物探常规电法勘探--地大

1、1 1、地球物理勘探、地球物理勘探(查查) 2 物探方法能查明地质构造的原因物探方法能查明地质构造的原因 3 地球物理勘探方法的特点地球物理勘探方法的特点 1。组成地壳的各种岩石必须具有不同的物组成地壳的各种岩石必须具有不同的物 理性质理性质(有差异有差异)； 2。必须使用专门的仪器在地表或地下接收。必须使用专门的仪器在地表或地下接收 信号；信号； 4 2、物探方法简介、物探方法简介 重力勘探重力勘探 磁法勘探磁法勘探 电法勘探电法勘探 地震勘探地震勘探 地球物理测井地球物理测井 地热勘探地热勘探 第一章 电法勘探 电法勘探的分类（1） 实质：实质：以岩、矿石之间电磁学性质及电化学性质以岩、矿

2、石之间电磁学性质及电化学性质 差异为基础，通过观测和研究电差异为基础，通过观测和研究电(磁磁)场在地场在地 下的分布规律，探查地质构造和矿产资源下的分布规律，探查地质构造和矿产资源 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、田和煤田、金属非金属矿产、地下水、 工程地质和环境勘察等。工程地质和环境勘察等。 第一节 电法勘探基础知识 一、岩层的电阻率 1、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

3、关，它是衡量物质导电能力 的物理量。不同岩石的电阻率变化范围很大，常温 下可从10-8m变化到1015m，与岩石的导电方式 不同有关。 S L R 岩石的电阻率岩石的电阻率 ： 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102 105 m。 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100101 m， 砂岩的砂岩的电阻率电阻率 变化范围变化范围102 103 m。 （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

4、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。 两个点电源的等位线和电流线两个点电源的等位线和电流线 (a)地面电极位置地面电极位置 (b)平面图平面图 (c)剖面图剖面图 地下人工电场的建立 2、电流在地下的分布规律 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 电流密度随深度的变化 hI /I 三 、电阻率法的基本原理 1、岩、矿石电阻率的测定、岩、矿石电阻率的测

5、定 岩、矿石电阻率的测定：岩、矿石电阻率的测定：由电阻定义及欧姆定律，由电阻定义及欧姆定律， 得：得： 均匀大地电阻率的测定：均匀大地电阻率的测定： 当地表由两个异性点电源当地表由两个异性点电源A（+I）、）、B（-I）供电时，地表测点）供电时，地表测点 M、N处的电位：处的电位： L S I U L RS MN )( ) 11 ( 2 ) 11 ( 2 BNAN I U BMAM I U N M M、N两点的电位差：两点的电位差： 令：令： 则均匀大地电阻率为：则均匀大地电阻率为： 式中，式中，K为装置系数为装置系数。 ) 1111 ( 2BNBMANAM I UUU NMMN BNBMAN

6、AM K 1111 2 I U K MN 2、视电阻率、视电阻率 若进行测量的地段地下岩石电性分布不均匀时，若进行测量的地段地下岩石电性分布不均匀时， 上式计算出的电阻率称为视电阻率，它不是岩上式计算出的电阻率称为视电阻率，它不是岩 石的真电阻率，是地下岩石电性不均匀体的综石的真电阻率，是地下岩石电性不均匀体的综 合反映，通常以合反映，通常以 s s表示：表示： I U K MN s 视电阻率与地电断面性质的关系视电阻率与地电断面性质的关系 (a)均匀介质均匀介质 (b)围岩中赋存良导矿体围岩中赋存良导矿体 (c)围岩中赋存高阻岩体围岩中赋存高阻岩体 第二节 电测深法 一、地电断面的概念 由不

7、同电性层所构成的断面。 通过供电极的不同距离来探测不同深度 地层的视电阻率。 二、电测深法装置 二极装置（二极装置（AM）：）： 特点：将特点：将B、N极置于极置于“无穷远无穷远”处接地。取处接地。取AM 中中 点为记录点。点为记录点。 I U K AMK M AMs AM 2 三极装置（三极装置（AMN）：）： 特点：只将特点：只将B极置于极置于“无穷远无穷远”处接地，取处接地，取MN中点为记录点。中点为记录点。 I U K MN ANAM K MN AMNs AMN 2 对称四极装置对称四极装置 （AMNB）：）： 特点：特点：AM=BN，取，取MN中点为记录点。中点为记录点。 I U K

8、 MN ANAM K MN AB AB s AB 偶极装置偶极装置 （ABMN）：）： 特点：特点：AB、MN为分开的偶极，取为分开的偶极，取OO中点为记录点。中点为记录点。 I U K BNBMANAMMN BNBMANAM K MN oo oo s oo )( 2 电阻率测深法：电阻率测深法：测量电极测量电极MN固定，不断增大供电固定，不断增大供电 电极电极AB电极距，逐次观测。电极距，逐次观测。 特点：特点：随供电电极距的加大，逐次观测的视电阻率随供电电极距的加大，逐次观测的视电阻率 反映了地下电性层反映了地下电性层随深度增大变化随深度增大变化的分布特的分布特 征。但在实际测量中，征。但

9、在实际测量中， AB极距不断加大，极距不断加大， 测测 量电极量电极MN固定不变，固定不变，UMN 将逐渐小到不可测，将逐渐小到不可测， 通常要求：通常要求： ABMNAB 30 1 3 1 电阻率测深大多采用电阻率测深大多采用对称四极装置对称四极装置 I U K MN ANAM K MN AB AB s AB 特点：特点：AM=BN，取，取MN中点为记录点中点为记录点 2、电测深曲线、电测深曲线 水平二层电测深曲线类型水平二层电测深曲线类型 G G型：型： D D型：型： 21 21 21 水平三层电测深曲线类型图水平三层电测深曲线类型图 H H型型: Q: Q型型: : A A型型: K:

10、 K型型: : 321 321 321 321 3、电测深曲线的解释、电测深曲线的解释 （1）电测深曲线类型分析）电测深曲线类型分析 （2）电测深曲线特征研究）电测深曲线特征研究 （3）断层在电测深曲线上的反映）断层在电测深曲线上的反映 （4）电测深曲线的定量解释）电测深曲线的定量解释 4、电测深定性图件的绘制及解释、电测深定性图件的绘制及解释 （1）曲线类型图）曲线类型图 （2）等视电阻率断面图）等视电阻率断面图 （3）等视电阻率平面图）等视电阻率平面图 5、电测深法的应用、电测深法的应用 电阻率测深的应用电阻率测深的应用 电阻率测深断面图电阻率测深断面图 1-1-粘土；粘土；2-2-泥灰岩

11、；泥灰岩；3-3-岩溶泥灰岩岩溶泥灰岩 4-4-砂层；砂层；5-5-粘土；粘土； 6-6-电阻率等值线电阻率等值线 7-7-断层；断层；8-8-煤层煤层 第三节 电剖面法 一、电剖面法装置 包括多种装置类型，如二极装置、包括多种装置类型，如二极装置、 三极装置、三极装置、 联合装置、对称四极联合装置、对称四极 装置、偶极装置等。装置、偶极装置等。 特点：特点：各电极之间保持一定距离，同时沿测线移各电极之间保持一定距离，同时沿测线移 动，逐点观测动，逐点观测UMN 、 I、 计算测线之下地电计算测线之下地电 断面断面视电阻率视电阻率 s s沿沿水平方向的变化水平方向的变化。 二极装置（二极装置（

12、AM）：）： 特点：将特点：将B、N极置于极置于“无穷无穷 远远”处接地。取处接地。取AM中中 点为记录点。点为记录点。 I U K AMK M AMs AM 2 三极装置（三极装置（AMN）：）： 特点：只将特点：只将B极置于极置于“无穷远无穷远”处接地，将处接地，将AMN沿测沿测 线线 排列逐点观测。排列逐点观测。 取取MN中点为记录点。中点为记录点。 I U K MN ANAM K MN AMNs AMN 2 联合剖面装置联合剖面装置 （AMN&MNB）：）： 特点：两个三极装置特点：两个三极装置 联合，联合，C极为极为“无穷远无穷远”。MN中点为记录中点为记录 点。点。 B MN B

13、B B s A MN A A A s BA I U K I U K MN ANAM KK , 2 对称四极装置对称四极装置 （AMNB）：）： 特点：特点：AM=BN，取，取MN中点为记录点。中点为记录点。 I U K MN ANAM K MN AB AB s AB 偶极装置偶极装置 （ABMN）：）： 特点：特点：AB、MN为分开的偶极，取为分开的偶极，取OO中点为记录点。中点为记录点。 I U K BNBMANAMMN BNBMANAM K MN oo oo s oo )( 2 中间梯度法中间梯度法：供电电极：供电电极A、B相距很远且固定，测相距很远且固定，测 量电极量电极MN在在AB中段

14、中段1/3范围内逐范围内逐 点点 特点：特点：半无限介质条件下，半无限介质条件下，AB中部电场中部电场 近似均匀，近似均匀，AB固定不动，固定不动，MN沿剖沿剖 面移动，逐点观测面移动，逐点观测UMN 、 I，计算，计算 视视 电阻率电阻率 s s ，得地电断面沿水平方，得地电断面沿水平方 向的变化曲线。向的变化曲线。 中间梯度装置中间梯度装置 主测线上装置系数主测线上装置系数K和和视电阻率视电阻率 s s ： I U K BNBMANAMMN BNBMANAM K MN MN MN s MN )( 2 二、四极对称电剖面法 对称四极装置对称四极装置 （AMNB）：）： 特点：特点：AM=BN

15、，取，取MN中点为记录点中点为记录点 I U K MN ANAM K MN AB AB s AB 三、联合剖面法 联合剖面装置联合剖面装置 （AMN&MNB）：）： 特点：两个三极装置特点：两个三极装置 联合，联合，C极为极为 “无无 穷穷 远远”。MN中点为记录点。中点为记录点。 B MN B B B s A MN A A A s BA I U K I U K MN ANAM KK , 2 良导球体上联合剖面视电阻率剖面图良导球体上联合剖面视电阻率剖面图 高密度电阻率法 1、 基本原理 高密度电法是一种适用于浅层电阻率测 深剖面法的陈列电阻率勘探方法，以探 测目标体的电性差异为前提进行的。数

16、 据采集是程序控制自动进行的，其工作 效率很高，该方法采集数据信息量大， 可进行层析成象计算，成图直观，可视 性强，采集装置种类多，仪器轻便。该 方法在不同领域受到广泛的应用。 高密度电阻率法测量原理图 集中式程控电极转换器工作原理 高密度电阻率法仪器连接图 2、工作方法技术 具体测量方法为：首先在地面测线布置一系列等间距电极， 电极通过多芯电缆连接到转换开关，通过转换开关转换出 相应装置的电极到仪器上，实现一个点的测量，一个测点 观测完后，通过开关转换到下一相邻测点对应的电极，以 相同方法进行该点观测，或改变电极间距，实现不同深度 的测量，重复以下观测，直到所有不同电极间距的剖面测 点测量完

17、为止。 点距的选择主要依据探测精度要求，精度要求越高应越小。 最大电极距大小，决定于预期探测深度，探测深度越深， 要求越大，当然，由于一条剖面测点总数是固定的，因此 当极距扩大时，反映不同勘探深度的测点数将依次减少。 高密度电法常用排列方式 1、温纳排列（排列） 特点：MN的距离与AB距离保持1:3的关系即AM=MN=NB 优点：深部浅部时均有较大的一次场电压VP值，在地面干燥，接地电阻较大， 供电电流较小时也能有较高的信噪比，地形起伏的造成的干扰也较小。 缺点：由于MN随AB的增大而相应增大，在深部探测时分辨率下降。 2、偶极装置（排列） 特点：电极距离保持等比关系，即AB=BM=MN 优点

18、：对电阻率差异较小的地质体也能有明显的异常反应，分辨率较高。 缺点：地形起伏干扰较大，需要较强的供电电流。 3、施伦贝尔排列排列 特点：供电极距AB增大时MN保持不变。 优点：深度方向上分辨率较高，电阻率的横向变化对其影响较小。 缺点：供电极距AB增大时，MN间一次场电压VP较低，信噪比下降，干扰较 大时易出现电阻率负值。要求接地电阻较小，供电电流较大。 为了解决深度大时，VP较小情况下，在向深部测量时可以改变1次或多次MN 电极的距离，从而增加一次场VP电压值，提高抗干扰能力。 4、三极AMN排列或MNB排列 特点：供电极距AO或BO增大时，MN距离保持不变，并有一个无穷远极。 优点：同施伦

19、贝尔方式，在野外工作中若某一个供电电极遇到障碍物，不能 按四极对称装置进行工作时，可用三极法。 缺点：同施伦贝尔方式。存在一个无穷远极，工作效率较低。 高密度电法深度、剖面数计算方法 1、温纳排列（），偶极排列（），微分排列（） 深度计算：AB/2=1.5剖面数电极间距 剖面的点数或需移动的电极数：n=使用电极数3剖面数 最大剖面数的计算： 满足4 使用电极数3最大剖面数 0 2、施伦贝尔排列（2）、（四极测深滚动） 深度AB/2=（剖面数+MN间距数/2）电极间距 剖面的点数或需移动的电极数n=使用电极数-2剖面数MN间 距数 最大剖面数的计算： 满足2 + MN间距数 使用电极数-2最大剖

20、面数MN间 距数 0 3、三级AMN 或MNB排列 深度AO(BO)=(剖面数+MN间距数/2) 电极间距 剖面的点数(断面滚动总数或需移动的电极数)： n=使用电极数剖面数MN间距数 最大剖面数的计算： 最大剖面数= 使用电极数MN间距数 1 高密度电法野外工作流程 1、布极，放电缆。 高密度电法首先要根据设计要求在测线上拉测绳或皮尺等间距打 上电极，每一根电极对应一个电缆节点，注意电极间距是量出的 地形起伏的斜距。如果间距正好等于电缆的最大道间距，也可先 放电缆，在电缆节点处打上电极。电极与电缆要连接好，电缆插 头连接上转换器或主机。 2、设置参数及检查接地电阻。 电缆电极连接好后，设置好测量参数，应用主机测量接地电阻功 能，检查每根电极的接地电阻。一般要求接地电阻小于5K为接 地良好，尽量不要超过10K，如太大，应采取浇水，打深