第四章_电法勘探

1、第第4章章 电法勘探电法勘探-1第一节第一节 电阻率法的理论基础电阻率法的理论基础电法勘探是以介质的电性差异为基础，通过观测和电法勘探是以介质的电性差异为基础，通过观测和分析天然及人工电场或电磁场的空间和时间分布规律来分析天然及人工电场或电磁场的空间和时间分布规律来查明研究对象的形态和性质的一种地球物理方法。查明研究对象的形态和性质的一种地球物理方法。电法勘探中已被利用的岩（矿）石的电学性质有：电法勘探中已被利用的岩（矿）石的电学性质有：1、岩（矿）石的导电性；、岩（矿）石的导电性；2、介电性；、介电性；3、极化特性；、极化特性；4、导磁性。、导磁性。1.按场源建立方式划分：按场源建立方式划分

2、：人工电场，天然电场；人工电场，天然电场；2.按观测的空间划分：按观测的空间划分：地面电法、航空电法、海洋电法、钻孔或坑道电法。地面电法、航空电法、海洋电法、钻孔或坑道电法。 3.按电磁场的时间特性，划分为：按电磁场的时间特性，划分为：直流电法、交流电法和瞬变或脉冲电法；直流电法、交流电法和瞬变或脉冲电法；4.按产生异常电磁场的原因分类：按产生异常电磁场的原因分类：传导类电法：传导类电法：电阻率剖面法、电阻率测深法、电阻率剖面法、电阻率测深法、 充电充电法、直流激发极化法等，测量的物理参数：电阻率或视极法、直流激发极化法等，测量的物理参数：电阻率或视极化率；化率；感应类电法：感应类电法：瞬变或

3、脉冲法、低频电磁法、甚低频瞬变或脉冲法、低频电磁法、甚低频法、无线电波透视法、探地雷达、磁大地电场法等，测量法、无线电波透视法、探地雷达、磁大地电场法等，测量的物理参数：电阻率、振幅、相位、频率和虚实分量等。的物理参数：电阻率、振幅、相位、频率和虚实分量等。应用范围应用范围电阻率法是以不同岩（矿）石之间导电性差异为基础，电阻率法是以不同岩（矿）石之间导电性差异为基础，通过观测和研究人工电场的分布规律和特点，实现解决各通过观测和研究人工电场的分布规律和特点，实现解决各类地质问题的一类电法勘探方法。类地质问题的一类电法勘探方法。金属、非金属矿产地质普查；金属、非金属矿产地质普查；大地构造研究；大地

4、构造研究；水文地质及工程地质调查；水文地质及工程地质调查；能源地质勘测；能源地质勘测；地质灾害调查。地质灾害调查。式中：式中：L沿电流方向导体的长度（单位为沿电流方向导体的长度（单位为m）；）； S垂直于电流方向导体的横截面积（单位为垂直于电流方向导体的横截面积（单位为）；）； 导体的电阻率（单位为导体的电阻率（单位为m ）。）。 电阻率电阻率是表示岩（矿）石是表示岩（矿）石导电性能导电性能的物理量。电阻率小表的物理量。电阻率小表示岩（矿）石导电性能好，电阻率大表示岩（矿）石导电示岩（矿）石导电性能好，电阻率大表示岩（矿）石导电性能差性能差 。1.岩（矿）石电阻率及其单位岩（矿）石电阻率及其单

5、位由物理学可知，电阻由物理学可知，电阻R是表征某一物体导电性能强弱是表征某一物体导电性能强弱的一个物理量。一段通电导体的电阻可用下式表示的一个物理量。一段通电导体的电阻可用下式表示SLLSR= =R式中：式中： L沿电流方向导体的长度（单位为沿电流方向导体的长度（单位为m）；）； S垂直于电流方向导体的横截面积（单位为垂直于电流方向导体的横截面积（单位为）；）； 导体的电阻率（单位为导体的电阻率（单位为m ）。）。比例系数比例系数仅表示不同物质对电流的阻碍能力，它只与仅表示不同物质对电流的阻碍能力，它只与导体的性质有关，我们称它为导体的性质有关，我们称它为电阻率电阻率。某一物质的电阻率，。某一

6、物质的电阻率，在数值上等于该物质组成的横截面积为一平方米、长度为一在数值上等于该物质组成的横截面积为一平方米、长度为一米的导体所具有的电阻值。米的导体所具有的电阻值。在电法勘探中，电阻率的大小在电法勘探中，电阻率的大小表示岩石或矿石的导电的表示岩石或矿石的导电的难易程度。难易程度。矿物电阻率表矿物电阻率表 岩石电阻率表岩石电阻率表 矿物、岩石的导电性矿物、岩石的导电性大部分金属硫化物、部分金属氧化物及石墨属于良导电大部分金属硫化物、部分金属氧化物及石墨属于良导电性矿物，电阻率低，大部分重要的造岩矿物都呈现劣性矿物，电阻率低，大部分重要的造岩矿物都呈现劣导电导电性，电阻率很高；性，电阻率很高；岩

7、浆岩、变质岩和化学沉积岩电阻率值均较高；沉积岩岩浆岩、变质岩和化学沉积岩电阻率值均较高；沉积岩中的碎屑岩类电阻率值均较低。中的碎屑岩类电阻率值均较低。同类矿物、矿石和岩石的电阻率有一定的变化范围。同类矿物、矿石和岩石的电阻率有一定的变化范围。2.影响岩（矿）石电阻率变化的主要因素影响岩（矿）石电阻率变化的主要因素影响岩石和矿石电阻率的因素可划分为两类：影响岩石和矿石电阻率的因素可划分为两类：一类是对于金属矿物它们是靠金属矿物中的自由电子导一类是对于金属矿物它们是靠金属矿物中的自由电子导电的，称为电的，称为电子导体电子导体；另一类对于岩石，它们是靠其空隙中水溶液的离子导电另一类对于岩石，它们是靠

8、其空隙中水溶液的离子导电的，称为的，称为离子导体离子导体。(1)岩（矿）石电阻率与矿物成分的关系岩（矿）石电阻率与矿物成分的关系矿物是组成岩石的基本单位，每种岩石或矿石都是由许矿物是组成岩石的基本单位，每种岩石或矿石都是由许多种矿物组成的，而矿石中金属矿物的含量往往较岩石要大多种矿物组成的，而矿石中金属矿物的含量往往较岩石要大的多，这就是造成岩石与矿石间电阻率差异的根本原因。岩的多，这就是造成岩石与矿石间电阻率差异的根本原因。岩矿石中含导电矿物越多其电阻率越低。矿石中含导电矿物越多其电阻率越低。 致密块状致密块状 锓侵染状锓侵染状 片状片状 岩矿石结构与导电性关系示意图岩矿石结构与导电性关系示

9、意图(2)岩（矿）石电阻率与组成矿物结构的关系岩（矿）石电阻率与组成矿物结构的关系当导电矿物呈致密块状或细脉相连时，则便于电流流通，当导电矿物呈致密块状或细脉相连时，则便于电流流通，其电阻率就小，反之当导电性矿物呈浸染状分布时，由于导电其电阻率就小，反之当导电性矿物呈浸染状分布时，由于导电性矿物被不导电性矿物隔开，其电阻率就高。性矿物被不导电性矿物隔开，其电阻率就高。另外，当导电性矿物呈细脉或片状定向排列时，如电流方另外，当导电性矿物呈细脉或片状定向排列时，如电流方向平行细脉方向，电阻率则小，电流方向与细脉垂直时，电阻向平行细脉方向，电阻率则小，电流方向与细脉垂直时，电阻率则大。岩（矿）石电阻

10、率随通电方向而变化的这种性质，称率则大。岩（矿）石电阻率随通电方向而变化的这种性质，称为为导电介质的导电介质的“各向异性各向异性” ,如果岩（矿）石电阻率不随通电如果岩（矿）石电阻率不随通电方向变化而变化，则称方向变化而变化，则称“各向同性各向同性”。 (3)岩（矿）石电阻率与湿度及水溶液性质的关系岩（矿）石电阻率与湿度及水溶液性质的关系组成岩石的矿物都是造岩矿物，属劣导电矿物，尽管组成岩石的矿物都是造岩矿物，属劣导电矿物，尽管组成岩石的矿物电阻率很高，但是由于离子导电的结果还组成岩石的矿物电阻率很高，但是由于离子导电的结果还是能导电的，其导电程度的好坏随岩石的湿度及空隙中含是能导电的，其导电

11、程度的好坏随岩石的湿度及空隙中含盐水溶液的浓度而变化。盐水溶液的浓度而变化。岩石湿度及含盐水溶液浓度越大，岩石湿度及含盐水溶液浓度越大，电阻率越低。电阻率越低。(4)岩（矿）石电阻率与温度、压力的关系岩（矿）石电阻率与温度、压力的关系温度升高时，一方面岩石中的水溶液的粘滞性减小，温度升高时，一方面岩石中的水溶液的粘滞性减小，使溶液中离子的活动能力增强；另一方面又使溶液的溶解使溶液中离子的活动能力增强；另一方面又使溶液的溶解度增加，矿化度提高；所以岩石的电阻率通常随温度的升度增加，矿化度提高；所以岩石的电阻率通常随温度的升高而下降。高而下降。地下岩石在受力的过程中，随着所受挤压力的增加，地下岩石

12、在受力的过程中，随着所受挤压力的增加，岩石孔隙度变小，电阻率增大。在地下深处高温高压作用岩石孔隙度变小，电阻率增大。在地下深处高温高压作用下，岩石中结晶水脱出，电阻率会下降。下，岩石中结晶水脱出，电阻率会下降。 综述综述: :金属矿产普查及勘探中，岩石中良导矿物的含量及结构金属矿产普查及勘探中，岩石中良导矿物的含量及结构是主要影响因素。是主要影响因素。水文、工程地质调查以及沉积区构造普查及勘探中，岩水文、工程地质调查以及沉积区构造普查及勘探中，岩石的孔隙度，含水饱和度及矿化度等成了决定性因素。石的孔隙度，含水饱和度及矿化度等成了决定性因素。地热研究、地震地质及深部地质构造研究中，温度和地地热研

13、究、地震地质及深部地质构造研究中，温度和地应力的变化却是应考虑的主要因素。应力的变化却是应考虑的主要因素。正常电场：正常电场：地表水平、岩性均匀且各向同性介质中测得的电场。地表水平、岩性均匀且各向同性介质中测得的电场。均匀各向同性半空间电场：均匀各向同性半空间电场：因地面以上空气是不导电的，这种电场仅存在于地下半因地面以上空气是不导电的，这种电场仅存在于地下半空间。空间。点电源：点电源：供电电极供电电极A电极的入土深度相对于所研究点到电极的入土深度相对于所研究点到A极的距极的距离很小，另一电极离很小，另一电极B布置在很远的地方，使在布置在很远的地方，使在A极附近极附近 观测电观测电场时场时B极

14、所产生的电场可以忽略。极所产生的电场可以忽略。1. 一个点电源电场一个点电源电场一个点电源：一个点电源：电源的正极与供电电极电源的正极与供电电极A相连，相连，电流则经电流则经A（+I）点流入地下，并）点流入地下，并经地下导电介质到供电电极经地下导电介质到供电电极B（-I）而回到电源的而回到电源的负极，这样就构负极，这样就构成了一个成了一个 供电闭合回路。如供电闭合回路。如B（-I）距距A（+I）很远的位置处，就可认）很远的位置处，就可认为在为在A(+I）极附近的观测区域内，）极附近的观测区域内，B（-I）极产生的电场可）极产生的电场可以忽略，以忽略，在这种情况下就构成了一个点电源在这种情况下就

15、构成了一个点电源电场。电场。 一个点电源电场一个点电源电场虚线虚线电流线；实电流线；实线线等位线等位线电流密度是矢量，其方向为该点电流线的切线方向，在这电流密度是矢量，其方向为该点电流线的切线方向，在这里电流线的方向是沿半径向外的。里电流线的方向是沿半径向外的。 一个点电源电场一个点电源电场虚线电流线；实线等位线（1）电流密度）电流密度定义：定义：电流密度等于通过单位面积电流密度等于通过单位面积上的电流强度，用上的电流强度，用j表示。单位：表示。单位：/m2。地下半空间内岩石的电阻率是均匀地下半空间内岩石的电阻率是均匀各向同性，由各向同性，由A（+I）极流出的电流均）极流出的电流均匀的向四周辐

16、射，则在电场中距匀的向四周辐射，则在电场中距A（+I）为为r的任意点的任意点M点处的电流密度可用下点处的电流密度可用下式表示：式表示：j=I/(2r2)22 rIE 一个点电源电场一个点电源电场虚线虚线电流线；实电流线；实线线等位线等位线（2）电场强度）电场强度定义：定义：在电场中某一点处的在电场中某一点处的电场强度等于单位正电荷在那一电场强度等于单位正电荷在那一点处所受的电力。点处所受的电力。电场强度表达式：电场强度表达式：在电法勘在电法勘探中经常用下式确定电场中某一探中经常用下式确定电场中某一点处的场强。点处的场强。 微观欧姆定律：微观欧姆定律：电场强度等电场强度等于电流密度与介质于电流密

17、度与介质 电阻率的乘积，电阻率的乘积，其方向与电流密度方向相同，电其方向与电流密度方向相同，电场强度是矢量。场强度是矢量。 E= j（3）电位）电位电位：电位：表示将单位正电荷从无限远处移表示将单位正电荷从无限远处移至电场中某一点处，外力反抗电场力所做的至电场中某一点处，外力反抗电场力所做的功，它是标量仅有大小而无方向。功，它是标量仅有大小而无方向。在均匀各向同性介质中，由点电源在均匀各向同性介质中，由点电源A（+I）形成的电场在形成的电场在M点处的电位可用下式表示点处的电位可用下式表示式中：式中： UM点电位；点电位；E电场强度。电场强度。一个点电流源电位分布：一个点电流源电位分布：在地下半

18、空间在地下半空间中等位面为一系列中等位面为一系列以点源为中心的同心的以点源为中心的同心的半球面。在点源附近电位衰减较快，随着远半球面。在点源附近电位衰减较快，随着远离点源衰减变慢。离点源衰减变慢。j的方向与矢径的方向与矢径r的方向一的方向一致，处处致，处处与等位面正交。与等位面正交。rI2 一个点电源电场一个点电源电场虚线虚线电流线；电流线；实线实线等位线等位线rIEdrUM2两个异性点电流源的电场两个异性点电流源的电场（a）电场强度及电位曲线；）电场强度及电位曲线；（b）和（）和（c）实线为等位线，虚线为电流线）实线为等位线，虚线为电流线2. 两个点电源的电场两个点电源的电场两个点电源：两个

19、点电源：当地面上的两个供电电极相当地面上的两个供电电极相距不是甚远时，则不能忽略一个距不是甚远时，则不能忽略一个电极的电场对另一个电极电场的电极的电场对另一个电极电场的影响。这时均匀各向同性半空间影响。这时均匀各向同性半空间的电场则是两个点电源共同形成的电场则是两个点电源共同形成的，即构成了两个点电源电场。的，即构成了两个点电源电场。两个异性点电流源的电场两个异性点电流源的电场（a）电场强度及电位曲线；）电场强度及电位曲线；（b）和（）和（c）实线为等位线，虚线为电流线）实线为等位线，虚线为电流线2. 两个点电源的电场两个点电源的电场（1）电流密度）电流密度点电源点电源A（+I）及）及B（-I

20、）同时）同时供电时电流线分布情况。电场中任意供电时电流线分布情况。电场中任意点的电流密度点的电流密度j0AB为为j0A及及j0B的矢量的矢量和。和。a.靠近电极附近电流密度分布不靠近电极附近电流密度分布不均匀，变化很快。在均匀，变化很快。在AB连线中间地连线中间地段，尤其是段，尤其是1/3AB范围内，电流线相范围内，电流线相互平行、电流密度的方向亦近于水平。互平行、电流密度的方向亦近于水平。可看成为均匀电场。可看成为均匀电场。b.靠近地表电流线密集，电流密度也靠近地表电流线密集，电流密度也大。随着深度的增大电流线逐渐变稀，大。随着深度的增大电流线逐渐变稀，电流密度则逐渐减小。电流密度则逐渐减小

21、。（2）电场强度）电场强度 E0AB= j0AB它表示为它表示为电阻率与电流密度的乘积。电阻率与电流密度的乘积。（3）电位）电位因为电位是个标量，所以由因为电位是个标量，所以由A(+I)及及B(-I)形成的电场中的某点形成的电场中的某点M处的电处的电位位UMAB ，应为，应为A(+I)及及B(-I)在在M点点处的电位处的电位UMA及及UMB的标量和。的标量和。 UMAB= 式中式中:AM、BM分别为分别为M点到点到A和和B极间的距离。极间的距离。2IBMAM11两个异性点电流源的电场两个异性点电流源的电场（a）电场强度及电位曲线；）电场强度及电位曲线；（b）和（）和（c）实线为等位线，虚）实线

22、为等位线，虚线为电流线线为电流线两个异性点电流源的电场两个异性点电流源的电场（a）电场强度及电位曲线；）电场强度及电位曲线；（b）和（）和（c）实线为等位线，虚）实线为等位线，虚线为电流线线为电流线2. 两个点电源的电场两个点电源的电场电位的分布规律：电位的分布规律：a.两个点电源形成的等位面为两个点电源形成的等位面为两组偏心的半球面，电流线处处两组偏心的半球面，电流线处处与等位面垂直，靠近电极处电位与等位面垂直，靠近电极处电位变化快，向着变化快，向着A极方向迅速增加，极方向迅速增加，而向着而向着B极方向电位则迅速下降。极方向电位则迅速下降。b.在在AB中段中段1/21/3区间内电区间内电位变

23、化较慢，并在位变化较慢，并在AB中间出现零中间出现零电位。靠近电极处电位梯度大电位。靠近电极处电位梯度大,电电场强度的绝对值也大。场强度的绝对值也大。AB中部电中部电位梯度变化小，场强值变化也小，位梯度变化小，场强值变化也小，电流线基本平行于地表，呈现均电流线基本平行于地表，呈现均匀场特点。匀场特点。均匀各向同性岩石电阻均匀各向同性岩石电阻率测定率测定 测量方法测量方法由由A(+I)及及B(-I)电极供电，电极供电，建立的人工电场，由电法仪器建立的人工电场，由电法仪器测出测出MN电极间的电位差及供电极间的电位差及供电回路电流电回路电流I，量取，量取AM、AN、BM、BN之间的距离，经过计之间的

24、距离，经过计算可求得被电场控制均匀岩石算可求得被电场控制均匀岩石的电阻率。的电阻率。BMAMIUABM112BNANIUABN112BNBMANAMIUABMN11112IUKABMN 电阻率的计算方法电阻率的计算方法K称为装置系数。称为装置系数。 BNBMANAMK11112对称四极装置图对称四极装置图 两个点电源两个点电源A(+I)及及B(-I)在在M和和N点处的电位为：点处的电位为： 又又 岩石的电阻率岩石的电阻率：两个点电源电流密度随深度的变化两个点电源电流密度随深度的变化在电极距一定的条件下，电流密度随深度增大而减小，在电极距一定的条件下，电流密度随深度增大而减小，在地面在地面AB中

25、点处电流密度则最大，勘探深度最大，但不会超中点处电流密度则最大，勘探深度最大，但不会超过过AB/2=L。决定电阻率法勘探深度的因素是供电极距的大小，影响决定电阻率法勘探深度的因素是供电极距的大小，影响勘探深度的主要因素是地电断面电阻率的分布。勘探深度的主要因素是地电断面电阻率的分布。能够在地表产生可靠的异常的最大深度是所用电极距的能够在地表产生可靠的异常的最大深度是所用电极距的勘探深度。影响深度是在该深度上，地质体存在并对观测结勘探深度。影响深度是在该深度上，地质体存在并对观测结果已有影响，即有异常，但该异常还不足以作为可靠异常。果已有影响，即有异常，但该异常还不足以作为可靠异常。勘探深度：勘

26、探深度：电阻率法的勘电阻率法的勘探深度取决于那个深度是否具探深度取决于那个深度是否具有一定的电流密度。电流密度有一定的电流密度。电流密度是随深度的增大而减小的。是随深度的增大而减小的。概念概念1.岩石的真电阻率岩石的真电阻率: 在地下电场控制的范围内仅存在一在地下电场控制的范围内仅存在一种岩石，并且它的导电情况是均匀各向同性时测得的，这种岩石，并且它的导电情况是均匀各向同性时测得的，这个电阻率就是个电阻率就是岩石的真电阻率岩石的真电阻率。2.视电阻率视电阻率: 在自然条件下，存在非理想的情况时，被在自然条件下，存在非理想的情况时，被电场明显作用范围内的存在几种不同的岩石，那么测得的电场明显作用

27、范围内的存在几种不同的岩石，那么测得的电阻率不是其中某一种岩石的电阻率或另一种岩石的电阻电阻率不是其中某一种岩石的电阻率或另一种岩石的电阻率而是电场作用范围内各种岩石电阻率综合影响的结果，率而是电场作用范围内各种岩石电阻率综合影响的结果，为了与真电阻率相区别，称它为为了与真电阻率相区别，称它为视电阻率，并以符号视电阻率，并以符号s来来表示表示。计算公式计算公式视电阻率的计算公式视电阻率的计算公式s =K所以，所以， s与与有本质上的区别有本质上的区别。影响视电阻率的因素：影响视电阻率的因素：1 电场作用范围内地电断面本身的电阻率分布，如断电场作用范围内地电断面本身的电阻率分布，如断面中各地层或

28、地质体的电阻率，它们的形状、规模、厚面中各地层或地质体的电阻率，它们的形状、规模、厚度、埋深等。度、埋深等。2 电极的排列形式、电极距的大小、电极排列与地质电极的排列形式、电极距的大小、电极排列与地质体之间的相对位置等。体之间的相对位置等。3 地形起伏。地形起伏。IUMNMNjj0oMNjj公式公式意义意义视电阻率视电阻率s的大小主要取决于的大小和地表岩性的大小主要取决于的大小和地表岩性电阻率有关。电阻率有关。 s =式中：式中：jMN，MN为电场中存在电性不均匀体时，在测为电场中存在电性不均匀体时，在测量电极量电极MN间实间实 际存在的电流密度及际存在的电流密度及MN间实际的电阻率值。间实际

29、的电阻率值。j0为均匀介质下的电流密度。为均匀介质下的电流密度。均匀介质均匀介质s曲线曲线1. 地下电阻率为地下电阻率为1的均匀介质的均匀介质如果观测范围是在如果观测范围是在1/3AB以内，以内，则在这个范围内电流线是相互平则在这个范围内电流线是相互平行的。即有电流密度行的。即有电流密度jMN= j0；MN=1，有，有s=1，即在均匀，即在均匀介质中视电阻率就等于其真电阻介质中视电阻率就等于其真电阻率。率。 高阻体的高阻体的s曲线曲线2. 在电阻率为在电阻率为1的介质中存在的介质中存在2的高阻体的高阻体因高阻体阻碍电流通过，因因高阻体阻碍电流通过，因此电流线被挤向低阻岩层中通过，此电流线被挤向

30、低阻岩层中通过，电流线向地面或地下弯曲再不能电流线向地面或地下弯曲再不能继续保持其水平直线状态。此时继续保持其水平直线状态。此时电场因高阻体的存在而产生了畸电场因高阻体的存在而产生了畸变。变。2）随）随MN向球体两侧移动，高阻体对电场的影响亦随向球体两侧移动，高阻体对电场的影响亦随之之减小，减小，s亦越来越小，当亦越来越小，当MN远离高阻体时，此时远离高阻体时，此时s=1。3）在高阻体上方）在高阻体上方s曲线具有极大值，远离高阻体曲线具有极大值，远离高阻体s值值逐渐减小到逐渐减小到1。2. 在电阻率为在电阻率为1的介质中存在的介质中存在2的高的高阻体阻体1）当）当MN位于高阻体上方时，位于高阻

31、体上方时，jMNjo但但MN是在是在1介质中，故介质中，故MN=1，则，则有有s1。即在高阻体上方。即在高阻体上方, 产生了视电产生了视电阻率异常。阻率异常。低阻体上低阻体上s曲线曲线 3.在电阻率为在电阻率为1的介质中存在的介质中存在3的低阻体的低阻体因低阻体吸引电流线，当测因低阻体吸引电流线，当测量电极量电极MN位于低阻体上方时，位于低阻体上方时，则有则有sj0，MN极仍在极仍在1介质中，所以介质中，所以MN=1，因此，因此sA1。c.电极装置继续向矿脉靠近处于点电极装置继续向矿脉靠近处于点3的位的位置，矿脉吸引电流线的作用较点置，矿脉吸引电流线的作用较点2更加强烈，更加强烈，SA仍大于仍

32、大于1且比点且比点2还大，这时还大，这时SA取得取得极大值。极大值。良导直立薄脉联合良导直立薄脉联合剖面曲线剖面曲线 （1）良导直立薄脉）良导直立薄脉s曲线分析及其特曲线分析及其特征征d.电极装置于点电极装置于点4位置时，位置时， A极发出极发出的电流线均被矿脉吸引，因此经过的电流线均被矿脉吸引，因此经过MN极的电流线将急剧的减少，所以极的电流线将急剧的减少，所以sA亦亦随之减小，此时获得随之减小，此时获得sA极小值。极小值。e.继续向右移动电极装置至点继续向右移动电极装置至点5位置位置时，时， MN间的电流密度间的电流密度jMN sB ，交点右侧，交点右侧sA sB 。我们称这种交点为。我们

33、称这种交点为低阻正低阻正交点交点。交点的电阻率。交点的电阻率s值低于或接近于值低于或接近于围岩电阻率围岩电阻率1。在用联合剖面法找矿中就是在用联合剖面法找矿中就是利用低利用低阻正交点的位置来确定良导脉及构造破阻正交点的位置来确定良导脉及构造破碎带在地面上的投影位置碎带在地面上的投影位置。高阻直立岩脉高阻直立岩脉s曲曲线线 利用交点性质及电阻率的高低和利用交点性质及电阻率的高低和sA 与与sB两条曲线之间开阔两条曲线之间开阔的程度可区别高阻岩脉与低阻岩脉。的程度可区别高阻岩脉与低阻岩脉。（2）高阻直立岩脉）高阻直立岩脉s曲线特征曲线特征高阻高阻直立脉曲线特点：直立脉曲线特点：1）sA及及sB两条

34、曲线交点处的两条曲线交点处的视电阻率值远远高于其围岩电阻率值，视电阻率值远远高于其围岩电阻率值，交点左侧交点左侧sAsB，我们称这种交点为，我们称这种交点为高阻反高阻反交点交点，交点的位置与高阻脉在地面上，交点的位置与高阻脉在地面上的投影位置相对应。的投影位置相对应。2）交点两侧）交点两侧sA及及sB曲线呈两曲线呈两翼闭拢状态。翼闭拢状态。低阻倾斜薄板上联剖曲线低阻倾斜薄板上联剖曲线h=5cm；L=80cm；=30（3）倾斜良导脉）倾斜良导脉s曲线特征曲线特征矿脉倾斜时矿脉倾斜时s曲线特点：曲线特点：1）sA和和sB两条曲线不对称。反倾两条曲线不对称。反倾向一侧的电极供电时，向一侧的电极供电时

35、， s曲线异常反映曲线异常反映明显。明显。2）低阻正交点位置相对于矿体顶部向）低阻正交点位置相对于矿体顶部向矿体倾斜的方向移动。矿体倾角越小、矿体倾斜的方向移动。矿体倾角越小、埋深越浅以及埋深越浅以及AO极距越大，曲线的不对极距越大，曲线的不对称性及交点位移也越大。称性及交点位移也越大。为了判断矿体的倾斜方向，通常采为了判断矿体的倾斜方向，通常采取大小两种极距的联合剖面测量，根据取大小两种极距的联合剖面测量，根据s曲线的不对称性和交点位移情况判断曲线的不对称性和交点位移情况判断矿体的倾斜方向矿体的倾斜方向直立岩层接触面直立岩层接触面s曲线曲线 浮土下直立岩层接触面浮土下直立岩层接触面s曲线曲线

36、 （4） 两种直立岩层接触面两种直立岩层接触面s曲线特征曲线特征在两种直立岩层接触面处（无浮在两种直立岩层接触面处（无浮土），土），sA及及sB曲线均出现了较大的跳曲线均出现了较大的跳跃。跃。 sA曲线变化情况较曲线变化情况较sB曲线更为曲线更为明显。所以可用明显。所以可用sA曲线极大值点确定岩曲线极大值点确定岩层接触面位置。层接触面位置。有浮土覆盖时，由于良导性浮土的有浮土覆盖时，由于良导性浮土的影响使岩层接触面处影响使岩层接触面处s曲线变化较平缓，曲线变化较平缓，两种岩层接触界面的位置与两种岩层接触界面的位置与sA曲线极大曲线极大值下降三分之一的地方相对应值下降三分之一的地方相对应，即与，

37、即与2/3sA极值点的横坐标位置相对应。极值点的横坐标位置相对应。 表土不均匀对表土不均匀对s曲线的影响曲线的影响 3.地形及表土不均匀对联合剖面曲线的影响地形及表土不均匀对联合剖面曲线的影响（1） 表土电阻率不均匀对表土电阻率不均匀对s曲线的影响曲线的影响表土不均匀的影响表土不均匀的影响埋深较浅的局部低阻体及一个凸起的小山脊会引起埋深较浅的局部低阻体及一个凸起的小山脊会引起sA与与sB曲线同时下降。反之当存在一个埋藏较浅的高曲线同时下降。反之当存在一个埋藏较浅的高阻体及地面上存在一个小窄沟时，则会引起阻体及地面上存在一个小窄沟时，则会引起sA及及sB曲曲线同时升高。对于线同时升高。对于sA及

38、及sB曲线发生同时上下跳动现象曲线发生同时上下跳动现象，我们称它为我们称它为s曲线双支同步跳跃。曲线双支同步跳跃。 采用采用“比值法比值法”加以消除，方法如下：加以消除，方法如下：（1） 表土电阻率不均匀对表土电阻率不均匀对s曲线的影响曲线的影响表土电阻率不均匀对联合剖表土电阻率不均匀对联合剖面面s曲线的影响及其消除曲线的影响及其消除（a）F与与F曲线；（曲线；（b）sA与与sB曲线曲线BsiAsiAiFAsiBsiBiF1）对各个测点的）对各个测点的sA与与sB值取其比值取其比值，分别计算出值，分别计算出FA和和FB。2）绘制）绘制F曲线剖面图。曲线剖面图。1测点测点1地形对地形对s曲线的影

39、响曲线的影响 （2）山脊山谷地形对）山脊山谷地形对s曲线的影响曲线的影响曲线特点：曲线特点：对应山脊地形对应山脊地形sA及及sB出现低阻反交出现低阻反交点；而在山谷地形上点；而在山谷地形上sA及及sB形成高阻正交点。形成高阻正交点。0地形实测改sss式中：式中：S实测是实测是s实测值；实测值；S曲线是纯由地形引起的曲线是纯由地形引起的s值；值；0是纯介质的电阻率值；是纯介质的电阻率值； S改改是消除了地形影响后的是消除了地形影响后的s值。值。地形影响的改正办法：地形影响的改正办法：最简单的是最简单的是“模型实验校正模型实验校正法法”，也称为，也称为“比较法比较法” 。把野外实际地形按比例缩小在

40、。把野外实际地形按比例缩小在土槽中，通过模型实验得出纯地形影响的视电阻率曲线。土槽中，通过模型实验得出纯地形影响的视电阻率曲线。校正后的数值是：校正后的数值是：4.联合剖面法的应用联合剖面法的应用（1）寻找金属矿中的应用）寻找金属矿中的应用某区内出露岩层有大理岩及闪长岩两种，在两种岩某区内出露岩层有大理岩及闪长岩两种，在两种岩石的接触部位见有矽卡岩及黄铁矿化，并有微量的黄铜石的接触部位见有矽卡岩及黄铁矿化，并有微量的黄铜矿。区内均为浮土掩盖，露头很少。大理岩和闪长岩电矿。区内均为浮土掩盖，露头很少。大理岩和闪长岩电阻率均比较高，为在本区利用联合剖面法寻找接触交代阻率均比较高，为在本区利用联合剖

41、面法寻找接触交代型铜矿创造了物理前提。型铜矿创造了物理前提。我国某铜矿床上联合剖我国某铜矿床上联合剖面曲线面曲线 （1） 寻找金属矿中的应用寻找金属矿中的应用图为实测的联合剖面曲线，图为实测的联合剖面曲线，由图可见由图可见sA与与sB曲线出现明显曲线出现明显的低阻正交点和曲线的不对称。的低阻正交点和曲线的不对称。根据曲线不对称可知矿体是倾斜根据曲线不对称可知矿体是倾斜的，其倾斜方向应向的，其倾斜方向应向sA与与sB的的极大值及极小值降低的一侧倾斜。极大值及极小值降低的一侧倾斜。因此推断矿体向南西倾斜。后经因此推断矿体向南西倾斜。后经钻探证实，该异常为赋存于接触钻探证实，该异常为赋存于接触带附近

42、接触交代型铜矿所引起。带附近接触交代型铜矿所引起。 某地破碎带上联合剖面曲线某地破碎带上联合剖面曲线1砂卵石；砂卵石；2流纹岩；流纹岩；3断层断层（2）寻找和追索破碎带）寻找和追索破碎带测线的方向沿横惯河谷布置，采用的电极装置为测线的方向沿横惯河谷布置，采用的电极装置为AO=20，MN=5m，从观测结果可见在，从观测结果可见在6号点处出现了低阻号点处出现了低阻正交点，推断可能为破碎带引起的，因为只有在裂隙中才正交点，推断可能为破碎带引起的，因为只有在裂隙中才含有水而呈低阻带。经坑探证明确有破碎裂隙，厚约含有水而呈低阻带。经坑探证明确有破碎裂隙，厚约1米。米。（2）寻找和追索破碎带）寻找和追索破

43、碎带为了追索破碎带的走向，使用同样的电极距在河谷下游距为了追索破碎带的走向，使用同样的电极距在河谷下游距前一剖面前一剖面30米处又布置了一条剖面，结果在米处又布置了一条剖面，结果在10号点附近又出现号点附近又出现了一低阻正交点，两交点连线的方向即为破碎带的走向。了一低阻正交点，两交点连线的方向即为破碎带的走向。该区河谷宽为该区河谷宽为200m，河谷内地形平坦，大部分为砂卵石覆，河谷内地形平坦，大部分为砂卵石覆盖，在河谷两侧出露的岩石为白垩纪流纹岩。联合剖面法的任盖，在河谷两侧出露的岩石为白垩纪流纹岩。联合剖面法的任务就是在流纹岩中寻找破碎带。务就是在流纹岩中寻找破碎带。 某地破碎带上联合剖面曲

44、线某地破碎带上联合剖面曲线1砂卵石；砂卵石；2流纹岩；流纹岩；3断层断层IUKMNABsMNANAMK对称四极剖面法装置对称四极剖面法装置形式形式1 对称四极剖面法电极装置形式对称四极剖面法电极装置形式（1）对称四极装置特点：）对称四极装置特点：A、M、N、B四个电极在测线四个电极在测线上排列成一直线，各电极均以测点上排列成一直线，各电极均以测点O为中心呈左右对称布置，即为中心呈左右对称布置，即AO=BO，MO=NO。保持个电极间的距离不变，整保持个电极间的距离不变，整个装置沿测线一起移动进行测量。个装置沿测线一起移动进行测量。 因此，所测的因此，所测的s值的变化反映值的变化反映了沿剖面方向一

45、定深度范围内岩石了沿剖面方向一定深度范围内岩石电阻率的变化情况。用下式计算视电阻率的变化情况。用下式计算视电阻率电阻率s ：ABA M N B 复合对称四极剖面法装置形式复合对称四极剖面法装置形式（2）复合对称四极装置特点：）复合对称四极装置特点：在对称四极剖面法中采用两种大小不同的供电电极距测在对称四极剖面法中采用两种大小不同的供电电极距测量构成的复合对称四极装置。量构成的复合对称四极装置。在每个测点上分别用大极距在每个测点上分别用大极距AB及小极距及小极距AB供电，与供电，与其对应的则可测得其对应的则可测得s AB及及 s AB ，这样在一条测线上就可，这样在一条测线上就可以有反映不同深度

46、情况的两条以有反映不同深度情况的两条s曲线。曲线。高阻基岩隆起的高阻基岩隆起的s曲线曲线 可见，视电阻率可见，视电阻率S曲曲线起伏情况，比较好的反线起伏情况，比较好的反映了基岩表面的起伏。映了基岩表面的起伏。 2.对称四极剖面法对称四极剖面法s曲线的分析曲线的分析 （1）良导覆盖层下高阻基岩隆起）良导覆盖层下高阻基岩隆起s曲线的分析曲线的分析 1号点远离基岩界面，号点远离基岩界面， jMN= j0，MN=1；测点位于测点位于2号点位置时，因基号点位置时，因基岩发生隆起其表面靠近地表，电岩发生隆起其表面靠近地表，电场则因高阻基岩向地表排斥电流场则因高阻基岩向地表排斥电流线而引起电流畸变，致使线而

47、引起电流畸变，致使jmn j0 ，则视电阻率则视电阻率S1；测点位于；测点位于3号号点处的情况与点处的情况与1号点相同。号点相同。 复合对称四极复合对称四极s曲线曲线（a）12古河道（基岩为低阻）古河道（基岩为低阻）复合对称四极剖面法复合对称四极剖面法是是采用两种不同的供电电采用两种不同的供电电极距、不同的探测深度而极距、不同的探测深度而得到的两条得到的两条s曲线，区分高曲线，区分高阻隆起或古河道的异常。阻隆起或古河道的异常。 2.对称四极剖面法对称四极剖面法s曲线的分析曲线的分析（2）复合对称四极）复合对称四极s曲线的分析曲线的分析 在基岩为高阻的隆起上，在基岩为高阻的隆起上，s AB曲线低

48、于曲线低于s AB ；在古；在古河道（基岩为低阻）上，河道（基岩为低阻）上， s AB曲线位于曲线位于s AB的上方。的上方。对称四极剖面的等对称四极剖面的等s平面图平面图 表示出了低阻闭合圈的位置，根据低阻闭合圈的范围即可表示出了低阻闭合圈的位置，根据低阻闭合圈的范围即可确定古生代基岩顶面洼地的位置。确定古生代基岩顶面洼地的位置。3.对称四极剖面法的应用对称四极剖面法的应用 （1） 确定浮土层下的基岩起伏确定浮土层下的基岩起伏实例实例1寻找沉积在基岩低洼处铝寻找沉积在基岩低洼处铝土矿。土矿。基岩洼地处沉积的铝土矿电基岩洼地处沉积的铝土矿电阻率最低，并在视电阻率平面阻率最低，并在视电阻率平面等

49、值线图上明显的等值线图上明显的岩溶区对称四极剖岩溶区对称四极剖面法面法剖面图剖面图1粘土；粘土；2灰岩灰岩 (2) 确定浮土层下的基岩起伏确定浮土层下的基岩起伏实例实例2确定基岩起伏界面。确定基岩起伏界面。右图是某地岩溶区对称四极右图是某地岩溶区对称四极 剖面法剖面法S剖面图，它清楚的反映剖面图，它清楚的反映出灰岩基底起伏情况。灰岩中的出灰岩基底起伏情况。灰岩中的岩溶漏斗因被低阻沉积物充填，岩溶漏斗因被低阻沉积物充填，所以所以S剖面曲线反映出的低阻部剖面曲线反映出的低阻部位恰与岩溶漏斗对应。位恰与岩溶漏斗对应。对称四极剖面法的对称四极剖面法的剖面平面图剖面平面图1页岩；页岩；2大理岩大理岩（2

50、）对称四极剖面法在地质填）对称四极剖面法在地质填图中的应用图中的应用实例：实例：图为某地寻找页岩及大理岩图为某地寻找页岩及大理岩接触界限的接触界限的S剖面图。剖面图。当测点由页岩区进入大理岩当测点由页岩区进入大理岩地区时，地区时， S曲线发生跃变，而曲线发生跃变，而在页岩及大理岩地区在页岩及大理岩地区S曲线比较曲线比较平稳，所以可以根据平稳，所以可以根据S曲线跃变曲线跃变的特点划出两种岩层的接触界面的特点划出两种岩层的接触界面来。来。正确地确定工作任务是保证工作顺利进行和取得显著正确地确定工作任务是保证工作顺利进行和取得显著效果的重要环节。效果的重要环节。电阻率剖面法必须具备的地质条件和地电阻

51、率剖面法必须具备的地质条件和地球物理前提：球物理前提：1. 被探测的地质体与围岩的电阻率有较大的差异。被探测的地质体与围岩的电阻率有较大的差异。2. 被探测的地质体相对于埋藏深度具有一定的规模。被探测的地质体相对于埋藏深度具有一定的规模。3. 被探测的地质体的异常应能从各干扰体的异常背景中区被探测的地质体的异常应能从各干扰体的异常背景中区分显示出来。分显示出来。4. 浮土电阻率很低（如沼泽、稻田区），厚度又很大的地浮土电阻率很低（如沼泽、稻田区），厚度又很大的地区或地表接地电阻过大（如冻土层厚度大于区或地表接地电阻过大（如冻土层厚度大于12米及地表米及地表为砾岩掩盖）的地区，不利于开展电阻率剖

52、面法工作。为砾岩掩盖）的地区，不利于开展电阻率剖面法工作。测线的方向应垂直被探测地质体的主要走向。测线的方向应垂直被探测地质体的主要走向。如成矿如成矿受构造控制，测线应垂直构造的走向；成矿受岩性的控制，受构造控制，测线应垂直构造的走向；成矿受岩性的控制，则应垂直岩层走向。当发现的异常走向与测线交角小于则应垂直岩层走向。当发现的异常走向与测线交角小于90过多时，应垂直异常走向布置补充工作。过多时，应垂直异常走向布置补充工作。测网密度由被探测地质体的大小、埋深和工作性质来测网密度由被探测地质体的大小、埋深和工作性质来确定。确定。普查时，至少要有普查时，至少要有12条测线穿过异常，每条测线条测线穿过

53、异常，每条测线上至少有上至少有35个测点在异常区；详查时，至少应有个测点在异常区；详查时，至少应有35条条测线、测线、510点、线穿过异常。点、线穿过异常。1. 对称四极剖面法极距的选择对称四极剖面法极距的选择实际工作中常用的数据如下：实际工作中常用的数据如下：AB（46）HMN=（1/51/3）AB 其中其中H为矿顶埋深。为矿顶埋深。电剖面法通常取电剖面法通常取MN大小与点距相等或两倍点距。大小与点距相等或两倍点距。复合四极剖面中，大极距反映深部情况，一般是复合四极剖面中，大极距反映深部情况，一般是AB/2（35）H，（，（H是覆盖层的平均厚度）；小极距反映浅部情是覆盖层的平均厚度）；小极距

54、反映浅部情况，一般况，一般AB/2 （12）H。大极距与小极距两者的比值。大极距与小极距两者的比值在两倍以上。在两倍以上。2.联合剖面法极距的选择联合剖面法极距的选择选择最合适的极距称为最佳电极距：选择最合适的极距称为最佳电极距：AO3H（H为矿顶埋深）为矿顶埋深）对于薄板状良导性矿体，最佳极距为：对于薄板状良导性矿体，最佳极距为：AO=1/2（L+d）其中：）其中：L矿体沿走向的长度。矿体沿走向的长度。d矿脉向下延伸的长度。矿脉向下延伸的长度。邻近有不均匀体时电极距的选择：还应使邻近有不均匀体时电极距的选择：还应使AO1/2PP为矿体与不均匀体之间的距离。为矿体与不均匀体之间的距离。无穷远极

55、的选择：一般取无穷远极的选择：一般取OC（510）OA最大，最最大，最好沿垂直测线方向布置好沿垂直测线方向布置C（）极。）极。对测量电极对测量电极MN的选择：的选择：MN=（1/31/5）AO通常通常MN等于测点距。等于测点距。3.中间梯度法电极距的选择中间梯度法电极距的选择在保证观测质量可靠的前提下，供电电极距在保证观测质量可靠的前提下，供电电极距AB应尽可能大。应尽可能大。测量电极距选择：测量电极距选择：MN=（1/201/50）AB定义：定义：电阻率测深法简称电测深法，它是以地下岩（矿）电阻率测深法简称电测深法，它是以地下岩（矿）石的电性差异为基础，人工建立地下稳定直流电场或脉动电石的电

56、性差异为基础，人工建立地下稳定直流电场或脉动电场，通过逐次加大供电（或发送）与测量（或接收）电极极场，通过逐次加大供电（或发送）与测量（或接收）电极极距，观测与研究同一测点下垂直方向不同深度范围岩（矿）距，观测与研究同一测点下垂直方向不同深度范围岩（矿）层电阻率的变化规律，以查明矿产资源或解决与深度有关的层电阻率的变化规律，以查明矿产资源或解决与深度有关的各类地质问题的一组直流电法勘探方法。各类地质问题的一组直流电法勘探方法。电测深的主要特点：电测深的主要特点：电测深法适用于勘探在垂向上有明电测深法适用于勘探在垂向上有明显电性差的水平的或缓倾斜（倾角小于显电性差的水平的或缓倾斜（倾角小于20）

57、岩层厚度、埋）岩层厚度、埋藏深度等。藏深度等。工作方法：工作方法：保持测点保持测点O不动，仍以不动，仍以O点为中心，分别点为中心，分别向外对称地移动向外对称地移动A、B供电电极，之后测量供电电极，之后测量M、N两点间的两点间的电位差及供电回路中的电流。根据视电阻率公式计算出电位差及供电回路中的电流。根据视电阻率公式计算出S值。如此继续扩大值。如此继续扩大AB，就可以算出对应于每个，就可以算出对应于每个AB的的S 。然后然后以以AB/2为横座标为横座标，以以S为纵座标绘出电测深曲线。为纵座标绘出电测深曲线。电测深法的装置类型：电测深法的装置类型：对称四极测深、三极测深及偶对称四极测深、三极测深及

58、偶极测深，经常被应用的是极测深，经常被应用的是对称四极测深法对称四极测深法。MN电测深工作原理电测深工作原理 2.随着随着AB/2的距离逐渐增大，电流向下的穿透深度相应增的距离逐渐增大，电流向下的穿透深度相应增大。大。因因2 1 ，即第二层介质对电流向上排斥，此时，即第二层介质对电流向上排斥，此时 jMN j0 。所以所以s 1 ， S曲线随曲线随AB/2增大而升高（图中增大而升高（图中“2”点）。点）。3. AB/2h1时，第一层相对变薄，电场分布决定于第二层，所以时，第一层相对变薄，电场分布决定于第二层，所以s = 2。21二层地电断面二层地电断面S曲线的形曲线的形成过程：成过程：1. 当

59、当AB/2h1时，因供电电极距很小，时，因供电电极距很小，电流主要在分布在浅部的电流主要在分布在浅部的1介质介质中，此时中，此时jMN=j0，MN= 1，因，因此此s = 1 （图中（图中“1”点）。点）。电测深法的物理实质：电测深法的物理实质：我们知道我们知道勘探深度取决于供电电极距的大小勘探深度取决于供电电极距的大小，因此只，因此只要在同一测点上采取不断地扩大供电电极距要在同一测点上采取不断地扩大供电电极距AB的距离，即的距离，即会达到控制勘探深度的目的，籍以了解岩石电阻率随深度会达到控制勘探深度的目的，籍以了解岩石电阻率随深度的变化情况，这就是电测深法的基本出发点。的变化情况，这就是电测

60、深法的基本出发点。改变电极距的目的就是改变电场向下作用的空间范围改变电极距的目的就是改变电场向下作用的空间范围，从而达到对测点下面不同深度岩层研究的目的。这就是从而达到对测点下面不同深度岩层研究的目的。这就是电电测深法的物理实质测深法的物理实质。石 灰 岩黄土潜 水 面地质断面与地电地质断面与地电断面的关系断面的关系图中从地质角度来划分就是二图中从地质角度来划分就是二层，因潜水面上下的黄土湿度不同，层，因潜水面上下的黄土湿度不同，故地电断面是三层。故地电断面是三层。只有电性层与岩层相吻合时地只有电性层与岩层相吻合时地质断面才与地电断面相一致。质断面才与地电断面相一致。因此在电测深中需要经常研究