线与横轴 的截距。纵向电导在电测深的解释中有重要意义如二层电性层的情况，利用首支渐近线读出1，利用尾支渐近线读出S1,就可以计算出h1。或者根据尾支渐近线与 的交点，在横轴上读出h1。屏蔽层：电阻率足够大，厚度足够大空气，奥灰层状介质，底面积为1厚度为h电流垂直底面穿过，测得的电阻叫横向电阻，用T表示电流平行底面穿过，测得的电导叫纵向电导，用S表示纵向电导和横向电阻纵向电导和横向电阻多层电测深曲线多层电测深曲线四层地电断面（8种）AA型 AK型 HA型 HK型 KQ型 QQ型 KH型 QH型 多层电测深曲线多层电测深曲线电阻率之间的关系只和相邻层有关。每增加一层，测深曲线类型增加一倍：2，曲线类型名字n-2电测深曲线的等值现象电测深曲线的等值现象根据电场分布的唯一性定理，地层电性参数确定的根据电场分布的唯一性定理，地层电性参数确定的地电断面和电测深曲线之间应是一一对应的关系地电断面和电测深曲线之间应是一一对应的关系 。即一组层参数对应唯一的一条电测深曲线，层参数即一组层参数对应唯一的一条电测深曲线，层参数不同的地电断面对应不同的电测深曲线。不同的地电断面对应不同的电测深曲线。在实践中发现，某些参数不同的地电断面对应的三在实践中发现，某些参数不同的地电断面对应的三层电测深曲线，彼此相差甚小层电测深曲线，彼此相差甚小(在实际观测误差在实际观测误差5%5%以内以内)，以至区别不开，实际上可以认为是相同的。，以至区别不开，实际上可以认为是相同的。地电断面参数不同，电测深曲线却完全相同（在一定误差范围内相同）的现象称为电测深曲线的等值现象。三层地电断面的等价现象三层地电断面的等价现象三层地电断面：S2等值现象（H型、A型断面）和T2等值现象（K型、Q型断面）。S2S2等价现象等价现象由于h2不是很大，因此，极小点不明显，如果加大h2，可使极小点降低，增大2，可使极小点升高。如果两者同时变大或变小，曲线形态可能保持不变。H型地电断面，2较小，电流线折射的结果将平行层面流动，其导电能力由这一层的纵向电导S2决定。保持S2不变的情况下，在一定范围内同时变化2、h2，不会改变地下电流的分布，地表电流密度也就不会发生变化。S2S2等价的实质等价的实质K型地电断面，第二层电阻率2大于1也大于3，对电流具有阻挡作用，因此电流线垂直通过第二层流动，那么，此时其导电能力的强弱由这一层的横向电阻T2决定。保持1、h1、3一定及T2不变的情况下，在一定范围内改变2、h2，曲线形态不发生改变。T2T2等价现象等价现象在理想条件下，电测深曲线和测点位置、电极布极方向等无关，但地下介质并非都是水平层状的，同时地形也并非平坦，这都会对电测深曲线产生一定的影响，了解非理想条件电测深曲线特点对实际工作尤其是电测深曲线的解释很有意义。非水平层的电测深曲线非水平层的电测深曲线地形起伏的影响地形起伏的影响1、山脊的影响大于山谷，坡脚越大，影响越大，当倾角小于20时，可忽略地形影响2、对于同一地形，布极方向垂直走向比平行走向布极影响要大，而且畸变复杂3、测点位于斜坡中部，畸变较小，位于山顶或谷底时，影响最大。山顶（高阻），山谷（低阻）4、当AB/2大于（5-10）D（山脊、山谷宽度），地形影响消失地形起伏的影响地形起伏的影响布极方向平行于走向形状与水平二层类似，首支渐进线为s-1尾支渐近线随着倾角的变大，幅度降低。当2-时，不出现45渐近线。尾支渐近线的值与2和有关。倾斜界面的影响倾斜界面的影响布极方向垂直于走向当2-时，尾支渐近线为45渐近线当2-0时，尾支渐近线将超过60倾斜界面的影响倾斜界面的影响岩溶富水带可视为低阻球体球体上的电测深曲线球体上的电测深曲线直立界面的影响直立界面的影响直立界面的影响直立界面的影响电极距最小电极距满足AB/2探测深度，同时使尾支渐近线完整（至少三个点）为使曲线光滑，各供电电极距在对数坐标纸上均匀分布电测深的野外工作电测深的野外工作定性解释定量解释定性解释可以给出测区内电性层的分布及其与地质构造的关系，初步了解各电性层在横向及纵向的变化规律。定量解释则是获得电性层的埋深、厚度及电阻率大小定性解释要和定量解释紧密结合，从已知到未知，从简单到复杂，反复认识，反复解释收集地质、钻探、其他物探方法的资料，电性标准层孔旁测深电测深的解释电测深的解释电测深的定性解释电测深的定性解释单独一条电测深曲线的解释：单独一条电测深曲线的解释：电性层的数目；各层电阻率的相对大小；估计第一层和底层的电阻率值。面积性电测深资料的定性解释面积性电测深资料的定性解释需要绘制各种图件，以此来反映测区内不同电性层的分布及变化情况，从而了解工区的地质构造或电性层的形态。电测深法图件分类：电测深法图件分类：（1 1）电测深曲线类型图）电测深曲线类型图（2 2）等视电阻率断面图）等视电阻率断面图（3 3）等）等AB/2AB/2平面等值线图和剖面图平面等值线图和剖面图（4 4）纵向电导）纵向电导S S剖面和平面图剖面和平面图(1)(1)电测深曲线类型图电测深曲线类型图电测深曲线类型图是在相应比例尺的平面图或剖面图上标出测点的位置，然后在测点旁用小比例尺绘出该点的电测深曲线（剖面）或标出该点曲线类型的符号（平面）。曲线类型图反映了不同地电断面的变化特点，通过曲线类型图可初步了解研究区地层发育情况，基底及上覆岩层构造变化特点及构造变化的复杂程度。曲线类型发生变化的原因一般是：某岩层的缺失或新岩层的出现，或者地质构造的变动所造成的岩层层位的变化等。12 4电测深曲线类型图电测深曲线类型图电测深曲线类型的剖面图电测深曲线类型的剖面图电测深曲线类型的剖面图电测深曲线类型的剖面图1 34=5AO联合剖面法的主要成果：视电阻率剖面图视电阻率剖面平面图联合剖面法测网布置图和综合成果图直立接触面上的联合剖面s曲线没有覆盖层时两种岩石直立接触面上的联合剖面法s曲线形态，三极排列AMN位于界面不同位置，1 2,MN012(1)直立接触面上的联合剖面s曲线A-MN:xA-界面：d这是因为A和MN分处界面两侧，屏蔽作用恒定。可用镜像法解释，MN处于无源场一侧，因此，产生作用的是透射电流I2AMN三级装置过垂直接触面时的sA剖面线12 MN=0MNB三极装置过直立接触面时，1 2,MN01、当MNB远离界面时，jMNj0，s 1 1；曲线出现渐近；曲线出现渐近线。线。2 2、当、当B B逐渐接近界面时，逐渐接近界面时，2低阻对电流具有吸引作用，对电流具有吸引作用，MNMN的电流密度的电流密度jMN减小，此时视电阻率的计算公式为：减小，此时视电阻率的计算公式为：即：随着即：随着B B接近界面，视电阻率逐渐减小；当接近界面，视电阻率逐渐减小；当B B在界面上在界面上时，视电阻率取最小值。时，视电阻率取最小值。3、当电极B位于2中，而MN还在1中时，有：此时，视电阻率为一个常值，视电阻率曲线为平直线。4、当MNB刚过直立界面时，由于1的排斥作用，jMN突然减小，视电阻率突然减小当d=0，即MN在界面上时，视电阻率最小。5、随着MNB远离界面，1的排斥作用越来越小，jMN越来越接近于j0,s越来越大，趋近于2。MNB三级装置过垂直接触面时的sB剖面线12 MN=0sA和 sB剖面线叠合结果图12 MN=0曲线极大值：1曲线极小值：2水平段BOAO两条曲线在界面上的最大差：2(1-2)电极距AB对曲线异常幅度无影响，只影响曲线异常的宽度！电极距MN影响曲线异常幅度，对曲线异常的宽度无影响！表层浮土对曲线的影响，12 MN=0浮土越厚,异常幅度越小.直立接触面上的联合剖面法s曲线形态s曲线的特点:1.在距界面很远的地方，s A和sB分别趋近于1和 2；2.在界面上，s A和sB分别出现最大值或最小值，并发生急剧跳跃；3.在界面两侧跳跃的幅度与1/2的比值成正比；4.异常极值的大小不受AO大小的影响，AO大小只影响异常范围；5.MN增大时，s曲线变得平滑，极值相对界面位移了MN/2；6.地表有浮土时，s曲线变得平缓，极值变小，接触面位于陡曲线上部1/3位置处。7.总体而言，MN0，且存在覆盖层时，s曲线变得平缓，异常幅度变小，极值点位置发生变化。直立接触面上的联合剖面法s曲线形态s曲线的特点:1.在距界面很远的地方，s A和sB分别趋近于1和 2；2.在界面上，s A和sB分别出现最大值或最小值，并发生急剧跳跃；3.在界面两侧跳跃的幅度与1/2的比值成正比；4.异常极值的大小不受AO大小的影响，AO大小只影响异常范围；5.MN增大时，s曲线变得平滑，极值相对界面位移了MN/2；6.地表有浮土时，s曲线变得平缓，极值变小，接触面位于陡曲线上部1/3位置处。7.总体而言，MN0，且存在覆盖层时，s曲线变得平缓，异常幅度变小，极值点位置发生变化。良导矿体吸引电流线，并把电流沿走向和向深部导走，正是这种“屏蔽作用”使点电源电流场产生很大的畸变，可引起明显的视电阻率异常。直立良导体的视电阻率曲线特征直立良导体的视电阻率曲线特征直立良导体的视电阻率曲线特征直立良导体的视电阻率曲线特征良导体的倾角越小，埋藏越浅，电极距适当越大，两条曲线的不对称性越强，正交点向倾斜方向偏移越大。陈同俊China Univ.of Mining&Tech.可以通过不同极距AB的联合剖面视电阻率曲线追踪倾斜界面。影响良导矿脉上联合剖面影响良导矿脉上联合剖面 s s曲线的因素曲线的因素影响良导矿脉上联合剖面s曲线的因素1.电阻率差异对s曲线的影响：矿体电阻率与围岩电阻率差别倍数越大，异常越明显。2.极距AO对s曲线的影响：当AO很小时，AO增加异常幅度增加；当AO增大到一定程度时，异常幅度不再增大，反而减小。3.矿体顶部埋深H对s曲线的影响：当AO较小时，H增加，s A和sB两条曲线分离带和异常幅度均减小。4.矿脉走向长度L和延深长度d对s曲线的影响；5.倾斜程度对s曲线的影响：不再对称，低阻正交点偏向倾斜一侧上方。倾角越小，不对称性越强，6.MN大小对s曲线的影响：MN减小，s曲线幅度增大看作两个直接接触面的曲线组良导厚板的联合剖面良导厚板的联合剖面不对称，低阻正交点偏向倾斜一侧板的视厚度约等于极大值与极小值之间的水平距离倾斜良导厚板的联合剖面倾斜良导厚板的联合剖面高阻直立矿脉的s曲线大极距时高阻直立矿脉的s曲线特点：2.2.在在矿矿脉脉左左侧侧，s sA A有有一一不不明明显显极极小小值值，s sB B有有一一较较明明显显的的极极小小值值和和次次级级极极大大值值；在在矿矿脉脉右右侧侧有有类类似似情情况况，只只不不过过 s sA A 和和 s sB B 情况互换。情况互换。1.1.在反交点左侧，在反交点左侧，s sA A和和 s sB B同步上升，在反交点右同步上升，在反交点右侧侧 s sA A和和 s sB B 同步下降。同步下降。球体联合剖面法 s s曲线曲线MN0低阻球体联合剖面法 s s曲线曲线h=1.5r高阻球体联合剖面法 s s曲线曲线联合剖面法资料解释及应用实例确定直立岩石接触面（断层等）的位置利用sA陡度最大处或极小值到极大值幅度的2/3处来确定。联合剖面法资料解释及应用实例追索含水破碎带走向,确定倾向在剖面平面图上，低阻正交点的联线即为破碎带走向；在剖面平面图上，低阻正交点的联线即为破碎带走向；sA和和sB不对称，说明破碎带倾斜，倾向的确定可根据极不对称，说明破碎带倾斜，倾向的确定可根据极小值点大小和不同极距小值点大小和不同极距AOAO时正交点的偏移方向来判断。时正交点的偏移方向来判断。联合剖面法资料解释及应用实例估计良导体顶端埋深和厚度切线法切线法剖面平面图：所谓剖面平面图：将测线按一定的水平比例尺绘在平面图上，然后选择合适的参数比例尺绘出每条测线的s剖面曲线。1.包含异常的剖面分布特点;2.包含异常平面上的变化规律;v能直观地反映整个测区在一定深度范围内电性异常体的分布规律。China Univ.of Mining&Tech.1测线；测线；2基线；基线；3测点；测点；4曲线；曲线；5 正、反交点；正、反交点；6低阻正交点异常轴；低阻正交点异常轴；7反交点异常轴；反交点异常轴；8岩性接触带岩性接触带对称四极装置AO=BOMO=BO对称剖面法对称剖面法因此，可以将对称四极装置看作是两个三级装置的组合，对称四极剖面法的测量结果和相同极距联合剖面法的测量结果存在以下关系，即：对称四极剖面曲线等于相同极距联合剖面曲线的平均值。对称四极剖面对称四极剖面分辨率不如联合剖面法不需无穷远极，装置简单，工作效率高异常简单，便于解释多用于普查，和大面积的电阻率测绘电极距：AB/2=（35）HAM=MN=NB：温纳装置ABMN：施伦贝尔热装置对称四极法对称四极法对称四极剖面与联合剖面曲线的关系直立低阻体(1)关于直立低阻体左右对称(2)最小视电阻率0,1对称四极剖面法曲线直立接触面理论曲线地表有浮土时实际曲线典型地电断面对称四极剖面法s曲线复合对称四极剖面法对称四极剖面法存在的问题多解性 如左图的中间上升段，可解释为：高阻基岩的隆起，也可以解释为低阻基岩的凹陷多解性。对称四极剖面法的缺陷！复合对称四极剖面法设计两个不同极距AB的对称四极装置，并保持测量电极MN极距不变，同时使用这两种对称四极装置进行测量的方法称为复合对称四极剖面法。比较两个不同极距AB的测量结果即可解决对称四极剖面法的多解性问题。小电极距反映浅部，大电极距反应深部AB/2=(12)H AB/2=(35)H复合对称四极剖面法解决方法设：大极距AB，视电阻率曲线s；小极距AB，视电阻率曲线s。极距,视电阻率,上部地层电阻率下部地层，即为低阻凹陷！复合对称四极剖面法应用解决地质构造形态（背斜、向斜、断层位置等）地质填图圈定倾斜煤层的露头位置等高阻异常？低阻异常？横穿古河道的对称四极剖面s曲线1砂砾岩；2坚硬砂岩中中间间梯梯度度法法：供供电电电电极极A A、B B相相距距很很远远且且固固定定，测测量量电电极极MNMN在在ABAB中中段段（1/2-1/31/2-1/3）ABAB范范围围内内，测测量量点点为为MNMN中中点点AB=(70-80)HAB=(70-80)H（H H：覆盖层厚度）：覆盖层厚度）MN=(1/50-1/30)ABMN=(1/50-1/30)AB，一般等于测点距，一般等于测点距特特点点：半半无无限限介介质质条条件件下下，ABAB中中部部电电场场近近似似均均匀匀，ABAB固固定定不不动动，MNMN沿沿剖剖面面移移动动，逐逐点点观观测测U UMN MN、I I，计计算算视视电电阻阻率率 s s ，得得地地电电断断面面沿沿水水平平方方向向的的变变化化曲曲线线。也也可可在在平平行行于于主测线的相邻测线测量主测线的相邻测线测量中间梯度法中间梯度法中间梯度装置中间梯度装置主主测测线线上上装装置置系系数数K K和和视视电电阻阻率率 s s （K K不不是是恒恒定定的的，逐逐点变化）：点变化）：中间梯度法中间梯度法由于AB很大，在AB中部测量的电厂认为是均匀电场，s曲线反映的是MN附近的电阻率的变化，因此中梯法适合寻找高阻岩脉，而对于低阻良导体，根据电流场的边界条件，电流线垂直于岩脉，导致jmn变化不大，s异常不明显测线垂直直立高阻矿脉：高异常；测线平行直立高阻矿脉：无异常；测线过水平高阻矿脉：无异常；测线垂直于低阻薄矿脉：无异常；中间梯度法中间梯度法测线平行于低阻直立矿脉：低异常；测线过水平低阻矿脉：低异常；中间梯度法中间梯度法中间梯度电阻率剖面法的特点优点：最大限度地克服了供电电极附近电性不均匀体的影响，AB大，中间电流场均匀，移动AB的次数少。s的变化反映了MN电极附近地下电性的变化。工作效率高。缺点：AB移动时，曲线不连续；每点的勘探深度略有变化。偶极剖面法装置特点单边轴向偶极剖面OO为电极距OOABOO=(3-5）HAB=MN=aa=(1/41/10)OO偶极剖面法装置特点AB与MN分开，装置轻便灵敏度高，分辨力强可使用单边偶极装置ABMN双边偶极装置ABMNAB主要应用：找矿、追踪断层破碎带、岩性界限各种电剖面法应用范围和比较探测的地电断面优点缺点联合剖面法陡立良导体高阻岩脉接触面异常幅度大，分辨力强异常曲线清晰（比偶极好）效率低地形影响大对称四极剖面法构造、基岩起伏、厚岩层、接触面（普查）易读数、轻便、效率高不均匀体、地形干扰小不易发现陡立良导薄脉异常幅度小中间梯度法陡立高阻矿脉测接触面（详查）不均匀体、地形干扰小效率高勘探深度小不易发现陡立良导薄脉偶极剖面法良导体、陡立高阻脉接触面(详测)异常幅度大，灵敏轻便、效率高假异常大，不易分辨不均匀、地形影响大费电地形影响及校正地形影响：联合剖面法、偶极剖面法受地形影响大地形影响：联合剖面法、偶极剖面法受地形影响大地形起伏相当于在原来均匀半空间中的地表附近叠加一个不均匀地电体。山谷（凹地）叠加高阻体山脊 叠加低阻体地形校正地形校正地形校正实例a地形校正后曲线b模拟地形影响曲线c野外实测曲线1白云岩；2含矿断层破碎带常规电剖面法，由于其观测方式的限制，不仅测点密度较低，而且难以通过电极排列的多种组合来研究地电断面的结构与分布，因此，一般电剖面法所提供地电断面结构特征的地质信息较为缺乏，无法对其结果进行综合处理和对比解释。高密度电阻率法是二十世纪八十年代才发展起来的一种新型阵列勘探方法，是基于静电场理论，以探测目标体的电性差异为前提进行的。该方法采集数据信息量大，可进行层析成像计算，成图直观，可视性强，采集装置种类多，仪器轻便。一次布极可以完成纵、横向二维勘探过程，既能反映地下某一深度沿水平方向岩土体的电性变化，同时又能提供地层岩性沿纵向的电性变化情况，具备电剖面法和电测深法两种方法的综合探测能力。高密度电阻率法高密度电阻率法高密度电阻率法高密度电阻率法高高密密度度电电法法原原理理是是以以常常规规直直流流电电阻阻率率法法为为基基础础，在在探探测测断断面面上上同同时时布布置置多多个个电电极极(如如60或或120个个)，由由人人工工向向地地下下发发送送电电流流，使使地地下下形形成成稳稳定定的的电电流流场场，通通过过自自动动控控制制转转换换装装置置对对所所布布设设的的断断面面进进行行自自动动观观测和记录的一种物探方法。测和记录的一种物探方法。图图 2-2-1 2-2-1 高高 密密 度度 电电 法法 系系 统统 示示 意意 图图高密度电阻率法高密度电阻率法高密度电阻率法与常规电法相比较有以下特点：1电极布设一次完成，减少了因电极设置而引起的故障和干扰，为野外数据的快速采集和自动测量奠定了基础。2能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量，因而可获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。3野外数据采集实现了自动化或半自动化，不仅采集速度快，而且避免了由于手工操作所出现的错误。4对资料进行反演处理，通过彩色分阶显示使地质异常更加突出更加直观。5与传统的电阻率法相比，高密度电阻率法效率高，信息丰富，解释方便。高高密密度度电电法法原原理理是是以以常常规规直直流流电电阻阻率率法法为为基基础础，在在探探测测断断面面上上同同时时布布置置多多个个电电极极(如如60或或120个个，多多为为等等距距布布设设)，由由人人工工向向地地下下发发送送电电流流，使使地地下下形形成成稳稳定定的的电电流流场场，通通过过自自动动控控制制转转换换装装置置对对所所布布设设的的断断面面进进行行自自动动观观测测和和记记录录的的一一种种物物探探方方法法。每每个个电电极极既是供电电极，又是测量电极。既是供电电极，又是测量电极。图图 2-2-1 2-2-1 高高 密密 度度 电电 法法 系系 统统 示示 意意 图图高密度电阻率法高密度电阻率法观观测测系系统统是是指指在在一一个个排排列列上上进进行行逐逐点点观观测测时时，供供电电和和测测量量电电极极采采用用何何种种排排列列方方式式，常常用用的的有有四四电电极极排排列列的的“三三电电位位系系统统”、三三电电极极排排列列的的“双双边边三三极极系系统统”以及二极采集系统。以及二极采集系统。图图 2-2-1 2-2-1 高高 密密 度度 电电 法法 系系 统统 示示 意意 图图高密度电阻率法高密度电阻率法观测系统观测系统三电位电极系三电位电极系三电位电极系是将三电位电极系是将温纳四极、偶极及温纳四极、偶极及微分装置微分装置按一定方按一定方式组合后所构成的式组合后所构成的一种统一测量系统。一种统一测量系统。该系统在实际测量该系统在实际测量时，只需利用时，只需利用电极电极转换开关转换开关、便可将、便可将每四个相邻电极进每四个相邻电极进行一次组合。从而行一次组合。从而在一个测点便可获在一个测点便可获得多种电极排列的得多种电极排列的测量参数。测量参数。排列（温纳装置排列（温纳装置AMNB）该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如下：温纳装置排列示意图偶极装置排列示意图2、排列：偶极装置（ABMN）【特点】测量断面为倒梯形。【特点】测量断面为倒梯形。【特点】测量断面为倒梯形。【特点】测量断面为倒梯形。【描述】测量时，【描述】测量时，【描述】测量时，【描述】测量时，AB=BM=MN=aAB=BM=MN=aAB=BM=MN=aAB=BM=MN=a为一个电极间距，为一个电极间距，为一个电极间距，为一个电极间距，A A A A、B B B B、M M M M、N N N N逐点同时向右移动，得到第一条剖面逐点同时向右移动，得到第一条剖面逐点同时向右移动，得到第一条剖面逐点同时向右移动，得到第一条剖面线；接着线；接着线；接着线；接着ABABABAB、BMBMBMBM、MNMNMNMN增大一个电极间距，增大一个电极间距，增大一个电极间距，增大一个电极间距，A A A A、B B B B、M M M M、N N N N 逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。微分装置排列示意图3、排列：微分装置（AMBN）【特点】测量断面为倒梯形。【描述】测量时，AM=MB=BN=a为一个电极间距，A、M、B、N逐点同时向右移动，得到第一条剖面线；接着AM、MB、BN增大一个电极间距，A、M、B、N 逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。三电位电极系三电位电极系 点距点距x x的选择主要依据勘探的详细程度（的选择主要依据勘探的详细程度（1 11010米）。米）。最大电极距最大电极距 的大小，取决于预期勘探的大小，取决于预期勘探深度；隔离系数深度；隔离系数n一般不超过一般不超过10。无穷远极无穷远极C C要求要求COCO（3 35 5）AO.AO.2009.9中国矿业大学高密度电阻率法的高密度电阻率法的参数选择参数选择总电极数：测量层数：每层点数：每层序号：总测点数：利用三电位电极系可计算两类比值参数：利用三电位电极系可计算两类比值参数：利用三电位电极系可计算两类比值参数：利用三电位电极系可计算两类比值参数：一类是直接利用三电位电极系数的测量一类是直接利用三电位电极系数的测量一类是直接利用三电位电极系数的测量一类是直接利用三电位电极系数的测量结果并将其加以组合而构成的：结果并将其加以组合而构成的：结果并将其加以组合而构成的：结果并将其加以组合而构成的：偶极和微分偶极和微分偶极和微分偶极和微分比值参数综合了同一地电断面和两种视参数所反映异常分布的相对关系，因而用该参数所绘制的比值断面图在反映地电结构的分布形态方面，远较相应排列的视电阻率断面图要清晰得多。Ts比值参数面图比较简捷地反映了局部（透镜体）高阻体的存在。地下石林模型上方视电阻率及视比值参数断面等值线图地下石林模型上方视电阻率及视比值参数断面等值线图另一类比值参数是以联合三极测深的测量另一类比值参数是以联合三极测深的测量结果为基础，其表达式