《电阻率法》PPT课件.ppt

第二节 电阻率法,一、电阻率剖面法 电阻率剖面法简称电剖面法。它包含多种变种方法，在这些方法中，测量电极均沿测线方向逐点进行测量，以探测地下一定深度内地电断面沿水平方向的变化。由于变种方法较多，因此适应各种地电条件的能力较强，应用范围较广。它不仅能有效寻找金属矿和非金属矿，还可进行地质填图，解决地质构造等问题，并且在水文地质和工程地质调查中，也获得了广泛应用。,1.中间梯度法 中间梯度装置如图（4-11a）所示。属四极不对称装置。供电电极AB固定，测量电极MN在AB中间的1/3或1/2范围内逐点移动测量，且可以一线供电多线测量，但最远的测线与供电线之间的距离不允许超过AB/6。,AB极距的选择，最好通过已知点上的电测深试验结果来确定。通常AB=（7080）H（覆盖层厚度）。测量电极距MN=（1/301/50）AB。 当须移动装置来完成整条测线的观测时，在相邻装置的接合部位应有23个重复观测点。 中间梯度法由于AB电极中间部位电场较均匀，对于直立高阻岩脉，产状平缓的低阻矿体的视电阻率异常较为明显。鉴于该方法每敷设一次供电电极，可以同时沿几条相邻剖面进行测量，工作效率高，常用于面积性普查。由于供电电极距大，要求供电电源功率较大，供电装置较笨重。,2.联合剖面法 它由2个三极装置联合组成，故称联合剖面装置。其中点源的负极置于无穷远（或称C极），在野外工作中是将它布置在测线的中垂线上。电源的正极可接向A极，也可接向B极。电极排列以测点O左右对称，AO=BO，MO=NO。,（1）直立良导薄脉上的 曲线 低阻正交曲线，低阻正交点。 （2）倾斜良导薄脉上的 曲线 仍有正交点，但交点位置在薄脉顶部附近，稍移向倾斜一侧，并且 和 曲线不对称，在矿脉倾斜的一侧 和 的视电阻率值均下降，曲线变缓，分异性变差。,（3）良导球体的 曲线：低阻正交曲线 （4）高祖矿体 曲线 高阻反交曲线，高阻反交点。 （5）联合剖面法是用来寻找和追索良导陡立薄矿脉的最有效方法。另外，用该方法寻找等轴状矿体及划分岩石界面也有明显的效果。 供电电极距AO或BO的选择应考虑地质目标的埋深，若存在厚度为H的覆土覆盖层时，应取AO3H；对于寻找良导电的陡立薄矿脉，应根据有工业意义的最小矿脉的大小确定AO。实验表明，最佳极距应选为AO=L+l（L和l分别为矿脉的走向长度和下延长度之半）。,确定测量极距MN大小的原则是在不明显降低异常的前提下，尽量采用较大的MN。在实际工作中，一般使MN等于测点距，而测点距的确定则取决于异常范围大小。在详查时，测点距一般选为MN=（1/51/3）AO。 （6）地形及表土不均匀对联合剖面曲线的影响 表土电阻率不均匀造成曲线出现锯齿状跳跃，用“比值法”消除。在山谷地区出现高阻正交曲线，在山脊地区出现低阻反交曲线，用“比较法”消除。,3.对称四极剖面法 这种装置的特点是AM=NB，记录点取在MN的中点。这种方法主要用地质填图，研究覆盖层下基岩的起伏，为水文、工程地质提供有关疏松层中电性不均匀体的分布和疏松层下的地质构造资料等。 该法供电电极距主要根据工作地区基岩顶板的平均埋藏深度或疏松覆盖层的平均厚度来确定。为了在同一剖面上研究两种不同深度上的电性特征，通常可采用两种供电电极距（A1B1和A2B2）的“复合对称四极剖面法”。,二、电阻率剖面法的野外工作方法 1.确定任务 为保证工作顺利进行和取得显著效果，必须具备以下地质条件和地球物理前提： （1）被探测的地质体与围岩的电阻率有较大的差异； （2）被探测的地质体相对于埋藏深度具有一定的规模； （3）被探测的地质体的异常应能从各种干扰体的异常背景中区分显示出来；,（4）浮土电阻率很低（如沼泽、稻田区）、厚度又很大的地区或地表接地电阻过大（如冻土层厚度大于12m及地表为砾岩掩盖）的地区，不利于开展电阻率剖面法工作。 此外，由于单一方法的多解性，应考虑用多种电参数和综合物化探工作共同完成任务。,2.测区范围、测网与比例尺 测区范围应包括整个被探测对象可能存在的地段，应保证探测结果轮廓完整，其周围应包括一定面积的“正常”地段。同时要照顾到测区边界整齐规则。如果测区边缘发现异常时，应根据需要扩大测区，将异常追索完整。 测线方向应垂直或尽量垂直被探测地质体的主要走向。当发现的异常走向与测线交角小于90过多时，应垂直异常走向布置补充工作。,华北克拉通,加里东增生带,华力西增生带,大 兴 安 岭 南 段,大 兴 安 岭 北 段,德 尔 布 干,华力西增生带,兴凯增生带,西伯利亚克拉通,克拉通边缘铅锌铜钼铀银,宝格达山多金属矿,图拉尔根含矿岩体,测网密度由被探测地质体的大小、埋深和工作性质来确定。在野外施工中发现异常时，操作员应根据实际情况及时加点、加线，以了解异常基本形态。 测线和测点要按照以下规则编号：从南至北和从西至东均为由小到大排列。为保证绘图精度，需要敷设高精度的基线，基线应与附近国家三角点联测。,电阻率法具体对测量精度的要求如下：测点平面位置在图上最大误差为2mm。当点距小于或等于10m时，相邻点的测定极限误差不超过6%；当点距大于10m时，相邻点距的测定极限误差不超过4%，A、B、M、N应排列在一条直线上，方向不超过5。 3.电极距的选择：合理选择电极距是电剖面法野外工作的重要问题。,4.野外观测及记录要求 （1）基本观测及技术要求 基本观测又称原始观测，其观测结果是原始资料的重要组成部分。对电阻率法基本观测的技术要求： 供电电压不宜低于15V，以免因低压供电电极极化缓慢致使供电电流不稳；同时供电电压低将造成极化电压所占比例增大，影响观测精度。,在观测进程中，应将供电电流的变化控制在2%以内，当电流以不稳（在3%范围内变化）时，应采取“I- -I”的读数方式和短暂供电的办法观测，并应以I的平均值参与视电阻率计算。当外界干扰使 观测时间较长时，应以“ -I”的方式读数。中间梯度装置每经510个测点测定电流一次，其间电流变化不允许大于2%，若大于2%，以后应逐点测量电流。 对于单个测回（指对测点完成一次 和I的连续测定过程），应采用短暂而相同的观测时间，以避免观测过程中电极极化引起电流变化以及某些地质体的激电效应给观测结果带来影响。,应选择合适的测程来度量输入讯号，一般以指针偏转不少于表头刻度的1/3为宜。在指针稳定的情况下，其最小读数不应低于满度读数的1/4。指针不稳定时，最小读数应加倍。 供电电流和总场电位差应尽量估读至三位有效数字；视电阻率值应算至三位有效数字。 当变换测量极距观测时，应当在测量极距被改变的两相邻供电极距上同时获得两组测量电极距的观测值。进行大极距观测时，必须使每次观测的供电时间不少于电场的建立时间。供电极距AO大于1000米时的所有读数应进行重复观测，并以其平均值作为最终的观测值。,（2）记录要求 认真填写各项内容，出现错误不要涂改，只许划改，并注明原因。记录本不得撕页，字迹清晰、工整。每日工作结束后，操作员、记录员要签名以示负责。草图绘制要准确、清晰，并注明工区、点线号、比例尺、剖面方位、电极排列方式和观测日期。,5.质量检查及精度要求 在一测量段的观测完成后（也可在观测过程中），操作者应对观测完成的点（或极距）进行数量不少于5的检查观测，视具体情况还可以增加一定工作量。 检查观测重点一般以剖面曲线特征点、畸变段以及位于典型地电断面的测线等为主要对象，也应对正常背景地段做适量的检查；对电测深来说，电测深曲线的突变点也应及时检查分析，以确定可能导致观测错误的原因，并设法纠正（当电测无误时，应考虑是否为极距不准确引起）。,无论是否发现曲线突变的原因，都应当改变野外观测现场的某些工作条件，重复几组数据。当检查观测统计出的误差不超过规定时，应检查两相邻电极距的观测结果，或者在两相邻电极距之间增加新的电极距观测，以便进一步查明突变点性质。当变换测量极距观测引起电测深曲线变异（交叉、喇叭口或脱节），且曲线距离超过4mm时，应连续在34个供电极距上用两种测量极距观测。,（1）重复观测 不改变操作者和观测条件而对该测点进行再次测量的观测叫重复观测，即在读数条件比较困难、单次观测难以保证精度的情况下，通过增加观测次数，使最终结果符合精度指标。 （2）系统检查观测 系统检查观测是指对于基本观测所进行的全区（或分区）性同精度系统性检验，是改变操作者和观测条件的独立的检查观测。系统检查观测与基本观测结果的统计计算误差，作为评价野外工作质量的主要依据。,6.野外作业准备 （1）仪器设备的检查与维护 发送机、接收机、发电机在工作前应系统检测其各项技术指标，在驻地试运行，确保安全、稳定可靠地工作。 用于施工的导线，特别是旧导线要认真检查有无破损点或断点。发现破损点应用高压绝缘胶布或黑胶布逐层紧密缠绕好，力求所缠绝缘层平整、光滑，不要成为“肿瘤”。 对棒状铁、铜制电极要进行除锈处理，使电极表面光亮，减小电极的接地电阻。,（2）健全劳动组织，明确工作职责 组长：组长协助分管队长落实每天的工作安排，对组员进行具体分工，准备出工需用的仪器设备，外业完成后，负责检查仪器是否齐全。 操作员：负责组织野外作业，并负责仪器安全。指挥布站、跑极，核实点位和野外观测。当确保质量后，可决定收工，通知切断电源，跑极员收线，现场审查记录，签名以示负责。,记录员：核实供电电极、测量电极的位置，记录点号。回报并记录观测数据，对跑极员反映的有用地形、接地和地质情况记于备注栏中。及时计算测量参数并绘制草图。协助操作员与跑极员的联络。向操作员建议回程检查观测点，回到基地，对记录进行100%的复算。 跑极员：负责收、放导线和布极。及时报告测点位置、地形、地质等情况。当准确布极困难，或接地电阻不满足设计要求时，应按规范要求移动电极位置，并报告测站。在布设高压电源供电时，应确保人畜安全。服从测站指挥，提高工作效率。,（3）技术保安 技术保安是完成工作任务的重要保证。工作中应讲究文明作业，杜绝人身和仪器事故。 野外人员应具备安全用电和触电急救的一般常识。当使用高压电源时，“无穷远”供电电极或中梯装置A、B供电电极附近应设置明显警告标志或派人看守。 在测站布置妥当和电极接地完成后，测站应先通知作业人员再开始供电观测。观测结束时应先通知发电机停车或切断电池箱电源，然后才通知跑极人员收线或转移供电极位置。在作业人员处理供电线路故障的过程中，测站不得供电，故障处理者也应尽量避免身体触及裸露导线，只有故障排除，作业人员与测站通话联系之后，才允许继续供电观测。,野外进行漏电检查必须事先通话联系。在检查漏电时，作业人员不得触及导线的裸露部分和进行导线的检查连接。漏电检查完毕，测站告诉作业人员接好线路，等作业人员报告线路连接完毕后，才能供电。 遇有雷雨天气应立即停止工作，并将和测站有关的接线全部去掉，以防雷击。收工时，关闭仪器的有关电源。走路、爬山注意仪器设备和人身安全，时该牢记“宁走远，不走险”。正确使用和爱护通讯设备，严禁用它开玩笑。,7.野外作业技术 （1）测站布置 测站是野外作业中枢。剖面测量时，测站位置应尽量靠近观测地段的中心，以便控制测区较大的面积。通常选择在视野开阔，地势平坦，通行方便，避风干燥处。测站应远离高压输电线和变压器，以避免电磁感应与电源漏电影响；测站应采取防潮（如地面上应铺上塑料布其上放好仪器）、防雨、防晒（撑伞）措施；把自测站引出的供电及测量导线绑在牢固的木桩上，以免放线时拖倒仪器及其附件。当用发电机作电源时，需要进行发电机试车以观察空载和负载条件下的运转情况；当用干电池作电源时，应按规定方式接好干电池。,检查仪器和控制面板线路连接情况，并检查仪器及通讯设备的电源及工作状态是否正常，检查通讯设备授话和收听效果。 检查仪器、导线及线架是否漏电并记录检查结果。 核对各电极的点、线号。,导线敷设。电极接地结束后,利用通讯设备与跑极员取得联系,先插好测量线插头,确认测量线完好后,再接好供电线插头.粗略测试供电回路电阻并进行试供电,选择合适的工作电压、电流，匹配好平衡负载。 经逐项检查，凡不能符合技术要求的仪器设备应进行现场处理，直到症状消除合乎规定的技术要求后，方可进行观测。,（2）导线敷设 为了防止导线敷设不当而引起电磁耦合，电磁感应或导线漏电，导线敷设应遵从下列规定： 供电、测量导线不允许相互交错敷设，应尽可能分列于测线两边，并保持一定距离，对电剖面测量，当M线（或N线）的长度小于1公里时，该间距可为15米；大于1公里时，应加大到520米。 测量导线一般应避免悬空架设，当导线穿越河道、池塘必须架空时，应注意将导线拉紧，以避免读数不稳定。,测量导线应尽可能远离高压输电线。当必须通过时，应使那段测量导线与高压线方向垂直。 电线接头处应确保接头牢固和外皮绝缘好。为避免导线损伤，放线时应边走边放，收线时应边走边绕动线架收线，不许拖曳收放线。在导线收放过程中，应随时注意导线有无破损或扭结。破损处应包扎绝缘；扭结处应放松理顺。此外，应注意尽量不使导线承受过大拉力，当手感力量忽然增大时，切勿硬拉，应及时查明原因。导线通过铁路、公路、河道或村庄时，应采取架空、埋土或从道轨下通过等临时性措施，以无碍车、船、人畜通行和避免导线损伤。,（3）电极接地 棒状电极接地通常应遵循以下原则： 电极应尽量靠近预定接地点标志，垂直地表打入地下，并与地层密实接触，以减小电极的接地电阻。 电极入土深度一般应小于电极至MN中点距离长度的1/20，当电极距很小时，也应不超过1/10 当单个电极接地不能满足野外作业要求时，应采用多根电极并联成电极组。,供电电极的数目应根据供电电流和接地条件而定。单根电极通过的电流强度以不超过0.1A为宜，以减小电流不稳现象。 当进行剖面测量时，单根供电电极因客观条件限制只能向接地点某一侧偏离时，其垂直测线方向的位移应小于AO/14，沿测线方向的位移应小于AO/220，对测量电极应小于其至中点距离的1/120。当不能满足上述要求时，应重新计算K值。,不极化电极接地的技术要求： 应在接地点挖电极坑，坑内不得留有碎石和杂草，地表干燥时，应提前半小时在坑内浇水，当测点岩石裸露时，应在岩石上垫以湿土。总之，应确保不极化电极接地电阻较小，要求接地电阻RMN15K。 不极化电极不可埋设在流水、污水或废石堆中。布极时，还应尽量减小两极温差，所有电极应避免日晒，基点处的电极更要注意；电极引出的裸金属线不要触及线架或杂草；电极接地点附近不要有人为扰动。,当接地点受自然条件限制要移动电极布设位置时，其移动方向应垂直测线，其移动距离不应大于观测点点距的1/5。 自然电场法的电位装置测量时，基点的电极（固定极）接到测量仪器的N端，测点的电极（流动极）接到测量仪器的M端。梯度装置测量时，在东（或正北）方向的电极接仪器的N端，西（或正南）方向的电极接仪器的M端。,（4）漏电检查 在野外作业中，测量仪器、供电线路、测量线路中的任何一部分漏电都会对观测结果造成误差，因此，必须适时进行漏电检查。电法野外观测之前和结束之后，均应对仪器和导线的绝缘性能进行系统检查。,三、电阻率测深法 电阻率测深法是用来探测近于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，探测深度由浅入深，探测垂直方向视电阻率的变化，通过分析电测深曲线来了解测点下沿垂向变化的地质情况。 电测深法有不同的装置类型，如三极电测深、对称四极电测深、偶极电测深等。本节主要讨论对称四极电测深法。,1.电阻率测深法的原理 在同一测点上不断扩大供电电极距AB的距离，即会达到控制勘探深度的目的，借以了解岩石电阻率随深度的变化情况，这就是电测深法的基本出发点。 改变电极距的目的就是改变电场作用的空间范围，从而达到对测点下面不同深度岩层研究的目的。这就是电测深法的物理实质。,2.电测深曲线类型 根据地电断面的不同情况，电测深曲线可以分为下列几种类型： （1）二层地电断面电测深曲线类型 如果第一层地电断面的电阻率小于第二层，会出现G型曲线；如果第一层的电阻率大于第二层，会出现D型曲线。,G型曲线 D型曲线,（2）三层电测深曲线类型 共有四种类型： H型： A型： K型： Q型：,H型曲线 A型曲线 K型曲线 Q型曲线,（3）四层及多层曲线类型 四层曲线共有八种类型：,每多一层，曲线类型增加1倍，可用类似方法考虑更多层曲线的类型。例如地电断面中的五层曲线类型，称为KHA型，如此类推。 如令地层的层数为n,怎电测深曲线类型数 ，故对n=5的五层情况，N=16等等。 书写测深曲线类型的方法：先看前三层，去掉一层再看三层。,3.电阻率测深的野外工作方法 （1）电测深法电极距系列及电极排列方向的确定 在电测深中常用的装置为对称四极装置。由于电测深装置的测量结果是表示在模数为6.25厘米的双对数坐标低上，为使各电极距在取对数后间隔均匀，分布大约为1厘米，相邻两极距的比值通常选择为1.5。最小极距（AB/2）应小于第一层的厚度，并至少用二、三个极距来测得该层的电阻率，以保证出现左支渐近线。,在选择最大的AB/2极距时，必须使被研究的标准层清晰地表现在测深曲线上。例如：对于高阻层，近45的尾支渐近线上至少应有三个点。通常测量电极距与相应供电电极距的比值关系为 MN/30MNAB/3。,电极排列方向一般应沿着岩层的走向布置，并适当考虑通行，接地和施工方便。在同一侧区的电测深点的电极排列方向应大体相同，并和剖面方向一致，当地形坡度大时，应尽可能使电极排列方向与地形等高线平行。 电测深装置主要用于研究地电断面垂向的变化情况，确定水平（或小于20）地层的埋藏深度和产状，研究第四纪覆盖层厚度及基岩起伏情况。,4.电测深结果的图示 对点测试视电阻率曲线的定性解释是获得测区地质结论的重要组成部分。它可提供所获视电阻率曲线的地电断面情况，给出测区地质构造的定性概念，并可帮助选择定量解释