電法勘探課件

電法勘探工程與環(huán)境地球物理勘探電阻率法什么是電阻率法

電阻率法是以地殼中巖石和礦石的電阻率差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)與研究人工電場(chǎng)的分布規(guī)律達(dá)到解決地質(zhì)勘查的目的。電阻率法是傳導(dǎo)類電法勘探方法之一電阻率法的電場(chǎng)是人工電場(chǎng)電法勘探分類應(yīng)用領(lǐng)域（1）金屬與非金屬礦（2）石油與天然氣（3）水文與工程地質(zhì)（4）煤田電法空間或工作場(chǎng)所

（1）航空電法

（2）地面電法

（3）地下電法

（4）海洋電法電法勘探分類

電法勘探工作原理

以巖、礦石的導(dǎo)電性、電化學(xué)活動(dòng)性(激發(fā)極化特性)、介電性和導(dǎo)磁性的差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，使用專用的儀器設(shè)備，觀測(cè)和研究地下電（磁）場(chǎng)的變化和分布規(guī)律，來(lái)研究地質(zhì)構(gòu)造、尋找有用礦產(chǎn)資源、解決工程、環(huán)境、災(zāi)害等地質(zhì)問(wèn)題的地球物理勘探方法。第一節(jié)電阻率法的理論基礎(chǔ)巖、礦石的電阻率1.電阻率(resistivity)的基本公式電阻(resistance)是表征某一物體導(dǎo)電能力的物理量；其與物體長(zhǎng)度、橫截面積有關(guān)；r為電阻率，是表征巖石導(dǎo)電性的物理量,在數(shù)值上等于該物質(zhì)組成的橫截面積為一平方米、長(zhǎng)度為一米的導(dǎo)體所具有的電阻數(shù)值。電阻率的大小代表著巖石導(dǎo)電的難易程度；巖、礦石的電阻率電阻率的單位電導(dǎo)率

將電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率，用s表示。二、巖石和礦石的電學(xué)性質(zhì)1巖石和礦石的電阻率

1)巖石電阻率的測(cè)定

銅板銅絲

2)巖石的導(dǎo)電方式

巖石的導(dǎo)電方式大致可分為四種：(1)電子導(dǎo)電：金屬、石墨——電阻率低；(2)半導(dǎo)體導(dǎo)電：大多數(shù)金屬硫/氧化物——電阻率低；(3)晶體離子導(dǎo)電：大多數(shù)造巖礦物，石英、云母、方解石等——電阻率高；(4)離子導(dǎo)電：含水礦物——電阻率低；不同種巖石的電阻率一般不同——電法勘探基礎(chǔ)；但不同種礦物電阻率的范圍有可能部分重合——電法勘探的局限性；

二、巖石和礦石的電學(xué)性質(zhì)二、巖石和礦石的電學(xué)性質(zhì)3)影響巖石電阻率的因素

二、巖石和礦石的電學(xué)性質(zhì)沉積巖石電阻率的相互關(guān)系

泥巖或粘土<頁(yè)巖<細(xì)砂巖或粉砂巖<中砂巖<粗砂巖<礫巖。3)影響巖石電阻率的因素(6)巖石電阻率與層理的關(guān)系

層理構(gòu)造是大多數(shù)沉積巖和變質(zhì)巖的典型特征，如砂巖、泥巖、片巖、板巖以及煤層等，它們均由很多薄層相互交替組成。這種巖石的電阻率具有明顯的方向性，即沿層理方向和垂直層理方向巖石的導(dǎo)電性不同，稱為巖石電阻率的各向異性。巖石電阻率的各向異性用各向異性系數(shù)

來(lái)表示.

3)影響巖石電阻率的因素3)影響巖石電阻率的因素代表垂直層理方向上的平均電阻率(橫向電阻率);代表沿層理方向的平均電阻率。（縱向電阻率）

圖1-1-1層狀結(jié)構(gòu)巖石模型以上兩種電阻率是如何得來(lái)的？rn的獲得設(shè)巖石由兩種巖性地層組成，電阻率和厚度分別為：r1,h1和r2,h2Srt的獲得設(shè)巖石由兩種巖性地層組成，厚度和電阻率分別為：r1,h1和r2,h2lbrn和rt

的關(guān)系垂直層理方向的電阻率總是大于沿著層理方向的電阻率！二、穩(wěn)定電流場(chǎng)的基本規(guī)律電位、電場(chǎng)強(qiáng)度與電流密度間的關(guān)系電流密度與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比

j為電流密度矢量,E為電場(chǎng)強(qiáng)度矢量,r為該點(diǎn)巖石的電阻率,s為該點(diǎn)的電導(dǎo)率;

電場(chǎng)強(qiáng)度:單位正電荷在所研究點(diǎn)所受的電場(chǎng)力。

點(diǎn)電源場(chǎng)的建立

為了建立地下電場(chǎng)，將A、B兩個(gè)電極向地下供電，A、B被稱為供電電極；

當(dāng)供電電極大小比供電電極間距小得多時(shí)，可以將兩個(gè)供電電極看成是兩個(gè)“點(diǎn)”，所以將A、B稱為點(diǎn)電源；1.點(diǎn)電源時(shí)的電場(chǎng)一個(gè)點(diǎn)電源時(shí)的電場(chǎng)電流密度

設(shè)在地面A點(diǎn)向地下供電，電流強(qiáng)度為I，地下半空間的電阻率為r。地下距A點(diǎn)距離為R的M點(diǎn)處的電流密度為?j與電流強(qiáng)度I呈正比，與距離平方成反比；

電場(chǎng)強(qiáng)度電壓為標(biāo)量，在此為正值；電場(chǎng)強(qiáng)度為矢量，有方向；電場(chǎng)強(qiáng)度的減小速度要比電壓的減小速度快。電位：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電位在數(shù)值上等于將單位正電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到該點(diǎn)反抗電場(chǎng)力所作的功。M點(diǎn)的電位是將單位正電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中該點(diǎn)所做的功，則：

即：電位值與電流強(qiáng)度I和巖石電阻率r成正比，與A到M點(diǎn)間距離成反比；點(diǎn)電源A(+I)處電位值最大。地表正、負(fù)兩個(gè)點(diǎn)電源的正常電流場(chǎng)疊加原理：當(dāng)多個(gè)點(diǎn)電源同時(shí)存在時(shí)，任意一點(diǎn)M的電位是各電源單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電位之和；任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(或電流密度)是各電源單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度(或電流密度)的向量和。如圖所示，在均勻半空間表面布以電極A和B并分別以+Ⅰ和-Ⅰ向介質(zhì)中供電，根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理，可寫(xiě)出A、B兩個(gè)點(diǎn)電流源在M點(diǎn)形成的電位。2.地表正、負(fù)兩個(gè)點(diǎn)電源的正常電流場(chǎng)主斷面內(nèi)電位及電流分布

為了弄清電流場(chǎng)在地下的分布情況，AB不變，主斷面(A、B連線的中垂面上)電流密度的變化情況。當(dāng)h=0時(shí)，AB中點(diǎn)O處的電流密度用j0表示主斷面內(nèi)電位及電流分布當(dāng)h≠0時(shí)，l大部分電流都集中在近地表地層內(nèi)！主斷面內(nèi)電位及電流分布結(jié)論：當(dāng)h<AB/6時(shí)，jh/j0=85%，因此，在此范圍內(nèi)，可以近似認(rèn)為是均勻場(chǎng)；當(dāng)h=AB時(shí)，jh/j0=8.9%，此時(shí)，如果有異常體存在時(shí)，很難識(shí)別異常；當(dāng)h<AB/2時(shí)，jh/j0>35%，如果有異常體存在時(shí)，可以識(shí)別；因此，勘探深度h<AB/2;主斷面內(nèi)電位及電流分布h不變，jh隨AB的變化規(guī)律:為了探測(cè)100m深處的目標(biāo)體，如何選擇電極距AB？什么時(shí)候jh最大？勘探深度、勘探體積根據(jù)以上討論可以得出以下結(jié)論：①.在地表由A、B供電時(shí)，大部分電流集中于AB附近。AB一定時(shí)，在地表觀測(cè)電場(chǎng)只能反映一定深度的不均勻體；②.欲增加勘探深度，必須加大供電電極距，使更多的電流流入深處。③.在AB連線之間，以中點(diǎn)的電流分布最深，電場(chǎng)最均勻，勘探深度最大。因此，以中點(diǎn)觀測(cè)最佳，可以以最小的電極距達(dá)到最大的勘探深度。 勘探深度：h=AB/2

勘探體積：長(zhǎng)AB、寬AB/2、高AB/23.巖石電阻率的測(cè)定及視電阻率巖石電阻率的測(cè)定巖石電阻率的測(cè)定巖石電阻率的測(cè)定上式中K稱為裝置系數(shù)，單位為米；在均勻、各向同性介質(zhì)中，巖石的電阻率與K、I無(wú)關(guān)；當(dāng)供電電極A、B與測(cè)量電極M、N互換位置時(shí)，測(cè)定的電阻率結(jié)果不變，這一結(jié)論稱作“互換原理”。3.巖石電阻率的測(cè)定及視電阻率非均勻介質(zhì)的地下電流場(chǎng)及視電阻率地電斷面——根據(jù)地下地質(zhì)體電阻率的差異而劃分界線的斷面；非均勻介質(zhì)的地下電流場(chǎng)高阻體:具有向周圍排斥電流的作用;低阻體:具有向其內(nèi)部吸引電流的作用;r2r1非均勻介質(zhì)的地下電流場(chǎng)及視電阻率視電阻率：當(dāng)在電流場(chǎng)的作用范圍內(nèi)巖石不均勻或地形不平坦時(shí)，仍按均勻巖石電阻率的測(cè)定方法，并按電阻率測(cè)定公式計(jì)算出的電阻率值，不再是某一種巖石的電阻率值，而是電流場(chǎng)作用范圍內(nèi)各種巖石電阻率的綜合反映，我們稱之為“視電阻率”，用符rs表示，單位仍為歐姆·米。計(jì)算公式為:電阻率法的實(shí)質(zhì)：rs的變化是與不均勻體的存在密切聯(lián)系的，通過(guò)觀測(cè)和研究rs的變化，來(lái)了解不均勻體存在的情況，這就是電阻率法的實(shí)質(zhì)。視電阻率——在電場(chǎng)有效作用范圍內(nèi)各種地質(zhì)體電阻率的綜合反映。非均勻介質(zhì)的地下電流場(chǎng)及視電阻率視電阻率的定性分析在地形不平坦或地質(zhì)體不均勻時(shí)，視電阻率可表示為：因此，測(cè)定的視電阻率的變化并不一定代表有不均勻地質(zhì)體的存在。有可能是地表不平坦而引起的。非均勻介質(zhì)的地下電流場(chǎng)及視電阻率電極裝置——供電電極A、B與測(cè)量電極M、N的排列形式和移動(dòng)方式稱為電極裝置。視電阻率的影響因素1.不均勻體的電性(地質(zhì)體與圍巖的電性差異)、規(guī)模(相對(duì)于埋深而言)和產(chǎn)狀(走向、傾向、埋深)——目標(biāo)地質(zhì)體屬性的影響；非均勻介質(zhì)的地下電流場(chǎng)及視電阻率2.電極相對(duì)不均勻體的位置(包括裝置形式)，布極方向，極距大小等——觀測(cè)方式的影響；非均勻介質(zhì)的地下電流場(chǎng)及視電阻率3.地形起伏對(duì)視電阻率的影響；1電阻率剖面法2電測(cè)深法3高密度電法第三節(jié)電阻率剖面法當(dāng)保持供電電極距AB不動(dòng)時(shí)，電極系探測(cè)深度一定，移動(dòng)電極系時(shí)就可以反應(yīng)一定深度范圍內(nèi)的地下電阻率的變化情況，這種方法稱之為電阻率剖面法。電阻率剖面法裝置特點(diǎn)：保持供電電極及測(cè)量電極之間的距離不變，幾個(gè)電極同時(shí)沿測(cè)線移動(dòng)；在不同測(cè)點(diǎn)電流場(chǎng)的作用范圍大致不變，因此，在各測(cè)點(diǎn)所觀測(cè)的視電阻率的變化反映地下一定深度和范圍內(nèi)介質(zhì)電阻率的變化；第三節(jié)電阻率剖面法電阻率剖面法的應(yīng)用前提：被勘探對(duì)象必須與圍巖在水平方向上有明顯差異；被勘探對(duì)象相對(duì)于埋深應(yīng)具有一定規(guī)模；干擾水平相對(duì)較低，即被勘探對(duì)象引起的異常能從干擾背景中區(qū)分出來(lái)；沿測(cè)線方向地形起伏不大；第三節(jié)電阻率剖面法電阻率剖面法的分類：聯(lián)合剖面法；中間梯度法；對(duì)稱剖面法；偶極剖面法；電剖面法的應(yīng)用范圍劃分不同巖性陡立的接觸帶、巖脈；追蹤構(gòu)造破碎帶、地下暗河等；第三節(jié)電阻率剖面法電剖面法電極距的選擇原則考慮蓋層的厚度(H)及其電阻率，AO≥3H；地電斷面的產(chǎn)狀、規(guī)模，相鄰地質(zhì)體的影響；其它干擾情況；電剖面法野外工作技術(shù)1.3.1聯(lián)合剖面法聯(lián)合剖面法的特點(diǎn)聯(lián)合剖面法是由兩個(gè)三極裝置組合而成，較其它電剖面法有更為豐富的地質(zhì)信息；聯(lián)合剖面法還具有分辨能力強(qiáng)、異常明顯等優(yōu)點(diǎn)，因此在水文及工程地質(zhì)等調(diào)查中獲得了廣泛的應(yīng)用；由于聯(lián)合剖面法有無(wú)窮遠(yuǎn)極，野外工作中有裝置笨重、受地形影響大等缺點(diǎn)。聯(lián)合剖面法裝置在每一測(cè)點(diǎn)分別用兩個(gè)三極裝置AMN及MNB進(jìn)行觀測(cè)；所得視電阻率分別用rsA和rsB表示，在一條剖面上便可獲得兩條視電阻率曲線；一般將rsA用實(shí)線表示，

rsB用虛線表示；公共電極C被置于遠(yuǎn)離測(cè)線并大于5AO的距離上，稱為“無(wú)窮遠(yuǎn)”極——即相對(duì)于觀測(cè)地段而言，其影響可以忽略。(1)直立接觸面上的聯(lián)合剖面rs曲線沒(méi)有覆蓋層時(shí)兩種巖石直立接觸面上的聯(lián)合剖面法rs曲線形態(tài)，三極排列AMN位于界面不同位置，r1>r2,MN→0AMN在界面左側(cè)遠(yuǎn)離界面時(shí),此時(shí):三極裝置逐漸接近直立接觸面時(shí)(K12<0,d>x)：

因?yàn)镵12<0，MN向界面移動(dòng)過(guò)程中d減小，rs的值增大；當(dāng)d=x時(shí)，即MN剛好在接觸面上時(shí)，視電阻率取極大值，即：當(dāng)A點(diǎn)與MN位于直立接觸面兩側(cè)時(shí)：此時(shí)視電阻率曲線為一平直段，長(zhǎng)度為AM。當(dāng)AMN剛過(guò)直立接觸面時(shí)，有(K21>0)：當(dāng)AMN剛過(guò)界面時(shí)，由于介質(zhì)1為高阻的排拆作用，jMN>j0，所以rs>r2。當(dāng)d=0時(shí)，取極大值2r1r2/(r1+r2)

；隨著d的增大，視電阻率逐漸減小。當(dāng)AMN在界面右側(cè)，遠(yuǎn)離界面時(shí)界面的排拆作用逐漸減小，rs→r2；曲線出現(xiàn)新的漸近線。AMN三級(jí)裝置過(guò)垂直接觸面時(shí)的rsA剖面線r1>r2MN=0MNB三極裝置過(guò)直立接觸面時(shí)，r1>r2,MN→0當(dāng)MNB遠(yuǎn)離界面時(shí)，jMN→j0，rs→r1；曲線出現(xiàn)的漸近線。當(dāng)B逐漸接近界面時(shí)，介質(zhì)2對(duì)電流具有吸引作用，MN的電流密度減小，此時(shí)視電阻率的計(jì)算公式為：即：隨著B(niǎo)接近界面，視電阻率逐漸減??；當(dāng)B在界面上時(shí)，視電阻率取最小值。實(shí)電源與虛電源電流線方向相反！當(dāng)電極B位于介質(zhì)2中，而MN還在介質(zhì)1中時(shí)，有：此時(shí)，視電阻率為一個(gè)常值，視電阻率曲線為平直線。當(dāng)MNB剛過(guò)直立界面時(shí)，由于介質(zhì)1的排拆作用，jMN突然減小，視電阻率突然減小當(dāng)d=0，即MN在界面上時(shí)，視電阻率最小。MNB三級(jí)裝置過(guò)垂直接觸面時(shí)的rsB剖面線r1>r2MN=0rsA和

rsB剖面線疊合結(jié)果圖r1>r2MN=0電極距AB對(duì)曲線異常幅度無(wú)影響，只影響曲線異常的寬度！電極距MN影響曲線異常幅度，對(duì)曲線異常的寬度無(wú)影響！表層浮士對(duì)曲線的影響，r1>r2MN=0浮土越厚,異常幅度越小.兩種巖石直立接觸面上的聯(lián)合剖面法rs曲線形態(tài)rs曲線的特點(diǎn):在距界面很遠(yuǎn)的地方，

rsA和rsB分別趨近于r1和

r2；在界面上，

rsA和rsB分別出現(xiàn)最大值或最小值，并發(fā)生急劇跳躍；在界面兩側(cè)跳躍的幅度與r1/

r2的比值成正比；異常極值的大小不受AO大小的影響，AO大小只影響異常范圍；MN增大時(shí)，rs曲線變得平滑，極值相對(duì)界面位移了MN/2；地表有浮士時(shí)，

rs曲線變得平緩，極值變小，接觸面位于陡曲線上部1/3位置處。直立良導(dǎo)體礦脈對(duì)電流場(chǎng)的屏蔽作用良導(dǎo)礦體吸引電流線，并把電流沿走向和向深部導(dǎo)走，正是這種“屏蔽作用”使點(diǎn)電源電流場(chǎng)產(chǎn)生很大的畸變，可引起明顯的視電阻率異常。直立低阻薄礦脈上聯(lián)合剖面rs曲線曲線關(guān)于礦脈中心對(duì)稱，礦脈寬度等于最大最小值間上部1/3處的連線。(2)

直立良導(dǎo)體上的rs曲線影響良導(dǎo)礦脈上聯(lián)合剖面rs曲線的因素電阻率差異對(duì)rs曲線的影響：礦體電阻率與圍巖電阻率差別倍數(shù)越大，異常越明顯。礦體頂部埋深H對(duì)rs曲線的影響：當(dāng)AO較小時(shí)，H↑，

rsA和rsB兩條曲線分離帶和異常幅度均減小。礦脈走向長(zhǎng)度L和延深長(zhǎng)度d對(duì)rs曲線的影響；極距AO對(duì)rs曲線的影響：當(dāng)AO很小時(shí)，AO↑異常幅度↑；當(dāng)AO增大到一定程度時(shí)，異常幅度不再增大，反而減小。傾斜程度對(duì)rs曲線的影響：MN大小對(duì)rs曲線的影響：MN↓，

rs曲線幅度↑陳同俊ChinaUniv.ofMining&Tech.可以通過(guò)不同極距AB的聯(lián)合剖面視電阻率曲線追蹤傾斜界面。(3)高阻直立礦脈上的rs曲線(1)此時(shí)rsA和rsB曲線關(guān)于高阻礦脈對(duì)稱；(2)曲線相交方式與低阻礦脈時(shí)剛好相反——稱為反交點(diǎn)；AB(3)高阻傾斜礦脈上的rs曲線(3)高阻直立礦脈上的rs曲線特點(diǎn)曲線關(guān)于高阻直礦脈左右對(duì)稱。在礦脈上方出現(xiàn)高阻反交點(diǎn),即;

遠(yuǎn)離交點(diǎn)的供電電極供電時(shí)的視電阻率較小，靠近交點(diǎn)電極供電時(shí)的視電阻率較大。在本例中，交點(diǎn)左側(cè)rsB>rsA，右側(cè)rsB<rsA。交點(diǎn)處的視電阻率rs>圍巖視電阻率r1。當(dāng)高阻礦脈斜時(shí)，交點(diǎn)向下斜方向偏移；傾角越小，不對(duì)稱性越強(qiáng)。隨著極距增大，曲線變得復(fù)雜—大極距時(shí)高阻直立礦脈的rs曲線大極距時(shí)高阻直立礦脈的rs曲線特點(diǎn)：在礦脈左側(cè)，rsA有一不明顯極小值，rsB有一較明顯的極小值和次級(jí)極大值；在礦脈右側(cè)有類似情況，只不過(guò)rsA

和rsB

情況互換。在反交點(diǎn)左側(cè)，rsA和rsB同步上升，在反交點(diǎn)右側(cè)rsA和rsB

同步下降。陳同俊ChinaUniv.ofMining&Tech.不同極距時(shí)球體異常上的視電阻率曲線(4)聯(lián)合剖面法資料解釋及應(yīng)用實(shí)例確定直立巖石接觸面（斷層等）的位置 利用rsA陡度最大處或極小值到極大值幅度的2/3處來(lái)確定。AB(4)聯(lián)合剖面法資料解釋及應(yīng)用實(shí)例追索破碎帶走向,確定傾向在剖面平面圖上，低阻正交點(diǎn)的聯(lián)線即為破碎帶走向；rsA和rsB不對(duì)稱，說(shuō)明破碎帶傾斜，傾向的確定可根據(jù)極小值點(diǎn)大小和不同極距AO時(shí)正交點(diǎn)的偏移方向來(lái)判斷。剖面平面圖：所謂剖面平面圖：將測(cè)線按一定的水平比例尺繪在平面圖上，然后選擇合適的參數(shù)比例尺繪出每條測(cè)線的rs剖面曲線。1.包含異常的剖面分布特點(diǎn);2.包含異常平面上的變化規(guī)律;能直觀地反映整個(gè)測(cè)區(qū)在一定深度范圍內(nèi)電性異常體的分布規(guī)律。ChinaUniv.ofMining&Tech.1—測(cè)線；2—基線；3—測(cè)點(diǎn)；4—曲線；5—

正、反交點(diǎn)；6—低阻正交點(diǎn)異常軸；7—反交點(diǎn)異常軸；8—巖性接觸帶1.3.2對(duì)稱四極剖面法對(duì)稱四極裝置如圖所示因此，可以將對(duì)稱四極裝置看作是兩個(gè)三級(jí)裝置的組合，對(duì)稱四極剖面法的測(cè)量結(jié)果和相同極距聯(lián)合剖面法的測(cè)量結(jié)果存在以下關(guān)系，即：對(duì)稱四極剖面曲線等于相同極距聯(lián)合剖面曲線的平均值。對(duì)稱四極剖面與聯(lián)合剖面曲線的關(guān)系直立低阻體(1)關(guān)于直立低阻體左右對(duì)稱(2)最小視電阻率>r0,<r1對(duì)稱四極剖面法曲線直立接觸面——理論曲線地表有浮土?xí)r實(shí)際曲線對(duì)稱四極剖面法rs曲線定性分析圖高阻突起復(fù)合對(duì)稱四極剖面法對(duì)稱四極剖面法存在的問(wèn)題——多解性

如左圖的中間上升段，可解釋為：高阻基巖的隆起，也可以解釋為低阻基巖的凹陷——多解性。對(duì)稱四極剖面法的缺陷！復(fù)合對(duì)稱四極剖面法復(fù)合對(duì)稱四極剖面法解決方法設(shè)計(jì)兩個(gè)不同極距AB的對(duì)稱四極裝置，并保持測(cè)量電極MN極距不變，同時(shí)使用這兩種對(duì)稱四極裝置進(jìn)行測(cè)量的方法稱為復(fù)合對(duì)稱四極剖面法。比較兩個(gè)不同極距AB的測(cè)量結(jié)果即可解決對(duì)稱四極剖面法的多解性問(wèn)題。設(shè)：大極距AB，視電阻率曲線rs；小極距A’B’，視電阻率曲線rs’。極距↓,視電阻率↓,上部地層電阻率<下部地層，即為高阻隆起！極距↓,視電阻率↑,上部地層電阻率>下部地層，即為低阻凹陷！復(fù)合對(duì)稱四極剖面法應(yīng)用解決地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)（背斜、向斜、斷層位置等）地質(zhì)填圖圈定傾斜煤層的露頭位置等高阻異常？低阻異常？橫穿古河道的對(duì)稱四極剖面rs曲線1—砂礫巖；2—堅(jiān)硬砂巖1.3.3

中間梯度法裝置特點(diǎn)

AB=(70～80)HH浮土厚度

MN=(1/30～1/50)AB工作過(guò)程供電電極AB不動(dòng)，測(cè)量電極MN間距離不變，在AB中部1/3~1/2范圍內(nèi)沿測(cè)線逐點(diǎn)移動(dòng)，觀測(cè)MN間的電位差，并計(jì)算各測(cè)點(diǎn)(MN中點(diǎn))的視電阻率rs=K△U/I。每次測(cè)量時(shí)裝置系數(shù)K相同嗎？1.3.3

中間梯度法由于中間梯度法的裝置系數(shù)K在每一個(gè)測(cè)點(diǎn)都不同，因此，在施工之前應(yīng)將各測(cè)點(diǎn)的K值計(jì)算出來(lái)。中間梯度法rs曲線對(duì)高/低阻礦脈的響應(yīng)特征測(cè)線垂直直立高阻礦脈：高異常；測(cè)線平行直立高阻礦脈：無(wú)異常；測(cè)線過(guò)水平高阻礦脈：無(wú)異常；測(cè)線垂直于低阻薄礦脈：無(wú)異常；rs曲線對(duì)高/低阻礦脈的響應(yīng)特征測(cè)線平行于低阻直立礦脈：低異常；測(cè)線過(guò)水平低阻礦脈：低異常；中間梯度電阻率剖面法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

①最大限度地克服了供電電極附近電性不均勻體的影響，AB大，中間電流場(chǎng)均勻，移動(dòng)AB的次數(shù)少。②rs的變化反映了MN電極附近地下電性的變化。③工作效率高。缺點(diǎn)：

①AB移動(dòng)時(shí)，曲線不連續(xù)；②每點(diǎn)的勘探深度略有變化。中間梯度法主要用來(lái)尋找陡傾的高阻體，如石英脈、偉晶巖脈等。上圖是我國(guó)東北某礦區(qū)采用中間梯度法所得的rs剖面平面圖。圖中兩條連續(xù)的rs高峰值帶就是由石英脈引起的。1.3.4偶極剖面法裝置特點(diǎn)

單邊軸向偶極剖面

oo’為電極距1.3.5

各種電剖面法應(yīng)用范圍和比較探測(cè)的地電斷面優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

聯(lián)合剖面法陡立良導(dǎo)體高阻巖脈接觸面異常幅度大，分辨力強(qiáng)異常曲線清晰（比偶極好）效率低地形影響大對(duì)稱四極剖面法構(gòu)造、基巖起伏、厚巖層、接觸面（普查）異常幅度大，易讀數(shù)輕便、效率高不均勻體、地形干擾小不易發(fā)現(xiàn)陡立良導(dǎo)薄脈異常幅度小中間梯度法陡立高阻礦脈測(cè)接觸面（詳查）不均勻體、地形干擾小效率高勘探深度小不易發(fā)現(xiàn)陡立良導(dǎo)薄脈偶極剖面法良導(dǎo)體、陡立高阻脈接觸面(詳測(cè))異常幅度大，靈敏輕便、效率高假異常大，不易分辨不均勻、地形影響大費(fèi)電1.3.6地形影響及校正地形影響

地形起伏相當(dāng)于在原來(lái)均勻半空間中的地表附近疊加一個(gè)不均勻地電體。 山谷（凹地）———疊加高阻體 山脊————疊加低阻體地形校正地形校正實(shí)例a—地形校正后曲線b—模擬地形影響曲線c—野外實(shí)測(cè)曲線1—白云巖；2—含礦斷層破碎帶二、電測(cè)深法電阻率測(cè)深法：測(cè)量電極MN固定，不斷增大供電電極AB電極距，逐次觀測(cè)。特點(diǎn)：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隨深度增大變化的分布特征。但在實(shí)際測(cè)量中，AB極距不斷加大，測(cè)量電極MN固定不變，UMN

將逐漸小到不可測(cè)，通常要求：1、電阻率測(cè)深法的實(shí)質(zhì)電阻率測(cè)深大多采用對(duì)稱四極裝置特點(diǎn)：AM=BN，取MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙

2、電測(cè)深曲線水平二層電測(cè)深曲線類型

G型：D型：

水平三層電測(cè)深曲線類型圖H型:Q型:A型:K型:水平二層電測(cè)深曲線量板及其使用水平三層電測(cè)深曲線量板3、電測(cè)深曲線的解釋（1）電測(cè)深曲線類型分析（2）電測(cè)深曲線特征研究（3）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4、電測(cè)深定性圖件的繪制及解釋（1）曲線類型圖（2）等視電阻率斷面圖（3）等視電阻率平面圖5、電測(cè)深法的應(yīng)用

電阻率測(cè)深的應(yīng)用

電阻率測(cè)深斷面圖1-粘土；2-泥灰?guī)r；3-巖溶泥灰?guī)r4-砂層；5-粘土；6-電阻率等值線7-斷層；8-煤層第四節(jié)高密度電法1、高密度電法原理2、高密度測(cè)量系統(tǒng)3、數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換4、Res2dinv反演方法及步驟5、物理模擬6、高密度電阻率的野外工作7、高密度電法應(yīng)用1、高密度電法原理高密度電法原理是以常規(guī)直流電阻率法為基礎(chǔ)，在探測(cè)斷面上同時(shí)布置多個(gè)電極(如60或120個(gè))，由人工向地下發(fā)送電流，使地下形成穩(wěn)定的電流場(chǎng)，通過(guò)自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換裝置對(duì)所布設(shè)的斷面進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄的一種物探方法。

圖2-2-1高密度電法系統(tǒng)示意圖1、高密度電法原理1、高密度電法原理高密度電阻率法與常規(guī)電法相比較有以下特點(diǎn)：1．電極布設(shè)一次完成，減少了因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，為野外數(shù)據(jù)的快速采集和自動(dòng)測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。2．能有效地進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測(cè)量，因而可獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。3．野外數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化，不僅采集速度快，而且避免了由于手工操作所出現(xiàn)的錯(cuò)誤。4．對(duì)資料進(jìn)行反演處理，通過(guò)彩色分階顯示使地質(zhì)異常更加突出更加直觀。5．與傳統(tǒng)的電阻率法相比，高密度電阻率法效率高，信息豐富，解釋方便。1、高密度電法原理三電位電極系是將溫納四極、隅極及微分裝置按一定方式組合后所構(gòu)成的一種統(tǒng)一測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)在實(shí)際測(cè)量時(shí)，只須利用電極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、便可將每四個(gè)相鄰電極進(jìn)行一次組合。從而在一個(gè)測(cè)點(diǎn)便可獲得多種電極排列的測(cè)量參數(shù)。圖2-1三電位電極系點(diǎn)距x=1m，極距a=2·x，隔離系數(shù)n=2

1.1、高密度電阻率法的裝置形式1、高密度電法原理1.2視參數(shù)及特點(diǎn)1.2.1視電阻率參數(shù)各裝置形式的視電阻率公式，分別為：

式中、、分別為α、β、γ三種排列的視電阻率。1、高密度電法原理對(duì)于溫納四極排列，也可增設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)極，從而增加聯(lián)合三極測(cè)深的測(cè)量方式，相應(yīng)的視電阻率參數(shù)的計(jì)算公式為：；

1、高密度電法原理各裝置形式的視電阻率之間的關(guān)系為：1、高密度電法原理1、高密度電法原理圖1-1-3

在同一地電模型上方視電阻率參數(shù)及視比值參數(shù)λ的斷面等值線圖1、高密度電法原理（2）比值參數(shù)Ts：另一類比值參數(shù)是直接利用三電位電極系的測(cè)量結(jié)果并將其加以組合而構(gòu)成的，考慮到三電位電極系中三種視參數(shù)的分布規(guī)律，我們選擇并設(shè)計(jì)了以偶極和微分兩種電極排列的測(cè)量結(jié)果為基礎(chǔ)的一類比值參數(shù).1、高密度電法原理地下石林模型上方視電阻率及視比值參數(shù)斷面等值線圖2、高密度測(cè)量系統(tǒng)DUK-2A型高密度電法儀--重慶地質(zhì)儀器廠高密度電法儀是普通的電測(cè)儀＋電極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，為多電極測(cè)量系統(tǒng)。

2、高密度測(cè)量系統(tǒng)--AGI大多數(shù)電測(cè)儀與電極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分開(kāi)2002年12月份，美國(guó)的AGI公司出品的一款新儀器才將電測(cè)量主機(jī)與開(kāi)關(guān)單元結(jié)合在一起.近年來(lái)，我國(guó)陸續(xù)出現(xiàn)這種結(jié)合高密度電法儀器，體積小，重量輕。內(nèi)置電極開(kāi)關(guān)箱2、高密度測(cè)量系統(tǒng)--E60D型高密度電法儀3、數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換原始數(shù)據(jù)格式DUK-2fix-1 2003.10.28 10:201800.0411616031552316.43 25.52 49.87302.64 25.01 45.64363.32 29.23 43.75375.04 28.18 43.49瑞典格式溫納剖面法0.041552100.06 0.04 38.030.1 0.04 45.570.14 0.04 40.570.18 0.04 40.860.22 0.04 42.220.26 0.04 42.180.3 0.04 42.87李曉琴格式37.438.4936.2838.7737.1637.9538.0936.5239.7136.8438.2839.2237.0638.1538.9936.2939.5337.44E60D型數(shù)據(jù)采集軟件E60D型高密度電法儀采集軟件為EMS2008.EXE，該軟件具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)文件存盤、數(shù)據(jù)文件的回放調(diào)用等功能。如果測(cè)線較長(zhǎng)，可以設(shè)置拼接采集方式，即根據(jù)拼接要求，系統(tǒng)自動(dòng)選擇起止測(cè)點(diǎn)并提示移動(dòng)電纜條數(shù)，以達(dá)到節(jié)省時(shí)間便于操作的目的。另外，該軟件還可以設(shè)定隔離系數(shù)（層數(shù)）范圍，以及設(shè)定使用電極數(shù)等靈活的采集功能E60D型數(shù)據(jù)采集軟件E60D型高密度電法儀可直接保存所需數(shù)據(jù)格式文件在保存時(shí)自動(dòng)存了兩種數(shù)據(jù)格式，分別為儀器可調(diào)用的txt格式和Res2dinv數(shù)據(jù)格式dat，需要注意的軟件默認(rèn)的文件名為數(shù)據(jù)保存時(shí)的時(shí)間：時(shí)分秒_年_月_日，因此建議在野外記錄好班報(bào)。4、Res2dinv反演—算法圓滑約束最小二乘法使得大數(shù)據(jù)量下的計(jì)算速度較常規(guī)最小二乘法快10倍以上，且占用內(nèi)存較少。4、Res2dinv反演--步驟A、運(yùn)行RES2DINV點(diǎn)擊[開(kāi)始][程序][Res2dinv][Res2dinv]，運(yùn)行RES2DINV程序。B、調(diào)入數(shù)據(jù)點(diǎn)擊[file][Readdatafile],屏幕提示輸入數(shù)據(jù)文件(RES2DINV格式)名,選中轉(zhuǎn)換的RESD2DINV格式文件,再點(diǎn)擊[打開(kāi)],該文件即被調(diào)入。4、Res2dinv反演--步驟C、反演點(diǎn)擊[Inversion][Least-squaresinversion],RES2DINV軟件便開(kāi)始用默認(rèn)反演參數(shù)對(duì)調(diào)入的高密度視電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行反演,屏幕顯示出反演過(guò)程,反演過(guò)程依數(shù)據(jù)量大小可能要花幾分鐘～十幾分鐘時(shí)間,請(qǐng)耐心等待。直到屏幕底行出現(xiàn)“InversionCompleted”,表明反演過(guò)程結(jié)束。屏幕上顯示出反演結(jié)果圖件。4、Res2dinv反演--步驟D、保存反演圖件點(diǎn)擊[print][SaveScreenasPCXorbmpfile],屏