第五章高密度电阻率法

（1.5.4）
­ 104 ­
测量时，AB=BM=MN=α为一个电极间距，A、B、M、N 逐点同时向右移动，得到第一条 剖面线；接着 AB、BM、MN 增大一个电极间距， A、B、M、N 逐点同时向右移动，得到另 一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。
⒊γ排列（微分装置 AMBN） 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图 1.5.5：其rs 表达式为
（1.5.8）
由上式得到
r
a s
Ka =
Kb
r
b s
Ka +
Kg
r
g s
（1.5.9）
当 三 电 位 电 极 系 的 极 距 为 a 时 ， 上 述 三 种 电 极 装 置 系 数 依 次 为 ： K a = 2pa, K b
= 6pa, K g = 3pa ，于是（1.5.9）式写成
r
a s
=
1 3
r
b s
+
2 3
r
g s
（1.5.10）
可见，当已知其中任意两种电极排列的视电阻率时，通过（1.5.10）式便可计算第三种电极排列
的电阻率。
四、视参数及其计算
高密度电阻率法采用上述三电位电极系，其视电阻率参数将包括
r
a s
= 2pa U b I
;
r
g s
= 3pa DU g I
结果并将其加以组合而构成的；
Ts (i)
=
r
b s
(i
)
r
g s
(i)
（1.5.11）
Ts 比值参数综合了同一地电断面 b 和 g 两种视参数所反映异常分布的相对关系，因而用该 参数所绘制的比值断面图在反映地电结构的分布形态方面，远较相应排列的视电阻率断面图要
清晰得多。
­ 107 ­
另一λ比值参数则是利用联合三极测深的测量结果为基础（即不同极距的
⒎A­MN 三极排列 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如图 1.5.9： 测量时，A 不动，M、N 逐点向右同时移动，得到一条滚动线；接着 A、M、N 同时向右 移动一个电极，A 不动，M、N 逐点向右同时移动，得到另一条滚动线；这样不断滚动测量下 去，得到平行四边形断面。
⒏AB­M 三极排列 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如图 1.5.10：
面。 ⒍A­M 二极排列 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电
极排列如图 1.5.8：
测量时，A 不动，M 逐点向右移动，得到一
图 1.5.8 二极排列示意图 ­ 105 ­
条滚动线；接着 A、M 同时向右移动一个电极，A 不动，M 逐点向右移动，得到另一条滚动线； 这样不断滚动测量下去，得到平行四边形断面。
装置（如图 1.5.3）。其rs 表达式为：
r
a s
=
Ka
DU MN I
（1.5.1）
其装置系数为： Ka = 2p a
（1.5.2）
图 1.5.3 温纳装置排列示意图
图 1.5.4 偶极装置排列示意图
测量时，AM=MN=NB=α为一个电极间距，A、M、N、B 逐点同时向右移动，得到第一条剖面 线；接着 AM、MN、NB 增大一个电极间距， A、M、N 、B 逐点同时向右移动，得到另一条 剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。
一个电极，M、N 不动，B 逐点向右移动，得到另一条滚动线；这样不断滚动测量下去，得到
矩形断面。
三、三电位电极系测量装置
为获得地电断面结构特征的信息，可选择三电位电极系测量装置。三电位电极系是将等间
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距的对称四极（a 排列），偶极（ b 排列）及微分装置（g 排列）按一定方式组合后所构成的一 种测量系统。该系统在实际测量时，只须用电极转换开关将每四个相邻电极进行一次组合，便 在一个测点上获得了三种电极排列的测量参数。三电位电极系的电极排列方式如图（1.5.3、1.5.4、 1.5.5）所示。当点距设为 x 时，其极距 a = nx (n = 1, 2, 3,L) 。为了方便，我们把上述三种电极 排列形式依次用a 、 b 、 g 来代表。这里对某一测点上的四个电极按规定做了三次组合。为了 充分了解和利用三电位电极系的测量结果，我们首先讨论三种电极排列之间的关系。
r
A s
及
r
B s
）设计
了下述比值参数
l(i, i
+ 1)
=
r
A s
(i
)
r
A s
(i
+
1)
r
B s
(i
)
r
B s
(i
+
1)
（1.5.12）
式中 r s (i) 与 r s (i + 1) 分别表示相邻两点同一极距的视电阻率值，通常将计算结果示于第 i 点与 第 i + 1 点之间。
1.5.2 资料处理及模型实验
第五章 高密度电阻率法
1.5.1 高密度电阻率法概述
高密度电阻率法与常规直流电阻率法相比，在野外信息采集过程中可组合使用多种装置形 式，采集的信息量大，数据观测精度高，在电性不均匀体的探测中取得了良好的地质效果。在 计算机数据处理与成像技术中，把大量的数据计算、成像处理变得极为快速准确，极大地提高 了方法的效率，因此该探测方法目前在金属与非金属矿产、地质、构造、水文地质、工程灾害 地质、考古、岩溶洞穴景观资源勘察等各领域得到了广泛的推广应用，解决了诸多实际问题， 产生了极大的社会效益及经济效益。
一、高密度电阻率法的工作原理
高密度电阻率法属于直流电阻率法的范畴，它是在常规电法勘探基础上发展起来的一种勘
探方法，仍然是以岩土体的电性差异为基础，研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化
分布规律。相对于传统电法而言，高密度电阻率法其特点是信息量大。利用程控电极转换器，
由微机控制选择供电电极和测量电极，实现了高效率的数据采集，可以快速采集到大量原始数
图 1.5.1 高密度电阻率法勘探系统结构示意图
给定的地质勘查任务。
­ 103 ­
高密度电阻率法的探测深度随着供电电极距的增大而增大，当隔离系数 n 逐次增大时电极
距也逐次增大，对地下深部介质的反
映能力亦逐步增加。由于岩土剖面的
测点总数是固定的，因此，当极距扩
大时，反映不同勘探深度的测点数将
依次减少。通常把高密度电阻率法的
⒉β排列（偶极装置 ABMN） 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图 1.5.4： 这种装置的特点是供电电极 A、B 和测量电极 M、N 均采用偶极，并按一定的距离分开。由 于四个电极都在同一测线上，故又称偶向偶极。其rs 表达式为
r
b s
=
Kb
DU MN I
（1.5.3）
其中 K = 6p a
测量结果记录在观测电极的中点、深
度为 na 的点位上，整条剖面的测量结
果就表示成为一种倒三角梯形的电性
分布及工作剖面(见图 1.5.2)。
二、高密度电阻率法常用装置
图 1.5.2 高密度电阻率法勘探系统示意图
⒈α排列（温纳装置 AMNB） 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如下：
采用对称四极装置方式时，当 AM=MN=NB=α时，这种对称等距排列称为温纳（Wenner）
测点上，测点密度远较常规电阻率法大，一般从 1m~10m。然后用多芯电缆将其连接到程控式多路电
极转换开关上，电极转换开关是一种由单片机控制的电极自动换接装置，它可以根据需要自动进行电
极装置形式、极距及测点的转换。测量信号
由电极转换开关送入微机工程电测仪，并将
测量结果依次存入随机存储器。将数据回放
送入微机，便可按给定程序对数据进行处理。
图 1.5.1 为高密度电阻率法勘探系统结构
示意图。
高密度电阻率法现场工作时是在预
先选定的测线和测点上，同时布置几十乃
至上百个电极，然后用多芯电缆将它们连
接到特制的电极转换装置，电极转换装置
将这些电极组合成指定的电极装置和电
极距，进而用自动电测仪，快速完成多种
电极装置和多电极距在观测剖面的多个
测点上的电阻率法观测。再配上相应的数 据处理、成图和解释软件，便可及时完成
成像色谱图(如图 1.5.13(a))。反演
工作是由所测得的高密度电法原
始数据作为正演数据，采用最小二
乘法等计算方法,确定地下岩石矿 石的电阻率分布（即地电断面），
图 1.5.13 直立高阻板状体上高密度电法成像图
如图 1.5.13(C)。再对反演结果进行正演计算,从而得到高密度电法正演成像色谱图(如图
由于一条剖面上段测点总数是固定的，因此，当极距逐渐扩大时，反映不同深度的测点
数将依次减少。当然，也可根据需要增设无穷远极，从而增加联合三极测深的测量方式，这
时相应的视参数为
r
A s
= 4pa DU A I
,
r
B s
= 4pa DU B I
。
利用三电位电极系的测量结果可以计算 T 类比值参数：是直接利用三电位电极系数的测量
据。具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高等特点。一次布极可以完成
纵、横向二维勘探过程，既能反映地下某一深度沿水平方向岩土体的电性变化，同时又能提供
地层岩性沿纵向的电性变化情况，具备电剖面法和电测深法两种方法的综合探测能力。
该观测系统包括数据的采集和资料处理两部分，现场测量时，只需将全部电极设置在一定间隔的
高密度电阻率法在一条剖面上可采集到不同装置及不同极距的大量数据，将这些数据进行处 理便可获得各种视参数的等级断面图，也可直接根据断面上的数据分布绘成等值线断面图。
一、数据处理
高密度电阻率法的数据处理是把所测得的视电阻率，经数据格式转换、数据预处理、地形