返回成都理工大学信息工程学院
第 2篇 电法勘探
电法勘探是以岩, 矿石之间 电学性质的差
异 为基础, 通过观测和研究与这些差异有关的
电场或电磁场在空间或时间上的分布特点和变
化规律, 来 查明 地下地质构造和寻找地下电性
不均匀体 ( 岩溶, 风化层, 滑坡体等 ) 的一类
勘查地球物理方法 。
返回成都理工大学信息工程学院
1.4 高密度电阻率法
1.4.1 基本原理
高密度电阻率法是根据水文、工程及环境
地质调查的实际需要而研制的一种电阻率法观
测系统。与常规电阻率法相比,高密度电阻率
法在野外信息采集过程中可组合使用多种装置
形式,因而采集的信息量大,数据观测精度高,
在电性不均匀体的探测中取得了良好的地质效
果。
高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。
返回成都理工大学信息工程学院
由于高密度电阻率法可以实现数据的快速
采集和微机处理,从而改变了电阻率法勘探传
统的工作模式,大大地提高了工作效率,减轻
了劳动强度,使电法勘探的智能化程度大大地
向前迈进了一步。图 2.1.50为高密度电阻率法
勘探系统结构示意图。
返回成都理工大学信息工程学院
图 2.1.50 高密度电阻率法勘探系统结构示意图
返回成都理工大学信息工程学院
1.4.2 高密度电阻率法野外工作方法
1.三极测量装置
图 2.1.51 高密度电阻率法三极测量装置图
见图 2.1.51,首先以 1,2为测量电极,供电用装换开关依次接 3,4、
5,……, n,观测每个数据上的值、值
1,4,2 高密度电阻率法 野外工作方法
1,三极测量装置
见图 2,1,5 1,首先以 1, 2 为测量电极,供电用
装换开关
K
依次接 3, 4, 5,……,n,观测每个数
据上的
U?
值、
I
值。
图 2,1.5 1 高密度电阻率法三极测量装置图
返回成都理工大学信息工程学院
三极, ?
?
?
?
?
?
?
?
?
MN
ANAM
K
I
U
K
s
?
?
2
( 2.1 - 49 )
最后,根据 s
?
值绘制成
s
? 等值线 拟断面图, 灰度图 等。
由于
AO
采用等差数、点距密,所以其纵、横向分辨率均
较高,特别是解决浅层地质问题( < 100 m )效果好。
图 2,1,5 2 为西安市 ? 区地裂缝使用三极装置的高密度勘
测结果。由图可见,地裂缝以高电阻率为特征在 s? 等值
线拟断面图上反映很清晰。
图 2.1.52 西安市 ?区
高密度电阻率法等值
线拟断面图
返回成都理工大学信息工程学院
2.三电位电极系测量装置
为获得地电断面结构特征的信息,可选择
三电位电极系测量装置。三电位电极系是将等
间距的对称四极,偶极及微分装置按一定方式
组合后所构成的一种测量系统。
三电位电极系的电极排列方式如图 2.1.53所示。
当点距设为 x时,其极距 。
三电位电极系的电极排列方式如图 2.1.53所
示。当点距设为 x时,其极距 a=nx(n=1,2,3^)
返回成都理工大学信息工程学院
图 2.1.53 三电位电极系
返回成都理工大学信息工程学院
由于
a
I
UaBMANaNBMNAM
s
?
?
?
?
?
2
,2,,???????
a
I
UaANaBNAMaMNBM
s
?
?
?
?
6
,3,2,,???????
a
I
UaMNaANaBNBMAM
s
?
?
?
?
3
,2,3,,???????
返回成都理工大学信息工程学院
所以
???
??? UUU ??
( 2,1 - 50 )
显然,当供电电流一定时,三者间的阻抗关系为:
???
RRR ??
,引 入 视 电 阻 率 及 装 置 系 数 后,
( 2,1 - 50 )式可以写成
?
?
?
?
?
?
???
KKK
sss
??
( 2,1 - 51 )
由上式得到
?
?
?
?
?
?
?
???
sss
K
K
K
K
??
( 2,1 - 52 )
返回成都理工大学信息工程学院
当三电位电极系的极距为
a
时,上述三种电极装置
系数依次为:
??
? KaK,2? aKa ??
?
3,6 ??
,
于是( 2.1 - 52 )式写成
???
???
sss
3
2
3
1
??
( 2.1 - 53 )
返回成都理工大学信息工程学院
3,视参数及其计算
高密度电阻率法采用上述三电位电极系,其视
电阻率参数将包括
I
U
a
I
U
a
I
U
a
sss
?
?
?
?
?
?
?
??
?
??
?
?? 3;6;2 ???
由于一条剖面上段测点总数是固定的,因此,当极
距逐渐扩大时,反映不同深度的测点数将依次减
返回成都理工大学信息工程学院
少。 当然,也可根据需要增设无穷远极,从而 增加
联合三极测深的测量方式,这时 相应的视参数为
I
U
a
I
U
a
B
B
s
A
A
s
?
??
?
?? 4,4 ??
。
考虑到三电位电极系中三种视电阻率参数的
异常的分布规律,设计了下述比值参数
)(
)(
)(
i
i
iT
s
s
s
?
?
?
?
?
( 2.1 - 54 )
返回成都理工大学信息工程学院
s
T
比值参数综合了同一地电断面
?
和
?
两种
视参数所反映异常分布的相对关系,因而用该参数
所绘制的比值断面图在反映地电结构的分布形态
方面,远较相应排列的视电阻率断面图要清晰得
多。
另一类比值参数是以联合三极测深的测量结果为
基础,其表达式为
)1(
)1(
)(
)(
)1,(
?
?
??
i
i
i
i
ii
B
s
A
s
B
s
A
s
?
?
?
?
?
( 2,1 - 55 )
返回成都理工大学信息工程学院
式中
)( i
s
?
与
)1( ?i
s
?
分别表示相邻两点同一极
距的视电阻率值,通常将计算结果示于第
i
点与第
1?i
点之间。
返回成都理工大学信息工程学院
4,资料处理及结果图示
图 2.1.54为高密度电阻率法数值模拟等值线
断面图 。 其中 ( a) 图下部为水文物探中一种模
拟古河道中含水透镜体的常见的地电模型, 上
部为经过滤波处理后的 比值参数面图, 它比较
简捷地反映了局部透镜体 (高阻体 )的存在 。 ( b)
图为隆起基岩中的低阻破碎带, 比值参数不仅
反映出基底的起伏, 还清楚地反映出低阻破碎
带的存在 。
图 2.1.54 高密度电阻率法
数值模拟断面图
返回成都理工大学信息工程学院
应用实例
1、高密度电阻率方法在地下空洞墓穴
探测 实例
图 4 d是总剖面的照片,e是电阻率反演结果,与剖面对应的 b和 c(放大图)是
先前发现的墓穴,位置 a(放大图)是先前没有注意到的另一个墓穴。采用温
纳装置,电极距为 1米。
2,高密度电法在 ×× 地区规划水泥厂地
基勘察中的应用
图 6为测线 2的电阻率剖面及钻井验证结果 。
3,高密度电法在 ×× 地区铜镍矿勘察中的应用
第 2篇 电法勘探
电法勘探是以岩, 矿石之间 电学性质的差
异 为基础, 通过观测和研究与这些差异有关的
电场或电磁场在空间或时间上的分布特点和变
化规律, 来 查明 地下地质构造和寻找地下电性
不均匀体 ( 岩溶, 风化层, 滑坡体等 ) 的一类
勘查地球物理方法 。
返回成都理工大学信息工程学院
1.4 高密度电阻率法
1.4.1 基本原理
高密度电阻率法是根据水文、工程及环境
地质调查的实际需要而研制的一种电阻率法观
测系统。与常规电阻率法相比,高密度电阻率
法在野外信息采集过程中可组合使用多种装置
形式,因而采集的信息量大,数据观测精度高,
在电性不均匀体的探测中取得了良好的地质效
果。
高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。
返回成都理工大学信息工程学院
由于高密度电阻率法可以实现数据的快速
采集和微机处理,从而改变了电阻率法勘探传
统的工作模式,大大地提高了工作效率,减轻
了劳动强度,使电法勘探的智能化程度大大地
向前迈进了一步。图 2.1.50为高密度电阻率法
勘探系统结构示意图。
返回成都理工大学信息工程学院
图 2.1.50 高密度电阻率法勘探系统结构示意图
返回成都理工大学信息工程学院
1.4.2 高密度电阻率法野外工作方法
1.三极测量装置
图 2.1.51 高密度电阻率法三极测量装置图
见图 2.1.51,首先以 1,2为测量电极,供电用装换开关依次接 3,4、
5,……, n,观测每个数据上的值、值
1,4,2 高密度电阻率法 野外工作方法
1,三极测量装置
见图 2,1,5 1,首先以 1, 2 为测量电极,供电用
装换开关
K
依次接 3, 4, 5,……,n,观测每个数
据上的
U?
值、
I
值。
图 2,1.5 1 高密度电阻率法三极测量装置图
返回成都理工大学信息工程学院
三极, ?
?
?
?
?
?
?
?
?
MN
ANAM
K
I
U
K
s
?
?
2
( 2.1 - 49 )
最后,根据 s
?
值绘制成
s
? 等值线 拟断面图, 灰度图 等。
由于
AO
采用等差数、点距密,所以其纵、横向分辨率均
较高,特别是解决浅层地质问题( < 100 m )效果好。
图 2,1,5 2 为西安市 ? 区地裂缝使用三极装置的高密度勘
测结果。由图可见,地裂缝以高电阻率为特征在 s? 等值
线拟断面图上反映很清晰。
图 2.1.52 西安市 ?区
高密度电阻率法等值
线拟断面图
返回成都理工大学信息工程学院
2.三电位电极系测量装置
为获得地电断面结构特征的信息,可选择
三电位电极系测量装置。三电位电极系是将等
间距的对称四极,偶极及微分装置按一定方式
组合后所构成的一种测量系统。
三电位电极系的电极排列方式如图 2.1.53所示。
当点距设为 x时,其极距 。
三电位电极系的电极排列方式如图 2.1.53所
示。当点距设为 x时,其极距 a=nx(n=1,2,3^)
返回成都理工大学信息工程学院
图 2.1.53 三电位电极系
返回成都理工大学信息工程学院
由于
a
I
UaBMANaNBMNAM
s
?
?
?
?
?
2
,2,,???????
a
I
UaANaBNAMaMNBM
s
?
?
?
?
6
,3,2,,???????
a
I
UaMNaANaBNBMAM
s
?
?
?
?
3
,2,3,,???????
返回成都理工大学信息工程学院
所以
???
??? UUU ??
( 2,1 - 50 )
显然,当供电电流一定时,三者间的阻抗关系为:
???
RRR ??
,引 入 视 电 阻 率 及 装 置 系 数 后,
( 2,1 - 50 )式可以写成
?
?
?
?
?
?
???
KKK
sss
??
( 2,1 - 51 )
由上式得到
?
?
?
?
?
?
?
???
sss
K
K
K
K
??
( 2,1 - 52 )
返回成都理工大学信息工程学院
当三电位电极系的极距为
a
时,上述三种电极装置
系数依次为:
??
? KaK,2? aKa ??
?
3,6 ??
,
于是( 2.1 - 52 )式写成
???
???
sss
3
2
3
1
??
( 2.1 - 53 )
返回成都理工大学信息工程学院
3,视参数及其计算
高密度电阻率法采用上述三电位电极系,其视
电阻率参数将包括
I
U
a
I
U
a
I
U
a
sss
?
?
?
?
?
?
?
??
?
??
?
?? 3;6;2 ???
由于一条剖面上段测点总数是固定的,因此,当极
距逐渐扩大时,反映不同深度的测点数将依次减
返回成都理工大学信息工程学院
少。 当然,也可根据需要增设无穷远极,从而 增加
联合三极测深的测量方式,这时 相应的视参数为
I
U
a
I
U
a
B
B
s
A
A
s
?
??
?
?? 4,4 ??
。
考虑到三电位电极系中三种视电阻率参数的
异常的分布规律,设计了下述比值参数
)(
)(
)(
i
i
iT
s
s
s
?
?
?
?
?
( 2.1 - 54 )
返回成都理工大学信息工程学院
s
T
比值参数综合了同一地电断面
?
和
?
两种
视参数所反映异常分布的相对关系,因而用该参数
所绘制的比值断面图在反映地电结构的分布形态
方面,远较相应排列的视电阻率断面图要清晰得
多。
另一类比值参数是以联合三极测深的测量结果为
基础,其表达式为
)1(
)1(
)(
)(
)1,(
?
?
??
i
i
i
i
ii
B
s
A
s
B
s
A
s
?
?
?
?
?
( 2,1 - 55 )
返回成都理工大学信息工程学院
式中
)( i
s
?
与
)1( ?i
s
?
分别表示相邻两点同一极
距的视电阻率值,通常将计算结果示于第
i
点与第
1?i
点之间。
返回成都理工大学信息工程学院
4,资料处理及结果图示
图 2.1.54为高密度电阻率法数值模拟等值线
断面图 。 其中 ( a) 图下部为水文物探中一种模
拟古河道中含水透镜体的常见的地电模型, 上
部为经过滤波处理后的 比值参数面图, 它比较
简捷地反映了局部透镜体 (高阻体 )的存在 。 ( b)
图为隆起基岩中的低阻破碎带, 比值参数不仅
反映出基底的起伏, 还清楚地反映出低阻破碎
带的存在 。
图 2.1.54 高密度电阻率法
数值模拟断面图
返回成都理工大学信息工程学院
应用实例
1、高密度电阻率方法在地下空洞墓穴
探测 实例
图 4 d是总剖面的照片,e是电阻率反演结果,与剖面对应的 b和 c(放大图)是
先前发现的墓穴,位置 a(放大图)是先前没有注意到的另一个墓穴。采用温
纳装置,电极距为 1米。
2,高密度电法在 ×× 地区规划水泥厂地
基勘察中的应用
图 6为测线 2的电阻率剖面及钻井验证结果 。
3,高密度电法在 ×× 地区铜镍矿勘察中的应用