电法勘探-直流电法-剖面法工作方式[1]

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第二章 电阻率法工作方式
• 资源学院:贾豫葛 • 2010 年 10 月 22 日
(a)二极装置;(b)三极装置;(c)联合剖面装置;(d)对称四极装置; 二极装置; 三极装置 三极装置; 联合剖面装置 联合剖面装置; 对称四极装置 对称四极装置; 二极装置 (e)偶极装置;(f)中间梯度装置;(g)电测深装置 偶极装置; 中间梯度装置 中间梯度装置; 电测深装置 偶极装置
若基底为高阻向斜, ρSA‘B’曲线在ρSAB曲线的下方; 曲线在ρ 若基底为低阻向斜, ρSA‘B’曲线在ρSAB曲线的上方; 曲线在ρ
这是因为小极距时ρ 这是因为小极距时ρSA‘B‘曲线反映较浅处岩层的电性情况。 2.对称四极剖面法的实际应用 2.对称四极剖面法的实际应用 ※用“对称剖面法”研究覆盖层下的基岩起伏(向斜或背斜)和对 水文、工程地质提供有关疏松层中电性不均匀体的分布以及疏松层 下的地质构造、划分接触带、寻找厚岩层(矿体)等。
第一节 电阻率法-剖面法 电阻率法电祖率剖面法
装置特点:各电极间距离保持不变,使整个或部分装置沿着测线移动, 装置特点:各电极间距离保持不变,使整个或部分装置沿着测线移动, 逐个测量视电阻率的值。 逐个测量视电阻率的值。所得到的ρs曲线是反映测线下某一深度范围 内不同电性物质沿水平方向的分布情况。 内不同电性物质沿水平方向的分布情况。 分类: 分类:
应用实例
例1:用对称四极剖面法寻 找地下古河道某古河道两侧 以及下部岩石由砂粘土组成, 电阻率较低。而古河床中充 填的沙卵石则为高阻。
例2.用复合对称四极剖面法确定基岩的相对起伏 2.用复合对称四极剖面法确定基岩的相对起伏 某地为查明基岩起伏以便为工程地质提供有用资料, 为此做了对称四极剖面法见下图。
复合对称四极剖面法
对称剖面法与中间梯度法都属于两个异性点电源的场,测 量电极都位于剖面的中部,属均匀场, ρs异常曲线的特点 与中间梯度法类似。但ρ 与中间梯度法类似。但ρs曲线比中间梯度的曲线复杂、生 产效率低些。 ※因此,一般能用中间梯度法解决的问题,就不用对称四级剖面法。
根据场的叠加原理,一张名对称剖面法的ρ 根据场的叠加原理,一张名对称剖面法的ρSAB 为联合剖 面发两个视电阻率(ρ 面发两个视电阻率(ρSA 和ρSB )的值的平均值,即:
视电阻率异常曲线特征
ρs ρ1
1.1
高阻球体 1
推测深度: 推测深度:
ρs ρ1
∆x
m
低阻球体 1
0.9 0.8 -3 -2 -1
q
h≈0.7 △x h≈1.3 q h≈2 m
1 2 3
0 h
3、对称剖面法 、
1.装置形式及 s公式 装置形式及ρ 装置形式及
A、B、M、N四个电极排列在一条直线上,并 、 、 、 四个电极排列在一条直线上 四个电极排列在一条直线上, 且相对于MN的中点 对称分布, 的中点O对称分布 且相对于 的中点 对称分布, AO=BO,NO=MO,AMNB又称为“对称四极剖 又称为“ 又称为 面法” 面法”
ρsA ρsB ρsAB
1 0 5 0 5 1 0
h0
ρ1
x r 0
r0
ρ2
高阻球体上联剖与对称四极法的ρs 异常曲线
寻找地下水
C
“无穷远” 无穷远” 无穷远
K A 井 M N
断层构造
B
地层起伏构造

桥梁工程基础勘查
断 层
2、中间梯度法 、
1.装置特点及 s公式: 装置特点及ρ 公式: 装置特点及 供电电极AB=4~10h的距离取得很大,且固定不动;测量电极 供电电极 ~ 的距离取得很大,且固定不动 测量电极 的距离取得很大 MN在其中间三分之一地段逐点测量,记录点取在 在其中间三分之一地段逐点测量, 在其中间三分之一地段逐点测量 记录点取在MN= 1/20~ ~ 1/50 AB中点。目前我国大部分直流激电工作都是采用中梯排列,在获得 中点。 中点 目前我国大部分直流激电工作都是采用中梯排列,
薄脉为直立高阻
当薄脉倾斜时: 当薄脉倾斜时: ρ S 曲线不对称,交点两侧两条曲线所围的面积不相 曲线不对称, 薄脉向两条曲线所围面积较大的一侧倾斜。 等。薄脉向两条曲线所围面积较大的一侧倾斜。
在实际工作中,常采用不同极距的联合剖 面曲线交点的位移来判断脉状体的倾向 面曲线交点的位移来判断脉状体的倾向
由于C极为无穷远极,它在o处产生的电位很小,故可忽略不计,因此, 由于C极为无穷远极,它在o处产生的电位很小,故可忽略不计,因此,联 合剖面法的电场可视为一个“点电源”的电场。 合剖面法的电场可视为一个“点电源”的电场。
2.联合剖面法 s曲线特征分析 联合剖面法ρ 联合剖面法 讨论直立低阻薄脉上联合剖面法ρ 讨论直立低阻薄脉上联合剖面法 s曲线特征
• 4.应用 应用 • 联合剖面法主要用于探测产状陡倾的良导薄脉(矿 联合剖面法主要用于探测产状陡倾的良导薄脉( 断层、含水破碎带)及良导球状矿体。 脉、断层、含水破碎带)及良导球状矿体。
高阻球体——视电阻率异常曲线特征 高阻球体——视电阻率异常曲线特征 ——
ρs ρ1
1.2 1.1 1
AO= 2r0
联合剖面法 电阻率法 中间梯度法 对称剖面法 偶极剖面法
1、联合剖面法 、
1.装置特点及ρs公式 装置特点及 AO=BO MO=NO OC>5AO
A ∆U MN ρ SA = k A IA
B ∆ U MN ρ = kB IB B S
(AMN∞) ) (∞ MNB )
联合剖面法 AO=BO﹥3h; MN=1/3~1/5A0 ﹥ ~
激电参数的同时,也得到了视电阻率的资料。 激电参数的同时,也得到了视电阻率的资料。利用视电阻资料有利于对激 电资料的综合解释。 电资料的综合解释。
∆UMN ρs = k I
k=
2π 1 1 1 1 − − + AM AN BM BN
K不是恒定的,而是逐点变化的
由图可见: 由图可见: 中间梯度法主要用来寻找陡倾的高阻薄脉(如石英脉、伟晶岩脉等) 中间梯度法主要用来寻找陡倾的高阻薄脉(如石英脉、伟晶岩脉等) 原因:在均匀场中,高阻体的屏蔽作用比较明显, 原因:在均匀场中,高阻体的屏蔽作用比较明显,排斥电流使其汇 聚于地表附近,使jMN急剧增加,致使ρs曲线上升,形成突出的高峰。 聚于地表附近, 急剧增加,致使ρ 曲线上升,形成突出的高峰。 而低阻薄脉易于让电流垂直通过,只使j 发生很小的变化, 而低阻薄脉易于让电流垂直通过,只使jMN发生很小的变化,故ρs异 常不明显 。 特点分析: 特点分析: (1)利用均匀场 工作效率高(一线供电,多线测量) (2)工作效率高(一线供电,多线测量)
横向分辨能力强,异常明显。 横向分辨能力强,异常明显。适合于 水文、工程地质及构造找矿。 水文、工程地质及构造找矿。 装置相对笨重,地形影响大。 装置相对笨重,地形影响大。解释时 具体分析。 具体分析。
由图可见: 由图可见: B ρ 在直立良导薄脉顶部上方, 相交, ①在直立良导薄脉顶部上方,SA 与 ρS 相交, 围岩) 且 ρS交点 < ρ1 (围岩) B A B ρSA < ρS ,此 ②交点左侧 ρ S > ρ S 交点右侧 交点称为联合剖面法的“正交点”(或低 交点称为联合剖面法的“正交点” 阻交点); 阻交点); B ρ SA 与 ρS 曲线对称,交点两侧,两条曲 曲线对称,交点两侧, ③ 线明显张开
∆U MN ρs = k I
AM • AN k =π MN
还可以对称与“ 再增加两wenku.baidu.com供电电极A’和 ,且AB>A’ 还可以对称与“O”再增加两个供电电极A’和B’,且AB>A’B’该装 置称为“复合对称四极剖面法” 置称为“复合对称四极剖面法”。 利用该装置可以了解同一剖面上两种深度范围内导电性有差异的 地质体的分布情况。 为了便于分析对称剖面法的ρ 为了便于分析对称剖面法的ρs曲线,首先将对称四极剖面法与中 间梯度法和联合剖面法作一比较。 从“场的特点”看: 场的特点”
ρ
AB s
1 A B = (ρs + ρs ) 2
由图可见:显然低阻薄脉上的对称剖面法ρ 由图可见:显然低阻薄脉上的对称剖面法ρs异常不如联合剖 面法的异常反应明显。因此,一般不用对称四极剖面法寻找低阻的 面法的异常反应明显。因此,一般不用对称四极剖面法寻找低阻的 薄脉状地质体。
下图为两种不同电阻率的岩层接触带上对称四极剖面法ρ 下图为两种不同电阻率的岩层接触带上对称四极剖面法ρs曲线。
k A = k B = 2π
AM • AN MN
在测量时,C极固定不动,AMNB间保持距离不变,四个极沿测线同时移 间保持距离不变, 在测量时, 极固定不动,AMNB间保持距离不变 逐点进行测量,测点为M 的中点O 每个点测量两次, 动,逐点进行测量,测点为M、N的中点O。每个点测量两次,得到两个
ρs值
在探测基岩起伏以及地下只有一个典型界面的背脊或向 斜构造时,往往在不同的地质情况下得到类似的对称四极 曲线. 剖面法ρs曲线.
① 判断基岩相对覆盖层是高阻还是低阻 ② 根据大极距曲线形态勾画基岩起伏
利用复合对称四极剖面法有助于解决基底的起伏问题。 利用复合对称四极剖面法有助于解决基底的起伏问题。
3.实测曲线的分析及处理 实测曲线的分析及处理 上面所讨论的理想情况(如地形水平、 上面所讨论的理想情况(如地形水平、围岩 电性均匀) 曲线的特征。 电性均匀)下的联合剖面ρs曲线的特征。 然而实际的情况是复杂的, 然而实际的情况是复杂的,当围岩电性不均 的变化; 匀,就会引起ρMN的变化;地形起伏可引起 jMN 的变化, 曲线的复杂度。 的变化,造成ρS曲线的复杂度。如纯的地形起伏 使得联合剖面曲线出现“正交点” 山谷) 使得联合剖面曲线出现“正交点”(山谷)或 反交点” 山脊地形),在解释中应引起注意。 ),在解释中应引起注意 “反交点”(山脊地形),在解释中应引起注意。
• 方法特点:研究地电断面横向变化的一类 方法特点: 方法——采用固定的电极距,沿剖面移动 采用固定的电极距, 方法 采用固定的电极距 电极装置, 电极装置,观测一定深度范围内视电阻率 沿剖面的变化。 沿剖面的变化。 • 解决主要地质问题:探测产状陡立的高、 解决主要地质问题:探测产状陡立的高、 低阻体,如划分不同岩性接触带、 低阻体,如划分不同岩性接触带、追索断 层及构造破碎带。 层及构造破碎带。
曲线1: 过小, 主要反映覆盖层的电阻率; 曲线 :为A、B过小, ρs主要反映覆盖层的电阻率; 、 过小 曲线2: 过大, 曲线 :为A、B过大,即使测点距离接触面很远时,接触面另一侧 、 过大 即使测点距离接触面很远时, 岩石以对曲线产生影响,使得曲线中间的倾斜部分很长,难以 岩石以对曲线产生影响,使得曲线中间的倾斜部分很长, 准确判断接触带位置。 准确判断接触带位置。 曲线3: 极距合适, 曲线变化明显, 曲线 :为A、B极距合适, ρs曲线变化明显,可根据曲线的拐点位 、 极距合适 置来确定接触带的位置, 置来确定接触带的位置,
当薄脉为直立高阻脉时: 当薄脉为直立高阻脉时: 联合剖面法曲线ρ 联合剖面法曲线ρs曲 线如图。 线如图。两条曲线也有 一交点, 一交点,但交点左 侧 ρ SA < ρ SB ,交点右 侧 ρ SA > ρ SB ,此交点称 为联合剖面法的“ 为联合剖面法的“反交 且反交点不明显, 点”;且反交点不明显, 而且两条曲线近于重合。 而且两条曲线近于重合。
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