电法勘探基本理论-电阻率法

中间梯度装置（AMNB）
思考题
1. 什么是电法勘探？
2. 电法勘探的类型？ 3. 影响岩石电阻率的因素有哪些？ 4. 解释下列名词：均匀各向同性半空间；装置 系数；地电断面；视电阻率；
5. 掌握均匀大地电阻率公式。
第一节 电阻率法
二、电剖面法
• 方法特点：研究地电断面横向变化的一类 方法——采用固定的电极距，沿剖面移动 电极装置，观测一定深度范围内视电阻率 沿剖面的变化。 • 解决主要地质问题：探测产状陡立的高、 低阻体，如划分不同岩性接触带、追索断 层及构造破碎带。
1.装置特点及ρs公式：
AB=(70～80)H H 浮土厚 MN=(1/30～1/50)AB 采用四极AMNB装置，A、B供电，M、N两电极测量，供电 电极距AB很大，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。也可以在AB连线两侧1/6AB范围内的测线上布置MN 进行测量。“一线布极，多线测量”
• 目前，我国采用的电阻率装置类型有电剖面法、 中间梯度法和电测深法。 • 电阻率剖面法简称电剖面法。它包括许多分支装 置：二级装置、三级装置、联合剖面装置、对称 四级装置和偶极装置等。
第一节 电阻率法
二级装置（AM） 对称四级装置（AMNB）
三级装置（AMN）
偶极装置（ABMN）
联合三级装置（AMN∞MNB）
第一节 电阻率法
2. 装置形式及视电阻率公式
有四极、三级、偶极等形式，通常采用对称四级装置 AO=BO;MO=NO
U MN s k I
AM AN k MN
k－随电极距地逐次扩大而改变。
第一节 电阻率法
3.电测深曲线
视电阻率ρs随着供电极距（AB/2）变化的曲线，称 之为电测深曲线。 电测深曲线的特点： （1）每个电测深点均可以得到一条电测深曲线 （2）该曲线通常以AB/2为横坐标，以ρs为纵坐标， 绘制在模数为6.25cm的双对数坐标纸上。
第一节 电阻率法
1 1 1 1 AM AN BM BN K不是恒定的，而是逐点变化的
ρs
U MN s k I
k
2
第一节 电阻率法
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ρ s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ρ s异常不明显 。
第一节 电阻率法
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ρs曲线复 杂、生产效率低些。
※因此，一般能用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，易证明对称剖面法的ρSAB 为联合剖 面法两个视电阻率（ρSA 和ρSB ）值的平均值，即：
③方法 种类多
感应类电法勘探 （交流电法）研 究交变电流场
低频电磁法 频率测深法 甚低频法 电磁波法 大地电磁法
第一节 电阻率法
1
2 3
电阻率法的理论基础 电阻率法的仪器和装备 电剖面法 电测深法 高密度电阻率法
4
5
第一节 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。
《地球物理探测新进展》
第二章 电法勘探基本理论
安全工程学院 杨武洋
第三章 电法勘探
第一节 第二节 第三节 第四节 电阻率法 充电法和自然电场法 激发极化法
√ √ √ √ √
电磁法
瞬变电磁法 甚低频法 可控源音频大地电磁法 探地雷达
第五节
第六节 第七节 第八节
第二部分 电法勘探
电法勘探 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，简称“电法”。
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。
第一节 电阻率法
三、电测深法
1.电测深法概念 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。
电测深法主要用于探测水平产状（或倾角不超过 20°）的不同电性层的分布（如断裂带，含水破碎 带等）
2.联合剖面法ρs曲线特征分 析 直立低阻薄脉上联合剖面 法ρs曲线特征
s
jMN j0
MN
直立良导薄脉上的联合剖面曲线的分析 1—正交点；2—良导薄脉；3—A电极的电流线(示意图)
第一节 电阻率法
由图可见：
B ①在直立良导薄脉顶部上方， S 与 S 相交， A 且 交点 （围岩）
第一节 电阻率法
（四）、电阻率法的仪器和装备
由视电阻率的计算公式 可知，其仪 器功能就是测量出供电电流I及测量电极M、N间 的电位差△UMN即可。 除仪器外，其它装备还有：
s k
U MN I
供电电极——铁棒或铜棒
测量电极——铜棒、导线及供电电源。
重庆地质仪器厂
第一节 电阻率法
（五）、电阻率法的常用电极装置类型 • 在电法勘查中，为了解决不同的地质问题，常采 用不同的装置。
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。
第一节 电阻率法
当薄脉倾斜时： S 曲线不对称，交点两侧两条曲线所围的面积不相等。薄脉向 两条曲线所围面积较大的一侧倾斜。
第一节 电阻率法
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。
(二)中间梯度法
ρ空气
ρ
A
M
N
B
地面
ρ ρ
第一节 电阻率法

2 1 1 1 1 AM AN BM BN U MN I
令k
2 1 1 1 1 AM AN BM BN
装置系数
则
U MN →均匀大地电阻率公式 k I
第一节 电阻率法
上面所讨论的情况是在地形水平、地下仅有单一的均匀各向 同性介质。 然而实际中，地下岩石的导电性往往是不均匀的、且地形亦 不是水平的，因此有必要进一步讨论非均匀条件下地中电流 场分布的情况。
U MN s k I
3
1
2
※视电阻率——在电场有效作用范围内各种地质体 电阻率的综合影响值。
第一节 电阻率法
地电断面的概念
S
(a)
1
X
U MN K U MN V
I
A(+I) (b) M N B(-I)
地电断面 ？？
2
3 1
电阻率不均匀时地下电流分布示意图
在自然界中，地下地质情况是复杂的，各种不 同岩(矿)石分布是不均匀的。在电法勘探中， 常把按电阻率划分的地质断面称为地电断面。

AB s
1 A B (s s ) 2
第一节 电阻率法
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。
AB过大
AB过小
ρ0<ρ1<ρ2
第一节 电阻率法
应用实例1
例1: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
第一节 电阻率法
4.影响岩石电阻率的主要因素
⑴矿物成分、含量及结构 金属矿物含量↑，电阻率↓ 结构：侵染状＞细脉状 ⑵岩矿石的孔隙度、湿度
孔隙度↑，含水量↑ ，电阻率↓
风化带、破碎带，含水量↑，电阻率↓ ⑶水溶液矿化度 矿化度↑ ，电阻率↓
第一节 电阻率法
⑷温度 温度T↑，溶解度↑，离子活性↑，电阻率↓ 结冰时，电阻率↑
第一节 电阻率法
一 、电阻率法的理论基础 （一） 岩、矿石的电阻率 1.电阻率基本公式
S
R
l s
R
s l
l
I
2.电阻率单位
电阻R（Ω）
SI制中
长度（m）
截面积（m² ）
电阻率ρ
(Ω· m)
第一节 电阻率法
3.主要岩矿石电阻率及其变化范围
• ρ沉＜ρ变＜ρ火 • 沉积岩：10 ～102 Ω· ｍ • 火成岩：102 ～ 105 Ω· ｍ • 变质岩：介于两者之间
C
（一）联合剖面法
1.装置特点及ρs公式 AO=BO MO=NO OC>5AO A U MN SA k A I A （AMN∞）
B U MN B S kB I B （∞ MNB ）
k A k B 2
AM AN MN
※ 在测量时，C极固定不动，AMNB间保持距离不变，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M、N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。
任意四装极置示意图
第一节 电阻率法
两个异性点电源的电场
ρ空气 ρ
A AM
B
地面
J
B M
BM
ρ
JM
ρ M
在任意的M处的，可按场的叠加原理知：
A JM
V
AB M
I 1 1 V V ( ) 2 AM BM
A M B M
I V 2 r
第一节 电阻率法
（三）、电阻率公式及视电阻率
1.（均匀大地）电阻率公式