第四章电法勘探部分

联合剖面法测量方法 联合剖面法的测量方法 当A极供电时 测量MN两点间电位差 UMNA及供电回路中电流I 根据视电阻率公式计算出 SA B极供电时 同样可以算出 SB 因此 一个测点可以得到两个视电阻率值 联合剖面法电极装置系数 4 2 1 2联合剖面法 续1 4 2 1 2联合剖面法 续2 良导直立薄脉联合剖面曲线 2 几种规则形状地质体联合剖面 S曲线分析 1 良导直立薄脉 s曲线分析及其特征a 当电极装置位于点1位置时 jMN j0 MN 1 sA 1 b 随着电极逐渐向矿脉接近并处于处于点2位置时 与点1相比jMN j0 MN极仍在 1介质中 所以 MN 1 因此 sA 1 c 电极装置继续向矿脉靠近处于点3的位置 矿脉吸引电流线的作用较点2更加强烈 SA仍大于 1且比点2还大 这时 SA取得极大值 良导直立薄脉联合剖面曲线 1 良导直立薄脉 s曲线分析及其特征d 电极装置于点4位置时 A极发出的电流线均被矿脉吸引 因此经过MN极的电流线将急剧的减少 所以 sA亦随之减小 此时获得 sA极小值 e 继续向右移动电极装置至点5位置时 MN间的电流密度jMN j0 此时的jMN较点4时大 因此 sA又开始升高 f 当电极装置移到远离矿体界面处的点6位置时 sA 1 同理分析 sB曲线 4 2 1 2联合剖面法 续3 良导直立薄脉联合剖面曲线 1 良导直立薄脉 s曲线分析及其特征 s曲线特点分析 sA与 sB曲线相交于矿脉上方 在交点两侧 sA及 sB曲线呈两翼张开状态 交点左侧 sA sB 交点右侧 sA sB 我们称这种交点为低阻正交点 交点的电阻率 s值低于或接近于围岩电阻率 1 在用联合剖面法找矿中就是利用低阻正交点的位置来确定良导脉及构造破碎带在地面上的投影位置 4 2 1 2联合剖面法 续4 4 2 1 2联合剖面法 续5 高阻直立岩脉 s曲线 利用交点性质及电阻率的高低和 sA与 sB两条曲线之间开阔的程度可区别高阻岩脉与低阻岩脉 2 高阻直立岩脉 s曲线特征高阻直立脉曲线特点 1 sA及 sB两条曲线交点处的视电阻率值远远高于其围岩电阻率值 交点左侧 sA sB 我们称这种交点为高阻反交点 交点的位置与高阻脉在地面上的投影位置相对应 2 交点两侧 sA及 sB曲线呈两翼闭拢状态 低阻倾斜薄板上联剖曲线h 5cm L 80cm 30 3 倾斜良导脉 s曲线特征矿脉倾斜时 s曲线特点 1 sA和 sB两条曲线不对称 反倾向一侧的电极供电时 s曲线异常反映明显 2 低阻正交点位置相对于矿体顶部向矿体倾斜的方向移动 矿体倾角越小 埋深越浅以及AO极距越大 曲线的不对称性及交点位移也越大 为了判断矿体的倾斜方向 通常采取大小两种极距的联合剖面测量 根据 s曲线的不对称性和交点位移情况判断矿体的倾斜方向 4 2 1 2联合剖面法 续6 直立岩层接触面 s曲线 浮土下直立岩层接触面 s曲线 4 两种直立岩层接触面 s曲线特征在两种直立岩层接触面处 无浮土 sA及 sB曲线均出现了较大的跳跃 sA曲线变化情况较 sB曲线更为明显 所以可用 sA曲线极大值点确定岩层接触面位置 有浮土覆盖时 由于良导性浮土的影响使岩层接触面处 s曲线变化较平缓 两种岩层接触界面的位置与 sA曲线极大值下降三分之一的地方相对应 即与2 3 sA极值点的横坐标位置相对应 4 2 1 2联合剖面法 续7 4 2 1 2联合剖面法 续8 表土不均匀对 s曲线的影响 3 地形及表土不均匀对联合剖面曲线的影响 1 表土电阻率不均匀对 s曲线的影响表土不均匀的影响 埋深较浅的局部低阻体及一个凸起的小山脊会引起 sA与 sB曲线同时下降 反之当存在一个埋藏较浅的高阻体及地面上存在一个小窄沟时 则会引起 sA及 sB曲线同时升高 对于 sA及 sB曲线发生同时上下跳动现象 我们称它为 s曲线双支同步跳跃 采用 比值法 加以消除 方法如下 1 表土电阻率不均匀对 s曲线的影响 4 2 1 2联合剖面法 续9 表土电阻率不均匀对联合剖面 s曲线的影响及其消除 a F与F曲线 b sA与 sB曲线 1 对各个测点的 sA与 sB值取其比值 分别计算出FA和FB 2 绘制F曲线剖面图 地形对 s曲线的影响 2 山脊山谷地形对 s曲线的影响曲线特点 对应山脊地形 sA及 sB出现低阻反交点 而在山谷地形上 sA及 sB形成高阻正交点 4 2 1 2联合剖面法 续10 式中 S实测是 s实测值 S曲线是纯由地形引起的 s值 0是纯介质的电阻率值 S改是消除了地形影响后的 s值 4 2 1 2联合剖面法 续11 地形影响的改正办法 最简单的是 模型实验校正法 也称为 比较法 把野外实际地形按比例缩小在土槽中 通过模型实验得出纯地形影响的视电阻率曲线 校正后的数值是 4 联合剖面法的应用 1 寻找金属矿中的应用某区内出露岩层有大理岩及闪长岩两种 在两种岩石的接触部位见有矽卡岩及黄铁矿化 并有微量的黄铜矿 区内均为浮土掩盖 露头很少 大理岩和闪长岩电阻率均比较高 为在本区利用联合剖面法寻找接触交代型铜矿创造了物理前提 4 2 1 2联合剖面法 续12 4 2 1 2联合剖面法 续13 我国某铜矿床上联合剖面曲线 1 寻找金属矿中的应用图为实测的联合剖面曲线 由图可见 sA与 sB曲线出现明显的低阻正交点和曲线的不对称 根据曲线不对称可知 矿体是倾斜的 其倾斜方向应向 sA与 sB的极大值及极小值降低的一侧倾斜 因此推断矿体向南西倾斜 后经钻探证实 该异常为赋存于接触带附近接触交代型铜矿所引起 4 2 1 2联合剖面法 续14 某地破碎带上联合剖面曲线1 砂卵石 2 流纹岩 3 断层 2 寻找和追索破碎带测线的方向沿横惯河谷布置 采用的电极装置为AO 20 MN 5m 从观测结果可见在6号点处出现了低阻正交点 推断可能为破碎带引起的 因为只有在裂隙中才含有水而呈低阻带 经坑探证明确有破碎裂隙 厚约1米 2 寻找和追索破碎带为了追索破碎带的走向 使用同样的电极距在河谷下游距前一剖面30米处又布置了一条剖面 结果在10号点附近又出现了一低阻正交点 两交点连线的方向即为破碎带的走向 该区河谷宽为200m 河谷内地形平坦 大部分为砂卵石覆盖 在河谷两侧出露的岩石为白垩纪流纹岩 联合剖面法的任务就是在流纹岩中寻找破碎带 某地破碎带上联合剖面曲线1 砂卵石 2 流纹岩 3 断层 4 2 1 2联合剖面法 续15 4 2 1 3对称四极剖面法 对称四极剖面法装置形式 1对称四极剖面法电极装置形式 1 对称四极装置特点 A M N B四个电极在测线上排列成一直线 各电极均以测点O为中心呈左右对称布置 即AO BO MO NO 保持个电极间的距离不变 整个装置沿测线一起移动进行测量 因此 所测的 s值的变化反映了沿剖面方向一定深度范围内岩石电阻率的变化情况 用下式计算视电阻率 s 4 2 1 3对称四极剖面法 续1 复合对称四极剖面法装置形式 2 复合对称四极装置特点 在对称四极剖面法中采用两种大小不同的供电电极距测量构成的复合对称四极装置 在每个测点上分别用大极距AB及小极距A B 供电 与其对应的则可测得 sA B 及 sAB 这样在一条测线上就可以有反映不同深度情况的两条 s曲线 A B A MNB 4 2 1 3对称四极剖面法 续2 高阻基岩隆起的 s曲线 可见 视电阻率 S曲线起伏情况 比较好的反映了基岩表面的起伏 2 对称四极剖面法 s曲线的分析 1 良导覆盖层下高阻基岩隆起 s曲线的分析1号点远离基岩界面 jMN j0 MN 1 测点位于2号点位置时 因基岩发生隆起其表面靠近地表 电场则因高阻基岩向地表排斥电流线而引起电流畸变 致使jmn j0 则视电阻率 S 1 测点位于3号点处的情况与1号点相同 4 2 1 3对称四极剖面法 续3 复合对称四极 s曲线 a 1 2古河道 基岩为低阻 复合对称四极剖面法是采用两种不同的供电电极距 不同的探测深度而得到的两条 s曲线 区分高阻隆起或古河道的异常 2 对称四极剖面法 s曲线的分析 2 复合对称四极 s曲线的分析在基岩为高阻的隆起上 sA B 曲线低于 sAB 在古河道 基岩为低阻 上 sA B 曲线位于 sAB的上方 4 2 1 3对称四极剖面法 续4 对称四极剖面的等 s平面图 3 对称四极剖面法的应用 1 确定浮土层下的基岩起伏实例1 寻找沉积在基岩低洼处铝土矿 基岩洼地处沉积的铝土矿电阻率最低 并在视电阻率平面等值线图上明显的表示出了低阻闭合圈的位置 根据低阻闭合圈的范围即可确定古生代基岩顶面洼地的位置 岩溶区对称四极剖面法 剖面图1 粘土 2 灰岩 实例2 确定基岩起伏界面 右图是某地岩溶区对称四极剖面法 S剖面图 它清楚的反映出灰岩基底起伏情况 灰岩中的岩溶漏斗因被低阻沉积物充填 所以 S剖面曲线反映出的低阻部位恰与岩溶漏斗对应 4 2 1 3对称四极剖面法 续5 对称四极剖面法的 剖面平面图1 页岩 2 大理岩 2 对称四极剖面法在地质填图中的应用实例 图为某地寻找页岩及大理岩接触界限的 S剖面图 当测点由页岩区进入大理岩地区时 S曲线发生跃变 而在页岩及大理岩地区 S曲线比较平稳 所以可以根据 S曲线跃变的特点划出两种岩层的接触界面来 4 2 1 3对称四极剖面法 续6 正确地确定工作任务是保证工作顺利进行和取得显著效果的重要环节 电阻率剖面法必须具备的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1 2m及地表为砾岩掩盖 的地区 不利于开展电阻率剖面法工作 4 2 2电阻率剖面法的野外工作方法4 2 2 1确定任务 4 2 2 2测区范围 测网与比例尺 测线的方向应垂直被探测地质体的主要走向 如成矿受构造控制 测线应垂直构造的走向 成矿受岩性的控制 则应垂直岩层走向 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 测网密度由被探测地质体的大小 埋深和工作性质来确定 普查时 至少要有1 2条测线穿过异常 每条测线上至少有3 5个测点在异常区 详查时 至少应有3 5条测线 5 10点 线穿过异常 1 对称四极剖面法极距的选择实际工作中常用的数据如下 AB 4 6 HMN 1 5 1 3 AB其中H为矿顶埋深 电剖面法通常取MN大小与点距相等或两倍点距 复合四极剖面中 大极距反映深部情况 一般是AB 2 3 5 H H是覆盖层的平均厚度 小极距反映浅部情况 一般A B 2 1 2 H 大极距与小极距两者的比值在两倍以上 4 2 2 3电极距的选择 2 联合剖面法极距的选择选择最合适的极距称为最佳电极距 AO 3H H为矿顶埋深 对于薄板状良导性矿体 最佳极距为 AO 1 2 L d 其中 L 矿体沿走向的长度 d 矿脉向下延伸的长度 邻近有不均匀体时电极距的选择 还应使AO 1 2PP 为矿体与不均匀体之间的距离 无穷远极的选择 一般取OC 5 10 OA最大 最好沿垂直测线方向布置C 极 对测量电极MN的选择 MN 1 3 1 5 AO通常MN等于测点距 4 2 2 3电极距的选择 续1 3 中间梯度法电极距的选择在保证观测质量可靠的前提下 供电电极距AB应尽可能大 测量电极距选择 MN 1 20 1 50 AB 4 2 2 3电极距的选择 续2 4 2 3电阻率测深法 定义 电阻率测深法简称电测深法 它是以地下岩 矿 石的电性差异为基础 人工建立地下稳定直流电场或脉动电场 通过逐次加大供电 或发送 与测量 或接收 电极极距 观测与研究同一测点下垂直方向不同深度范围岩 矿 层电阻率的变化规律 以查明矿产资源或解决与深度有关的各类地质问题的一组直流电法勘探方法 电测深的主要特点 电测深法适用于勘探在垂向上有明显电性差的水平的或缓倾斜 倾角小于20 岩层厚度 埋藏深度等 4 2 3电阻率测深法 续1 工作方法 保持测点O不动 仍以O点为中心 分别向外对称地移动A B供电电极 之后测量M N两点间的电位差及供电回路中的电流 根据视电阻率公式计算出 S值 如此继续扩大AB 就可以算出对应于每个AB的 S 然后以AB 2为横座标 以 S为纵座标绘出电测深曲线 电测深法的装置类型 对称四极测深 三极测深及偶极测深 经常被应用的是对称四极测深法 4 2 3 1电测深法的基本原理 电测深工作原理 2 随着AB 2的距离逐渐增大 电流向下的穿透深度相应增大 因 2 1 即第二层介质对电流向上排斥 此时jMN j0 所以 s 1 S曲线随AB 2增大而升高 图中 2 点 3 AB 2 h1时 第一层相对变薄 电场分布决定于第二层 所以 s 2 2 1二层地电断面 S曲线的形成过程 当AB 2 h1时 因供电电极距很小 电流主要在分布在浅部的 1介质中 此时jMN j0 MN 1 因此 s 1 图中 1 点 4 2 3 1电测深法的基本原理 续 电测深法的物理实质 我们知道勘探深度取决于供电电极距的大小 因此只要在同一测点上采取不断地扩大供电电极距AB的距离 即会达到控制勘探深度的目的 籍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向下作用的空间范围 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 4 2 3 2地电断面与电测深曲线类型 地质断面与地电断面的关系 图中从地质角度来划分就是二层 因潜水面上下的黄土湿度不同 故地电断面是三层 只有电性层与岩层相吻合时地质断面才与地电断面相一致 因此在电测深中需要经常研究地电断面与地质断面间的关系 才能根据地电断面推断地质断面达到划分岩层的目的 地电断面 按岩层的电性不同来划分断面 地质断面 根据岩性的不同来确定界面 G型电测深曲线D型电测深曲线 1 二层地电断面电测深曲线类型二层地电断面共有三个参数即 1 2和h1 因h2为无限厚可以不予考虑 因此有 1 2两种类型 1 1 2电测深曲线 称其为D型曲线 2 1 2电测深曲线 称其为G型曲线 4 2 3 2地电断面与电测深曲线类型 续1 4 2 3 2地电断面与电测深曲线类型 续2 H型电测深曲线K型电测深曲线 型电测深曲线 型电测深曲线 2 三层电测深曲线类型三层电测深曲线有五个参数 即 1 2 3及h1 h2 由地电断面概念可知 它有三个电性层 电测深曲线可分成四种类型 即H型 K型 A型及Q型 1 H型曲线 当 1 2 3时 即形成K型电测深曲线 3 A型及Q型曲线 当 1 2 3时 则分别形成A型及Q型电测深曲线 多层电测深曲线类型 3 四层及多层电测深曲线类型四层地电断面共有七个参数 其电阻率和厚度分别为 1 2 3 4 和h1 h2 h3 按照各层电阻率之间的组合关系的不同 四层地电断面的电测深曲线可分成八种类型 即HK HA KH KQ AA AK QH及QQ型 电性层更多时 每增加一层表示电测深曲线类型的字母便增加一个 4 2 3 2地电断面与电测深曲线类型 续3 4 2 3 3电测深的工作方法 测网的选择 取决于测区勘探要求的详细程度及测区的地质条件 测线的方向应与地质构造方向垂直 测线的长度应大于寻找的地质构造的宽度 1 详查要有三至五条测线通过有意义的构造带 每条测线要有三到五个测点位于构造带上 2 在普查工作中至少要有一条测线通过最小的有意义的构造带 处于构造带上至少应有二至三个测点 4 2 3 3电测深的工作方法 续1 电极距的选择 1 供电电极距大小的标准以使电测深曲线首尾两端出现渐近线为原则 所以要求 AB 2 min h1 AB 2 max 5 20 AB n 1 1 5 AB n2 测量电极MN的选择1 3AB MN 1 30AB 4 2 3 3电测深的工作方法 续2 供电电极距及其MN间的关系表 装置形式 先从小的供电电极距开始 然后逐渐增大AB MN不变 当AB增大到AB 30MN时 则增大MN间的距离 并在变换MN时 对相邻AB极距采用两种MN进行观测 以便曲线圆滑处理 常用的供电电极距及其MN间的关系见表 4 2 3 4电测深结果的图示 电测深曲线图 电测深曲线图 以AB 2为横座标 以 为纵座标 将每一个AB 2所对应的 值点在双对数座标纸上 用点线将 值连接起来 即得到一个测深点的视电阻率电测深曲线 电测深曲线类型图 4 2 3 4电测深结果的图示 续1 目的 该图可给出地电断面或构造的粗略概念 几种常用的电测深定性解释图件 1 电测深曲线类型图将测区内各电测深点的位置按工作比例尺将其标在图上 在各测点的旁边标明该点的电测深曲线类型 将相同曲线类型范围圈在一起 构成电测深曲线类型图 等AB 2视电阻率剖面图1 AB 2 1000m2 AB 2 3000m 4 2 3 4电测深结果的图示 续2 目的 了解某一深度范围内沿水平方向的电性变化 2 等AB 2视电阻率剖面图以各测深点间的距离为横座标 以某一AB 2各测点所对应的 值为纵座标 用曲线将各测深点对应的 值连接起来 即为等AB 2的 剖面图 4 2 3 4电测深结果的图示 续3 AB 2 500m的 平面图 目的 此图反映工作区内一定深度以上的电性分布情况 3 等