简-电法部分复习题及答案

考试复习题：

第二篇 电法勘探

1、 电法勘探的定义？

电法勘探是以岩、矿石之间电学性质的差异为基础，通过观测和研究与这些差异有关的电场或电磁场在空间或时间上的分布特点和变化规律，来查明地下地质构造和寻找地下电性不均匀体(岩溶、风化层、滑坡体等)的一类勘查地球物理方法。

一、电阻率法

1、影响岩土介质电阻率的因素有哪些？怎样影响？

自然状态下，岩土介质的电阻率除与介质组分有关外，还与岩石的结构、构造、孔隙度、湿度、矿化度及温度等因素有关。

介质组分：一般来说，当岩石中良导性矿物的体积含量高时，其电阻率通常较低。相反，当造岩矿物含量高时，岩石电阻率亦很高。

结构和构造：在导电金属矿物含量相同的条件下，岩石的结构起着重要的作用。浸染状结构岩石中良导性矿物被不导电矿物包围，其电阻率要比良导性矿物彼此相连的细脉状结构岩石为高。如对含针、片状矿物，沿层理方向（纵向）电阻率小于垂直层理方向（横向）电阻率，两个方向间存在各向异性。

湿度：湿度对岩石的电阻率有很大的影响，这是因为水的电阻率较小，含水岩石的电阻率远比干燥的岩石低。

矿化度：矿化度越高，电阻率越低。

温度：温度的变化直接影响着岩石的电阻率。这是因为，温度升高时，一方面岩石中水溶液的粘滞性减小，使溶液中离子的迁移率增大。另一方面，又使溶液的溶解度增加，矿化度提高，所以岩石的电阻率通常随温度的升高而下降。

2、纵向电导和横向电阻的含义及其公式表述形式？

为了研究层状介质的导电特性，我们在层状介质中取底面积为l 2

m 、厚度为h 的六面岩柱体。

水平均匀层状介质模型

当电流垂直于柱体底面流过时，所测得的电阻称为横向电阻，用符号T 表示。显然，第i 层的横向电阻等于该电性层的厚度与电阻率的乘积，即：

i i i h T ρ=

当六面岩柱体由厚度和电性不同的1+n 个岩层组成时，按串联电路原理，其总横向电阻为：

n n n h h h T T T T ρρρ+++=+++= 221121

电流平行于岩柱体底面流过时所测得的电导．称为纵向电导，用符号S 表示，单位为西门子。显然，第i 层的纵向电导等于该电性层厚度与电阻率的比值，即：

i i

i h S ρ=

若六面岩柱体由1+n 个厚度和电性不同的岩层组成时，其总纵向电导为：

n n n h h h S S S S ρρρ///221121+++=+++=

5、请说明电阻率是怎样测定的？

I U K MN ∆⋅

=ρ BN BM AN AM K 11112+--=π

上式即为利用四极装置测定电阻率的基本公式，即两个供电电极之间测量一下电流，两个测量电极之间测量一下电位差，根据四个电极之间的相对位置测量装置系数(或排列系数)，代入上式求取即可。

6、说明视电阻率和真电阻率的区别？

真电阻率：电阻率是用来表征岩矿石电性好坏的参数。由材料性质决定。在数值上等于电流垂直流过单位横截面积条件下，单位长度导体的电阻。用符号ρ表示。电阻率越低，导电性越好；电阻率越高，导电性越差。

视电阻率：在理想情况（地面为无限大的水平面，地下充满了均匀各向同性的导电介质）下，利用电阻率的测量公式测得的是大地的真电阻率。然而实际情况是地形地质情况复杂，地形往往起伏不平，地下介质也不均匀，各种岩石相互重叠，断层裂隙纵横交错，或有良导矿体、溶洞等等，电阻率往往不均匀。此时利用电阻率的测量公式计算得到的电阻率称为视电阻率，它不是某一岩层的真电阻率，而是该电场分布范围内，地下各种电性不均匀体和地形起伏的一种综合反映，以s ρ表示。视电阻率虽然不是岩石的真电阻率，但可以根据所测视电阻率的变化特点和规律去发现和探查地下的电性不均匀体，达到找矿和解决其它地质问题的目的。

7、怎样根据视电阻率反推地下低阻或高阻体的存在？写出公式。并说明利用该公式反推地下低高阻时有哪些假设？为什么？ 根据视电阻率反推地下低阻或高阻体存在的公式为：MN MN s j j ρρ0

=，其中MN j 为MN 电极间任意点沿MN 方向的电流密度分量，0j 为MN 间正常场的电流密度，只决定于装置的大小和类型，对于一定的装置，可认为是已知的。MN ρ为MN 间任意点岩石的电阻率。因此视电阻率是与介质真电阻率MN ρ成正比的量，其比例系数为MN j ／0j ，这是测量电极间实际电流密度与假设地下为均匀各向同性介质时正常场电流密度之比。MN j 包含了在电场分布范围内各种电性地质体的综合影响，当地下半空间有低租不均匀体存在时，由于正常电流线被低阻体吸引，使地表MN 处的实际电流密度减少，故MN j <0j ，s ρ

MN j >0j ，s ρ>MN ρ。这样，地表观测视电阻率的变化，便可揭示地下电性不均匀地质体的存在与分布，这就是电阻率法能够解决有关地质问题的基本物理依据。应用该公式时，有一个表土电性均匀的假设，即沿着测线移动MN ρ变化很小，否则s ρ将既取决于MN ρ的变化，也取决于MN j 的变化，无法判断视电阻率的变化到底是地表电性不均匀体引起的，还是地下电性不均匀体引起的。

8、在非均匀介质中电流场具有什么特点？实质是什么？

在非均匀介质中，电流线在不同介质的分界面会发生折射。总体上表现为：低阻体吸引电流线，致使大部分电流从它的内部流过；高阻体排斥电流线，致使电流线大部分从围岩流过。介质中的电流总是按照所遇阻力最小的路径流动，或者说总是自动地满足电场做功最小的状态。

非均匀介质中的稳定电流场实质上可以看成是由场源和界面上的积累电荷产生的。界面上积累电荷的密度与场源强度及界面两侧的电阻率差异成正比。吸引或排斥均为界面上积累电荷的作用。当电流由低阻体进入高阻体时，界面上积累正电荷，与场源同符号。按同性相斥的原理，高阻体对来自场源的电流线起排斥作用。反之，若电流由高阻体进入低阻体时，界面上积累负电荷，与场源反号，按异性相吸的道理，低阻体对场源发出的电流线起吸引作用。

9、研究电流密度随深度的分布规律有怎样的意义？影响探测深度的主要因素是什么？

勘探深度是指在给定装置条件下能产生可靠相对异常、可查明探侧目标的最大深度。 研究电流密度随深度的变化规律，对电阻率法勘探有很大意义。因为，地面电阻率法是根据地表电流密度的变化来判断地下电阻率有明显差异的地质体的存在。集中于地表的电流越多，流入地下深处的电流就越少。当埋藏于深部的岩石中的电流密度很小时，岩石电阻率的差异对地表附近电流密度的影响很小，因而能够进行勘探的深度也就小了。

要想增大勘探深度、只有增加供电极距。AB 越大，勘探深度也越大。

10、电阻率剖面法的总体特征是什么？有哪些分类？

总体特征：供电极距不变，整个装置沿观测剖面线移动，逐点观测视电阻率的变化。根据勘探深度和供电极距的关系，由于供电极距不变，勘探深度就保持在同一个范围内。因此电阻率剖面法研究的是某个深度范围以上横向上电阻率的分布情况。

主要可分为：联合剖面法，适用于探测陡倾的低阻体；（复合）对称四级剖面法，适用于面积性测量；中间梯度法，适用于探测陡倾的高阻体；偶极剖面法等。

11、联系“联合剖面法”方法的命名说明“联合剖面法”的总体特征及主要适用范围？

总体特征：联合剖面法是用两组三极装置进行测量，这是“联合”一词的由来。每组三极装置有一个无穷远极。在同一测点上，两组三极装置各测一次。在低阻体上方有正交点存在，在高阻体上方有反交点存在。优点：灵敏度高、分辨力强、异常幅度大。缺点：该测量方式工作效率低，因为一点测量两次，装置比较笨重，有笨重的无穷远极存在。受地形和地表岩性不均匀的影响大，易使曲线发生畸变而出现假异常。适用范围：主要用于寻找产状陡倾的层状或脉状低阻体或断裂破碎带。

12、联系“中间梯度法”方法的命名说明“中间梯度法”的总体特征及主要适用范围？

这种方法的特点是供电电极A 和B 相距很远且固定不动，测量电极M 和N 在A 、B 之间的中部约(1/2-1/3)AB 的范围内同时移动，逐点进行测量。此外，MN 还可以在平行于主剖面线AB 的几条相邻测线中部移动，逐点进行测量。旁测线与主测线的最大垂直距离不超过1/6AB 。由于中间梯度法布设一次供电电极可同时观测数条测线，因此工作效率较高，且能最大限度地克服供电电极附近电性不均匀的影响。