電法第二章3課件

第二章垂向電測深法

本章提要(…)

§1對稱四極電測深法的基本原理§2電測深野外工作方法和技術(shù)§3電測深資料的定性解釋§4電測深資料的定量解釋

主要掌握：電測深法基本原理電測深曲線類型典型地電斷面的等視電阻率斷面圖電測深資料的解釋第二章垂向電測深法本章提要(…)主要掌握：電測深1§1對稱四極電測深法的基本原理

電測深全稱為“電阻率垂向測深法”，它是研究垂向地質(zhì)構(gòu)造的重要地球物理方法。

電測深法基本裝置有三種：

(a)對稱四極（b）三極（c）偶極電測深

AMNBAMNABMNB

∞

電測法基本假設(shè)條件：地面水平，地下電性層層面水平，厚度大，各層間電阻率差異明顯，各層內(nèi)電阻率均勻，淺部沒有明顯的屏蔽層（高阻或低阻），層次不能太多。§1對稱四極電測深法的基本原理電測深全稱為“電阻率垂向測2將每次所測的值繪制在坐標系中：縱坐標表示ρs值，橫坐標表示AB/2，由于電測法是假設(shè)地面水平，地下電性層層面水平，厚度大，各層間電阻率差異明顯，各層內(nèi)電阻率均勻，淺部沒有明顯的屏蔽層（高阻或低阻），層次不能太多。

§1對稱四極電測深法的基本原理電測深法基本原理圖A3

A2

A1MNB1B2B3電測深法實質(zhì)：

改變供電電極距控制測量深度由淺入深測量，獲得測點處垂向上電阻率變化沿測線定性和定量解釋獲得各測線地電斷面資料；全區(qū)測線綜合分析獲得水平、垂直各向變化綜合資料將每次所測的值繪制在坐標系中：縱坐標表示ρs值，橫坐標表示A3繪制在雙對數(shù)坐標系中的電測深曲線繪制在雙對數(shù)坐標系中的電測深曲線4一、水平層狀分布的地電斷面和電測深曲線類型A、均勻半空間情況電測深曲線是一條平行于橫軸的直線。B、二層情況

D型曲線和G型曲線C、三層情況

H型、K型、A型、Q型D、四層情況

可組合為：HA、HK、KH、KQ、AA、AQ、QQ、QH八種E、多層情況多層命名方法原則：第一個字母是前三層曲線類型，第二個字母是去除第一層的曲線，依次類推不同類型的電測深曲線ρsρ1AB/2ρ1一、水平層狀分布的地電斷面和電測深曲線類型不同類型的電測深曲5二層電測深曲線示意圖AB/2<<h1極距小，測深淺極距中，測深中極距大，測深大AB/2>>h1二層電測深曲線示意圖AB/2<<h1極距小，測深淺極距中，測6性質(zhì)二層曲線上升或下降最陡段(即過拐點切線)的斜率為12

的函數(shù)。所有G型曲線過拐點之切線皆通過第一層特征點

O1(h1，1)。2的G型曲線尾段漸近線是與橫坐標軸呈45o交角的一條傾斜直線

AB/2>>h112<112>112值大，曲線陡，表明s隨極距變化大12愈小，曲線中段愈陡，s隨極距變化愈大O1(h1,1)AB/2<<h1性質(zhì)AB/2>>h112<112>112值大，曲線陡，7當ρ2→∞時，曲線為與橫軸成45度夾角的上升直線。因為ρ2→∞，故電流不能進入第二層高阻絕緣介質(zhì)層，只能全部集中在ρ1層中，當AB足夠大時電流線平行地表均勻分布，MN附近可視為均勻場，可以認為全部電流穿過r＝AB/2，高為h1的圓柱表面。根據(jù)電場疊加理論：均勻半無限空間內(nèi)兩個異性點電源場電流密度為：當ρ2→∞時，曲線為與橫軸成45度夾角的上升直線。因為ρ8當ρs=1時，縱向電導值為AB/2；當ρs=ρ1時，第一層埋深h1值為AB/2。當ρs=1時，縱向電導值為AB/2；9顯然，s曲線上，s值等于1的點對應(yīng)的極距即為h1方法1：直接讀取S1，1方法2：直接讀取h1的讀圖法當ρ2→∞時，第一層埋深h1的兩種求法及依據(jù)顯然，s曲線上，s值等于1的點對應(yīng)的極距即為h1方法110三層電測深曲線H型、K型、Q型、A型h2ρ2ρsAB/2h1ρ1h3ρ3H型（ρ1>ρ2<ρ3）ρ3ρ1ρ2h3ρ3K型（ρ1<ρ2>ρ3）ρsAB/2h1ρ1h2ρ2ρ2ρ1ρ3h3ρ3ρsAB/2h1ρ1h2ρ2Q型（ρ1>ρ2>ρ3）ρ1ρ2ρ3h3ρ3ρsAB/2h1ρ1h2ρ2A型（ρ1<ρ2<ρ3）ρ3ρ2ρ1三層電測深曲線h2ρ2ρsAB/2h1ρ1h3ρ113的三層水平地層對應(yīng)的H型及A型三層曲線尾段和2的二層曲線尾段具有相同的性質(zhì)——尾段漸近線是與橫坐標軸呈45o交角的傾斜直線尾支漸近線與s=1的橫坐標交點為一二層縱向電導和S12

h1，1h2，2

32,3,v2AB/2≥h1≥h1+h2>>h1+h2<<h12=2/13=3/2v2=h2/h1相對厚度相對電阻率三層曲線中低中高上升下降3的三層水平地層對應(yīng)的H型及A型三層曲線尾段和212三層電測深曲線的等值性理論上實踐中電測深曲線根據(jù)電場分布的唯一性定理地電斷面層參數(shù)確定一一對應(yīng)一組層參數(shù)對應(yīng)唯一一條電測深曲線不同層參數(shù)對應(yīng)不同的電測深曲線參數(shù)不同而形狀相同的H型(或A型)曲線，其第二層的縱向電導

相同參數(shù)不同而形狀相同的K型(或Q型)曲線，其第二層的橫向電阻

相同中間層的等值性三層電測深曲線的等值性理論上實踐中電測深曲線根據(jù)電場分布的唯13S等值S等值14T等值T等值152<3縱向電導2>3橫向電阻第二層中的電流近似與層面平行，其對地中電流分布所起的作用，主要由該層的縱向電導S2所決定

第二層中的電流近似與層面垂直，其對地中電流分布所起的作用，主要由該層的橫向電阻T2所決定

等值現(xiàn)象的物理實質(zhì)S等值T等值2<3縱向電導2>3橫向電阻第二層中的電流近似與層面16等值性范圍與v2有關(guān)。v2值愈小，第二層愈薄，等值性作用范圍愈寬若h2很大，s曲線中段可達到s=2漸近值，此時無等值性等值性范圍還和12，23值有關(guān)。其值與1相差愈大，等值范圍也愈大三層曲線的等值性在電測深曲線的定量解釋中有十分重要的意義等值性范圍其中：v2=h2/h112=ρ2/ρ1等值性范圍與v2有關(guān)。v2值愈小，第二層愈薄，等值性作用范圍17曲線形狀決定于相對電阻率12，23及相對厚度v2；曲線在坐標系中的位置決定于第一層的特征點O1(h1，1)。曲線前支和尾段均有漸近線：前支漸近線為s＝1的水平直線；尾段漸近線與3值有關(guān)；3為有限值，尾段以s=3的水平直線為漸近線，3時，尾段漸近線為與橫軸呈45o交角的傾斜直線。三層曲線的前半段與層參數(shù)為1，h1，2的二層曲線相近；后半段與第一、二層的代替層和基巖所組成的二層曲線相近。H、A型三層曲線具有S等值性；K、Q型三層曲線具有T等值性。三層曲線的性質(zhì)曲線形狀決定于相對電阻率12，23及相對厚度v2；曲線在18理論曲線量板坐標系：雙對數(shù)坐標系中函數(shù)表達式：

二層曲線量板理論曲線量板坐標系：雙對數(shù)坐標系中函數(shù)表達式：二層曲線量板19理論曲線量板坐標系：雙對數(shù)坐標系中函數(shù)表達式：

三層曲線量板理論曲線量板坐標系：雙對數(shù)坐標系中函數(shù)表達式：三層曲20多層電測深曲線命名示意圖通常將三層以上的水平地層斷面統(tǒng)稱為n層斷面相應(yīng)的電測深曲線成為n層曲線

n層曲線類型命名方法：一般將其逐段分成(n-2)個三層曲線，將各三層曲線的類型符號按順序組合起來，就是n層曲線類型。n層曲線總共有2n-1種曲線類型。如，四層曲線有8種類型，五層曲線共有16種類型，……。多層電測深曲線命名示意圖通常將三層以上的水平地層斷面統(tǒng)稱為n21四層電測深曲線四層電測深曲線22n層曲線形狀決定于各相對電阻率和相對厚度n層曲線在坐標系中的位置決定于第一層特征點O1(h1,1)n層電曲線的首、尾也分別有漸近線。首支漸近線為s=1的水平直線；尾支漸近線與n有關(guān)，n為有限值，尾段以s=n的水平直線為漸近線；n，尾段漸近線為45o傾斜直線，其與s=1的橫坐標軸交點之橫坐標為基巖以上所有(n-1)層地層的縱向電導之和，稱為總縱向電導S,有n層曲線性質(zhì)n層曲線可分段看成三層曲線的組合。各個三層單元曲線所具有的等值性同樣會反映到整個n層曲線中來。如HAK型五層電測深曲線具有S2、S3、和T4等值性。n層曲線形狀決定于各相對電阻率和相對厚度n層曲線性質(zhì)n層曲線23A、傾斜界面上的電測深曲線

兩種電阻率地層的分界面為傾斜；電測深曲線形狀與12及界面傾角有關(guān)，還與布極方向有關(guān)

B、球體上的電測深曲線

電測深曲線較水平層復雜。曲線形態(tài)與有限形體的導電性有關(guān)，還與測深點位置和拉線方向有關(guān)。

非水平層的電測深曲線A、傾斜界面上的電測深曲線非水平層的電測深曲線24A、傾斜界面上的電測深曲線AB平行傾斜地層走向曲線形狀與二層水平斷面s曲線相似，難區(qū)分；曲線左支與水平層曲線相似，漸近線為1，據(jù)此可求得h—測點到傾斜面的垂直距離。曲線右支s值比同參數(shù)水平層曲線右支低得多。A、傾斜界面上的電測深曲線AB平行傾斜地層走向252不再有與橫軸成45o角的漸近線。而是趨于某一有限的s值。角增大，s值變小，這是由于高阻介質(zhì)排斥電流作用逐漸減弱的結(jié)果。2不再有與橫軸成45o角的漸近線。而是趨于某一有限的26AB垂直傾斜地層走向

2尾支曲線超過45o上升；理論計算表明，對于高阻分界面2，水平層理論解釋傾斜層實測曲線，界面傾角愈大，解釋結(jié)果誤差也愈大。若傾角小于20o，當作水平層解釋誤差不會超過20%。AB垂直傾斜地層走向27垂直分界面電測深曲線——傾斜層傾角為90oAB平行接觸面布極

1>21<2AB/2<<D=D>10D垂直分界面電測深曲線——傾斜層傾角為90oAB平行接觸面布極28AB垂直接觸面布極AB/2<<D1<21>2=0.5D=D極大值極小值>10DAB/2<D，平行接觸面布極的畸變小于垂直界面布極；AB/2極距很大(>10D)，恰相反，平行界面布極的畸變大得多，若2為低阻，畸變更大。布極方向與界面斜交時，曲線形狀變化介于上述兩者之間AB垂直接觸面布極AB/21<21>2=0.5D=D29B、球體上的電測深曲線球體電阻率2＝0，球心埋深h0＝2r0AB布極方向保持與AB與球心對稱Y布極方向平行測點與球心在地面投影點的連線2層曲線形狀3層曲線形狀2層曲線形狀尾支漸近線不同簡單視電阻率反映的是AB/6電極距的深度s極小與球心重合最好

認識：在有限大小的地質(zhì)體上進行電測深時，電測深曲線較水平層復雜。曲線形態(tài)不僅與有限形體的導電性有關(guān)，還與測深點位置和布極方向有關(guān)。B、球體上的電測深曲線球體電阻率2＝0，球心埋深h0＝2r30A、起伏地形上的電測深曲線

B、各向異性介質(zhì)電測深曲線

復雜條件下的電測深曲線A、起伏地形上的電測深曲線復雜條件下的電測深曲線31A、起伏地形上的電測深曲線極大值3aaA、起伏地形上的電測深曲線極大值3aa323aa3aa33認識：山脊地形影響大于山谷地形同一地形，垂直地形走向布極的地形異常較平行走向布極時為大，且前者隨極距變化的幅度大，而后者隨極距變化較平穩(wěn)。斜坡中部測點的地形異常較小，山頂或谷底測點異常最大。地形異常主要出現(xiàn)在AB/2小于3a的極距上。

平行走向布極，主要出現(xiàn)在AB/2<a的極距；垂直走向布極，極大值出現(xiàn)在AB/2等于a附近。

AB/2>3a后，無論山脊或山谷，無論平行或垂直地形走向布極，地形異常均很小。認識：34B、各向異性介質(zhì)電測深曲線電阻率幾何平均值非各向同性系數(shù)將非各向同性介質(zhì)水平層電測深曲線按照均勻各向同性水平層狀電測深曲線進行解釋時，所得電阻率為各層電阻率的幾何平均值m1、m2、…，各層厚度為1h1、2h2、…。各層厚度分別除以相應(yīng)非各向同性系數(shù)后，方可得到真厚度。B、各向異性介質(zhì)電測深曲線電阻率幾何平均值非各向同性系數(shù)35一、測區(qū)和測網(wǎng)密度的選擇二、電極距的選擇1、供電電極距AB的選擇2、測量電極距MN的選擇三、幾種主要干擾和消除的辦法

§2電測深野外工作和技術(shù)一、測區(qū)和測網(wǎng)密度的選擇§2電測深野外工作和技術(shù)36一、測區(qū)測網(wǎng)的選擇野外工作首先確定測區(qū)位置、范圍和測網(wǎng)密度。測區(qū)范圍一般應(yīng)大于被勘探地質(zhì)體所在構(gòu)造單元的分布范圍，以保證勘測資料中平面和剖面上有完整的反映。測線方向應(yīng)盡可能垂直于地層或者構(gòu)造的走向。二、電極距的選擇

1、供電電極距AB的選擇（1）最小AB/2的選擇必須保證首支漸近線（ρs→ρ1）明顯。即AB/2min＜h1；（2）最大AB/2的選擇必須保證曲線完整反映最大勘探深度的目的層或基底標志層，且尾支漸近線至少有三個極距點控制。最大電極距要大于探測層埋深H，即AB/2max＞H。（3）相鄰兩個供電電極距之比通常為0.5～1.5。一、測區(qū)測網(wǎng)的選擇野外工作首先確定測區(qū)位置、范圍和測網(wǎng)37

2、測量電極距AB的選擇測量電極距MN的選擇：AB/3≥MN≥AB/30

一般取MN/AB為1/10或1/52、測量電極距AB的選擇一般取MN/AB為1/1038三、測區(qū)測網(wǎng)的選擇

1、接地電阻2、電極極化

3、漏電問題

4、游散電流干擾三、測區(qū)測網(wǎng)的選擇1、接地電阻39§3電測深資料的定性解釋一、定性解釋

是定量解釋和推斷地質(zhì)成果的基礎(chǔ)，其正確性直接關(guān)系到定量解釋的結(jié)果和地質(zhì)結(jié)論的可靠性。包括：對電性資料的研究，由鉆孔資料和孔邊測深曲線對比。繪制和分析各種定性解釋圖件，等ρs斷面圖，ρs曲線類型圖等。二、定量解釋主要任務(wù)是分析和研究勘探區(qū)的電測深曲線和地質(zhì)剖面之間的關(guān)系，并結(jié)合已知的地質(zhì)、鉆探和測井資料對定性圖件綜合分析，得到結(jié)論。量板法—運用理論曲線對電測深曲線進行對比求解的方法。在已知各層電阻率和厚度的水平層狀地電斷面上，根據(jù)電測深的理論計算公式，計算出許多理論曲線，把它們按層數(shù)和斷面類型分類組成曲線簇及曲線冊叫做“量板”?！?電測深資料的定性解釋一、定性解釋量板法—運用理論40水文電測深曲線的定性分析一、曲線類型分析1、第四系含水層電測深曲線2、基巖含水構(gòu)造在電測深曲線上的反映二、電測深曲線特征分析水文電測深曲線的定性分析一、曲線類型分析41第四紀松散沉積層中，一般干砂、礫石層電阻率最高，砂土、粉砂土、亞粘土次之，粘土電阻率最低。水文地質(zhì)條件發(fā)生變化時，規(guī)律會發(fā)生變化，高礦化度水的礫石層比含淡水砂層電阻率要低很多。第四紀含水層電測深曲線類型第四紀松散沉積層中，一般干砂、礫石層電阻率最高，砂土、粉砂土42第四系含水砂礫石層在電測深曲線上的反映有時為低阻層有時為高阻層，具體則由勘探區(qū)的水文地質(zhì)條件以及含水層與上、下巖層電阻的相對差異所決定。第四系含水砂礫石層在電測深曲線上的反映有時為低43灰?guī)r中的含水巖溶裂隙在電測深曲線尾支漸近線上，可呈現(xiàn)小幅度的波狀或臺階狀的畸變?；?guī)r中的含水巖溶裂隙在電測深曲線尾支漸近線上，可呈現(xiàn)小幅度的44電測深曲線特征包括：首尾支漸近線、漸近線分離點的位置、極值點橫縱坐標、尾支漸近線與橫軸的夾角、曲線異常的幅度及寬度等。

電測深曲線特征分析由電測深曲線首、尾支漸近線可以確定出第一層和最后一層的電阻率值。在工程地質(zhì)勘察中，通過首支漸近線的變化可以了解表層巖層的均勻性。在勘察巖溶水的工作中，研究尾支漸近線的變化規(guī)律可以推斷巖溶裂隙發(fā)育程度及含水性。若尾支漸近線呈450正常上升，說明巖溶裂隙不發(fā)育；若尾支漸近線在一定范圍的相鄰測點中有規(guī)律出現(xiàn)畸變，或者與橫軸夾角發(fā)生有規(guī)律性的變化，則說明可能有含水巖溶裂隙的存在。電測深曲線特征包括：首尾支漸近線、漸近線分離點45

常用定性圖的編制與解釋

常用定性圖的編制與解釋46電測深曲線類型圖編制方法曲線類型圖是由地電斷面的性質(zhì)決定的。編制方法：一、在工作區(qū)測點分布平面圖的各測點位置處，繪制該點縮小了的電測深曲線，并在首尾部注明實測視電阻率值；二、在測點旁邊標注相應(yīng)電測深曲線類型符號電測深曲線類型圖編制方法曲線類型圖是由地電斷面的性質(zhì)決定的。47電法第二章3課件48等視電阻率斷面圖編制方法等視電阻率斷面圖反映測線剖面橫向和縱向上電性變化趨勢，是電測深資料解釋中必備的圖件之一。等視電阻率斷面圖繪制方法：以測點為橫坐標，AB/2為縱坐標，把每個測點上各電極距觀測的視電阻率值標注在相應(yīng)當AB/2處，然后采用插值法，將視電阻率值相等的點連成互不相交的圓滑曲線即可。測點AB/22015253030352525203010等視電阻率斷面圖編制方法等視電阻率斷面圖反映測線49視電阻率斷面圖——s等值線斷面圖不等厚低阻層不等厚低阻層視電阻率斷面圖——s等值線斷面圖不等厚低阻層不等厚低阻層50高阻透鏡體不等厚高阻層高阻透鏡體不等厚高阻層51垂直單界面高阻直立薄脈高阻一側(cè)等值線密垂直單界面高阻直立薄脈高阻一側(cè)等值線密52傾斜單界面低阻直立厚脈傾斜單界面低阻直立厚脈53等視電阻率、等S平面圖編制方法等視電阻率平面圖反映測區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地層（含水層）分布情況，是電測深資料解釋中必備的圖件之一。等視電阻率平面圖繪制方法：

將測點繪制在測區(qū)工作比例尺平面圖上，在測點旁標注一定電極距（即AB/2）觀測的視電阻率值，然后采用插值法，將視電阻率值相等的點連成互不相交的圓滑曲線即可。電極距AB/2的選擇與勘探深度有關(guān)，主要應(yīng)使含水層和含水構(gòu)造、基巖起伏等勘探目的大構(gòu)造形態(tài)或分布規(guī)律在圖中能夠清晰反映出來。等視電阻率、等S平面圖編制方法等視電阻率平面圖反54縱向電導S剖面圖縱向電導S平面圖-等S圖測點測線縱向電導S剖面圖縱向電導S平面圖-等S圖測點測線55S值的變化反映高阻基底的起伏情況。S值越小，基底埋深越淺，S值越大，基底埋深越深。S值的變化反映高阻基底的起伏情況。56電測深曲線的定量解釋§4電測深資料的定量解釋方法：量板法、圖解法、數(shù)值解法一、理論量板法（1）二層曲線的解釋

由量板上的十字點（坐標原點）在實測曲線坐標系中求??；由實測曲線的漸近線讀出。當實測曲線和某一理論曲線重合時，由該曲線的模數(shù)μ2計算出ρ2，即ρ2＝μ2*ρ1。實測曲線理論量板ρs/ρ1AB/2h1AB/2ρ1ρsh1電測深曲線的定量解釋§4電測深資料的定量解釋方法：量板法57理論量板ρs/ρ1AB/2h1(1,1)二層曲線的解釋理論量板ρs/ρ1AB/2h1AB/2logρ1ρslogh1以s/1~AB/2h1為坐標的量板與以s~AB/2為坐標的實測曲線形態(tài)完全相同，只是前者相對后者有一位移，橫軸移動了logh1，縱軸移動了log1。由量板原點讀出h1,1讀取量板曲線模求出2=1也可從右端漸近線讀出2實測曲線AB/2logρ1ρslogh1log2理論量板ρs/ρ1AB/2h1(1,1)二層曲線的解釋理論量58(2)三層曲線的解釋方法1、用二層量板解釋三層曲線的首支，即用十字點法求出h1、ρ1，ρ3可由實測曲線尾支求出；2、

計算參數(shù)，選擇量板

μ2＝ρ2/ρ1，μ3＝ρ3/ρ2

3、求中間層厚度h2

當實測曲線的μ2值與量板上所選量板的μ2*相等，即μ2＝μ2*時，則h2＝υ*.h1當μ2≠μ2*時，則按以下校正公式求取H、A型曲線公式校正：h2＝μ2/μ2*.υ*.h1K、Q型曲線公式校正：h2＝μ2*/μ2.υ*.h1電測深曲線的定量解釋其中：μ2—實測曲線計算的參數(shù)μ2*—所選量板的參數(shù)υ*—實測曲線和理論曲線完全重合時，理論曲線上的參數(shù)。(2)三層曲線的解釋方法電測深曲線的定量解釋其中：59電測深曲線的定量解釋二、圖解法1、用圖解法解釋尾部呈45°漸進線的二層曲線。解釋方法：由首支漸近線求ρ1，尾支求S1，然后求h1。2、由首尾支漸進線交點的橫坐標求h1。為什么漸近線交點和與坐標軸的交點是S1和h1（S和H）？3、平均電阻率法S＝H/ρm（H＝h1+h2+h3+……

hn）H＝S*ρm（H深度由測井資料已知）AB/2ρs45°S電測深曲線的定量解釋二、圖解法3、平均電阻率法AB/2ρs460當ρ2→∞時，曲線為與橫軸成45度夾角的上升直線求h1的方法：縱向電導法和圖解法∵∴2、圖解法當ρ2→∞時，曲線為與橫軸成45度夾角的上升直線61應(yīng)用實例已知ρ2＝12Ω.m的H型實測曲線，求解地電斷面參數(shù)（1）將實測H型曲線左支與D型二層曲線量板對比，由量板上的十字點（坐標原點）在實測曲線坐標系中求取h1和ρ1；（2）由尾支45度漸近線得ρ3→

∞，計算μ2；（3）選擇三層量板中與μ2最接近的量板，將實測曲線與理論曲線對比，求取υ，計算出第二層厚度。S2＝12Ω.m45o應(yīng)用實例已知ρ2＝12Ω.m的H型實測曲線，求解地電斷面參數(shù)62物理探測儀器煤礦水害探測

物理探測儀器煤礦水害探測

63BMNA等電位面電力線點電源

I代表電流源場的大?。ˋ），U代表觀測點測量電位的大?。╒），R代表電流源到觀測點之間的距離（m），ρ代表均勻全空間的視電阻率（Ω·m）。均勻全空間情況下，電位與距離成反比，與均勻空間的電阻率成正比。點電源在均勻全空間其電力線呈射線狀發(fā)散，點電源場的等電位面分布形態(tài)呈以電流源為球心的球面。BMNA等電位面電力線點電源I代表電流源場的大小641、三極超前探測原理1、三極超前探測原理65“球殼”理論“球殼”理論66超前探測施工設(shè)計布置示意圖圖超前探測施工設(shè)計布置示意圖圖67三極超前交匯三極超前交匯68超前探測距離=接收電極布置距離-5×電極距（米）

=[（n-1）×a]-5×a

=（n-6）×a（米）超前探測距離=接收電極布置距離-5×電極距（米）69探測掘進頭前方含水斷層帶在鶴壁十礦575主巷南段進行的堵頭超前探測，采用了三級空間交匯探測法，測量供電電極a1、a2、a3間距4m，a1距迎頭30m，接收電極MN間距為4米，異常在７、２８、３６m.探測掘進頭前方含水斷層帶在鶴壁十礦575主巷南段進行的堵頭超70電法第二章3課件71實習三超前探測試驗設(shè)計設(shè)計要求：1、預(yù)報深度巷道前方200米距離內(nèi)水文構(gòu)造帶2、繪制電測深超前探測工程布置圖3、電極間距設(shè)計為5米4、計算實際探測深度、供電電極數(shù)和測量電極數(shù)目（至少）5、計算出前三個測點對應(yīng)供電電極序號和測量電極序號實習三超前探測試驗設(shè)計設(shè)計要求：72第二章垂向電測深法

本章提要(…)

§1對稱四極電測深法的基本原理§2電測深野外工作方法和技術(shù)§3電測深資料的定性解釋§4電測深資料的定量解釋

主要掌握：電測深法基本原理電測深曲線類型典型地電斷面的等視電阻率斷面圖電測深資料的解釋第二章垂向電測深法本章提要(…)主要掌握：電測深73§1對稱四極電測深法的基本原理

電測深全稱為“電阻率垂向測深法”，它是研究垂向地質(zhì)構(gòu)造的重要地球物理方法。

電測深法基本裝置有三種：

(a)對稱四極（b）三極（c）偶極電測深

AMNBAMNABMNB

∞

電測法基本假設(shè)條件：地面水平，地下電性層層面水平，厚度大，各層間電阻率差異明顯，各層內(nèi)電阻率均勻，淺部沒有明顯的屏蔽層（高阻或低阻），層次不能太多。§1對稱四極電測深法的基本原理電測深全稱為“電阻率垂向測74將每次所測的值繪制在坐標系中：縱坐標表示ρs值，橫坐標表示AB/2，由于電測法是假設(shè)地面水平，地下電性層層面水平，厚度大，各層間電阻率差異明顯，各層內(nèi)電阻率均勻，淺部沒有明顯的屏蔽層（高阻或低阻），層次不能太多。

§1對稱四極電測深法的基本原理電測深法基本原理圖A3

A2

A1MNB1B2B3電測深法實質(zhì)：

改變供電電極距控制測量深度由淺入深測量，獲得測點處垂向上電阻率變化沿測線定性和定量解釋獲得各測線地電斷面資料；全區(qū)測線綜合分析獲得水平、垂直各向變化綜合資料將每次所測的值繪制在坐標系中：縱坐標表示ρs值，橫坐標表示A75繪制在雙對數(shù)坐標系中的電測深曲線繪制在雙對數(shù)坐標系中的電測深曲線76一、水平層狀分布的地電斷面和電測深曲線類型A、均勻半空間情況電測深曲線是一條平行于橫軸的直線。B、二層情況

D型曲線和G型曲線C、三層情況

H型、K型、A型、Q型D、四層情況

可組合為：HA、HK、KH、KQ、AA、AQ、QQ、QH八種E、多層情況多層命名方法原則：第一個字母是前三層曲線類型，第二個字母是去除第一層的曲線，依次類推不同類型的電測深曲線ρsρ1AB/2ρ1一、水平層狀分布的地電斷面和電測深曲線類型不同類型的電測深曲77二層電測深曲線示意圖AB/2<<h1極距小，測深淺極距中，測深中極距大，測深大AB/2>>h1二層電測深曲線示意圖AB/2<<h1極距小，測深淺極距中，測78性質(zhì)二層曲線上升或下降最陡段(即過拐點切線)的斜率為12

的函數(shù)。所有G型曲線過拐點之切線皆通過第一層特征點

O1(h1，1)。2的G型曲線尾段漸近線是與橫坐標軸呈45o交角的一條傾斜直線

AB/2>>h112<112>112值大，曲線陡，表明s隨極距變化大12愈小，曲線中段愈陡，s隨極距變化愈大O1(h1,1)AB/2<<h1性質(zhì)AB/2>>h112<112>112值大，曲線陡，79當ρ2→∞時，曲線為與橫軸成45度夾角的上升直線。因為ρ2→∞，故電流不能進入第二層高阻絕緣介質(zhì)層，只能全部集中在ρ1層中，當AB足夠大時電流線平行地表均勻分布，MN附近可視為均勻場，可以認為全部電流穿過r＝AB/2，高為h1的圓柱表面。根據(jù)電場疊加理論：均勻半無限空間內(nèi)兩個異性點電源場電流密度為：當ρ2→∞時，曲線為與橫軸成45度夾角的上升直線。因為ρ80當ρs=1時，縱向電導值為AB/2；當ρs=ρ1時，第一層埋深h1值為AB/2。當ρs=1時，縱向電導值為AB/2；81顯然，s曲線上，s值等于1的點對應(yīng)的極距即為h1方法1：直接讀取S1，1方法2：直接讀取h1的讀圖法當ρ2→∞時，第一層埋深h1的兩種求法及依據(jù)顯然，s曲線上，s值等于1的點對應(yīng)的極距即為h1方法182三層電測深曲線H型、K型、Q型、A型h2ρ2ρsAB/2h1ρ1h3ρ3H型（ρ1>ρ2<ρ3）ρ3ρ1ρ2h3ρ3K型（ρ1<ρ2>ρ3）ρsAB/2h1ρ1h2ρ2ρ2ρ1ρ3h3ρ3ρsAB/2h1ρ1h2ρ2Q型（ρ1>ρ2>ρ3）ρ1ρ2ρ3h3ρ3ρsAB/2h1ρ1h2ρ2A型（ρ1<ρ2<ρ3）ρ3ρ2ρ1三層電測深曲線h2ρ2ρsAB/2h1ρ1h3ρ833的三層水平地層對應(yīng)的H型及A型三層曲線尾段和2的二層曲線尾段具有相同的性質(zhì)——尾段漸近線是與橫坐標軸呈45o交角的傾斜直線尾支漸近線與s=1的橫坐標交點為一二層縱向電導和S12

h1，1h2，2

32,3,v2AB/2≥h1≥h1+h2>>h1+h2<<h12=2/13=3/2v2=h2/h1相對厚度相對電阻率三層曲線中低中高上升下降3的三層水平地層對應(yīng)的H型及A型三層曲線尾段和284三層電測深曲線的等值性理論上實踐中電測深曲線根據(jù)電場分布的唯一性定理地電斷面層參數(shù)確定一一對應(yīng)一組層參數(shù)對應(yīng)唯一一條電測深曲線不同層參數(shù)對應(yīng)不同的電測深曲線參數(shù)不同而形狀相同的H型(或A型)曲線，其第二層的縱向電導

相同參數(shù)不同而形狀相同的K型(或Q型)曲線，其第二層的橫向電阻

相同中間層的等值性三層電測深曲線的等值性理論上實踐中電測深曲線根據(jù)電場分布的唯85S等值S等值86T等值T等值872<3縱向電導2>3橫向電阻第二層中的電流近似與層面平行，其對地中電流分布所起的作用，主要由該層的縱向電導S2所決定

第二層中的電流近似與層面垂直，其對地中電流分布所起的作用，主要由該層的橫向電阻T2所決定

等值現(xiàn)象的物理實質(zhì)S等值T等值2<3縱向電導2>3橫向電阻第二層中的電流近似與層面88等值性范圍與v2有關(guān)。v2值愈小，第二層愈薄，等值性作用范圍愈寬若h2很大，s曲線中段可達到s=2漸近值，此時無等值性等值性范圍還和12，23值有關(guān)。其值與1相差愈大，等值范圍也愈大三層曲線的等值性在電測深曲線的定量解釋中有十分重要的意義等值性范圍其中：v2=h2/h112=ρ2/ρ1等值性范圍與v2有關(guān)。v2值愈小，第二層愈薄，等值性作用范圍89曲線形狀決定于相對電阻率12，23及相對厚度v2；曲線在坐標系中的位置決定于第一層的特征點O1(h1，1)。曲線前支和尾段均有漸近線：前支漸近線為s＝1的水平直線；尾段漸近線與3值有關(guān)；3為有限值，尾段以s=3的水平直線為漸近線，3時，尾段漸近線為與橫軸呈45o交角的傾斜直線。三層曲線的前半段與層參數(shù)為1，h1，2的二層曲線相近；后半段與第一、二層的代替層和基巖所組成的二層曲線相近。H、A型三層曲線具有S等值性；K、Q型三層曲線具有T等值性。三層曲線的性質(zhì)曲線形狀決定于相對電阻率12，23及相對厚度v2；曲線在90理論曲線量板坐標系：雙對數(shù)坐標系中函數(shù)表達式：

二層曲線量板理論曲線量板坐標系：雙對數(shù)坐標系中函數(shù)表達式：二層曲線量板91理論曲線量板坐標系：雙對數(shù)坐標系中函數(shù)表達式：

三層曲線量板理論曲線量板坐標系：雙對數(shù)坐標系中函數(shù)表達式：三層曲92多層電測深曲線命名示意圖通常將三層以上的水平地層斷面統(tǒng)稱為n層斷面相應(yīng)的電測深曲線成為n層曲線

n層曲線類型命名方法：一般將其逐段分成(n-2)個三層曲線，將各三層曲線的類型符號按順序組合起來，就是n層曲線類型。n層曲線總共有2n-1種曲線類型。如，四層曲線有8種類型，五層曲線共有16種類型，……。多層電測深曲線命名示意圖通常將三層以上的水平地層斷面統(tǒng)稱為n93四層電測深曲線四層電測深曲線94n層曲線形狀決定于各相對電阻率和相對厚度n層曲線在坐標系中的位置決定于第一層特征點O1(h1,1)n層電曲線的首、尾也分別有漸近線。首支漸近線為s=1的水平直線；尾支漸近線與n有關(guān)，n為有限值，尾段以s=n的水平直線為漸近線；n，尾段漸近線為45o傾斜直線，其與s=1的橫坐標軸交點之橫坐標為基巖以上所有(n-1)層地層的縱向電導之和，稱為總縱向電導S,有n層曲線性質(zhì)n層曲線可分段看成三層曲線的組合。各個三層單元曲線所具有的等值性同樣會反映到整個n層曲線中來。如HAK型五層電測深曲線具有S2、S3、和T4等值性。n層曲線形狀決定于各相對電阻率和相對厚度n層曲線性質(zhì)n層曲線95A、傾斜界面上的電測深曲線

兩種電阻率地層的分界面為傾斜；電測深曲線形狀與12及界面傾角有關(guān)，還與布極方向有關(guān)

B、球體上的電測深曲線

電測深曲線較水平層復雜。曲線形態(tài)與有限形體的導電性有關(guān)，還與測深點位置和拉線方向有關(guān)。

非水平層的電測深曲線A、傾斜界面上的電測深曲線非水平層的電測深曲線96A、傾斜界面上的電測深曲線AB平行傾斜地層走向曲線形狀與二層水平斷面s曲線相似，難區(qū)分；曲線左支與水平層曲線相似，漸近線為1，據(jù)此可求得h—測點到傾斜面的垂直距離。曲線右支s值比同參數(shù)水平層曲線右支低得多。A、傾斜界面上的電測深曲線AB平行傾斜地層走向972不再有與橫軸成45o角的漸近線。而是趨于某一有限的s值。角增大，s值變小，這是由于高阻介質(zhì)排斥電流作用逐漸減弱的結(jié)果。2不再有與橫軸成45o角的漸近線。而是趨于某一有限的98AB垂直傾斜地層走向

2尾支曲線超過45o上升；理論計算表明，對于高阻分界面2，水平層理論解釋傾斜層實測曲線，界面傾角愈大，解釋結(jié)果誤差也愈大。若傾角小于20o，當作水平層解釋誤差不會超過20%。AB垂直傾斜地層走向99垂直分界面電測深曲線——傾斜層傾角為90oAB平行接觸面布極

1>21<2AB/2<<D=D>10D垂直分界面電測深曲線——傾斜層傾角為90oAB平行接觸面布極100AB垂直接觸面布極AB/2<<D1<21>2=0.5D=D極大值極小值>10DAB/2<D，平行接觸面布極的畸變小于垂直界面布極；AB/2極距很大(>10D)，恰相反，平行界面布極的畸變大得多，若2為低阻，畸變更大。布極方向與界面斜交時，曲線形狀變化介于上述兩者之間AB垂直接觸面布極AB/21<21>2=0.5D=D101B、球體上的電測深曲線球體電阻率2＝0，球心埋深h0＝2r0AB布極方向保持與AB與球心對稱Y布極方向平行測點與球心在地面投影點的連線2層曲線形狀3層曲線形狀2層曲線形狀尾支漸近線不同簡單視電阻率反映的是AB/6電極距的深度s極小與球心重合最好

認識：在有限大小的地質(zhì)體上進行電測深時，電測深曲線較水平層復雜。曲線形態(tài)不僅與有限形體的導電性有關(guān)，還與測深點位置和布極方向有關(guān)。B、球體上的電測深曲線球體電阻率2＝0，球心埋深h0＝2r102A、起伏地形上的電測深曲線

B、各向異性介質(zhì)電測深曲線

復雜條件下的電測深曲線A、起伏地形上的電測深曲線復雜條件下的電測深曲線103A、起伏地形上的電測深曲線極大值3aaA、起伏地形上的電測深曲線極大值3aa1043aa3aa105認識：山脊地形影響大于山谷地形同一地形，垂直地形走向布極的地形異常較平行走向布極時為大，且前者隨極距變化的幅度大，而后者隨極距變化較平穩(wěn)。斜坡中部測點的地形異常較小，山頂或谷底測點異常最大。地形異常主要出現(xiàn)在AB/2小于3a的極距上。

平行走向布極，主要出現(xiàn)在AB/2<a的極距；垂直走向布極，極大值出現(xiàn)在AB/2等于a附近。

AB/2>3a后，無論山脊或山谷，無論平行或垂直地形走向布極，地形異常均很小。認識：106B、各向異性介質(zhì)電測深曲線電阻率幾何平均值非各向同性系數(shù)將非各向同性介質(zhì)水平層電測深曲線按照均勻各向同性水平層狀電測深曲線進行解釋時，所得電阻率為各層電阻率的幾何平均值m1、m2、…，各層厚度為1h1、2h2、…。各層厚度分別除以相應(yīng)非各向同性系數(shù)后，方可得到真厚度。B、各向異性介質(zhì)電測深曲線電阻率幾何平均值非各向同性系數(shù)107一、測區(qū)和測網(wǎng)密度的選擇二、電極距的選擇1、供電電極距AB的選擇2、測量電極距MN的選擇三、幾種主要干擾和消除的辦法

§2電測深野外工作和技術(shù)一、測區(qū)和測網(wǎng)密度的選擇§2電測深野外工作和技術(shù)108一、測區(qū)測網(wǎng)的選擇野外工作首先確定測區(qū)位置、范圍和測網(wǎng)密度。測區(qū)范圍一般應(yīng)大于被勘探地質(zhì)體所在構(gòu)造單元的分布范圍，以保證勘測資料中平面和剖面上有完整的反映。測線方向應(yīng)盡可能垂直于地層或者構(gòu)造的走向。二、電極距的選擇

1、供電電極距AB的選擇（1）最小AB/2的選擇必須保證首支漸近線（ρs→ρ1）明顯。即AB/2min＜h1；（2）最大AB/2的選擇必須保證曲線完整反映最大勘探深度的目的層或基底標志層，且尾支漸近線至少有三個極距點控制。最大電極距要大于探測層埋深H，即AB/2max＞H。（3）相鄰兩個供電電極距之比通常為0.5～1.5。一、測區(qū)測網(wǎng)的選擇野外工作首先確定測區(qū)位置、范圍和測網(wǎng)109

2、測量電極距AB的選擇測量電極距MN的選擇：AB/3≥MN≥AB/30

一般取MN/AB為1/10或1/52、測量電極距AB的選擇一般取MN/AB為1/10110三、測區(qū)測網(wǎng)的選擇

1、接地電阻2、電極極化

3、漏電問題

4、游散電流干擾三、測區(qū)測網(wǎng)的選擇1、接地電阻111§3電測深資料的定性解釋一、定性解釋

是定量解釋和推斷地質(zhì)成果的基礎(chǔ)，其正確性直接關(guān)系到定量解釋的結(jié)果和地質(zhì)結(jié)論的可靠性。包括：對電性資料的研究，由鉆孔資料和孔邊測深曲線對比。繪制和分析各種定性解釋圖件，等ρs斷面圖，ρs曲線類型圖等。二、定量解釋主要任務(wù)是分析和研究勘探區(qū)的電測深曲線和地質(zhì)剖面之間的關(guān)系，并結(jié)合已知的地質(zhì)、鉆探和測井資料對定性圖件綜合分析，得到結(jié)論。量板法—運用理論曲線對電測深曲線進行對比求解的方法。在已知各層電阻率和厚度的水平層狀地電斷面上，根據(jù)電測深的理論計算公式，計算出許多理論曲線，把它們按層數(shù)和斷面類型分類組成曲線簇及曲線冊叫做“量板”?！?電測深資料的定性解釋一、定性解釋量板法—運用理論112水文電測深曲線的定性分析一、曲線類型分析1、第四系含水層電測深曲線2、基巖含水構(gòu)造在電測深曲線上的反映二、電測深曲線特征分析水文電測深曲線的定性分析一、曲線類型分析113第四紀松散沉積層中，一般干砂、礫石層電阻率最高，砂土、粉砂土、亞粘土次之，粘土電阻率最低。水文地質(zhì)條件發(fā)生變化時，規(guī)律會發(fā)生變化，高礦化度水的礫石層比含淡水砂層電阻率要低很多。第四紀含水層電測深曲線類型第四紀松散沉積層中，一般干砂、礫石層電阻率最高，砂土、粉砂土114第四系含水砂礫石層在電測深曲線上的反映有時為低阻層有時為高阻層，具體則由勘探區(qū)的水文地質(zhì)條件以及含水層與上、下巖層電阻的相對差異所決定。第四系含水砂礫石層在電測深曲線上的反映有時為低115灰?guī)r中的含水巖溶裂隙在電測深曲線尾支漸近線上，可呈現(xiàn)小幅度的波狀或臺階狀的畸變?；?guī)r中的含水巖溶裂隙在電測深曲線尾支漸近線上，可呈現(xiàn)小幅度的116電測深曲線特征包括：首尾支漸近線、漸近線分離點的位置、極值點橫縱坐標、尾支漸近線與橫軸的夾角、曲線異常的幅度及寬度等。

電測深曲線特征分析由電測深曲線首、尾支漸近線可以確定出第一層和最后一層的電阻率值。在工程地質(zhì)勘察中，通過首支漸近線的變化可以了解表層巖層的均勻性。在勘察巖溶水的工作中，研究尾支漸近線的變化規(guī)律可以推斷巖溶裂隙發(fā)育程度及含水性。若尾支漸近線呈450正常上升，說明巖溶裂隙不發(fā)育；若尾支漸近線在一定范圍的相鄰測點中有規(guī)律出現(xiàn)畸變，或者與橫軸夾角發(fā)生有規(guī)律性的變化，則說明可能有含水巖溶裂隙的存在。電測深曲線特征包括：首尾支漸近線、漸近線分離點117

常用定性圖的編制與解釋

常用定性圖的編制與解釋118電測深曲線類型圖編制方法曲線類型圖是由地電斷面的性質(zhì)決定的。編制方法：一、在工作區(qū)測點分布平面圖的各測點位置處，繪制該點縮小了的電測深曲線，并在首尾部注明實測視電阻率值；二、在測點旁邊標注相應(yīng)電測深曲線類型符號電測深曲線類型圖編制方法曲線類型圖是由地電斷面的性質(zhì)決定的。119電法第二章3課件120等視電阻率斷面圖編制方法等視電阻率斷面圖反映測線剖面橫向和縱向上電性變化趨勢，是電測深資料解釋中必備的圖件之一。等視電阻率斷面圖繪制方法：以測點為橫坐標，AB/2為縱坐標，把每個測點上各電極距觀測的視電阻率值標注在相應(yīng)當AB/2處，然后采用插值法，將視電阻率值相等的點連成互不相交的圓滑曲線即可。測點AB/22015253030352525203010等視電阻率斷面圖編制方法等視電阻率斷面圖反映測線121視電阻率斷面圖——s等值線斷面圖不等厚低阻層不等厚低阻層視電阻率斷面圖——s等值線斷面圖不等厚低阻層不等厚低阻層122高阻透鏡體不等厚高阻層高阻透鏡體不等厚高阻層123垂直單界面高阻直立薄脈高阻一側(cè)等值線密垂直單界面高阻直立薄脈高阻一側(cè)等值線密124傾斜單界面低阻直立厚脈傾斜單界面低阻直立厚脈125等視電阻率、等S平面圖編制方法等視電阻率平面圖反映測區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地層（含水層）分布情況，是電測深資料解釋中必備的圖件之一。等視電阻率平面圖繪制方法：

將測點繪制在測區(qū)工作比例尺平面圖上，在測點旁標注一定電極距（即AB/2）觀測的視電阻率值，然后采用插值法，將視電阻率值相等的點連成互不相交的圓滑曲線即可。電極距AB/2的選擇與勘探深度有關(guān)，主要應(yīng)使含水層和含水構(gòu)造、基巖起伏等勘探目的大構(gòu)造形態(tài)或分布規(guī)律在圖中能夠清晰反映出來。等視電阻率、等S平面圖編制方法等視電阻率平面圖反126縱向電導S剖面圖縱向電導S平面圖-等S圖測點測線縱向電導S剖面圖縱向電導S平面圖-等S圖測點測線127S值的變化反映高阻基底的起伏情況。S值越小，基底埋深越淺，S值越大，基底埋深越深。S值的變化反映高阻基底的起伏情況。128電測深曲線的定量解釋§4電測深資料的定量解釋方法：量板法、圖解法、數(shù)值解法一、理論量板法（1）二層曲線的解釋

由量板上的十字點（坐標原點）在實測曲線坐標系中求取；由實測曲線的漸近線讀出。當實測曲線和某一理論曲線重合時，由該曲線的模數(shù)