物探常規(guī)電法勘探--地大

1、1 1、地球物理勘探、地球物理勘探(查查) 2 物探方法能查明地質(zhì)構(gòu)造的原因物探方法能查明地質(zhì)構(gòu)造的原因 3 地球物理勘探方法的特點(diǎn)地球物理勘探方法的特點(diǎn) 1。組成地殼的各種巖石必須具有不同的物組成地殼的各種巖石必須具有不同的物 理性質(zhì)理性質(zhì)(有差異有差異)； 2。必須使用專門的儀器在地表或地下接收。必須使用專門的儀器在地表或地下接收 信號(hào)；信號(hào)； 4 2、物探方法簡(jiǎn)介、物探方法簡(jiǎn)介 重力勘探重力勘探 磁法勘探磁法勘探 電法勘探電法勘探 地震勘探地震勘探 地球物理測(cè)井地球物理測(cè)井 地?zé)峥碧降責(zé)峥碧?第一章 電法勘探 電法勘探的分類（1） 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：以巖、礦石之間電磁學(xué)性質(zhì)及電化學(xué)性質(zhì)以巖、礦

2、石之間電磁學(xué)性質(zhì)及電化學(xué)性質(zhì) 差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究電差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究電(磁磁)場(chǎng)在地場(chǎng)在地 下的分布規(guī)律，探查地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源下的分布規(guī)律，探查地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源 主要用途：主要用途：探查深部和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找油氣探查深部和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找油氣 田和煤田、金屬非金屬礦產(chǎn)、地下水、田和煤田、金屬非金屬礦產(chǎn)、地下水、 工程地質(zhì)和環(huán)境勘察等。工程地質(zhì)和環(huán)境勘察等。 第一節(jié) 電法勘探基礎(chǔ)知識(shí) 一、巖層的電阻率 1、電阻率的概念 由均勻材料制成的具有一定橫截面積的導(dǎo)體，其 電阻R與長(zhǎng)度L成正比，與橫截面積S成反比，即 式中，為比例系數(shù)，稱為物體的電阻率。電阻率 僅與導(dǎo)體材料的性質(zhì)有

3、關(guān)，它是衡量物質(zhì)導(dǎo)電能力 的物理量。不同巖石的電阻率變化范圍很大，常溫 下可從10-8m變化到1015m，與巖石的導(dǎo)電方式 不同有關(guān)。 S L R 巖石的電阻率巖石的電阻率 ： 火成巖和變質(zhì)巖火成巖和變質(zhì)巖：電阻率電阻率很大，很大，電阻率電阻率 變化范圍變化范圍102 105 m。 沉積巖：沉積巖：電阻率較小。電阻率較小。例如：粘土的例如：粘土的電阻率電阻率 變化范圍變化范圍100101 m， 砂巖的砂巖的電阻率電阻率 變化范圍變化范圍102 103 m。 （2） 巖石電阻率與其含水性的關(guān)系 沉積巖主要依靠孔隙水溶液來(lái)傳導(dǎo)電流，因此巖 層中水的導(dǎo)電性質(zhì)將直接影響沉積巖的電阻率。 在其他條件相同

4、的情況下，巖層電阻率與巖層中 水的電阻率成正比。影響水的導(dǎo)電性的主要因素 是水中離子的濃度和水的溫度。常見(jiàn)的巖層水一 般含低或中等濃度的離子，巖層中水的含鹽濃度 增大，離子數(shù)量隨之增多，溶液導(dǎo)電性將變好。 兩個(gè)點(diǎn)電源的等位線和電流線兩個(gè)點(diǎn)電源的等位線和電流線 (a)地面電極位置地面電極位置 (b)平面圖平面圖 (c)剖面圖剖面圖 地下人工電場(chǎng)的建立 2、電流在地下的分布規(guī)律 j A B 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 123 j /j h0 h L AOB h 0 hj hj hj 電流密度隨深度的變化 hI /I 三 、電阻率法的基本原理 1、巖、礦石電阻率的測(cè)定、巖、礦石電阻率的測(cè)

5、定 巖、礦石電阻率的測(cè)定：巖、礦石電阻率的測(cè)定：由電阻定義及歐姆定律，由電阻定義及歐姆定律， 得：得： 均勻大地電阻率的測(cè)定：均勻大地電阻率的測(cè)定： 當(dāng)?shù)乇碛蓛蓚€(gè)異性點(diǎn)電源當(dāng)?shù)乇碛蓛蓚€(gè)異性點(diǎn)電源A（+I）、）、B（-I）供電時(shí)，地表測(cè)點(diǎn)）供電時(shí)，地表測(cè)點(diǎn) M、N處的電位：處的電位： L S I U L RS MN )( ) 11 ( 2 ) 11 ( 2 BNAN I U BMAM I U N M M、N兩點(diǎn)的電位差：兩點(diǎn)的電位差： 令：令： 則均勻大地電阻率為：則均勻大地電阻率為： 式中，式中，K為裝置系數(shù)為裝置系數(shù)。 ) 1111 ( 2BNBMANAM I UUU NMMN BNBMAN

6、AM K 1111 2 I U K MN 2、視電阻率、視電阻率 若進(jìn)行測(cè)量的地段地下巖石電性分布不均勻時(shí)，若進(jìn)行測(cè)量的地段地下巖石電性分布不均勻時(shí)， 上式計(jì)算出的電阻率稱為視電阻率，它不是巖上式計(jì)算出的電阻率稱為視電阻率，它不是巖 石的真電阻率，是地下巖石電性不均勻體的綜石的真電阻率，是地下巖石電性不均勻體的綜 合反映，通常以合反映，通常以 s s表示：表示： I U K MN s 視電阻率與地電斷面性質(zhì)的關(guān)系視電阻率與地電斷面性質(zhì)的關(guān)系 (a)均勻介質(zhì)均勻介質(zhì) (b)圍巖中賦存良導(dǎo)礦體圍巖中賦存良導(dǎo)礦體 (c)圍巖中賦存高阻巖體圍巖中賦存高阻巖體 第二節(jié) 電測(cè)深法 一、地電斷面的概念 由不

7、同電性層所構(gòu)成的斷面。 通過(guò)供電極的不同距離來(lái)探測(cè)不同深度 地層的視電阻率。 二、電測(cè)深法裝置 二極裝置（二極裝置（AM）：）： 特點(diǎn)：將特點(diǎn)：將B、N極置于極置于“無(wú)窮遠(yuǎn)無(wú)窮遠(yuǎn)”處接地。取處接地。取AM 中中 點(diǎn)為記錄點(diǎn)。點(diǎn)為記錄點(diǎn)。 I U K AMK M AMs AM 2 三極裝置（三極裝置（AMN）：）： 特點(diǎn)：只將特點(diǎn)：只將B極置于極置于“無(wú)窮遠(yuǎn)無(wú)窮遠(yuǎn)”處接地，取處接地，取MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。 I U K MN ANAM K MN AMNs AMN 2 對(duì)稱四極裝置對(duì)稱四極裝置 （AMNB）：）： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：AM=BN，取，取MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。 I U K

8、 MN ANAM K MN AB AB s AB 偶極裝置偶極裝置 （ABMN）：）： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：AB、MN為分開(kāi)的偶極，取為分開(kāi)的偶極，取OO中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。 I U K BNBMANAMMN BNBMANAM K MN oo oo s oo )( 2 電阻率測(cè)深法：電阻率測(cè)深法：測(cè)量電極測(cè)量電極MN固定，不斷增大供電固定，不斷增大供電 電極電極AB電極距，逐次觀測(cè)。電極距，逐次觀測(cè)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：隨供電電極距的加大，逐次觀測(cè)的視電阻率隨供電電極距的加大，逐次觀測(cè)的視電阻率 反映了地下電性層反映了地下電性層隨深度增大變化隨深度增大變化的分布特的分布特 征。但在實(shí)際測(cè)量中，征。但

9、在實(shí)際測(cè)量中， AB極距不斷加大，極距不斷加大， 測(cè)測(cè) 量電極量電極MN固定不變，固定不變，UMN 將逐漸小到不可測(cè)，將逐漸小到不可測(cè)， 通常要求：通常要求： ABMNAB 30 1 3 1 電阻率測(cè)深大多采用電阻率測(cè)深大多采用對(duì)稱四極裝置對(duì)稱四極裝置 I U K MN ANAM K MN AB AB s AB 特點(diǎn)：特點(diǎn)：AM=BN，取，取MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)中點(diǎn)為記錄點(diǎn) 2、電測(cè)深曲線、電測(cè)深曲線 水平二層電測(cè)深曲線類型水平二層電測(cè)深曲線類型 G G型：型： D D型：型： 21 21 21 水平三層電測(cè)深曲線類型圖水平三層電測(cè)深曲線類型圖 H H型型: Q: Q型型: : A A型型: K:

10、 K型型: : 321 321 321 321 3、電測(cè)深曲線的解釋、電測(cè)深曲線的解釋 （1）電測(cè)深曲線類型分析）電測(cè)深曲線類型分析 （2）電測(cè)深曲線特征研究）電測(cè)深曲線特征研究 （3）斷層在電測(cè)深曲線上的反映）斷層在電測(cè)深曲線上的反映 （4）電測(cè)深曲線的定量解釋）電測(cè)深曲線的定量解釋 4、電測(cè)深定性圖件的繪制及解釋、電測(cè)深定性圖件的繪制及解釋 （1）曲線類型圖）曲線類型圖 （2）等視電阻率斷面圖）等視電阻率斷面圖 （3）等視電阻率平面圖）等視電阻率平面圖 5、電測(cè)深法的應(yīng)用、電測(cè)深法的應(yīng)用 電阻率測(cè)深的應(yīng)用電阻率測(cè)深的應(yīng)用 電阻率測(cè)深斷面圖電阻率測(cè)深斷面圖 1-1-粘土；粘土；2-2-泥灰?guī)r

11、；泥灰?guī)r；3-3-巖溶泥灰?guī)r巖溶泥灰?guī)r 4-4-砂層；砂層；5-5-粘土；粘土； 6-6-電阻率等值線電阻率等值線 7-7-斷層；斷層；8-8-煤層煤層 第三節(jié) 電剖面法 一、電剖面法裝置 包括多種裝置類型，如二極裝置、包括多種裝置類型，如二極裝置、 三極裝置、三極裝置、 聯(lián)合裝置、對(duì)稱四極聯(lián)合裝置、對(duì)稱四極 裝置、偶極裝置等。裝置、偶極裝置等。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：各電極之間保持一定距離，同時(shí)沿測(cè)線移各電極之間保持一定距離，同時(shí)沿測(cè)線移 動(dòng)，逐點(diǎn)觀測(cè)動(dòng)，逐點(diǎn)觀測(cè)UMN 、 I、 計(jì)算測(cè)線之下地電計(jì)算測(cè)線之下地電 斷面斷面視電阻率視電阻率 s s沿沿水平方向的變化水平方向的變化。 二極裝置（二極裝置（

12、AM）：）： 特點(diǎn)：將特點(diǎn)：將B、N極置于極置于“無(wú)窮無(wú)窮 遠(yuǎn)遠(yuǎn)”處接地。取處接地。取AM中中 點(diǎn)為記錄點(diǎn)。點(diǎn)為記錄點(diǎn)。 I U K AMK M AMs AM 2 三極裝置（三極裝置（AMN）：）： 特點(diǎn)：只將特點(diǎn)：只將B極置于極置于“無(wú)窮遠(yuǎn)無(wú)窮遠(yuǎn)”處接地，將處接地，將AMN沿測(cè)沿測(cè) 線線 排列逐點(diǎn)觀測(cè)。排列逐點(diǎn)觀測(cè)。 取取MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。 I U K MN ANAM K MN AMNs AMN 2 聯(lián)合剖面裝置聯(lián)合剖面裝置 （AMN&MNB）：）： 特點(diǎn)：兩個(gè)三極裝置特點(diǎn)：兩個(gè)三極裝置 聯(lián)合，聯(lián)合，C極為極為“無(wú)窮遠(yuǎn)無(wú)窮遠(yuǎn)”。MN中點(diǎn)為記錄中點(diǎn)為記錄 點(diǎn)。點(diǎn)。 B MN B

13、B B s A MN A A A s BA I U K I U K MN ANAM KK , 2 對(duì)稱四極裝置對(duì)稱四極裝置 （AMNB）：）： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：AM=BN，取，取MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。 I U K MN ANAM K MN AB AB s AB 偶極裝置偶極裝置 （ABMN）：）： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：AB、MN為分開(kāi)的偶極，取為分開(kāi)的偶極，取OO中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。 I U K BNBMANAMMN BNBMANAM K MN oo oo s oo )( 2 中間梯度法中間梯度法：供電電極：供電電極A、B相距很遠(yuǎn)且固定，測(cè)相距很遠(yuǎn)且固定，測(cè) 量電極量電極MN在在AB中段

14、中段1/3范圍內(nèi)逐范圍內(nèi)逐 點(diǎn)點(diǎn) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：半無(wú)限介質(zhì)條件下，半無(wú)限介質(zhì)條件下，AB中部電場(chǎng)中部電場(chǎng) 近似均勻，近似均勻，AB固定不動(dòng)，固定不動(dòng)，MN沿剖沿剖 面移動(dòng)，逐點(diǎn)觀測(cè)面移動(dòng)，逐點(diǎn)觀測(cè)UMN 、 I，計(jì)算，計(jì)算 視視 電阻率電阻率 s s ，得地電斷面沿水平方，得地電斷面沿水平方 向的變化曲線。向的變化曲線。 中間梯度裝置中間梯度裝置 主測(cè)線上裝置系數(shù)主測(cè)線上裝置系數(shù)K和和視電阻率視電阻率 s s ： I U K BNBMANAMMN BNBMANAM K MN MN MN s MN )( 2 二、四極對(duì)稱電剖面法 對(duì)稱四極裝置對(duì)稱四極裝置 （AMNB）：）： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：AM=BN

15、，取，取MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)中點(diǎn)為記錄點(diǎn) I U K MN ANAM K MN AB AB s AB 三、聯(lián)合剖面法 聯(lián)合剖面裝置聯(lián)合剖面裝置 （AMN&MNB）：）： 特點(diǎn)：兩個(gè)三極裝置特點(diǎn)：兩個(gè)三極裝置 聯(lián)合，聯(lián)合，C極為極為 “無(wú)無(wú) 窮窮 遠(yuǎn)遠(yuǎn)”。MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。 B MN B B B s A MN A A A s BA I U K I U K MN ANAM KK , 2 良導(dǎo)球體上聯(lián)合剖面視電阻率剖面圖良導(dǎo)球體上聯(lián)合剖面視電阻率剖面圖 高密度電阻率法 1、 基本原理 高密度電法是一種適用于淺層電阻率測(cè) 深剖面法的陳列電阻率勘探方法，以探 測(cè)目標(biāo)體的電性差異為前提進(jìn)行的。數(shù)

16、 據(jù)采集是程序控制自動(dòng)進(jìn)行的，其工作 效率很高，該方法采集數(shù)據(jù)信息量大， 可進(jìn)行層析成象計(jì)算，成圖直觀，可視 性強(qiáng)，采集裝置種類多，儀器輕便。該 方法在不同領(lǐng)域受到廣泛的應(yīng)用。 高密度電阻率法測(cè)量原理圖 集中式程控電極轉(zhuǎn)換器工作原理 高密度電阻率法儀器連接圖 2、工作方法技術(shù) 具體測(cè)量方法為：首先在地面測(cè)線布置一系列等間距電極， 電極通過(guò)多芯電纜連接到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換出 相應(yīng)裝置的電極到儀器上，實(shí)現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量，一個(gè)測(cè)點(diǎn) 觀測(cè)完后，通過(guò)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到下一相鄰測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電極，以 相同方法進(jìn)行該點(diǎn)觀測(cè)，或改變電極間距，實(shí)現(xiàn)不同深度 的測(cè)量，重復(fù)以下觀測(cè)，直到所有不同電極間距的剖面測(cè) 點(diǎn)測(cè)量完

17、為止。 點(diǎn)距的選擇主要依據(jù)探測(cè)精度要求，精度要求越高應(yīng)越小。 最大電極距大小，決定于預(yù)期探測(cè)深度，探測(cè)深度越深， 要求越大，當(dāng)然，由于一條剖面測(cè)點(diǎn)總數(shù)是固定的，因此 當(dāng)極距擴(kuò)大時(shí)，反映不同勘探深度的測(cè)點(diǎn)數(shù)將依次減少。 高密度電法常用排列方式 1、溫納排列（排列） 特點(diǎn)：MN的距離與AB距離保持1:3的關(guān)系即AM=MN=NB 優(yōu)點(diǎn)：深部淺部時(shí)均有較大的一次場(chǎng)電壓VP值，在地面干燥，接地電阻較大， 供電電流較小時(shí)也能有較高的信噪比，地形起伏的造成的干擾也較小。 缺點(diǎn)：由于MN隨AB的增大而相應(yīng)增大，在深部探測(cè)時(shí)分辨率下降。 2、偶極裝置（排列） 特點(diǎn)：電極距離保持等比關(guān)系，即AB=BM=MN 優(yōu)點(diǎn)

18、：對(duì)電阻率差異較小的地質(zhì)體也能有明顯的異常反應(yīng)，分辨率較高。 缺點(diǎn)：地形起伏干擾較大，需要較強(qiáng)的供電電流。 3、施倫貝爾排列排列 特點(diǎn)：供電極距AB增大時(shí)MN保持不變。 優(yōu)點(diǎn)：深度方向上分辨率較高，電阻率的橫向變化對(duì)其影響較小。 缺點(diǎn)：供電極距AB增大時(shí)，MN間一次場(chǎng)電壓VP較低，信噪比下降，干擾較 大時(shí)易出現(xiàn)電阻率負(fù)值。要求接地電阻較小，供電電流較大。 為了解決深度大時(shí)，VP較小情況下，在向深部測(cè)量時(shí)可以改變1次或多次MN 電極的距離，從而增加一次場(chǎng)VP電壓值，提高抗干擾能力。 4、三極AMN排列或MNB排列 特點(diǎn)：供電極距AO或BO增大時(shí)，MN距離保持不變，并有一個(gè)無(wú)窮遠(yuǎn)極。 優(yōu)點(diǎn)：同施倫

19、貝爾方式，在野外工作中若某一個(gè)供電電極遇到障礙物，不能 按四極對(duì)稱裝置進(jìn)行工作時(shí)，可用三極法。 缺點(diǎn)：同施倫貝爾方式。存在一個(gè)無(wú)窮遠(yuǎn)極，工作效率較低。 高密度電法深度、剖面數(shù)計(jì)算方法 1、溫納排列（），偶極排列（），微分排列（） 深度計(jì)算：AB/2=1.5剖面數(shù)電極間距 剖面的點(diǎn)數(shù)或需移動(dòng)的電極數(shù)：n=使用電極數(shù)3剖面數(shù) 最大剖面數(shù)的計(jì)算： 滿足4 使用電極數(shù)3最大剖面數(shù) 0 2、施倫貝爾排列（2）、（四極測(cè)深滾動(dòng)） 深度AB/2=（剖面數(shù)+MN間距數(shù)/2）電極間距 剖面的點(diǎn)數(shù)或需移動(dòng)的電極數(shù)n=使用電極數(shù)-2剖面數(shù)MN間 距數(shù) 最大剖面數(shù)的計(jì)算： 滿足2 + MN間距數(shù) 使用電極數(shù)-2最大剖

20、面數(shù)MN間 距數(shù) 0 3、三級(jí)AMN 或MNB排列 深度AO(BO)=(剖面數(shù)+MN間距數(shù)/2) 電極間距 剖面的點(diǎn)數(shù)(斷面滾動(dòng)總數(shù)或需移動(dòng)的電極數(shù))： n=使用電極數(shù)剖面數(shù)MN間距數(shù) 最大剖面數(shù)的計(jì)算： 最大剖面數(shù)= 使用電極數(shù)MN間距數(shù) 1 高密度電法野外工作流程 1、布極，放電纜。 高密度電法首先要根據(jù)設(shè)計(jì)要求在測(cè)線上拉測(cè)繩或皮尺等間距打 上電極，每一根電極對(duì)應(yīng)一個(gè)電纜節(jié)點(diǎn)，注意電極間距是量出的 地形起伏的斜距。如果間距正好等于電纜的最大道間距，也可先 放電纜，在電纜節(jié)點(diǎn)處打上電極。電極與電纜要連接好，電纜插 頭連接上轉(zhuǎn)換器或主機(jī)。 2、設(shè)置參數(shù)及檢查接地電阻。 電纜電極連接好后，設(shè)置好測(cè)量參數(shù)，應(yīng)用主機(jī)測(cè)量接地電阻功 能，檢查每根電極的接地電阻。一般要求接地電阻小于5K為接 地良好，盡量不要超過(guò)10K，如太大，應(yīng)采取澆水，打深