电法-电阻率法
物探：电阻率法的基础知识
AB在MN间产生的电位差
U MN I 1 1 1 1 ( ) 2 AM AN BM BN (5.2.12 )
由上式解出大地电阻率,大地电阻率的 计算公式为
U MN K I (5.2.13)
K
2 1 1 1 1 AM AN BM BN
(5.2.14)
(5.2.13)式即为在均匀大地的地表采用
jMN s MN j0
(5.3.4)
表明某点的视电阻率和测量电极所在介质 的真电阻率成正比，其比例系数就是测量电 极间实际电流密度与假设地下为均匀介质时 正常场电流密度之比。
显然，jMN包含了在电场分布范围内各种电
性地质体的综合影响。当地下半空间有低阻 不均匀体存在时，由于正常电流线被低阻体 所吸引，使地表MN处的实际电流密度减少， 所以 j MN<j 0 , s< MN ;
三、大地电阻率的测定
测量均匀大地的电阻率，原则上可以采 用任意形式的电极排列来进行，即在地表任 意两点(A、B)供电，然后在任意两点(M、N) 测量其间的电位差，根据 （5.2.10)式便可 求出M、N两点的电位.
UM
I 1 1 ( ) 2 AM BM
I 1 1 UN ( ) 2 AN BN
一般土层结构疏松，孔隙度大，且与地表水
密切相关，因而它们的电阻率均较低，一般 为林几十Ω· m。表5.1.2为几种常见浮土和地 表水的电阻率及其变化范围 二、影响电阻率的因素 自然状态下，岩土的电阻率除了和组份 有关外，还和其它许多因素有关，如岩石的 结构、构造，孔隙度及含水性等。
表5.1.1
在电法勘探中，电阻率的单位为欧姆· 米
(.m)。天然状态下的岩石具有非常复 杂的结构与组份。不仅组份不同的岩石 会有不同的电阻率
电阻率法的基础知识1
矿物名称
赤铁矿
锡石 辉锑矿 软锰矿 菱铁矿 鉻铁矿 闪锌矿 钛铁矿
电阻率值 (.m)
103 ~ 106 108 ~ 100 100 ~ 102 100 ~ 108 100 ~ 103 100 ~ 106 103 ~ 105 103 ~ 105
b、岩、矿石的电阻率
• 矿物电阻率值是在一定范围内变化的，同种矿物可 有不同的电阻率值，不同矿物也可有相同的电阻率 值。因此，由矿物组成的岩石和矿石的电阻率也必 然有较大的变化范围。
计算公式如下：
Rs/L
注
(U / I ) (s / L)(.m)
电阻率(ρ)单位是欧姆·米，记作Ω·m。 用电导率σ表示时，其单位为西门子每米，记作s／m。 电导率和电阻率互为倒数，成反比性。
a、矿物的电阻率
固体矿 物按导 电机理 分为：
各种天然金属均属于金属导体 金属 导体 较重要的天然金属有自然金和
几种常见岩石的孔隙度
分类 沉 积 岩
变 质 岩
岩石名称 土壤 砂 粘土
砾石 页岩 砂岩 灰岩 结晶石灰岩 片麻岩 大理岩
空隙度/％ 20.0~69.4 15.0~63.2 10.1~62.9
20.2~37.7 1.5~44.8 2.0~18.4 0.7~10 0.9~8.6 0.4~7.5 0.1~2.1
为了表征层状岩石的平均导电性，定义其平均电阻率为
m n • t
⑵、岩（矿）石的电阻率
——与所含水分的关系
地下水及其他天然水的电阻率均较低，通常小于 100Ω.M，并且含盐分越多，电阻率值越低。岩、矿石中 所含水分的多少(或湿度大小)对其电阻率值有较大影响。
一般含水量大的岩石电阻率较低，而含水量小或干燥 岩石的电阻率较高。岩石含水量的大小，主要决定于岩石 本身的孔隙度及当地的水文地质条件。在潜水面以下，岩 石孔隙通常被地下水所充满，此时，岩石的湿度便等于其 孔隙度。
电法勘探2-电阻率法
S1
h1
1
红：ρ1=10, ρ2= ∞ ；h1=5 绿：ρ1=10, ρ2= ∞ ；h1=10 蓝：ρ1=20, ρ2= ∞ ；h1=10 玫红：ρ1=20, ρ2= ∞ ；h1=5
电测深曲线的中段
二层曲线较为简单，其中段是从首支向 尾支的过渡段，即随着AB/2 的加大，第 二层影响逐渐增大。
A M B M
地下电流场在供电电极附近分布极不均匀，其值趋于 无限大；而在两极中央地段，场的分布较均匀，变化 较平缓。 在AB的中点，V=0，中点左边V为正，右边为负； AB的中点上，E出现极小值。
（ I A B jh = = j 2(L2 + h 2 ) M
Tn hi i
i 1
n
当电流平行岩柱体底面流过时，测得的 电导称纵向电导（S） h
S
岩柱体由多个厚度和电性不同的岩层组 成时总纵向电导
S S1 S2
Sn
i 1
n
hi
i
4.电测深曲线的等值现象
根据电场分布的唯一性定理，层参数确 定的地电断面和电测深曲线之间应是一 一对应的关系 。 即一组层参数对应唯一的一条电测深曲 线，层参数不同的地电断面对应不同的 电测深曲线。
以K型断面为例：当ρ1 、h1、ρ3一
围内增加ρ2 减小h2，或者减小ρ2 增加 h2时，只要保证中间层的横向电阻
S2
h2 2 定， 较小的情况下，在一定范 h1
不变，曲线形态不发生变化。 2
h2
红色：h1=10,h2=2,h3=∞;ρ1=10, 蓝色：h1=10,h2=1,h3=∞;ρ1=10, 玫红：h1=10,h2=2,h3=∞;ρ1=10, 绿色：h1=10,h2=1,h3=∞;ρ1=10,
第二章电阻率法基本理论
11第二章 电阻率法基本理论在地球表面，除了存在大地电场和自然电场外，我们还可以通过电极向地下供 直流电以建立稳定电场，然后测量电极附近的电场分布。
由于此电场与地下介质的 性质及分布有关，因而可以据此研究地下介质的分布状态及变化规律，这类方法称 为直流电法。
直流电法中以岩、矿石电阻率差异为基础，通过研究稳定电场在地下 半空间的分布规律来寻找矿产或解决其它地质问题的方法，称为电阻率法。
1.2.1 稳定电流场一、 稳定电流场的基本定律导电介质中的稳定电流场遵守欧姆定律及克希霍夫定律等基本定律。
这些定律 又分为积分形式和微分形式。
电法勘探中，由于电流呈不规则三度分布，故必须应 用这些定律的微分形式。
1．欧姆定律一段均匀导体上的电流强度 I 与这段导体两端的电位差ΔU 成正比，而与其电 阻成反比，即R UI D = （1.2.1）这就是宏观形式的欧姆定律，其应用条件是，这段均匀导体的横截面内，电流密度 是均匀的。
欧姆定律的微分形式是： 导电介质中任意一点的电流密度矢量 j ， 其方向与该点 的电场强度矢量 E 一致，其大小与电场强度成正比，而与该点电阻率ρ成反比，即rE j = （1.2.2） 此公式适合于任何形状的不均匀导电介质和电流密度不均匀分布的情况。
2．克希霍夫定律根据电磁场理论中的电荷守恒定律，由任何闭合面流出的电流，应等于该面内 电荷（q ）的减少率，即ò ¶ ¶ =× t q dS j （1.2.3）上式即为电流连续性方程的一般形式 对于稳定电流场，由于空间各处的电荷分布不随时间改变，故有0 = ¶ ¶ tq 因此（1.2.3）式变为12 ò = × 0dS j （1.2.4） 这就是克希霍夫定律的积分形式，它表明在稳定电流场中的任何一个闭合面内，没 有正、负电荷的积累，即电流是连续的。
电阻率法原理及电阻率剖面法ppt课件
陈同俊
China Univ. of Mining &Tech.
1. 点电源时的电场
地表正、负两个点电源的正常电流场
➢ 叠加原理：当多个点电源同时存在时，任意一点M的 电位是各电源单独在该点产生的电位之和；任意一点
3) 影响岩石电阻率的因素
沉积岩石电阻率的相互关系 泥岩或粘土<页岩<细砂岩或粉砂岩<中砂岩<粗砂岩 <砾岩。
陈同俊
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第二节 地表点电源电场
第二节 地表点电源的正常场
电位、电场强度与电流密度间的关系
➢
电流密度与电场强度成正比
jsE E rE jr—— 微分形式欧姆定律
勘探深度：h=AB/2 勘探体积：长AB、宽AB/2、高AB/2
陈同俊
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3. 岩石电阻率的测定及视电阻率
岩石电阻率的测定
陈同俊
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岩石电阻率的测定
陈同俊
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来表Байду номын сангаас.
陈同俊
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3) 影响岩石电阻率的因素
r n 代表垂直层理方向上的平均电阻率;
r t 代表沿层理方向的平均电阻率。
r
rh 11
r h 22
n h h
1
电阻率_激电法勘探的装置及参数
电阻率/激电法勘探的装置一、电阻率/激电法勘探测量方法 (2)1.1 剖面测量 (2)1.2 电测深 (2)1.3 标本测量 (2)1.4 电测井 (3)二、测量装置说明 (3)2.1 中梯装置 (3)2.2 对称四极装置 (4)2.3 三极装置 (5)2.4 二极 (5)2.5 偶极 (6)2.6 温纳 (6)2.7 标本装置 (7)2.8 五极 (7)2.9 任意 (7)2.10 测井 (8)2.11 联合剖面 (8)三、测量参数输入设计 (8)3.1 测线测点参数输入设计 (9)3.2 装置参数输入设计 (9)3.2.1 中梯装置输入设计 (9)3.2.2对称四极 (11)3.2.3 三极 (11)3.2.4 二极 (12)3.2.5 偶极 (12)3.2.6 温纳 (13)3.2.7 标本 (13)3.2.8 五极 (14)3.2.9任意 (14)3.2.10测井 (15)3.2.11联合剖面 (15)四、数据绘图要求 (16)4.1 剖面数据绘图要求 (16)4.2 测深数据绘图要求 (16)一、电阻率/激电法勘探测量方法图1-1 电法勘探装置与测量方法电法勘探（电阻率法/激电法）装置与测量方法如图1-1所示。
测量方法包括剖面、测深、测井和标本测试，测量装置包括中梯、二极、三极、对称四极、偶极、温纳（对称四极的特例）、标本、任意、五极、测井等。
测量方法和测量装置有着不可分割的联系，一方面，测量方法离不开测量装置，任何一种测量方法，都要通过测量装置来实现，另一方面，测量装置的作用通过测量方法体现出来，离开了测量方法，测量装置就失去存在的意义。
1.1 剖面测量利用同一装置在一条线上连续测量。
装置包括对称四极、中梯、二极、三极、温纳、联合剖面、偶极等。
1.2 电测深在同一测点，通过改变装置系数，获取不同深度的地电状况。
装置包括对称四极、二极、三极、温纳、偶极、五极等。
1.3 标本测量标本测量是获取物性参数的主要手段。
电阻率法——精选推荐
电阻率法电阻率法1、电阻率法是以地壳中岩⽯的导电性差异为基础，通过观测与研究⼈⼯建⽴的地中稳定直流或者脉动电场，按某种极距的装置形式沿测线逐点观测，研究某⼀深度范围内岩（矿）⽯沿⽔平⽅向电阻率变化，以查明矿产资源和研究有关地质问题的⼀组直流电发勘探⽅法。
2、电阻率剖⾯法的应⽤主要在于：填图、追索断层破碎带、确定基岩起伏，追索各种⾼低阻陡倾斜地电体及接触⾯、查岩溶发育带。
3、电阻率装置如下：1、⼆级装置（AM）如图这种装置的特点是供电电极B和测量电极N均置于“⽆穷远”处接地。
⽆穷远是相对概念，若B极在M点产⽣的电位或A极在N点所产⽣的电位相对于A极在M点所产⽣的电位可以忽略不计时，便可以认为B极或N极位于“⽆穷远”。
因此，⼆极装置实际上时⼀种测量电位的装置。
⼀般OB、ON>10AM，且OB，ON>5 倍的剖⾯长度。
观测结果记录点O⼀般为AM中点。
2、三级装置（AMN）如图；将电极B置于⽆穷远处，并OB垂直于剖⾯线⽅向；观测记录点O为MN 中点；且OB≥5OA。
3、联合剖⾯装置（AMN或MNB）：本质为将两个三极装置对称于测量点布置，负极C 为理论上的“⽆穷远”垂直剖⾯⽅向布极，观测点O为MN中点，且OC≥5AO。
装置系数K计算公式为4、对称四极装置（AMNB）：这种装置是AM=NB，记录点O在MN中点，当AM=MN=NB时，称为温纳装置当AM>MN时，称为施仑贝尔装置装置系数K计算公式为5、中间梯度装置（MN）这种装置供电电极AB的距离取得很⼤，且固定不动；测量电极MN在AB中间三分之⼀地段逐点测量，记录点O取MN中点。
⼀般情况下，取MN=（1/30—1/50）AB6、偶极装置（ABMN）：AB 与MN 均以偶极⽅式对称置于观测点两侧,记录点O取BM中点装置应⽤（复制）1 四极对称(Wenner)⽅法四极对称在传统电阻率法占有很重要的地位，也是我们常⽤的⼀种⽅法，其装置⽰意图如图1所⽰。
电阻率法
第三节 电阻率测深法
电阻率测深法（简称电测深）是常用来探明水平（或近似水 平）层状岩石在地下分布情况的一组电阻率法。该法是在同一测 点上逐次扩大电极距，观测垂直方向由浅到深的视电阻率变化情 况，通过分析电测深曲线来了解测点下部沿垂向变化的地质情况 。 原则上讲，电阻率剖面法的各种装置（除中梯装置）均可以 用于测深。但目前常用的是对称四极装置
Ps异常形态特征与极距的关系
1 当电极距较小(AO=2r0)时，低阻球 上的Ps(A)和Ps(B)曲线形成“OO”型异 常，球顶上有正交点。 2 随着极跟加大，主极值处Ps曲线的分 异性变差，两个主极小点之间的距离 也变小。 3 对称四极剖面法的Ps(AB)曲线随着极 距增加，Ps(AB)的异常由宽变窄、由 缓变陡。
三、中间梯度法
中间梯度法（简称为中梯法）是电阻率剖面法中一种常用
的重要方法。由于中梯法的两个供电电极AB相距很远、固定不 动，而观测是在其中间三分之一地段进行，在地下岩石为均匀、 各向同性情况下，该地段的电场可近似地看作均匀电场。因而， 计算中梯法的视电阻率异常，可归结为研究均匀电流场中赋存
有电性不均体时所产生的视电阻率异常。
一、水平地层上的电测深曲线
（一）多层水平地层上的视电阻率表达式 1．地面点电流源的电场 如图所示，假定地面是水平的，在地面以下有n层水平层状地层，各层电阻率分别 为P1、P2、……、Pn；厚度分别为h1、h2、……、hn-1；每层底面到地面的距离 为H1、……、Hn-1、Hn＝oo。在A点有一点电流源供电，其电流为I。
第一节 电阻率法基础
一、均匀大地中点电源场 假设地下介质均匀，电阻率为
A(+I)
M
1、一个点电源的场 在地表A输入稳定电流+I，电流全部流入地下半空间，对于任意点M 处的电位、电场和电流密度分别为：
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4）视电阻率与电流密度的关系
地形起伏、导电性不均匀体、测量电极距MN很小
MN范围内电流 强度和密度恒定
地形水平、导电性不均匀体、测量电极距MN很小
电流线“低阻吸引”，“高阻排斥”
吸引或排斥均系界面上积累电荷的作用。当电 流由低阻体进入高阻体时，界面上积累正电荷， 与场源同符号；按同号相斥的道理，高阻体对 来自场源的电流线起排斥作用。反之，若电流 由高阻体进入低阻体，界面上积累负电荷，与 场源符号相反，按异性吸引的原理，低阻体对 场源发出的电流线起到了吸引作用。
◆ 各层间有较明显的电阻率差异；
◆ 地形起伏不大。
K为变值
水平二层断面与二层电测深曲线
多层类似组合
双对数坐标
2 应用条件
勘查对象与周围地质体间存在明显的电阻率差异 勘查对象的电测异常能从干扰背景中分辨出来
不宜开展电剖面法工作的地区
A 地形切割剧烈、悬崖峭壁、河网发育以及通行 困难地区 B 低阻覆盖厚度大，形成电屏蔽层而难以保证获 取可靠观测信号的地区
操作中，还可通过改变极距判断倾向
②高阻体脉上的联合剖面曲线
反交点
A B S S
一般都不用联合剖面 法找高阻体地质体
a．高阻脉顶上方有一个不太明显的联合剖面曲线的“反交点”。“反交点”的左侧和右侧视阻率（图） b．脉顶上呈现高阻异常，其两则曲线同步下降并各自出现极小值。故曲线分异性差，歧离幅度很小。
薄 脉 － 脉 宽 度 极 距
<
所谓薄脉，是指脉 的宽度比极距L小
L
在倾斜的良导薄脉上，两条曲线是不对称的，但仍然有正交 点。交点位置在脉顶附近，稍移向倾斜一侧。下图为不同倾角 时良导薄脉的模型实验曲线。可以看出随着倾角的减小，两条 曲线的不对称性越加明显。若低阻脉向B极方向倾斜，则 SA A B 的极小值。反之，则 B 极小值小于 S 的极小值小于 S 极小 S 值。综合各种实验结果得知，低阻薄脉倾角越小，埋藏越浅， 以及极距L（=AO=BO）适当地加大时，两条曲线的不对称性 就越显著，正交点向倾斜方向的位移也越远。 向两条曲线所围面积较大的一侧倾斜
C 接地电阻过大，又难以采取措 施改善接地条件的地区
D 因有强大的工业游散电流而使 观测困难，难以保证观测质量的 地区
3 适用范围
4 具体操作（简略）
测线方向符合下列规则 a. 测线应尽量垂直勘查对象的走向，并尽可 能避免或减小地形影响和其它干扰因素的 影响 b. 测线方向应与工区中的地质勘探线、典型 地质剖面方向一致
优点： A 最大限度的克服了其它电剖面由于供电电极附近电性不 均匀对视电阻率测量的影响 B 一线布极、多线测量，工作效率高 C 用于寻找陡倾的高阻岩脉（如含金石英脉、伟晶岩）效 果显著，或配合激发极化法，了解极化体的电阻率特征
屏蔽
易垂直通过
巩固（复合）对称剖面法－保持四个电极距不 变，同时沿着侧线移动 巩固充电法、自然电场法
5）电流密度随深度的变化
集中于地表的电流越多，流于深部的电流就越少， 当埋于深部的岩石中电流密度很小时，岩石电阻 率的变化对地表附近的电流密度的影响不大，因 而勘探的深度就越小。 电阻率法勘探深度是一个复杂的问题，可以 粗略的认为，能够在地表产生可靠的视电阻 率的最大深度，即为所采用电极排列（或电极距） 的勘探深度的1/3。
通常ρ=10-6－106 (Ω·m)
D 固体电解质－离子导电（填隙离子或空 格点） 绝大多数造岩矿物（石英、长石、角闪石、 辉石等等），电阻率高
通常ρ>10-6 (Ω·m)
通常，岩浆岩电阻率最高，变质岩次之， 沉积岩最低 但：沉积岩中石灰岩、岩盐、石膏－－高 变质岩中含石墨或碳质－－低
新
老
2）影响岩、矿石电阻率的因素
Any question, please send e-mail to tanjunallan@
or QQ:272813431
矿产综合勘查技术
——电阻率法
谭 俊
电阻率法
由于地下各种岩石、矿石之间存在导电性 的差异，因此它将影响由人工建立的或者 天然存在的电场的分布状态。电阻率法是 利用仪器和方法来了解这种电场的分布状 态，从而达到解决地质问题的目的。
3）电阻率测深法
电测深法是在同一点上逐次扩大供电电极距，使探测深度逐渐 增大，以此来得到观测点处沿垂直方向上由浅到深的ρs变化 情况。
简称电测深，又名电阻率垂向测深。是利用岩矿石的导电性 差异为基础，分析电性不同的岩层沿垂向分布情况的一种电 阻率方法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 应用条件：
◆ 地层应基本水平（地层倾角小于20°）；
“最佳电极距” AB 2h
（2） 电阻率剖面法
是以地下岩（矿）石电阻率差异为基础， 人工建立地下稳定直流或脉动电场，按照 某种极距的装置形式沿测线逐点观察，研 究某一深度范围内岩（矿）石沿水平方向 的空间电阻率变化，以查明矿产资源和研 究有关地质问题的一组直流电法勘探方法
电 极 排 列 方 式
A－岩、矿石的成分、含量和结构 B－岩、矿石的孔隙度和湿度 C－水溶液矿化度 D－岩、矿石的温度和压力 E－构造层
3）电阻率公式及视电阻率
电阻率法中，通常是在地面上任意两点用 电极A、B供电，在另两点M、N测定点位差
K为装置系数（排列系数）－各电极间距 测ρ通常：露头法（小电极距） 电测井或标本测定
1）联合剖面法
2个三极装置 A、M、N、B一起移动
仪器测试
注意：A. 无穷远极位于侧线中垂线上 B. CO>5AO, AB/2=(5-10)H, MN=(1/3-1/10)*AB/2 C. MN一般等于点距或2倍点距 D. 各电极距不变
①良导薄脉上的联合剖面曲线
良导脉的屏蔽作用 正交点（低阻交点）
测区中应有足够数量且具代表性的地质 物性综合剖面，至少要有1－2条剖面 能够比较完整的穿越区内不同地层及各 种岩体和矿体。综合剖面应选在地质情 况比较清楚、构造比较简单的地段
测网精度
测地工作精度
电极距的选择 联合剖面
中间梯度
此外包括： 参数测定与物理和数定模拟实验 测站布置 导线敷设 电极接地 漏电检查 仪器基本观测 重复观测和自检观测 ……
1 基本原理 2 应用条件 3 适用范围 4 具体操作 5 应用案例
1 基本原理
（1）基本概念
1）岩、矿石的导电机制
A 岩石孔隙水－带电离子 通常1－10 Ω·m，很少>100 Ω·m B 金属导体－自由电子 自然铜、金、银、石墨，电阻率低
C 半导体－“空穴”导电（杂质） 大多数金属硫化物、金属氧化物，电阻率 较低
4 应用案例
案例1
A 低阻带倾向？ B 高阻与低阻岩体 的分布？
案例2
可能出现的石英脉？
1
2
案例3
秦家沟 毕家沟
石英岩
视电阻率的平剖图
视电阻率等值线图
测深
结 合 地 质
7－1
6－1
The
End
实际工作中，地下地质情况是复杂的，地下介质呈各 向异性非均质性分布，且地表不水平 地电断面：电法勘探中通常把地下地质体按照电阻率 的差异划分的地质断面－与地质断面可能一致，也可 能不一致
电阻率法所研究的正是这种电阻率不均匀的地电断面
视电阻率是电场有效作用范围内各种地质体电阻率 的综合影响值，不同于前述ρ值
A 高、低阻？ B 脉体倾向? C 绿框指示？ D 测点更远曲线会 出现什么情况？
（2）中间梯度法
供电电极AB的距离很大且固定不动，测量 电极MN在AB距离中间三分之一地段逐点 测量，记录点位于MN中点
两个异性点电源的场
注意： A. K值不恒定,测量电极每移动一次需重新计算 B. AB/2=(35-40)H MN<(1/15-1/25)*AB/2 C. AB的距离要比勘探深度大得多，在观测范围内， 电场可以看作是均匀的 D. AB固定，MN在AB中段1/2-1/3范围内逐点测量