第三講：電測(cè)深法

1、 第四節(jié) 電阻率測(cè)深法一、電測(cè)深法概述一、電測(cè)深法概述n電阻率測(cè)深法簡(jiǎn)稱電測(cè)深，電阻率測(cè)深法簡(jiǎn)稱電測(cè)深，是用來探明是用來探明水平層狀水平層狀( (或近水平層狀或近水平層狀) )巖石在地下分巖石在地下分布情況的一組電阻率法變種。布情況的一組電阻率法變種。n每個(gè)測(cè)點(diǎn)的電測(cè)深觀測(cè)結(jié)果，繪制成一每個(gè)測(cè)點(diǎn)的電測(cè)深觀測(cè)結(jié)果，繪制成一條視電阻率條視電阻率s s 隨極距隨極距 AB/2AB/2變化的電測(cè)變化的電測(cè)深曲線。深曲線。二、電測(cè)深曲線類型二、電測(cè)深曲線類型n在實(shí)際工作中可以有二層、三層或更多層的地在實(shí)際工作中可以有二層、三層或更多層的地電斷面電斷面1 1、二層模型電測(cè)深曲線類型、二層模型電測(cè)深曲線類型

2、n二層地電斷面中包含厚度有限的一個(gè)電性層，其下伏為厚度無限大的基底層，而電阻率和之間關(guān)系只有兩種類型：和。 n三層斷面是由位于厚度無限大的基底層上面的厚度有限的二個(gè)電性層組成，在這個(gè)模型中，、2和之間有四種關(guān)系，根據(jù)這些關(guān)系，三層斷面分為以下四種類型 ：nA型： ；nK型： ；nH型： ；nQ型： 。2、三層模型電測(cè)深曲線類型、三層模型電測(cè)深曲線類型 n四層斷面就是在厚度為無限大的基底層上面包含厚度有限的三個(gè)電性層。顯然，在這種情況下，根據(jù)各層電阻率關(guān)系，該斷面類型有八種：nAA型；nAK型 ；nHA型；nHK型 ；nKQ型 ；nQQ型 ；nKH型 ；nQH型 。3、四層模型電測(cè)深曲線類型、四

3、層模型電測(cè)深曲線類型n不難看出，隨著斷面中層數(shù)n的增加，斷面的類型數(shù)按 2成比例增加。 n實(shí)際上，在建立所有電法勘查的理論基礎(chǔ)時(shí)，都利用上面描述的水平均勻?qū)訝顢嗝婺Ｐ?。三、水平地層上電測(cè)深曲線的基本性質(zhì)三、水平地層上電測(cè)深曲線的基本性質(zhì)n為了進(jìn)一步了解電測(cè)深曲線的特征，我們把電測(cè)深曲線統(tǒng)一劃分為三段：n 的部分稱為首支n 的部分稱為尾支n其余部分為中段12hAB12nHAB電測(cè)深曲線的首支n 由于AB距離很小，電場(chǎng)作用范圍僅限于第一層介質(zhì)中，第二層及以下巖層對(duì)視電阻率的影響較小1s12hAB電測(cè)深曲線的尾支n第n層電阻率n有限：AB/2足夠大，測(cè)深曲線尾支出現(xiàn)以n為漸近線水平直線。n第n層電阻

4、率n趨近于無窮大： AB/2足夠大，測(cè)深曲線尾支出現(xiàn)與橫坐標(biāo)為45夾角的漸近線。n第n層電阻率n趨近于零： AB/2足夠大，測(cè)深曲線尾支以0為漸近線水平直線。n1=10, 2=100；h1=10nn趨近于無窮大，可視為絕緣n電流在第一層介質(zhì)中流過，AB足夠大時(shí)，電流穿過以r= A為半徑，高為h1的圓柱表面，圓柱的側(cè)面積：2rh1nA在MN中點(diǎn)O處產(chǎn)生的電流密度：n兩個(gè)點(diǎn)電源在處產(chǎn)生的電流密度翻倍。12AMNIjrhn均勻半空間點(diǎn)處電流密度：n視電阻率的微分形式2oABIjrABMNsMNABojj1MN11112sABrhh11lglglg2shAB紅：紅：1=10, 2= ；h1=5綠：綠：

5、1=10, 2= ；h1=10藍(lán)：藍(lán)：1=20, 2= ；h1=10玫紅：玫紅：1=20, 2= ；h1=5111hS電測(cè)深曲線的中段n二層曲線較為簡(jiǎn)單，其中段是從首支向尾支的過渡段，即隨著AB/2 的加大，第二層影響逐漸增大。n三層曲線形狀稍復(fù)雜些。A 型和Q 型曲線中段的S值均通過2 ，中段的平坦部分隨著h2 的加大而加長(zhǎng)或變得明顯。四、電測(cè)深曲線的等值現(xiàn)象四、電測(cè)深曲線的等值現(xiàn)象n根據(jù)電場(chǎng)分布的唯一性定理，層參數(shù)確根據(jù)電場(chǎng)分布的唯一性定理，層參數(shù)確定的地電斷面和電測(cè)深曲線之間應(yīng)是一定的地電斷面和電測(cè)深曲線之間應(yīng)是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系一對(duì)應(yīng)的關(guān)系 。n即一組層參數(shù)對(duì)應(yīng)唯一的一條電測(cè)深曲即一組層參

6、數(shù)對(duì)應(yīng)唯一的一條電測(cè)深曲線，層參數(shù)不同的地電斷面對(duì)應(yīng)不同的線，層參數(shù)不同的地電斷面對(duì)應(yīng)不同的電測(cè)深曲線。電測(cè)深曲線。n在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，某些參數(shù)不同的地電斷在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，某些參數(shù)不同的地電斷面對(duì)應(yīng)的三層電測(cè)深曲線，彼此相差甚面對(duì)應(yīng)的三層電測(cè)深曲線，彼此相差甚小小( (在實(shí)際觀測(cè)誤差在實(shí)際觀測(cè)誤差5%5%以內(nèi)以內(nèi)) )，以至區(qū)別，以至區(qū)別不開，實(shí)際上可以認(rèn)為是相同的。不開，實(shí)際上可以認(rèn)為是相同的。n地電斷面參數(shù)不同，電測(cè)深曲線卻完全相同（在一定誤差范圍內(nèi)相同）的現(xiàn)象稱為電測(cè)深曲線的等值現(xiàn)象。n三層地電斷面：S等值現(xiàn)象（H型、A型斷面）和T等值現(xiàn)象（K型、Q型斷面）。橫向電阻、總橫向電阻橫向電阻、總橫

7、向電阻n當(dāng)電流垂直巖柱體底面流過時(shí)，測(cè)得的電阻稱橫向電阻（T）n巖柱體由多個(gè)厚度和電性不同的巖層組成時(shí)，總橫向電阻為：Th121nniiiTTTTh復(fù)習(xí)：幾個(gè)基本問題復(fù)習(xí)：幾個(gè)基本問題縱向電導(dǎo)、總縱向電導(dǎo)縱向電導(dǎo)、總縱向電導(dǎo)n當(dāng)電流平行巖柱體底面流過時(shí)，測(cè)得的電導(dǎo)稱縱向電導(dǎo)（S）n巖柱體由多個(gè)厚度和電性不同的巖層組成時(shí)總縱向電導(dǎo)hS121niniihSSSS復(fù)習(xí)：幾個(gè)基本問題復(fù)習(xí)：幾個(gè)基本問題1.同層等值現(xiàn)象同層等值現(xiàn)象n以H型斷面為例：當(dāng)1 、h1、3一 定， 較小的情況下s曲線中段 極小值不明顯。此時(shí)當(dāng)2 、h2在一定范圍內(nèi)同時(shí)增大或者減小，只要保 證這一中間層的縱向電導(dǎo) 不 變，曲線形態(tài)

8、不發(fā)生變化。221hh222hSS等等值值現(xiàn)現(xiàn)象象n紅色：h1=10,h2=2,h3=;1=150, 2=10, 3=200n藍(lán)色：h1=10,h2=1,h3=;1=150, 2=5, 3=200 （虛線）n玫紅：h1=10,h2=2,h3=;1=150, 2=5, 3=200n綠色：h1=10,h2=1,h3=;1=150, 2=10, 3=200 n其它參數(shù)不變， h2不是很大時(shí)：n2 減小時(shí)（枚紅色曲線）視電阻率曲線極小值降低；相反，只增大2 時(shí)，視電阻率曲線的極小值升高。nh2 減小時(shí)（綠色曲線）視電阻率曲線極小值升高；相反，只增大h2 時(shí)，視電阻率曲線的極小值降低。S等值現(xiàn)象的物理實(shí)

9、質(zhì)S等值現(xiàn)象的物理實(shí)質(zhì)nH型地電斷面，第二層電阻率較小，電流線折射的結(jié)果將平行層面流動(dòng)，其導(dǎo)電能力由這一層的縱向電導(dǎo)S2決定。n保持S2不變的情況下，在一定范圍內(nèi)同時(shí)變化2 、h2，不會(huì)改變地下電流的分布，地表電流密度也就不會(huì)發(fā)生變化。n測(cè)深曲線亦不會(huì)改變。T等值現(xiàn)象等值現(xiàn)象n以K型斷面為例：當(dāng)1 、h1、3一 定， 較小的情況下，在一定范 圍內(nèi)增加2 減小h2，或者減小2 增加h2時(shí)，只要保證中間層的橫向電阻 不變，曲線形態(tài)不發(fā)生變化。 221hhThn紅色：h1=10,h2=2,h3=;1=10, 2=400, 3=20n藍(lán)色：h1=10,h2=1,h3=;1=10, 2=800, 3=2

10、0 （虛線）n玫紅：h1=10,h2=2,h3=;1=10, 2=800, 3=20n綠色：h1=10,h2=1,h3=;1=10, 2=400, 3=20n其它參數(shù)不變， h2不是很大時(shí)：n2 增大時(shí)（枚紅色曲線）視電阻率曲線極大值升高；相反，只減小2 時(shí)，視電阻率曲線的極大值降低。nh2 減小時(shí)（綠色曲線）視電阻率曲線極大值降低；相反，只增大h2 時(shí)，視電阻率曲線的極大值升高。T等值現(xiàn)象的物理實(shí)質(zhì)T等值現(xiàn)象的物理實(shí)質(zhì)nK型地電斷面，第二層電阻率2大于1也大于3 ，對(duì)電流具有阻擋作用，因此電流線垂直通過第二層流動(dòng)，那么，此時(shí)其導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱由這一層的橫向電阻T2決定。n保持1 、h1、3一定

11、及T2不變的情況下，在一定范圍內(nèi)改變2 、h2，曲線形態(tài)不發(fā)生改變。五、五、電測(cè)深法電測(cè)深法的定性解釋的定性解釋1.電極距選擇的原則電極距選擇的原則（1）AB值選擇的原則值選擇的原則AB min使曲線左支為近水平的線段；使曲線左支為近水平的線段；AB max滿足勘探深度的要求滿足勘探深度的要求 ；AB/2AB/2使各供電極距在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上均勻分布，使各供電極距在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上均勻分布，約約1cm1cm左右。左右。（2 2）MN值選擇的原則值選擇的原則 AB/3MNAB/30AB/3MNAB/30。n幾種電極距的選擇方案 (米)34.5691215254065100 150 225335500 (米)

12、1111111 (米)555555 (米)25252525252AB2MN2MN2MNn每個(gè)測(cè)點(diǎn)的電測(cè)深觀測(cè)結(jié)果，繪制成一條視電阻率s 隨極距AB/2變化的電測(cè)深曲線。n通常將電測(cè)深曲線繪在模數(shù)為6.25cm雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，其橫坐標(biāo)表示供電極距AB/2，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的視電阻率值。n每個(gè)電測(cè)深點(diǎn)每個(gè)電測(cè)深點(diǎn)均可以得到一條電測(cè)深曲線。n視電阻率隨供電電極距變化的電測(cè)深曲線反映了地下不同電性的巖層隨深度的分布情況。電測(cè)深曲線電測(cè)深曲線n電測(cè)深曲線2.定性解釋圖件定性解釋圖件單獨(dú)一條電測(cè)深曲線的解釋：?jiǎn)为?dú)一條電測(cè)深曲線的解釋：電性層的數(shù)目；各層電阻率的相對(duì)大小；估計(jì)第一層和底層的電阻率值。面積性電測(cè)

13、深資料的定性解釋面積性電測(cè)深資料的定性解釋需要繪制各種圖件，以此來反映測(cè)區(qū)內(nèi)不同電性層的分布及變化情況，從而了解工區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造或電性層的形態(tài)。電測(cè)深法圖件分類：n（1）電測(cè)深曲線類型圖）電測(cè)深曲線類型圖n（2）等視電阻率斷面圖）等視電阻率斷面圖n（3）視電阻率剖面圖和平面等值線圖）視電阻率剖面圖和平面等值線圖n（4）縱向電導(dǎo)）縱向電導(dǎo)S圖圖(1)電測(cè)深曲線類型圖電測(cè)深曲線類型圖n電測(cè)深曲線類型圖是在相應(yīng)比例尺的平面圖或剖面圖上標(biāo)出測(cè)點(diǎn)的位置，然后在測(cè)點(diǎn)旁用小比例尺繪出該點(diǎn)的電測(cè)深曲線（剖面）或標(biāo)出該點(diǎn)曲線類型的符號(hào)（平面）。n曲線類型發(fā)生變化的原因一般是：某巖層的缺失或新巖層的出現(xiàn)，或者地質(zhì)構(gòu)

14、造的變動(dòng)所造成的巖層層位的變化等。(2)等視電阻率斷面圖等視電阻率斷面圖n首先在相應(yīng)比例尺的實(shí)際地形剖面上標(biāo)出測(cè)點(diǎn)的位置，然后在測(cè)點(diǎn)下方按對(duì)數(shù)比例尺或算術(shù)比例尺點(diǎn)出相應(yīng)的電極距，并在這些電極距旁標(biāo)上所測(cè)電阻率值，最后按一定的電阻率間隔勾繪s等值線。n從這種圖上可以看出基巖起伏、構(gòu)造變化以及不同深度電性層沿測(cè)線方向的變化。當(dāng)采用對(duì)數(shù)比例尺時(shí)，斷面等值線圖主要反映較深處的地質(zhì)情況，其上部則主要反映較淺處的情況。視電阻率斷面等值線圖視電阻率斷面等值線圖AB / 2測(cè)深點(diǎn)AB / 2AB / 2(3)視電阻率剖面圖和平面等值線圖視電阻率剖面圖和平面等值線圖n電測(cè)深法在測(cè)區(qū)內(nèi)的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)上都進(jìn)電測(cè)深法在

15、測(cè)區(qū)內(nèi)的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)上都進(jìn)行了多種極距的視電阻率測(cè)量，如果就行了多種極距的視電阻率測(cè)量，如果就其中的一條測(cè)線來說，我們也可以把上其中的一條測(cè)線來說，我們也可以把上述資料看成是多極距的電剖面法測(cè)量結(jié)述資料看成是多極距的電剖面法測(cè)量結(jié)果。因此，根據(jù)解釋的需要，我們也可果。因此，根據(jù)解釋的需要，我們也可以把某些極距的測(cè)量結(jié)果整理成視電阻以把某些極距的測(cè)量結(jié)果整理成視電阻率剖面圖或平面等值線圖。率剖面圖或平面等值線圖。n顯然，由測(cè)深資料所繪制的上述圖件應(yīng)顯然，由測(cè)深資料所繪制的上述圖件應(yīng)當(dāng)與相同極距的對(duì)稱四極剖面法的測(cè)量當(dāng)與相同極距的對(duì)稱四極剖面法的測(cè)量結(jié)果相同，或者說它就是復(fù)合四極剖面結(jié)果相同，或者說

16、它就是復(fù)合四極剖面圖或平面圖。所以，就這一點(diǎn)來說，電圖或平面圖。所以，就這一點(diǎn)來說，電測(cè)深法較電剖面法提供了更為豐富的關(guān)測(cè)深法較電剖面法提供了更為豐富的關(guān)于地層結(jié)構(gòu)的實(shí)際資料。于地層結(jié)構(gòu)的實(shí)際資料。左圖為某巖溶區(qū)左圖為某巖溶區(qū)AB/2=l00m的的 s等值線等值線平面圖，由圖可見，地平面圖，由圖可見，地表的巖溶塌陷部分正好表的巖溶塌陷部分正好位于低阻等值線的圈閉位于低阻等值線的圈閉范圍內(nèi)。據(jù)此可以推范圍內(nèi)。據(jù)此可以推測(cè)，深部巖溶發(fā)育范圍測(cè)，深部巖溶發(fā)育范圍較地表塌陷區(qū)大，而且較地表塌陷區(qū)大，而且深部溶洞的地表投影基深部溶洞的地表投影基本與本與 s低阻等值線形狀低阻等值線形狀一致一致。(4)縱向

17、電導(dǎo)縱向電導(dǎo)S圖圖n當(dāng)測(cè)區(qū)有分布廣泛的高阻基巖標(biāo)準(zhǔn)層時(shí)，電測(cè)深曲線尾枝將出現(xiàn)45漸進(jìn)線，由此可求出S縱向電導(dǎo)值。根據(jù)各點(diǎn)的 S值，勾繪等S平面圖或S剖面圖。當(dāng)上覆巖層的電阻率在水平方向較為穩(wěn)定時(shí)，縱向電導(dǎo)S值的大小可以反映出基巖頂面埋深的變化。hS基巖起伏、構(gòu)造變化以及基巖起伏、構(gòu)造變化以及不同深度電性層沿測(cè)線方不同深度電性層沿測(cè)線方向的變化向的變化反映出基巖頂面埋深的變化反映出基巖頂面埋深的變化反映電阻率橫向的變化反映電阻率橫向的變化巖層的缺失或新巖層的出現(xiàn)，巖層的缺失或新巖層的出現(xiàn)，或者地質(zhì)構(gòu)造的變動(dòng)所造成或者地質(zhì)構(gòu)造的變動(dòng)所造成的巖層層位的變化的巖層層位的變化3.應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例(1).

18、 尋找地下水尋找地下水(2).工程地質(zhì)勘查工程地質(zhì)勘查(3).劃分咸淡水劃分咸淡水六、直流電測(cè)深曲線的定量解釋（反演）六、直流電測(cè)深曲線的定量解釋（反演）n內(nèi)容：確定曲線所反映各電性層（或主要電性層）的厚度及電阻率值n方法：量板法 數(shù)值解釋法 經(jīng)驗(yàn)解釋法1、量板法、量板法n電測(cè)深理論曲線圖冊(cè)稱為量板n將野外實(shí)測(cè)曲線與量板對(duì)比可求出地電斷面中各層厚度和電阻率值n對(duì)稱四級(jí)電測(cè)深二層和三層量板n量板編圖特點(diǎn)：量板使用相對(duì)單位，電阻率以1 為單位，長(zhǎng)度以h1 為單位將曲線繪制在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上合理選用參變量的數(shù)值221332221hh二層量板二層量板二層量板的應(yīng)用二層量板的應(yīng)用 根據(jù)實(shí)測(cè)電測(cè)深曲線選擇二層理論量板根據(jù)實(shí)測(cè)電測(cè)深曲線選擇二層理論量板 （G或或D）。）。 將繪有實(shí)測(cè)曲線的透明雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙于將繪有實(shí)測(cè)曲線的透明雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙于二層量板上，保持坐標(biāo)軸平行，移動(dòng)實(shí)二層量板上，保持坐標(biāo)軸平行，移動(dòng)實(shí)測(cè)曲線使之與某一條理論曲線重合或介測(cè)曲線使之與某一條理論曲線重合或介于某兩條理論曲線之間。于某兩條理論曲線之間。當(dāng)兩條曲線重合后，量板的坐標(biāo)原點(diǎn)在實(shí)測(cè)曲線坐標(biāo)系的縱、橫坐標(biāo)即為1、 h1當(dāng)實(shí)測(cè)二層曲 線的尾枝不清楚 時(shí)，從理論曲線 所標(biāo)值也可求出 2=2 12、計(jì)算機(jī)自動(dòng)解釋法、計(jì)算機(jī)自動(dòng)解釋法n通過計(jì)算機(jī)，應(yīng)用最優(yōu)化算法自