物探-电剖面法

第六章
电剖面法
本章要求

了解联合剖面法的工作原理及野外工作方法 掌握地下各种地质异常体在联合剖面曲线上
的特征

掌握联合剖面法资料的定性解释、图件绘制

了解对称剖面的工作方法和资料解释
电剖面法是研究地电断面横向电性变 化的电阻率法。
测试方法：采用固定的电极距，沿剖面方向按一
定点距逐点观测ρs 值，得到反映地层某一深度内 地电按测线方向变化的ρs曲线。
（四）高阻直立脉上的联合剖面ρ S曲线
薄脉曲线特征：
1. 脉体上方有一交点，左侧 ρSA＜ρSB、右侧ρSA＞ρSB， 称为反交点 2. 交点两侧分离带不明显 3. 曲线同步上升或下降 4. 交点两侧对称
ρ1 ρ2 ρ1
A M O N B
反交点
ρ2 ＞ρ1
高阻厚脉曲线特征：
相当于两个不同岩 层接触带的曲线组 合，反交点两侧有 明显的分离带
1 2
5 3
A
M N
B
正交点
=ρ S
B，曲线相交。
4
A
M O N
B
ρ
0
⑤ 交点右侧的分析与左侧相反， 即 ρS A ＜ ρS B 良导脉上方的交点被称
ρ
1
ρ2
ρ
1
作正交点。交点左侧ρSA ＞
ρSB、右侧ρSA ＜ρSB。
说明：当良导薄脉直立时，曲线正交点两侧对称，交点位
于脉体上方；当良导薄脉非直立时，正交点向倾向一侧移
s
A
极大
ρs
3
21 1 2
2
⑤ 5～6段——装置在ρ2中且离 分界面很近，高阻排斥电流
1 2 4 BO AO
A
M N
B
s A
5
使jMNA＞joA（ ρ2中），曲线下
降且ρ
A s ＞ρ 2
2 1 2 1 2
6
7
s
B
极小
22 1 2
2
A
M O AN M BO N
1 MN ( 1 ~ 3 10 ) AO
U MN s k I AM AN k MN
二、曲线分析
在对称条件下： AB=2AO=2BO
均匀介质中，按两个点电源场规律，AB的中心O
点处的电流密度为：
AB
jo
s AB
AB
jo jo 2 jo 2 jo
A B
A
B
2
A
M N
B
1
2 4 BO
s A
5 AO
2 1 2 1 2
由 s
A
极大
2 1 2
2 1
A
6
7
s
A
B
极小
变为 s
2 1 2 1 2
22 1 2
2
M AO M N O BN
B
ρ1
＞
ρ2
④ 4～5段——从MN跨过界面起，到A极跨过 界面止（长为AO），虽然A越近界面电流 被低阻吸引的越强，但由于积累电荷的影响 （j1n=j2n），jMNA无大变化，曲线为平直段， 长度=AO
三、几种典型的四极对称剖面曲线
AB=10H ρ2=9ρ1
AB=10H ρ2=9ρ1
ρ1
ρ2
ρ1
ρ2
ρ1
垂直接触面
直立高阻薄层
低阻球体
直立低阻薄层
H=2R
ρ2＜ρ1
ρ1
ρ2
H
ρ1
ρ2
ρ1
ρ2＜ρ1
AB=10H ρ2=9ρ1
ρ1
ρ2 直立低阻厚层
ρ1
ρ2
ρ1
直立高阻厚层
四极对称剖面的曲线特征：
① 四极对称剖面法曲线为联剖法的平均值，因此对任
（D为MN轴线距AB轴线的垂直距离）
二、中间梯度法曲线特征
§6-4 电剖面法资料整理及解释
一、成图
A M N B
1. 电测剖面曲线图
ρs
ρ ρ
B s
s
A
L
2. 电测剖面平面图
3. 等ρs平面图（四极对称法）
注意： 电阻率 只表示 测区内 某一深
度的值
二、异常的确定（针对上面三个图件）
1. 一定走向延伸的低阻带（四极法）或低阻正交点（联 剖）的连线一般与断层破碎带有关； 2. 一定走向的阶梯状异常是岩性高低阻接触带的反映； 3. 一定走向的高阻异常多与高阻岩脉、岩墙、地道、隧
A
地层为均匀时， ρsA= ρsB；
非均匀地层， ρsA≠ ρsB
曲线绘制方法：
ρs
A
M N
B
注意：前进方向的电极
为B极
ρ ρ
s
B
s
A
L
测线布置原则：测线应垂直构造线方向； 追踪异常体最少有三条测线
二、联合剖面ρ s曲线特征
（一）两种岩石垂直接触面上联合剖面曲线
首先来讨论没有覆盖层时 两种岩石垂直接触面上联合剖
3
A
M N
B
对于AMN：当逐步靠近良导 脉，由于低阻吸引电流，使
1
2
5
4
jMNA增大、jMNA＞j0，因此
ρS ＞ ρ1，曲线抬升；
A
A M O N B
ρ
ρ2
1
0
对于MNB：当B极靠近良导 脉，电流被低阻吸引，使 jMNB减小、jMNB＜j0，因此 ρSB ＜ ρ1，曲线下降；
ρ
ρ
1
当O点到达3（4）点， ρSA 出 现极大、ρSB出现极小
③ 3～5段（4～5段）——由于 装置继续靠近良导脉，低阻
3
A
M N
B
向下吸引A极电流，致使地
面上的jMN
A减小，
1
2
5
ρS
A开始
A
4
下降；而B极已跨过良导脉
M O N
B
且逐步远离，致使jMNB增大、
ρSB开始上升
ρ
1
ρ
ρ2
0
ρ
1
④ 5点——MN位于良导脉上
方，A、B极分别在良导脉
两侧，形成一种对称状态， 此时jMNA=jMNB、所以ρSA
A
B
jMN jMN jMN MN MN AB A B jo jo jo jMN jMN MN A 2 jo 1 A B (s s ) 2
A B
四极对称的视电阻率：
s
AB
1 A B (s s ) 2
为联合剖面法的平均值，无需专门计算理论曲线 良 导 薄 脉 四 极 对 称 曲 线
何地质体四极法对异常的反映均不如联剖法，且联
合剖面法有两条曲线可分析。 ② 四极剖面对低阻体的分辨尤其低，一般只对高阻体 或基岩起伏反映良好，如古河道等。
四、复合四极剖面法
小极距
大极距
O
A A’ M N B’ B
a 高阻向斜构造
b 低阻背斜构造
§6-3 中间梯度法
一、装置
四极、保持AB不动，MN在AB中间1/3的范围内沿测 线移动，同时还可以跨出测线两侧AB/6的范围测量。
动，且倾向侧分离带明显，有极小值
极小值
30°
60°
低阻厚脉：当脉宽 ＞AO 时称为厚脉
正交点
可将曲线看作 由两个垂直岩 层接触面组成
的曲线组
ρ1
ρ2
ρ1
（三）低阻球体上的联合剖面ρ S曲线
曲线形态类似 于良导薄脉， 其正上方有一 正交点。但当 AO不同其曲线 形态也不同。 AO小时，正交 点两侧分离带 大；AO＞8r0时 基本无分离带， 曲线同时上升 或下降
得圆滑，极大值极小值均
不突出。根据经验，隐伏 分界面的位置应位于极大 值以下1/3处。
ρ1
A
M O N
B
＞
ρ2
综合垂直分界面（ρ1＞ρ2）的曲线特征：
① 测试装置远离界面时，视电阻率趋于ρ 1、ρ
② 测试移动方向由高阻到低阻时，界面附近ρ 极大ρ
s B极小 A 、ρ B曲线急剧跳跃且靠近，据此 s
剖面法分类：联合剖面法、对称剖面法（四极对
称、复合四极）及中间梯度法等
应用：划分不同岩性的接触带，追索断层及构造
破碎带，探测古河床、溶洞、人工洞穴，地质填 图等
电剖面法常用电极排列简图
§6-1 联合剖面法

联合剖面法实际上是由两个三极装置组 合而成。


电场：点电源场。
优点：分辨能力强、地质异常反映明显。 缺点：由于联合剖面法有无穷远极，野 外工作装置笨重、地形影响大。
一、工作方法和装置

极距选择：
AO=BO=AB/2=（3～5）H MN=（1/3～1/10）AO OC＞5AO（要垂直测线）
A
点距=H/3～H（一般=MN）
计算公式： 装置系数：
U MN s k I
2 AM AN k MN
测试方法：每测点先观测AMN，计算ρsA ；
再观测BMN，计算ρsB
2. 地形对曲线的影响（角域地形）
地形影响的特点：
① 地形异常主要发生在角域顶点（山顶、谷）； ② 正地形出现低阻反交点，负地形出现高阻正交点； ③ 顶点两侧曲线出现分离带。
§6-2 四极对称剖面法
一、装置
源自文库
AO BO AB 5 H
AB
MO NO
工作时保持各极距 不变，因此测量深 度不变
道、连通的干溶洞有关；
4. 无一定走向的局部高、低阻异常，一般与地下不均匀 体、人工体有关。
三、异常的解释
1. 断层的产状及宽度； 2. 异常体埋深。
四、应用
寻找基岩裂隙水（见P124） 地质填图（见P126）
地热调查（见P221～223）
2
A
③ 界面附近ρ
s
s
特点可判断界面位置
（二）良导薄脉上的联合剖面ρ S曲线
ρ1＞ ρ2，A极在MN的左 侧，用视电阻率公式：
3
A
M N
B
ρs=（JMN/Jo） ρMN分析曲线
的变化规律。
A
1
2
5
4
M O N
B
ρ
0
① 1～2段——装置远离在ρ2
ρ
ρ2
1
ρ
1
s 1
A
B s
② 2～3段（2～4段）——装置 AMN&MNB均在良导体ρ2左 侧
面曲线。
设ρ1＞ ρ2，A极在MN的左侧
用视电阻率公式：
ρs=（JMN/Jo） ρMN分析曲线 的变化规律。
对ρsA的讨论：
① 1～2段——装置在ρ1中且离 分界面很远
s
A
极大
ρs
3
21 1 2
2
A
M N
B
1
2 4 BO
s A
5 AO
2 1 2 1 2
6 7
j A MN jo
A
A
jMN s MN MN 1 A M O N jo ② 2～3段——装置逐点接近界面，由 于电流有易于趋向低阻的性质，使 MN附近的电流密度增大，jMNA＞ joA故ρsA＞ρ1，曲线逐渐抬高，当 装置中心点O接近界面时，ρsA取 得极大值。
s
B A
AB 10H MN 点距 U MN s k I
A
AB/3 M M N N B
装置系数K值计算：
MN位于测线上
AM AN BM BN k 2 MN ( AM AN BM BN )
MN位于测线外
[( AM 2 D 2 )( AN 2 D 2 )(BM 2 D 2 )(BN 2 D 2 )]1/ 2 k 2 MN[( AM 2 D 2 )( AN 2 D 2 ) ( BM 2 D 2 )(BN 2 D 2 )]1/ 2
6
7
s
B
极小
22 1 2
2
A
s
B
极小
22 1 2
2
M O N
B
当B跨界面起到MN跨界面止， 曲线也为平直，长度=BO=AO
ρ1
＞
ρ2
s s
B
A
2 1 2 1 2
ρs
ρs 极大
1/3
A
M N
B
当有表土覆盖，电极 不直接接触岩石，曲线变
2/3 ρs 极小
B
极小
22 1 2
2
M O N
B
ρ1
＞
ρ2
s
A
极大
2 1 1 2
2
③ 3～4段——当MN跨界面时，由于 界面两边j1n=j2n原理，jMNA无大变 化，但ρMN从高阻ρ1，到了低阻的 ρ2中，所以ρsA下降了ρ 1/ρ 2倍
s
A
极大
ρs
3
21 1 2
ρ1
反交点
ρ2
ρ2 ＞ρ1
（五）高阻球体的联合剖面ρ S曲线
（六）联合剖面ρ S曲线的影响因素
1. 表层不均匀的影响及消除
表层的不均匀表现在ρMN的变化，根据视电阻率公式：
jMN s MN jo
ρs可随 ρMN跳动，即不均匀的地表将使ρs曲线呈锯齿状
理论上证明，当AO大于不均匀体半径 的5倍时，其影响为ρsA、 ρsB呈同步跳动 消除方法：比值法
B
⑥ 6～7段——装置在ρ2中且离 分界面很远， ρ1 对ρ2无影
ρ1
＞
ρ2
响，此时 ρsA =ρ2
对于ρsB（虚线）的分析方法同
上。
ρs
s
3
A
极大
21 1 2
2
需要注意的是：O点跨界面时 ρsB有极小值：
A
M N
B
1
2 4 BO
s A
5 AO
2 1 2 1 2