高密度电阻率法在地质勘探中的应用

高密度电阻率法在地质勘探中的应用
摘要：伴随当前地球物理勘探技术的日益发展，电法在地质勘探工作中发挥着越来越重要的作用。

而电法之中的高密度电阻率法具有密度高、获取地质信息速度快、获取信息可信度高等优点，在地质勘探工程中对其的广泛应用，取得的成效显著，因此，在未来的同类工作中应加强对高密度电阻率法的应用，使其得到推广。

本案主要对此电法的应用发展、工作的原理以及结合实际应用进行分析探究。

关键词：高密度；电阻率法；勘探；探测效果
高密度电阻率法在实际勘探中的应用，是一种列阵勘探方法，主要是通过将电极装置的位置进行改变，垂直方向与收集水平在地质体上的相对视电阻率，由于视电阻率所产生的差异，将会清晰反演出地质体的详细分布情况，进而使地质问题得到有效解决。

高密度电阻率法已经被广泛应用与国内外的各种物探领域中。

其中包括对石油、天然气、煤炭等多种矿产资源的勘探，近些年有推广到了环境监测与地质工程领域中来，与人们生活息息相关。

高密度电阻率法的发展应用
高密度电阻率法无论是在国内，还是在国外的应用领域都是非常广泛的，有许多著名的专家学者对其进行了深入、全面而又系统的研究。

其成果主要有以下方面：张献民于1994年应用此电法对煤田分布的状况进行探测；同年，刘康和应用其对地表断层进行研究，发现了地表的断层状况。

在1997年，由侯烈忠等人员应用此电法对机场跑道进行实测，从所得数据分析可以看出，对跑道所具有的异常特征进行了真实反映。

至2001年，郭铁柱运用高密度电阻法对水坝的渗漏情况进行勘察，并取得优良效果。

吴长生使用此方法对堤坝所存在的安全隐患进行了有效确定。

并结合所勘察的结果提出了治理的建议；此外，在湘西北的岩溶地区，杨湘生运用此电法寻找水源，精确的划定井位；刘晓东在2002年使用高密度电阻率法对岩溶灾害进行调查，比较真实的掌握了岩溶的发育情况。

当今国外社运用高密度电阻率法使用也很广泛，大多被应用于地下水位的探测、湖底、海底等电阻率分布的状况、污染物侵蚀分布状况、隧道开挖的方案是否具有可行性、检测堤坝的隐患等方面。

高密度电阻率法的工作原理
高密度电阻率法按照现场的实际环境进行地质勘测，另外还要根据水文工程的需要开发研制出一项电测探测系统。

其内容涵盖了资料的处理与数据的采集两个部分。

此电法实现了对数据的分析处理与快速采集，从而使传统的低效勘测模式切实得到了改变，工作效率得到显著提升，同时，智能化的程度向前更进一步。

常规的直流电法与高密度电阻率法是相同的，都是电性导差异与探测地下目标为基础的地球物理勘探法。

当对地下接通直流电时，在地表上利用相应的仪器对其观测、周密分析电场的分布情况，通过这种对人工施加电场的研究，探寻电场分布的规律，可以比较真实的对地质状况进行反应。

（一）工程实例
勘探中运用当前国内比较普遍的电法勘探仪，即是DUK-2A型的高密度电法测量。

通过由供电电极A与B向地下通电，随后通过对电极M、N进行测量，收集地下的基岩电阻率，测量显示AM=MN=NB，A、B、M、N向右保持同步移动。

先选取出隔离系数n=l，即得出第一层数据，再逐渐使隔离系数增大，可以得到第2层、3层，…… ，一直延续到第n层，经测得的地下基岩点分布呈现倒梯型形状。

如下图所示，此次试验中的电极数为60，，n(MAX)=90，n(MIN)=30；测点总数是435。

(如图1)
图1高密度电阻率法工作流程
（二）施工安排
所测地区的地势较平缓，且植被覆盖率较低，因此布线比较容易，选择合适的布线方式，对所要测的区域内应布置六条侧线，侧线的长度要达到三百米，相邻测点的距离是五米，每条侧线上的有六十个有效物理点，相邻测线间的距离应是十五米。

侧线沿着东西方向进行布设，各剖面的测量方向的编号从西向东呈增加趋势。

（三）观测方法
各条侧线都是采用的对称四极温纳装置来完成测量，施工所布置的基本参数是：最大的隔离系数是10，最小的隔离系数是1，侧线上两个电极中间的间距是五米。

当对一条测线进行测试完成后，然后向侧线一侧平移十五米，再进行布测，依此类推，直到将六条侧线都完成。

（四）资料处理方法与分析解释
高密度电阻率法可以在同一剖面上采集不同极距与不同装置的大量数据，涵盖了大量的地址信息。

通过对数据的处理，能够不断对地质对象的状态真实的进行反映。

此率法资料的处理包括预处理、结果与处理。

1.预处理
预处理主要包括数据排列、数据平滑、数据文件的建立等方面。

数据的排列是指把数据遵循所要求的格式进行排列；数据平滑的作用主要是对个别的数据点发生的图跳现象进行消除；数据文件的建立是由微机通讯与工程电测仪共同协同工作才得以完成，也能够通过键盘逐点建立输入数据。

2.数据处理
第一，滤波处理方法。

高密度电阻率法所进行的正演计算数据的结果可以说明，微分和偶极装置中的电阻率参数，会随着其隔离系数的加大，使剖面的曲线由单峰转变成双峰。

所以，在断面的等值线图上，除了与地质对象相对应的主导线之外，还有着相对应的伴随线，为抑制或者消除此种因极距发生变化而引发的震荡干扰，采用数字滤波器，也被称为扩展偏置滤波器，对所要观测的数据进行滤波处理。

第二，统计处理法。

统计数据处理方法是把高密度电阻率法中的视电阻率参数进行一定程度的数据转换，凸现异常相对转变，之后，将其参数值根据等级高低选取不同灰阶或符号进行表示。

第三，比值计算法。

运用高密度电阻率法，将不同的视电阻率参数进行某种比值方面的组合，这样不仅可以更醒目的展现原有异常特征，而且在很大程度上具有分解负荷异常与抑制干扰的作用。

3.资料及结果处理程序
高密度电阻律法能够对地电断面的构造特征和电性分布，形成生动、直观、形象的反映，它可以形成丰富的成果图件。

高密度电阻率法在采空区的应用
结合某矿区实际，运用高密度电阻率法对矿区的地貌进行勘察，并取得了良好的效果。

（一）现场布设
现场总共布置三条测线，其编号分别为1至3号测线，长度都是300米。

每一条测线都要布置60个电极，电极间距均为5米。

在测试期间每一条测线有19个剖面，共计570个采集点。

通过对所测试断面视电阻率的等值线图进行绘制，并结合实际地形给予校正，反演分析各个测试断面的视电阻率。

且应进一步按照地质勘察与调查相关地质资料，进行认真探测其成果图的判释。

对探测结果的判释要遵循以下原则：第一，不同物性差异的岩体，它们的电阻率均不相同；第二，完整性好、强度大的岩体，电阻率会较高；第三，岩体出现破碎情况，其完整性较差时，它的电阻率值比完整性较好且强度大的岩体其电阻率会更高；第四，岩体中如果存在大型的裂缝或者空洞时，会出现比较显著的高阻区；第五，岩体裂隙间如果含水或充填粘，其电阻率值会明显降低；第六，充填型溶洞，特别是粘土充填型溶洞，会易出现低电阻率异常区；第七，地表含水块或者粘土、碎石土，其电阻率值偏低。

（二）试验结果分析
1.一号测线
此剖面的视电阻率都比较低，其大部分是在300Ω·m以下，从结果表明，可
知地表25米深度范围内的岩溶在发育，岩体已破碎，富含水。

其中，0至15米深度范围内主要是碎石夹粘土；而1 5-25米深度内，岩体的破碎主要是粘土夹块石所充填的溶洞或溶槽；在25-45米的范围以内，岩体相对比较完整。

2.二号测线
此剖面中的视电阻率均比较低，大都在300Ω·m以下，说明地表30米深度范围内，岩体已破碎，岩溶在发育，夹泥较为严重。

其中，0—10米的深度范围内主要是块石夹粘土：10—30米深度范围内，岩体是破碎的，其主要是粘土夹块石进行充填的溶洞；30-45米深度范围内，其岩体相对完整。

3.三号测线
此剖面中可能会发育两条断层，其中，分别位于测线的80米(75至85米段)与180米(17O至l90米段)。

此外，80米处的断层倾向NE。

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