电剖面法(焕军)

3-2 电剖面法

电剖面法是探测地下同一深度范围内导电性有差异的地质体沿着剖面方向的分布情况的方法。在电剖面法工作中，一般采用不变的电极距并使整个装置沿着剖面方向移动，逐点观测△V MN和I AB，求出视电阻率ρs值。然后以测点为横坐标，ρs为纵坐标，作出ρs剖面图。由于电极距固定不变，勘探深度就基本上不变，因而ρs剖面图可以把地下某一深度以上不同电阻率的地质体沿剖面方向的分布情况反映出来。

电剖面法根据供电电极A、B和测量电极M、N的排列方式不同又有一系列的变种。目前常用的有“联合剖面法”，“对称剖面法”和“中间梯度法”。

一、联合剖面法

联合剖面法是两个三极排列AMN∞和∞MNB的联合。所谓三极列是指供电电极之一位于无穷远的排列。如图3-7所示，采用联合剖面装置时，可以用A电极，也可以用B电极供电，而A和B有一个共同的无穷远电极C。也就是当A或B供电时，供电回路中另一电极C 位于无穷远。如果以O表示测量电极M和N的中点，则在联合剖面装置时，四个电极A、M、N、和B位于同一直线上，（这条直线就是测线），且AO=BO。无穷远电极C一般敷设在测线的中垂测线上，与侧线之间的距离大于AO的五倍（CO>5·AO）。

工作中将AMNB四个电极沿测线一起转动，并保持各电极间距离不变，中点O就作为测点的位置。在每个测点上分别测出AMN∞排

列和∞MNB排列的△V MN和I，并按（3-10）式求得两个视电阻率值：

△V A

ρA S=K A (AMN∞装置) I

△V B

ρB S= K B （∞MNB装置）

I

r AM·r AN

K A = K B=2π

r MN

因此，联合剖面法的剖面图上有两条视电阻率曲线ρA S和ρB S。（一）联合剖面法ρs曲线分析

联合剖面法主要用于寻找陡倾的层状或脉状低电阻矿体或断裂破碎带。这些地质体可以近似地看作是薄板状良导体，因此在这里主要分析反映良导体薄板的联合剖面ρs曲线的特点。分析时应用公式（3-11）：ρs= 联合剖面法属于点电源场，因此在均匀介质中的电流密度j0成辐射状分布。

j MN则逐渐增大，所以ρA S曲线开始上升；直至AMN远离薄板，j MN → j0而ρA S→ρ1为止。可见曲线在薄板附近变化最大，且出现极大值和极小值。

至于装置MNB沿同一剖面通过直立良导性薄板时，所测得的ρB S 曲线，则因AMN自左向右移动的变化情况和MNB自右向左移动一样的，于是将ρA S曲线绕薄板旋转180°即可得ρB S曲线。

从图中可以看出，良导薄板上联合剖面曲线的特点是：在薄板顶上ρA S和ρB S相交，交点的左侧ρA S>ρB S，交点的右侧ρA S<ρB S。这样

的交点称为联合剖面曲线的“正交点”。在正交点两翼，两条曲线明显地张开，一个达到极大值，另一个则为极小值，形成“8”字式的明显的歧离带。

对于高阻直立薄层上的联合剖面曲线，我们绘在图3-9上。这里不去详细分析ρA S<ρB S曲线的变化，只把它和低阻薄层上的曲线作一个对比。可以看出，高阻薄层上的两条ρs曲线也有一个交点。但在交点的左侧ρA S<ρB S，右侧ρB S<ρA S，和低阻薄层的情况恰好相反，所以称为“反交点”。联合剖面曲线的“反交点”实际上并不明显，而是ρA S和ρB S两条曲线近于重合，各自呈现出一个高阻峰值；且交点两侧ρA S和ρB S曲线并得很拢，没有明显的歧离带。

为什么在高阻薄层上ρA S和ρB S曲线没有明显的歧离带？这是因为对于高阻薄层，不论MN在薄层的哪一侧，ρs值都是降低的。例如ρA S曲线，当AMN在薄层左侧时，高阻薄层“排斥”电流线，使ρA S 值下降；当MN通过薄层在其右侧但A还在薄层左侧时，高阻薄层仍然排斥电流线而使ρA S值降低，直至A达到薄层顶部才出现ρs极大值。A通过高阻薄层后，电流又受“排斥”，以致ρs值再度下降。低阻薄层则不然，由于低阻“吸引”电流的结果，使得在薄层两侧分别出现ρA S的极大值和极小值。

歧离带的特征是很重要的，由于高阻薄层上两曲线并得很拢，野外工作的成果图中有时会出现与低阻薄层类似的“正交点”，但是这时用歧离带的特征很容易加以辨别。由于高阻薄层上ρA S和ρB S两曲线近于重合，和一条曲线相似，显现不出联合剖面法的优点，而用其他剖面法可以更经济一些，故联合剖面法一般都不用来寻找高阻的地质体。

当低阻薄层产状倾斜时，曲线显得不对称。图3-10绘出不同倾角α情况下良导薄层上联合剖面法曲线。曲线不对称是由于倾斜的低阻薄层向下吸引电流时，使得倾斜方向上的ρs曲线普遍下降所致。由于曲线不对称，交点也略向倾斜的方向位移。交点位移是曲线不对称的必然结果，但位移一般是不大的。综合各种试验结果得知，低阻薄层倾角越小、埋藏愈浅以及测量装置AO适当地加大时，两条曲线的不对称性愈为显著，正交点向倾斜方向的位移也愈远。

附带提一下，低阻球体上的联合剖面曲线与良导性薄层上的相类似，如图3-11所示。这里就不再阐述了。

（二）野外工作方法

联合剖面法主要用于寻找低阻陡倾的硫化矿床或与成矿有关的含水断裂破碎带。由于联合剖面法工作中需要敷设无穷远电极，在每一测点上都要观测两次，因此装置比较笨重，效率比较低，很少用于地质工作的普查阶段。

联合剖面法的工作比例尺一般都大于1：10，000，常用的有1：10，000、1：5，000和1：2，000。测线沿垂直于矿体走向的方向

布置。测线间距相当于作图时所用比例尺的1厘米，即工作比例尺为1：10，000时，线距等于100米。至于极距AO的选择则与勘探对象的埋深有关，一般要求AO>3H(H为矿顶埋深),而MN=(1/3∽1/5)AO。无穷远极垂直于测线方向布置,要求CO>5AO。

测量结果绘成ρs剖面图和剖面平面图。剖面平面图是将各剖面按作图比例尺依次绘在一张图上，通过相邻剖面上ρs曲线的对比，可以了解矿体沿走向方向上变化情况。

（三）实测曲线的分析和解释

电剖面法资料的解释推断目前大多处于定性解释阶段。利用联合剖面法的实际成果主要可以确定矿体的存在和位置，在有利的条件下也可确定矿体的倾向。显然，这在理论上可以根据“正交点”以及曲线的对称性很容易求得。但是，理论分析的结论是在地面水平、围岩电性均匀等理想条件下得出的，实际上野外工作条件远非如此。根据可以看出，当地表物质电阻率不均匀时，由于ρMN的变化，ρs也将随之变化；地形起伏也能影响电流密度j MN的分布，有时单纯地形影响就会形成与矿体上相类似的交点；这些都将使ρs曲线大大地复杂化。因此，在进行资料解释时，首先必须结合野外具体情况对曲线进行分析，消除一些干扰因素，辨认出由矿体所引起的曲线变化，再进行地质解释。

1、表土电性不均匀对ρs曲线的影响和消除

野外工作中地表多存在有表土的覆盖，而覆盖层的电性一般是不均匀的，这使得测量电极M、N附近的电阻率ρMN随之而变化。因