电法勘探-3.ppt

2005年5月12日 电法勘探 4 一 两种岩石直立接触面上的联合剖面 S曲线1 两种岩石直立接触面上的点电源电场2 两种岩石直立接触面上的联合剖面曲线3 低阻球体上的联合剖面曲线二 联合剖面的干扰分析及校正1 比值参数的概念及应用2 地形对联合剖面的影响及校正 本课讲授内容 1 当求解有源介质中的电场时如M1点 除了点电源A I 在考察点要形成影响外 电性界面上的非均匀分布的积累电荷也将产生影响 可用一个虚电源A1 I1 表示 并把它放在与A相对于分界面为镜像对称的位置 做了上述处理之后 地下空间便相当充满了电阻率为P1的均匀介质2 当考察点位于无源介质时 如M2点 则P1岩石对电场的作用也可以用一个 虚电源 A2 I2 来代替并且虚电源的位置将与实源A重合 此时地下半空间又相当于充满了电阻率为P2的单一介质 当实 虚电源与考察点的距离按图所示设定时 考察点M1 M2处的电位表达便可写成 1 两种岩石直立接触面上的点电源电场 求解垂直接触面两边电场分布的 镜像法 设点电源A I 位于公界面左边岩石的地表 A与分界面的距离为d K12为反射系数 1 K12为透射系数虚电源I1 K12I I2 1 K12 I当 2从0变 时 K12值则由 1变到 1 对 2 0的情况而言 K12 1 1 K12 2 此时 I1 K12I I I2 1 K12 I 2I 即分界面不向 1岩石反射电流 A电源的电流I全部透射到 2岩石中去 对 2 的情况而言 K12 1 1 K12 0 此时 I1 I I2 0 即A电源的电流I将全部被分界面反射回到 1岩石中 而无电流透射到 2岩石中去 1 两种岩石直立接触面上的点电源电场 求解垂直接触面两边电场分布的 镜像法 可见 在无实电源存在的 2岩石的电场与点电源位于电阻率等于的均匀介质中的电场是等效的 2 垂直接触面上联剖与对称四极剖面的视电阻率异常 现在让我们用电流密度的分布规律解释曲线的变化特征 当装置距离接触面很远时 地中电流的分布几乎与均匀介质情况 只有 1岩石 相同 此时JMN j0及 MN 1 AS 1 当装置向右移动逐渐接近接面时 由于 2 1所以岩石将表现出向右吸引电流的作用 致使MN处的电流密度增大 即JMN j0及 AS 1 于是 AS便逐渐上升 装置愈靠近接触面岩石吸引电流的作用愈强 也就不断增加 当MN到达接触面时 AS有最大值 反之 如果 2 1 则岩石表现为排斥电流的作用 那时MN达到接触面时 则有最小值 1 垂直接触面上联剖与对称四极剖面的视电阻率异常 当MN极由岩石进入到岩石时 由于电流密度的法线分量是连续的 即但是由跃变到 所以在接触面处将发生跃变 由于当前 1 2 故曲线过界面乃是向下跃变 反之 曲线过界面将向上跃变 当装置继续向前移动直到A极达到接触面之前 将保持为常数值好象地下充满了电阻率等于的均匀介质 1 垂直接触面上联剖与对称四极剖面的视电阻率异常 当A极也进入岩石时 将随着d的增加而减小 直到A极远离界面时 便趋于 2 从地下电流的分布状态来说 当A极在 2岩石中靠近分界面时 由于 1 2 所以岩石对A极供入岩石中的电流表现为排斥作用 因此使得JMN比正常情况 地下全为岩石 2 的j0大 故 AS 1 此后 随着装置的右移并远离分界面时 岩石排斥电流的作用便相应减弱 于是JMN便趋于j0 最后 AS达到均匀情况的值 2 1 垂直接触面上联剖与对称四极剖面的视电阻率异常 由图可见 当全部装置均在 1且距离接触面很远时 镜象B1的作用可以忽略不计 此时 BS 1 相当均匀介质情况 当装置向右移动并逐渐靠近接触面时 虚点源B1的作用则逐渐加强 这是因为虚点源B1与实点源B相对界面要保持对称 所以实点源B愈靠近界面 虚点源B1也就愈与界面接近 从而B1到测量电极MN的距离也就愈小 故作用加倍 那么B1的作用是使 BS增大还是减小呢 这要看虚点源B1电流 K12I 的符号如何来决 在当前条件下 因 1 2 故K12 0 I1为负号 于是虚源B1电流的方向在测点处与实源B的流方向相反 所以此时虚源B1的作用是使 BS减小即 BS 1 当B极到达接触面时 D 0 则 1 垂直接触面上联剖与对称四极剖面的视电阻率异常 自此 当B极越过界面进到岩石中但MN仍在 1时 则 BS保持为一常量 这是因为此时虚点源与实点源位置是重合的 直到MN到达分界面以前值都是不变的 当MN过界面时 由于界面两边的电阻率不同 所以 BS值由将下跃 反之则为上跃 当全部装置均进入岩石时 虚点源B1则位于岩石 1中 I1 K21I 且电流符号为正 使曲线上升 当装置向右移动并逐渐远离分界面时 B1的作用将逐渐减小最后 BS便趋于值 2 1 垂直接触面上联剖与对称四极剖面的视电阻率异常 3 ABS剖面曲线有了上述 AS和 BS剖面曲线以且 根据的关系式 取各点和的平均值即可得到如图2 1 12和图2 1 13中所示的对称四极装置的 ABS剖面曲线 由曲线的跃变亦可确定接触面的位置 但它不如 1 2时的 AS和 1 2的 BS跃变明显 1 垂直接触面上联剖与对称四极剖面的视电阻率异常 3 ABS剖面曲线有了上述 AS和 BS剖面曲线以且 根据的关系式 取各点和的平均值即可得到如图2 1 12和图2 1 13中所示的对称四极装置的 ABS剖面曲线 由曲线的跃变亦可确定接触面的位置 但它不如 1 2时的 AS和 1 2的 BS跃变明显 BS BS BS BS 2 低阻球体上的联合剖面 S曲线 1 低阻球体上的联合剖面曲线在图2 1 15中 给出了不同极距 AO 的联剖曲线 联剖曲线 无论哪种极距 AO 曲线均在球心正上方 或球顶上 有一个交点 并在交点左边 右边则相反 交点处有视电阻率值 通常将这种性质的交点称为 正交点 或 低阻交点 由图可见这时的极小值出现在球体右边 而的极小值则出现在球体左边 对于对称四极曲线 由图可见 在球心正上方有的极小值异常 2 低阻球体上的联合剖面 S曲线 下面我们来讨论Ps曲线的形态特征和异常大小与电极距 AO 的关系 当电极距 2R时 AS和 BS曲线组成一个横 8 字型形 球体顶部出现正交点 交点两侧两条曲线均出现极小点 AS和 BS曲线呈两翼张开的特点 极距加大 如L 4R时 两条曲线除在交点两侧出现主值外 还在两侧各出现次一级的极小值 这是由于供电电极A或B通过球体上方时 球体向下吸引电流线所形成的 当极距继续加大 直至L 8R时 两条曲线靠拢 以致它们的极小点完全重合 低阻带中心对应于球心在地表的投影 显然 当极距很大时 球体附近的电场实际上相当均匀电流场 2 倾斜低阻板上的联合剖面 S曲线 当铜板倾斜时 实验结果如图2 1 19所示 此时无论联剖还是对称四极 其 S曲线均表现为不对称 且极距越大 不对称性越明显 在当前铜板向左倾斜的条件下 联剖的曲线变化幅度大 并在倾斜方向上有明显极小值 这是由于MNB三极装置的供电电极B在MN极的右边 因此当MN在倾斜方向而B位于反倾斜方向时 板体吸引电流的作用最强 以致使得测量电极MN处电流密JMN大大小于J