電測深法課件

第七章電測深法電測深法是在地表某點測量電極不動，按規(guī)定不斷加大供電極距，從而研究地表某點下方電性的垂向變化。由于供電極距不斷加大，增大了供電電流在地下的分布范圍，實際上相當于加大了勘探深度。因此通過分析電測深視電阻曲線可了解測點下沿垂向地質情況的變化。電測深法中，正確的工作布置和解釋可以獲得比電剖面法更為豐富準確的地質信息。在地下水資源調查和工程環(huán)境勘察、地填圖和礦普查中，電測深法都得到了廣泛的應用。第七章電測深法第一節(jié)水平層狀地點斷面電測深曲線的類型及其特征第二節(jié)電測深的資料解釋第三節(jié)其它類型的電測深法第四節(jié)電測深法應用實例第一節(jié)水平層狀地點斷面電測深曲線的類型及其特征一、電測深電極裝量及結果圖示電測深法的實際工作中，通常采用對稱四極裝置。即供電電極AB和測量電極MN均對稱于測點布設、每改變一次供電極距，便可按下式計算該極距的視申阻率，即：對稱四極測深排列示意圖考慮到電測深的極距變化范圍較大的特點，通常我們將該曲線繪在模數(shù)為6.25cm的雙對數(shù)坐標紙上，縱坐標表示視電阻率，橫坐標表示極距AB，顯然，該曲線反映了某一測點不同深度電性的變化情況。在電法勘探中，我們通常把按電性不同所劃分的地質斷面稱為地電斷面。一般在研究和分析電測深曲線類型及其變化規(guī)律的基礎上，結合地質資料便可初步了解地電斷面的結構及其分布狀況。一般認為電測深法有利于解決具有電性差異、但產(chǎn)狀近于水平的地質問題。但從大量實踐結果來看，對于許多非水平產(chǎn)狀的地質問題如斷層、溶洞等，進行電測深工作后，也都在不同程度上獲得了一定的地質效果。和電剖面法一樣，電測深法也可以根據(jù)地質任務和施工條件的不同而采用不同的電極裝置類型，不同的電極裝置具有不同的勘探能力。在水文工程及環(huán)境地質調查中，除廣泛采用對稱四極測深外，還經(jīng)常采用三極測深、環(huán)形測深及五極縱軸測深等。二、地電斷面及曲線類型1．二層曲線二層結構的地電斷面是指，第一層的厚度h1，電阻率1，第二層的電阻率2，其厚度較大，以致可以視為無限大。顯然，二層地電斷面按其電性關系可以分成兩種曲線類型，一種是2

>1

的G型曲線,另一種是2

<1的情況，為D型曲線。在G型曲線中，有一種經(jīng)常遇到的特殊情況，即為2→∞時，電測深曲線尾枝出現(xiàn)與橫軸成450上升的漸近線。水平兩層電測深曲線類型圖2.三層曲線

三層地電斷面共有五個參數(shù)，按電性的劃分有四種曲線類型：H型；A型；Q型和K型。3.四層曲線四層地電斷面按電性層的組合關系可以分成八種情況，我們分別將其稱為，HA型、HK型、AA型、AK型、KH型、KQ型、QH型、QQ型，曲線形態(tài)及其電性關系見圖。水平四層電測深曲線類型圖1.電測深曲線的首枝由于電阻率法的勘探深度隨供電極距的大小而變化，所以不論幾層地電斷面，當AB/2＜＜h1時，由供電電極所建立的電場的有效作用范圍僅限于1介質之中，由于jMN=j0，故MN=0，即無論幾層地電斷面，當AB/2較小時，電測深曲線的首枝均出現(xiàn)以1為漸近線的水平直線。三、電測深曲線的特征分析2.電測深曲線的尾支

電測深曲線尾枝的形態(tài)一般有兩種情況，一種是出現(xiàn)水平漸近線的情況，一種是出現(xiàn)與橫坐標成450夾角的情況。（1）n有限大，當供電極距很大時，

s

=n

（2）n→∞時，出現(xiàn)與橫坐標成450交角。

在電測深法的實際工作中，由于觀測誤差的存在，經(jīng)常會遇到地電斷面參數(shù)不同而視電阻率曲線卻完全相同的現(xiàn)象，把這種情況稱為電測深曲線的等價現(xiàn)象。對于三層地電斷面，存在S2和T2等價現(xiàn)象。四、電測深曲線的等價現(xiàn)像1.H型（或A型）斷面的S2等價現(xiàn)象

當h1

、1

、3一定，而2較小的情況下，s曲線中段極小值不明顯，只要保持中間層縱向電導S2不變，則s電測深曲線的形狀也不變。對于A型三層斷面，同樣遵循S2等價原則。三層斷面S2等價示意圖分析S等價現(xiàn)象的物理實質：當?shù)诙拥碾娮杪屎苄r，第二層中的電流線方向將平行于層面，第二層所“吸進”的電流將決定于縱向電導h2/2。如果1、h1、3不變，只是同倍數(shù)的增大或縮小h2和2，即使縱向電導h2/2不變，因而1、2

、3中的電流分布改變很小，以致地面上電位差△UMN改變很小，s曲線形狀變化不大。2.K型（或Q型）斷面的T2等價現(xiàn)象

當h1、1、3

一定，2較小的情況下，s曲線的極大值不明顯，只要保持中間層橫向電阻T2不變，則s曲線的形狀也不變。對于Q型三層斷面，第二層中的電流也近似于垂直層面流動，同樣遵循T2等價原則。三層斷面T2等價示意圖第二節(jié)電測深的資料解釋電測深的資料解釋一般包括定性解釋和定量解釋兩個階段，定性解釋可以給出測區(qū)內電性層的分布及其與地質構造的關系，定量解釋則可獲得電性層的埋深及厚度。二者的正確運用和緊密結合方能作出符合客觀實際的地質結論。測區(qū)電性參數(shù)的研究是電測深資料解釋的基礎，應貫穿于電測深工作的始終。電性參數(shù)的取得除了收集前人的資料外，一般均應在野外工作中布置一定的參數(shù)測定工作。電參數(shù)測定既可在野外巖石露頭上進行小極距的原位測試，也可在室內進行標本測定。一、電阻率參數(shù)當測區(qū)內有已知鉆孔資料時，最好進行孔旁測深。當然，在有條件的情況下，采用橫向測井方法則能較準確地求出測區(qū)內各電層的電阻率值。由于電阻率的真實性直接影響著電測深曲線解釋的準確程度，因此，當獲得更可靠的電性資料后，一般應對測深曲線進行重復解釋。電測深資料的定性解釋是獲得測區(qū)內地質—地電結構的重要階段，它可以提供區(qū)內電性層的分布、地電斷面和地質斷面的關系以及測區(qū)地質構造的初步概念。電測深曲線的定性解釋主要是根據(jù)反映測區(qū)電性變化的各種定性圖件來進行的。二、電測深資料的定性解釋1．電測深曲線類型圖電測深曲線類型圖是在相應比例尺的平面圖或剖面圖上標出測點的位置，然后在測點旁用小比例尺繪出該點的電測深曲線或標出該點曲線類型的符號。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)，或者地質構造的變動所造成的巖層層位的變化等。由圖可見，曲線類型的變化，同地質斷面中地層、巖性的變化及構造的存在，有著很好的對應關系。電測深曲線類型的剖面圖H型K型2．等視電阻率斷面圖

首先在相應比例尺的實際地形剖面上標出測點的位置，然后在測點下方按對數(shù)比例尺或算術比例尺點出相應的電極距，并在這些電極距旁標上所測電阻率值，最后按一定的電阻率間隔勾繪s等值線。從這種圖上可以看出基巖起伏、構造變化以及不同深度電性層沿測線方向的變化。當采用對數(shù)比例尺時，斷面等值線圖主要反映較深處的地質情況，其上部則主要反映較淺處的情況。

右圖是遼河安山巖地區(qū)的電測深等s斷面圖。區(qū)內除在河谷中分布有較厚的松散沉積物外，燕山期花崗巖及侏羅紀安山巖廣布全區(qū)。在安山巖內有一條北東東向斷層通過，從電測深等s斷面圖上可見，在90~115號點間出現(xiàn)向南傾斜的低阻異常帶，其電阻率較低，反映了向南傾斜的斷裂帶的存在。

遼河15線電測深等ρs斷面圖斷裂帶內主要由糜棱巖、斷層泥等物質組成，它們像粘土一樣透水性弱、富水性差，不是賦存地下水的場所。在斷裂帶兩側，即電阻率由低向高過渡的斷裂影響帶內，極易產(chǎn)生各種張扭性裂隙，形成透水性好，富水佳強的網(wǎng)格狀裂隙發(fā)育帶。經(jīng)鉆探驗證，0~6m為坡積粘土夾碎石；6~20m為凝灰質安山巖，20~85m為玄武質安山巖，其裂隙發(fā)育，富含地下水。由此可見，等s斷面圖提供了關于地電結構的豐富資料。

3.視電阻率剖面圖和平面等值線圖

電測深法在測區(qū)內的每一個測點上都進行了多種極距的視電阻率測量，如果就其中的一條測線來說，我們也可以把上述資料看成是多極距的電剖面法測量結果。因此，根據(jù)解釋的需要，我們也可以把某些極距的測量結果整理成視電阻率剖面圖或平面等值線圖。顯然，由測深資料所繪制的上述圖件應當與相同極距的對稱四極剖面法的測量結果相同，或者說它就是復合四極剖面圖或平面圖。所以，就這一點來說，電測深法較電剖面法提供了更為豐富的關于地層結構的實際資料。右圖為某巖溶區(qū)AB/2=l00m的s等值線平面圖，由圖可見，地表的巖溶塌陷部分正好位于低阻等值線的圈閉范圍內。據(jù)此可以推測，深部巖溶發(fā)育范圍較地表塌陷區(qū)大，而且深部溶洞的地表投影基本與s低阻等值線形狀一致。某巖溶區(qū)視電阻率等值線圖4.縱向電導S圖當測區(qū)有分布廣泛的高阻基巖標準層時，電測深曲線尾枝將出現(xiàn)450漸進線，由此可求出S縱向電導值。根據(jù)各點的S值，勾繪等S平面圖或S剖面圖。當上覆巖層的電阻率在水平方向較為穩(wěn)定時，縱向電導S值的大小便反映出基巖頂面埋深的變化?？v向電導s圖（a）s剖面圖（b）地質斷面圖三、電測深曲線的定量解釋定量解釋方法主要有：量板法，計算機數(shù)字解釋方法、在某些特定條件下采用的各種經(jīng)驗方法等。應該指出，定量解釋的結果除了和所采用的方法有關外，還和中間層參數(shù)的選取、工區(qū)地質資料的豐富程度等因素有關。當對工區(qū)內各條剖面的電測深曲線進行定量解釋后，便可繪出相應的地電斷面圖，如果對地電斷面圖中各電性層能夠賦予相應的地質內容，那么，便可進而獲得推斷的地質剖面圖。對比分析各條剖面圖的變化，便可得到整個工區(qū)地層的分布及構造的特征。

1.二層量板及二層曲線的解釋

（1）水平二層斷面測深曲線方程式點源場水平層狀介質的電位計算通常采用在柱坐標系中求解拉氏方程的方法，但計算繁雜，對二層地電模型采用鏡像法來加以求解。（2）二層量板的組構對于水平二層地電斷面，當電性參數(shù)分別為1及2，厚度參數(shù)為h1時，可得以下函數(shù)關系為減少理論曲線數(shù)目，又便于實際應用，在繪制理論曲線時，視電阻率均以1為單位，而層厚度及極距AB/2均以h1為單位，于是以上函數(shù)關系可寫成令12

=2

/1為參變量，當給參變量以一系列數(shù)值后，依次改變AB/2h1便可計算出一組理論曲線。將理論曲線繪于雙對數(shù)坐標紙上就是得到二層理論曲線。

當12

>1時，所計算的理論曲線構成了G型量板，當12

<l時，所計算的理論曲線構成了D型量板。水平兩層電測深曲線量板（a）G型量板；（b）D型量板（3）二層量板的應用利用二層量板解釋二層曲線的方法步驟可歸結為：

①根據(jù)實測電測深曲線選擇二層理論量板（G或D）。

②將繪有實測曲線的透明雙對數(shù)坐標紙置于二層量板上，保持坐標軸平行，移動實測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。用兩層量板解釋二層電測深曲線當兩條曲線重合后，量板的坐標原點在實測曲線坐標系的縱、橫坐標即為1、h1

④當實測二層曲線的尾枝不清楚時，從理論曲線所標值也可求出2=121用兩層量板解釋二層電測深曲線2.輔助量板及多層曲線的解釋借助于二層和輔助量板可以對三層或三層以上的電測深曲線進行解釋。（1）利用二層（G）量板來確定第一層標志點O1

（h1

，1）。于是便有h1=4m，1

=20歐姆·米。（2）已知中間層參數(shù)2

=100歐姆·米，計算

2

=5。（3）根據(jù)三層曲線類型，選擇相應的輔助量板。然后將繪有實測曲線的透明雙對數(shù)坐標紙置于KM型輔助量板上，使實測曲線第一層標志點O1與輔助量板的坐標原點相重合，保持坐標軸平行，然后將KM量板上2

=5的輔助線描在透明紙上。顯然，第二層標志點

O2（h12

，12

）的軌跡應在這條輔助線上。（4）利用二層（D）量板，確定第二層標志點O2的位置。把實測曲線右枝置于D型二層量板，保持坐標軸平行，使二層量板原點在2

=5的輔助線上滑動，直到找出一條曲線與之重合最好，此時二層量板的原點在實測坐標系中的位置即為O2于是便有h12=36m，12=70M，所以（5）再把實測曲線放回相應的輔助量板，使O1點仍與2

=5輔助線的原點相重合，保持坐標軸平行，讀出通過O2點的2值，由圖可見，2

=5，于是，h2=2·h1=20m。第三節(jié)其他類型的電側深法

對稱四極測深有時會遇到因地表障礙物（如河流、沖溝、峽谷等）而無法加大極距的情況，這時便可采用三極測深法。三極測深法即只通過加大AO極距來達到測深的目的，另一供電電極B被置于無窮遠，當電性層水平且均勻的情況下，采用三極或對稱四極裝置的測量結果是完全相同的。一、三極測深法

環(huán)形測深是在地表某點利用對稱四極裝置所進行的多方位測量，相鄰方位之間的夾角一般為