东华理工大学电法勘探二

勘查地球物理概论第三章电法勘探复习几个基本概念一、什么是电法勘探：它是以岩、矿石的电学性质（如导电性）差异为基础，通过观测和研究与这些电性差异有关的（天然或人工)电场或电磁场分布规律来查明地下地质构造及有用矿产的一种物探方法，称为“电法”。二、电阻率法：电阻率法是传导类电法勘探方法之一。建立在地壳中各种岩矿石具有各种导电性差异的基础上，通过观测和研究与这些差异有关的天然电场或人工电场的分布规律，从而达到查明地下构造或者寻找有用矿产的目的。三、地电断面：根据地下地质体电阻率的差异而划分界限的断面。地电断面与地质断面可能一致，也可能不一致。四、均匀各向同性半空间1.假定地面为水平的，其上部为空气2.假定介质充满地下半空间3.地下介质的电阻率处处相等，乡下无限延深空气0地面五、电极和点电源点电源：电极入土深度与几何尺寸与其观测距相比小得多点电源：供电电极视为点电极时的供电电源单极点电源：一个点电源的电场，观测场仅考虑A极，忽略B极两个异性点电源两个异性点源场的叠加（电位为标量叠加；电场强度为矢量叠加；电流密度为矢量叠加）六、装置与装置系数装置：供电电极（A、B）及测量电极（M、N）的排列形式和移动方式装置系数k:表征各电极空间位置的物理量，单位m,kIVkBNBMANAMk11112(a)二级装置；(b)三级装置；(c)联合剖面装置；(d)对称四级装置；(e)偶极装置；(f)中间梯度装置；(g)电测深装置七、电阻率：SI制中电阻率ρ单位：Ω·m（欧姆·米）影响因素：（1）矿物成分、含量及结构；（2）岩矿石的孔隙度、湿度；（3）水溶液矿化度（4）温度（5）压力（6）构造层的影响slRlsRIlS七、视电阻率（1）：当地表不水平或者地下电阻率分布不均匀时（存在两种或者两种以上介质），仍然采用前述均匀介质中的供电方式及测量方式，仍由公式计算“电阻率值”，此时的电阻率是在电场作用范围内，各种眼眶视电阻率的综合反映，为ρsSI制中视电阻率ρs单位：Ω·m(欧姆·米)五、视电阻率（2）测量公式：微分形式：IVksMNMNsjj0j0为地下介质均匀时的电流密度；jMN为MN电流间的实际电流密度；ρMN为MN电流间的真电阻率影响因素：（1）电极装置类型及电极距（2）测点位置（装置相对于地质体的位置）（3）电场作用范围内地质体的分布（形状、大小埋深、厚度及相互关系）（4）地质体实际电阻率的大小（5）地形起伏第一节电阻率法三、电剖面法装置特点：各电极间距离保持不变，使整个或部分装置沿着测线移动，逐个测量视电阻率的值。所得到的ρs曲线是反映测线下某一深度范围内不同电性物质沿水平方向的分布情况。分类：电阻率法联合剖面法中间梯度法对称剖面法偶极剖面法在测量时，C极固定不动，AMNB见保持距离不变，四个极沿测线同时移动，逐点进行测量，测点为M、N的中点O。每个点测量两次，得到两个ρs值由于C极为无穷远极，它在处产生的电位很小，故可忽略不计，因此，联合剖面法的电场可视为一个“点电源”的电场。（一）联合剖面法1.装置特点及ρs公式AO=BOMO=NOOC5AOAAMNASIUkBBMNBBSIUk（AMN∞）（∞MNB）MNANAMkkBA22.联合剖面法ρs曲线特征分析讨论直立低阻薄脉上联合剖面法ρs曲线特征由图可见：①在直立良导薄脉顶部上方，与相交，且（围岩）②交点左侧交点右侧，此交点称为联合剖面法的“正交点”（或低阻交点）；③与曲线对称，交点两侧，两条曲线明显张开ASBSASAS1S交点BSASBSBS当薄脉为直立高阻脉时：联合剖面法曲线ρs曲线有图。两条曲线也有一交点，但交点左侧，交点右侧，此交点称为联合剖面法的“反交点”；且反交点不明显，而且两条曲线近于重合。BSASBSAS当薄脉倾斜时：曲线不对称，交点两侧两条曲线所围的面积不相等。薄脉向两条曲线所谓面积较大的一侧倾斜。S在实际工作中，常采用不同极距的联合剖面曲线交点的位移来判断脉状体的倾向3.实测曲线的分析及处理上面所讨论的理想情况（如地形水平、围岩电性均匀）下的联合剖面ρs曲线的特征。然而实际的情况是复杂的，当围岩电性不均匀，就会引起ρMN的变化；地形起伏可引起jMN的变化，造成ρS曲线的复杂度。如纯的地形起伏使得联合剖面曲线出现“正交点”（山谷）或“反交点”（山脊地形），在解释中应引起注意。4.应用联合剖面法主要用于探测产状陡倾的良导薄脉（矿脉、断层、含水破碎带）及良导球状矿体。(二)中间梯度法1.装置特点及ρs公式：采用四级AMNB装置，A、B供电，M、N两电极测量，供电电极距AB很大，MN=（1/50～1/30）AB工作时,A、B固定不动M、N在AB中部（1/2～1/3）AB范围内同时移动，逐点进行测量，测点为MN的中点IUkMNsBNBMANAMk11112K不是恒定的，而是逐点变化的由图可见：中间梯度法主要用来寻找陡倾的高阻薄脉（如石英脉、伟晶岩脉等）原因：在均匀场中，高阻体的屏蔽作用比较明显，排斥电流使其汇聚于地表附近，使jMN急剧增加，致使ρs曲线上升，形成突出的高峰。而低阻薄脉易于让电流垂直通过，只使jMN发生很小的变化，故ρs异常不明显。特点分析：（1）利用均匀场（2）工作效率高（一线供电，多线测量）（三）对称剖面法1.装置形式及ρs公式A、B、M、N四个电极排列在一条直线上，并且相对于MN的中点O对称分布，AO=BO,NO=MO,AMNB又称为“对称四极剖面法”IUkMNsMNANAMk还可以对称与“O”再增加两个供电电极A’和B’，且ABA’B’该装置称为“复合对称四极剖面法”。利用该装置可以了解同一剖面上两种深度范围内导电性有差异的地质体的分布情况。为了便于分析对称剖面法的ρs曲线，首先将对称四极剖面法与中间梯度法和联合剖面法作一比较。从“场的特点”看：对称剖面法与中间梯度法都属于两个异性点电源的场，测量电极都位于剖面的中部，属均匀场，ρs异常曲线的特点与中间梯度法类似。但ρs曲线比中间梯度的曲线复杂、生产效率低些。)(21BsAsABs※因此，一般能有中间梯度法解决的问题，就不用对称四级剖面法。根据场的叠加原理，一张名对称剖面法的ρSAB为联合剖面发两个视电阻率（ρSA和ρSB）的值的平均值，即：由图可见：显然低阻薄脉上的对称剖面法ρｓ异常不如联合剖面法的异常反应明显。因此，一般不用对称四极剖面法寻找低阻的薄脉状地质体。上右图为两种不同电阻率的岩层接触带上对称四极剖面法ρs曲线。曲线1：为A、B过小，ρs主要反映覆盖层的电阻率；曲线2：为A、B过大，即使测点距离接触面很远时，接触面另一侧岩石以对曲线产生影响，使得曲线中间的倾斜部分很长，难以准确判断接触带位置。曲线3：为A、B极距合适，ρs曲线变化明显，可根据曲线的拐点位置来确定接触带的位置，在探测基岩起伏以及地下只有一个典型界面的背脊或向斜构造时，往往在不同的地质情况下得到类似的对称四极剖面法ρs曲线.①判断基岩相对覆盖层是高阻还是低阻②根据大极居曲线形态勾画基岩起伏利用复合对称四极剖面法有助于解决基底的起伏问题。若基底为高阻向斜，ρSA‘B’曲线在ρSAB曲线的下方；若基底为低阻向斜，ρSA‘B’曲线在ρSAB曲线的上方；这是因为小极距时ρSA‘B‘曲线反映较浅处岩层的电性情况。2.对称四极剖面法的实际应用※用“对称剖面法”研究覆盖层下的基岩起伏（向斜或背斜）和对水文、工程地质提供有关疏松层中电性不均匀体的分布以及疏松层下的地质构造、划分接触带、寻找厚岩层（矿体）等。应用实例例一：用对称四极剖面法寻找地下古河道某古河道两侧以及下部岩石由砂粘土组成，电阻率较低。而古河床中充填的沙卵石则为高阻。例2.用复合对称四极剖面法确定基岩的相对起伏某地为查明基岩起伏以便为工程地质提供有用资料，为此做了对称四极剖面法见下图。