電阻率法工作原理

電阻率法工作原理如圖1所示，在地面打入兩個(gè)或兩組鐵質(zhì)的供電電極A、B，用干電池或蓄電池作供電電源向地下供電，在地下建立穩(wěn)定電流場，用儀器觀測出供電電流強(qiáng)度I，再將兩個(gè)或兩組銅質(zhì)測量電極M、N打入地面，并觀測M、N兩電極之間的電位差ΔV，并按公式

電流垂直通過單位截面積、單位長度巖石時(shí)所受阻力的大小，表示巖石導(dǎo)電能力的參數(shù)，以ρ表示，單位為Ωm。影響巖石電阻率的因素很多，其內(nèi)部因素包括巖石的礦物組分、顆粒形狀、結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物以及巖石的孔隙度、裂隙度及含水情況等;外部因素包括巖石的溫度和所承受壓力以及觀測時(shí)的供電頻率等，當(dāng)外部條件差異不大時(shí)，內(nèi)部因素起主要作用。

巖石可分為電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體兩類。①電子導(dǎo)體類的巖石。其電阻率主要決定于巖石的礦物組分、顆粒形狀、排列形式及裂隙發(fā)育程度。巖石中良導(dǎo)電礦物含量越多，巖石電阻率越接近良導(dǎo)電礦物的電阻率。特別是良導(dǎo)電礦物在巖石中互相連通時(shí)，即使含量不多，巖石電阻率也接近良導(dǎo)電礦物的電阻率。相反，良導(dǎo)電礦物含量雖然較多，但被不良導(dǎo)電礦物包圍隔絕，則巖石的電阻率將主要決定于不良導(dǎo)電礦物的電阻率。某些地區(qū)的煙煤中含有大量黃鐵礦結(jié)核，雖然黃鐵礦電阻率很低，但是由于它們呈孤立的包裹體形式賦存，并未使煙煤的電阻率顯著降低?；鸪蓭r及其變質(zhì)巖都是電子導(dǎo)體類巖石。電子導(dǎo)體類巖石中的裂隙常常被地下水、泥質(zhì)充填物等良導(dǎo)電物質(zhì)充填，使巖石電阻率降低。②離子導(dǎo)體類巖石。主要由巖石中所含水溶液內(nèi)的帶電荷離子傳導(dǎo)電流，大部分沉積巖都屬于此類，其電阻率主要決定于巖石的孔隙度、裂隙度及孔隙、裂隙中含水的多少和水的含鹽度(即礦化度)，而與組成巖石的礦物種類關(guān)系不大?？紫?、裂隙度越大，喀斯特越發(fā)育，含水量越多，水的礦化度越高，則巖石的電阻率越低;反之則電阻率越高。這是用電阻率法區(qū)分不同沉積巖，尋找沉積礦產(chǎn)和地下水，研究喀斯特發(fā)育情況和尋找固結(jié)巖層中裂隙帶或斷裂帶的物質(zhì)基礎(chǔ)。

巖石的電阻率還隨地溫的增高和所承受壓力的增大而降低。1996年，這兩種因素在實(shí)際工作中較少考慮。由于巖石成分和結(jié)構(gòu)的不均一性，特別是砂巖、泥巖、板巖、片巖以及煤等成層狀的巖石和沉積礦產(chǎn)，在沿巖層走向、傾向和垂向測得的電阻率值一般都不相同，這種性質(zhì)稱為巖石電阻率的各向異性 (或稱非各向同性)。這種特性在實(shí)際工作中對電法資料的地質(zhì)解釋影響較大。

巖石電阻率一般以火成巖最高，沉積巖相對較低(石灰?guī)r、白云巖較高)，變質(zhì)巖的電阻率介于兩者之間，并與變質(zhì)前原來巖石的電阻率大小有密切關(guān)系。煤及煤系常見巖石的電阻率值大體如下頁表所示。

電阻率法觀測到的實(shí)際不是單個(gè)巖層的真電阻率，而是在地下一定空間范圍內(nèi)多種具不同導(dǎo)電性的巖層電阻率的綜合值稱為視電阻率ρs，其單位為Ωm。

電阻率法按電極排列方式和工作方法可分為電阻率測深法(簡稱電測深法)和電阻率剖面法(簡稱電剖面法)。常用電極排列方式如圖2所示。

(1)電測深法是固定測量電極距，由小到大改變供電電極距，用以研究測點(diǎn)下和測區(qū)下不同導(dǎo)電性地質(zhì)體從淺到深的垂向分布情況。電測深法按電極排列方式不同，又分為對稱四極測深、偶極測深、三極測深、環(huán)形測深、五極縱軸測深等方法。電測深法一般用于巖層傾角比較平緩的地區(qū)，了解從淺到深的巖層和構(gòu)造情況，并對有電阻率差異的層位進(jìn)行深度和厚度解釋。其最大勘探深度可達(dá)數(shù)公里。

(2) 電剖面法是使供電電極和測量電極的電極距都固定不變，整個(gè)裝置沿測線朝一個(gè)方向移動(dòng)，在不同測點(diǎn)上進(jìn)行觀測。它是在大體同一勘探深度情況下，了解沿測線的巖層、構(gòu)造情況，解決有關(guān)地質(zhì)問題。按照電極排列方式不同，電剖面法又可分為： 對稱四極剖面、復(fù)合剖面、聯(lián)合剖面、偶極剖面、中間梯度剖面等方法。電剖面法主要用于巖層傾角較大的地區(qū)，巖層傾角越大，使用越有利。巖層傾角很小時(shí)，不宜使用電剖面法。 2100433B

內(nèi)容介紹

周楊、陳服軍、陳桂珠、鐵瑛、徐平編著的《高密度電阻率法測深原理及應(yīng)用實(shí)例》對高密度電阻率法勘探的原理、基本理論和技術(shù)方法作了較為全面的論述，并給出了代表性的工程實(shí)例。全書共分六章，內(nèi)容包括概述、常見地質(zhì)特征的電學(xué)特性、高密度電阻率法的理論基礎(chǔ)、高密度電阻率法的勘探技術(shù)、高密度電阻率法的數(shù)值模擬方法和高密度電阻率法的工程應(yīng)用等。

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高密度電阻率法實(shí)際上是一種陣列勘探方法，野外測量時(shí)只需將全部電極(幾十至上百根)置于測點(diǎn)上，然后利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測儀便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)采集。當(dāng)測量結(jié)果送入微機(jī)后，還可對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并給出關(guān)于地電斷面分布的各種物理解釋的結(jié)果。顯然，高密度電阻率勘探技術(shù)的運(yùn)用與發(fā)展，使電法勘探的智能化程度大大向前邁進(jìn)了一步。

1、電極布設(shè)是一次完成的，這不僅減少了因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，而且為野外數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)測量奠定了基礎(chǔ)。2、能有效地進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。3、野外數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化，不僅采集速度快(大約每一測點(diǎn)需2~5s)，而且避免了由于手工操作所出現(xiàn)的錯(cuò)誤。