電阻率法跑極裝置實驗

⑴ 電阻率法野外工作中的幾個問題

（一）岩、礦石電阻率的測定及資料整理方法

1.岩、礦石電阻率的測定方法

各種岩、礦石間的電阻率存在差異是電阻率法的物性前提，因此在某一工區開展電法工作時，應對該區的岩、礦石電阻率進行測定。

測定的方法可以概括為三類：露頭法、標本法和測井法。這里僅介紹前兩種方法。

（1）露頭法。對有天然露頭或人工露頭（如探槽、坑道）的岩石或礦體，用小四極法在露頭上直接測定。測定時，可選擇在露頭較為平坦的面上進行，既可單點觀測，也可進行小極距測深或剖面測量，且AB一般應小於露頭長度的二分之一和寬度的三分之二。根據測定結果（ΔU和I）和所用K值代入均勻大地電阻率計算公式ρ=K·ΔU/I即可得到該岩、礦石的電阻率值。

用露頭測定法所得結果，雖然較其他方法接近客觀實際，但工區不是所有岩、礦石均有露頭可利用，因而不得不採用標本法等其他方法。此外有的天然露頭由於受到風化而使所測得的電阻率缺乏代表性。因此利用鑽孔進行電測井是測定岩、礦電阻率較好的方法。

圖2⁃1⁃52 測量岩、礦石標本電阻率的裝置簡圖

（2）標本法。對於岩芯標本或稍加工的長方形標本如圖2⁃1⁃52所示，常用A、B兩個面電極供電（電流為I），並通過兩個相距為l的環形電極M、N測量其間之電位差（ΔU）。設電流通過標本的橫截面積為S，則按下式便可算得其電阻率值：

地電場與電法勘探

2.岩、礦石電阻率資料的整理方法

第一篇中曾指出，岩、礦石電阻率的數值在相當大的范圍內變化。因此，在某一露頭或某一標本所測得的電阻率值，並不能代表整個工區該種岩、礦石的電阻率值。為了對全工區各種岩、礦石電阻率值獲得較全面的認識，必須在全工區各地段選擇一些露頭或採集一些標本測定其電阻率。即使是測定數量相當多，測定方法本身誤差不大，所得結果仍然是很分散的，不易確定某種岩、礦石電阻率的數值，必須將測定結果加以統計整理。這里介紹幾種野外常用的表示方法。

（1）繪制分布曲線。當某種岩、礦測定的數量較大（一般多於50個）時，可繪制分布曲線以描述其電阻率的特點。曲線的橫坐標為電阻率值的對數，縱坐標Δn為在某一電阻率范圍內標本（或露頭的觀測點）出現的數目，縱坐標也可用

表示，其中n為標本（或露頭觀測點）的總數。

一般說，從分布曲線的形態，可反映出岩、礦電阻率的一些主要特徵。例如：①一組均勻的岩石，其分布曲線常常是形狀簡單，只有一個極大值。如果某種岩石，由於成分的分異或構造等原因使其可以劃分為幾個組時，則分布曲線具有復雜的形狀和幾個極大值。其中每個極大值對應於某一組岩石。②分布曲線極大值的橫坐標值，反映了該種岩石電阻率值的高低。③分布曲線尖銳，表明其電阻率分布集中，即變化范圍小。而分布曲線寬緩，則說明其電阻率分散，變化范圍大。

（2）計算電阻率的幾何平均值。對測定數量少的岩、礦石，不能繪制分布曲線，這時，可按下式計算其幾何平均值

：

地電場與電法勘探

這里n表示標本塊數。

（3）列出其他統計圖表。除了繪制分布曲線或計算幾何平均值外，還可根據具體情況列出其他能反映岩、礦石電阻率特徵的圖表。

（二）電極的接地電阻

在電阻率法中，用A、B、M、N電極與大地相接，以進行供電與測量。電極的接地電阻是指從電極表面到大地無限遠處所呈現的電阻。在實際工作中，總是希望接地電阻盡可能小些。AB電極接地電阻小，可在一定的供電電壓下供較大的電流，MN電極接地電阻過大，將使觀測誤差增大。

現來計算圖2⁃1⁃53所示半球形電極的接地電阻，設電極半徑為r₀，與大地電阻率ρ 相比，電極本身的電阻率很小，可看作等位體，以電極中心為球心，劃一系列的半球面，每相鄰兩球面半徑之差為 dr，即這些半球面將大地劃分為一系列厚度為dr的半球層，整個大地的電阻便為這一系列半球層電阻的總和。

圖2⁃1⁃53 計算半球形電極的接地電阻

對於任意一層半球層而言，由於dr≪r，半球面S=2πr²。故該半球層的電阻dR為

地電場與電法勘探

將上式對r積分，便可求得半球形電極的接地電阻：

地電場與電法勘探

可見R與電極半徑成反比，而與大地電阻率成正比。下面計算從電極表面到某一半徑r的球層所呈現的電阻R

地電場與電法勘探

例如

當r=5r₀時，R_r=0.8R

當r=10r₀時，R_r=0.9R

可見，接地電阻主要由電極附近［r=（5～10）r₀］土壤或岩石的電阻決定。故在乾燥土壤上打電極時，為了降低接地電阻，可在電極周圍澆水。雖然澆水范圍只在電極附近，但接地電阻便可大為降低。

在實際工作中，為了方便總是使用棒狀電極。棒狀電極接地電阻的意義與球狀電極一致，只是計算復雜些。這里直接引用計算的結果：

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式中r₀為電極的半徑，l為電極入土深度。從式中可見，棒狀電極的接地電阻，與土壤電阻率成正比，並與棒的粗細及入土深度有關。

應當指出，上式是假定電極表面與土壤接觸良好情況下得到的，但實際上，由於土壤的顆粒性，電極表面常只與部分土壤接觸，故使實際測得的接地電阻遠大於按上式計算所得的數值。

圖2⁃1⁃54 棒狀電極組成的電極系

為了減小接地電阻，除了澆水及將電極適當打深及夯實土壤之外，常採用多根電極並聯的辦法如圖2⁃1⁃54。並聯電極的總接地電阻R_n與單根電極接地電阻 R 的關系為

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式中n為電極的根數。應當說明，公式（2⁃1⁃121）是在各電極間的距離p很大時才是正確的。如果p太小，則R_n值將增大。一般p＞2l即可。

（三）漏電問題

野外工作中，由於測量系統（包括儀器、供電線路和測量線路）某一部分漏電，常對觀測結果造成很大誤差，必須引起重視。

1.供電線漏電的影響

圖2⁃1⁃55 供電線漏電示意圖

以圖2⁃1⁃55 三極排列為例，設供電線在某點a由於絕緣損壞而對地漏電，相當在a處打了一個附加的供電電極。設總供電電流為I，而漏電電流為εI，此時，MN之間的電位差：ΔU′_MN為

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不存在漏電時的電位差為

地電場與電法勘探

注意到電極A和漏電電極a的裝置系數分別為

地電場與電法勘探

地電場與電法勘探

則由A極供電線漏電而造成之相對誤差為

地電場與電法勘探

上式可作為供電線漏電的基本表達式（四極排列的結果類似）。分析該式可得：

（1）ε越大，誤差越大。但要指出，ε是一個系數，即由漏電點流入地下之電流占總供電電流的百分比。以R_A和R_a分別代表A極和漏電點的接地電阻，由圖2⁃1⁃55有

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可見，ε的大小與R_A、R_a二者的相對大小有關。在R_α一定的情況下，R_A越小，ε越小，漏電影響也越小。故減小電極的接地電阻和減小漏電電流都能減小漏電影響。

（2）漏電點位置的影響。根據公式（2⁃1⁃125）計算，漏電點位置對觀測結果的影響由圖2⁃1⁃56可見，漏電點越靠近測量電極，所形成的誤差越大。這是因為當a趨近於測量電極時，K_a趨於零，因而δ將很大。從物理意義上講，漏電點靠近測量電極時，相當於在測量電極附近打了一個附加的供電電極，其影響必然很大。在野外應將供電導線與測量導線分開一定距離，並注意測量電極附近供電導線的絕緣情況，（例如不要使供電導線在測量電極附近掉入水中等）。

（3）當漏電點在MN電極的中點時，從公式（2⁃1⁃124）可知δ=-ε，即引入的誤差與漏電系數值相等。從圖2⁃1⁃56還可看出，在MN中點附近因漏電引入的誤差較小。

圖2⁃1⁃56 供電線漏電點位置的影響

（4）漏電點在供電點附近時影響較小，放在供電電極附近的繞線架漏電便屬這種情況，漏電點在供電電極外側時，距離越遠影響越小。

（5）當漏電點位置與MN的距離一定時，漏電影響隨K（裝置系數）值加大而加大。K 值大即供電電極距大，而MN相對較小，此時ΔU_MN也較小，故漏電影響增大。因此，在大極距工作時，應特別注意供電線漏電問題。

2.測量線漏電的影響

當MN線的漏電點靠近供電電極附近時，將造成很大誤差。故工作中MN線不要靠近供電電極，也不宜與供電線絞在一起。

3.儀器漏電

儀器使用日久，或密封破壞，或者天氣太潮濕等原因，使儀器內供電或測量迴路發生漏電，將造成很大誤差。有時在觀測電流時還能正常工作，而觀測電位差時則電位差幾乎與供電電流無關。有時因手觸儀器的金屬部分，會出現指針亂擺或數字亂跳現象，也是儀器本身漏電的緣故。若儀器發生漏電，應將其排除，並更換乾燥劑，恢復密封。

（四）觀測精度

在電阻率率法工作規范中，要求對原始觀測作一定數量的系統檢查觀測，並用「均方相對誤差」衡量精度：

地電場與電法勘探

式中m為ρ_s的均方相對誤差，δ_i=ρ_i-ρ′_i；

=

（ρ_i+ρ′_i）；ρ_i與ρ′_i分別為第i點的原始觀測值和檢查觀測值。

因為ρ_s=K

，故K、ΔU、I三項分別觀測的誤差均將導致ρ_i的誤差。從誤差理論可得：

地電場與電法勘探

式中m_K、m_ΔU和m_I分別是K、ΔU和I的均方相對誤差。

一般情況下，要求m≤5%，

≤4%，因此，要求m_K≤3%。

在m_ΔU和m_I兩項中，m_I通常是不大的，一般可小於±1.5%，在

中起主要作用的是m_ΔU。故必須注意提高觀測ΔU_MN的精度。如採取克服干擾、消除漏電、改善接地條件，或適當提高供電電壓等措施。生產實踐表明，除可採取上述措施外，還有一些不易控制因素也影響到ΔU_MN的精度，如天晴日久和雨後剛晴，地表電阻率便不相同。因此為了保證總的觀測精度，還對ΔU_MN的觀測精度提出更嚴格的一些要求，如要求

≤3%。這樣，即使有上述地表電阻率變化等因素存在，仍可使

小於4%。

K值的精度是由測地工作的精度決定的，常不引起物探人員的注意，但它最後卻反映到物探數據ρ_s的觀測中去。除在測地工作中採取保證措施外，打電極時，應認真打在點位上以減少誤差。

⑵ 什麼是電阻率法常用的裝置有哪些

電阻率法（resistivity method）是根據岩石和礦石導電性的差別，研究地下岩、礦石電阻率變化，進行找礦勘探的一組方法。它是用直流電源通過導線經供電電極（A、B）向地下供電建立電場，經測量電極（M、N）將該電場引起的電位差△‰引入儀器進行測量。
常用的有電剖面法和電測深法

⑶ 常用電阻率法

為了取得良好地質效果，在電阻率法勘探中，常需根據不同地質任務和不同地電條件，採用不同的裝置類型。所謂裝置類型是指一定的電極排列形式。但由於電極移動方式的不同，在電阻率法中又有電阻率剖面法和電阻率測深法之分。

（一）電阻率剖面法（簡稱電剖面法）

在電剖面法中，目前我國常用的裝置類型有如圖2-1-2所示的幾種。

由圖可見，無論哪種裝置類型，其共同特點是：用供電電極（A、B）向地下供電，同時在測量電極（M、N）間觀測電位差（ΔU_MN），並算出視電阻率（ρ_s），各電極沿選定的測線同時（或僅測量電極）逐點向前移動和觀測。電剖面法主要用來探查地下一定深度范圍內的橫向電性變化，以此解決多種地質問題。

圖2-1-2 幾種常用電阻率剖面法的裝置類型示意圖

1.二極裝置（AM）

如圖2-1-2（a）所示，這種裝置的特點是，供電電極B和測量電極N均置於「無窮遠」處接地。這里所指的「無窮遠」具有相對概念，如對B極而言，若相對A極在M極產生的電位小到實際上可以忽略時，便可視B極為無窮遠，對N極而言，若A極在N極產生的電位相對M極很小以至可以忽略時，便認為N極位於無窮遠，並取那裡的電位為零。因此，二極裝置實際是一種測量電位的裝置。

二極裝置ρ_s的表示式為

其中

地電場與電法勘探

二極裝置通常取AM中點作為觀測結果的記錄點。

2.三極裝置（AMN）

如圖2-1-2（b）所示，當只將供電電極B置於無窮遠，而將AMN排列在一條直線上進行觀測時，便稱為三極裝置。其ρ_s表示式為

其中

地電場與電法勘探

三極裝置通常取MN中點作為觀測結果的記錄點。

地電場與電法勘探

於是

這時

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3.聯合剖面裝置AMN∞MNB

如圖2-1-2（c）所示，它由兩個三極裝置聯合組成，故稱聯合剖面裝置。其中電源的負極置於無窮遠（或稱C極），電源的正極可接向A極，也可接向B極。其ρ_s表達式與三極裝置相同，但應分別表示為

其中

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當MN→0時，則表示為

這時

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4.對稱四極裝置（AMNB）

如圖2-1-2（d）表示，這種裝置的特點是AM=NB，記錄點取在MN的中點。其ρ_s表達式為

地電場與電法勘探

其中

地電場與電法勘探

當MN→0時，則表示為

此時

這里

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當取AM=MN=NB=a時，這種對稱等距排列，被稱為溫納（Wenner）裝置。其裝置系數為

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5.偶極裝置（ABMN）

如圖2-1-2（e）所示，這種裝置的電極排列特點是，供電電極AB和測量電極MN均採用偶極並分開有一定距離，由於四個電極都在一條直線上，故又稱軸向偶極。其ρ_s表達式為

地電場與電法勘探

其中

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如果取AB=MN，則

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當令AB=MN=a，BN=na（n稱為間隔系數，取正整數）時，則

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偶極裝置常取OO′中點為記錄點（其中O為AB中點，O′為MN中點）。

偶極裝置的電極距為

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6.中間梯度裝置（MN）

如圖2-1-2（f）所示，這種裝置的特點是：供電電極AB的距離取得很大，且固定不動；測量電極MN在其中間三分之一地段逐點測量。記錄點取在MN中點。其ρ_s表達式為

其中

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此外，中間梯度裝置還可在離開AB連線一定距離且平行AB的旁測線上

進行觀測。其裝置系數的一般表示式為

地電場與電法勘探

式中x為MN中點的橫坐標位置，y為縱坐標位置；坐標原點取在AB中點處。

可見，當令（2-1-16）式中的y=0時，便得到主測線上中間梯度裝置的K_MN表達式（2-1-15）。

除上述幾種常用裝置外，根據不同地質任務和不同地電條件，還可將電極排列成許多其他形式的裝置類型，這里就不一一列舉了。

圖2-1-3 幾種常用電測深法的裝置類型示意圖

（二）電阻率測深法（簡稱電測深法）

原則上講電剖面法的各種裝置（除中間梯度外）均可用於電測深中，但目前我國常用測深裝置多為如圖2-1-3 所示的對稱四極和等比裝置。由圖可見，電測深法的特點是：供電電極（A、B）在測點（O）兩側沿相反方向向外移動，而測量電極（M、N）不動或與 AB保持一定比例地同時移動。電測深法主要用來探查地下不同深度范圍內的垂向電性變化

1.對稱四極測深裝置

如圖2-1-3（a）所示，這種裝置的電極排列與上述對稱四極剖面裝置的排列相同，即AM=NB。並且視電阻率和裝置系數的計算表達式也是相同的。

2.等比測深裝置

如圖2-1-3（b）所示，這種電極排列實際上也是對稱四極，只是MN與AB保持一定比例地同時向兩側移動。目前常用的有C=其中 C=即 AM=MN=NB=a的裝置，即前面所提到的溫納裝置。它的視電阻率和裝置系數的計算表達式也與前面的相同。

（三）常用電阻率法視電阻率表達式的關系

不難看出，以上所有由四個電極組成的裝置類型（無論是電剖面還是電測深），實際上它們都是由兩個三極裝置組成的。因此三極和四極之間的視電阻率必然存在著一定的聯系關系。

按ρ_s的一般計算公式，可寫出：

因

故

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又由於，故有關系：

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在均勻介質情況下應有，於是

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將（2-1-18）式代入（2-1-17）式，則有

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（2-1-19）式即為三極與四極之間的聯系公式。對於對稱四極裝置而言，因K_A=K_B，故φ=1。於是（2-1-19）式簡化為

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（2-1-21）式表明，對稱四極剖面法的值，恰等於聯合剖面法的平均值。當有聯合剖面法的曲線後，只需在二曲線的中點畫一條曲線便為對稱四極剖面法的。

由於偶極裝置的MN極在AB極的外面，且B極與MN的距離比A極更近些，故有

地電場與電法勘探

按上述同理可得：

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式中φ仍由（2-1-20）式表達。

三極與二極之間ρ_s也有一定聯系關系。由於三極裝置的ρ_s表達式為

它可寫成

地電場與電法勘探

當將三極裝置看作是由兩個二極裝置組成時，則因

地電場與電法勘探

代入（2-1-23）式則有

地電場與電法勘探

可見，盡管電阻率法的裝置類型很多，但其間之視電阻率卻有一定的內在聯系，明確了上述各裝置之間的關系，無論作理論計算或進行異常解釋都是有用的。

⑷ 電阻率剖面法的應用

（一）電阻率法的儀器及裝備

1.對電阻率法儀器的基本要求

為了便於觀測和保證精度,要求供電電源輸出穩定,電壓連續可調,而對接收機則要求：

1）靈敏度高。儀器靈敏度越高,可測的ΔU_MN值越小。在ρ_s一定的條件下,ΔU_MN與I成正比。因此,提高儀器靈敏度可減小供電電流,有利於減輕電源重量和減少供電電極數目,並可用細的供電導線,從而使整個裝備輕便。

2）抗干擾能力強。儀器要求對50Hz工業干擾信號和各種偶然干擾具有很強的擬制能力,以保證儀器的高靈敏度。

3）穩定性高。野外用的儀器要求能夠適應各種氣候條件,因此儀器應能在相當大的溫度和濕度變化范圍內保持性能穩定。

4）輸入阻抗高。要使在野外接地條件改變的情況下儀器仍能保持所需精度,要求儀器具有較高的輸入阻抗。

2.電阻率法的裝備

除電測儀器外,野外工作中還需要有：供電電源、供電和測量電極、導線、線架和通信設備。供電電源常用90V電池箱、12V蓄電瓶或小型發電機。供電電極常用40～50cm長,直徑為1～2cm的鐵棒,一般製成錐形以便打入地下。測量電極用30～40cm長,直徑為1～2cm的銅棒,也要製成錐形。用銅棒是因為銅較鐵化學性質穩定些,可減少電位差測量中的干擾。導線與線架按工區條件、工作電流大小等因素選擇電阻小、拉力大、重量輕、絕緣好、耐磨損的導線,為應用方便常常把導線繞於各式線架上。通信設備可採用對講機。

（二）岩、礦石電阻率的測定及資料整理方法

1.岩、礦石電阻率的測定方法

不同岩、礦石電性參數的差異是布置電阻率法工作的前提,也是解釋電阻率法資料的重要依據,因此,測定和掌握不同岩、礦石電阻率是電阻率法工作中不可缺少的部分,這項工作應貫穿於整個電阻率法測量工作過程中。

測定的方法可以概括為三類：露頭法、標本法和測井法。這里僅介紹前兩種方法。

（1）露頭小四極法

對有天然露頭或人工露頭（如探槽、坑道）的岩石或礦體,用小四極法在露頭上直接測定。測定時,可選擇在露頭較為平坦的地面上進行,既可單點觀測,也可進行小極距測深或按一定距離做剖面觀測,測定時應注意下面幾點：

1）選擇比較新鮮的、有平坦表面的岩石露頭,其長度至少應為2

,寬度至少為1.5

；

2）選擇兩個相互垂直的方位布極,以了解岩石的非各向同性；

3）供電電極必須滿足點電源要求；

4）配備附加電阻,需要時串入供電迴路,以減小供電電流,或作為標准電阻以測定較小的供電電流值；

5）接地電阻過大時,可在電極下墊一小團浸透硫酸銅溶液的棉花球；

6）為提高所觀測參數的可靠性,應進行重復觀測,可改變電流或視情況稍加大極距進行測定；

7）測定時,除了記錄觀測數據外,還應記錄測點號、位置及簡略描述測點附近岩石的成分、結構、蝕變、礦化和含水性能。

（2）標本小四極法

標本法是在野外採集岩、礦石標本,在室內測定其性能的方法。與露頭法相比,此法可比較深入、細致地研究岩、礦石的電學性質。但由於標本難以保持天然條件下的溫度、濕度等,電阻率參數的真實性較差。在踏勘階段或普查工作中,或者其他方法在取得電阻率資料受到限制的情況下,用標本法測定岩、礦石電阻率參數,以對各類岩石的電阻率做相對比較,還是有意義的。應該注意下列幾點：

1）選擇較平坦的標本面等距排列電極,

至多為標本長度的2/3,但不應超過標本的寬度；採集標本的體積盡量大些,一般應6cm×6cm×10cm；

2）為了了解岩石的非各向同性,應分別在不同方向布極觀測；

3）電極應盡可能小；改善接地條件可在電極下墊一含硫酸銅溶液的小棉球,但其直徑不應大於電極距的1/10長度；

4）乾燥標本應浸水處理,測量前將水擦凈；

5）以採用較短的供電時間為宜。

測定岩、礦石電性應有代表性,在測區內均勻分布。測定時,須記錄測點編號、位置,並簡述測點附近岩石的成分、結構、構造、蝕變、礦化和含水性能。

2.岩、礦石電阻率資料的整理方法

岩、礦石電阻率的數值在相當大的范圍內變化。因此,在某一露頭或某一標本所測得的電阻率值,並不能代表整個工區該種岩、礦石的電阻率值。為了對全工區各種岩、礦石電阻率值獲得較全面的認識,必須在全工區各地段選擇一些露頭或採集一些標本測定其電阻率。即使是測定數量相當多,測定方法本身誤差不大,所得結果仍然是很分散的,不易確定某種岩、礦石電阻率的數值,必須將測定結果加以統計整理。野外常用的表示方法有：繪制分布曲線、計算電阻率的幾何平均值等。

（三）野外工作方法與技術

1.測區范圍、測網與比例尺

根據任務書的要求及工區的地質、礦產和過去物探工作等情況,合理地確定測區范圍。測區范圍應包括整個被探測對象可能存在的地段,應保證探測結果輪廓完整,其周圍應包括一定面積的「正常」地段。同時要照顧到測區邊界整齊規則。如果測區邊沿發現異常時,應根據需要擴大測區,將異常追索完整。

測線的方向應垂直被探測地質體的主要走向。如成礦受構造控制,測線應垂直構造的走向；成礦受岩性的控制,則應垂直岩層走向。當發現的異常走向與測線交角小於90°過多時,應垂直異常走向布置補充工作。

測網密度由被探測地質體的大小、埋深和工作性質來確定。普查時,至少要有1～2條測線穿過異常,每條測線上至少有3～5個測點在異常區；詳查時,至少應有3～5條測線、5～10點/線穿過異常；精測工作的測網密度要求是：當再加密點線距時,異常基本特徵不變。在野外施工發現了異常時,操作員根據情況加點、加線,以了解異常基本形態。

測網密度和比例尺說明物探工作的詳細程度。一般將測線的實際距離縮小為圖上1cm,此縮小比例即為相應的比例尺,因此物探圖上線距都是1cm。

電法普查常用的測網為100m×50m、100m×20m；詳查常用的測網為50m×20m、20m×10m。相應的比例尺為1：1萬、1：5000和1：5000、1：2000。

測網的敷設均在電法測量工作開始前進行,通常以較高精度的基線控制測區和測線。為了保證繪圖准確,基線應與附近國家三角點聯測。電阻率法具體對測量精度的要求如下。

（1）測點平面位置的精度要求

測點平面位置存在誤差時,展在圖上後將使按測點繪制的物探曲線以及地質體形態產生畸變,與事實不符；而且物探圖與地形圖、地質圖綜合時將發生位移,因此規范規定,測點位置在圖上最大誤差為2mm。

（2）相鄰點距和電極排列方向的精度要求

相鄰點距和電極排列方向的誤差,影響各電極之間的距離和方向,即影響ΔU和K值。但計算ρ_s時,K值採用無誤差的標准值,於是計算出ρ_s帶有誤差,從而使ρ_s曲線帶有假象,因此敷設測點必須滿足一定的精度要求。

按規范規定：當點距小於或等於10m時,相鄰點的測定極限誤差不超過6%。當點距大於10m時,相鄰點距的測定極限誤差不超過4%,A、B、M、N應排列在一條直線上,方向差不超過5°。

2.電極距的選擇

我們知道,勘探深度與電極距的大小有關,對於埋藏深度一定的勘探對象,若採用電極距過小,則電流達不到探測對象,因此視電阻率也就不反映所勘探的地質體；相反,採用的電極距過大,雖然電流流的深了,但對不同地質體不一定得到最明顯的異常（有些形狀的地質體存在最佳極距）,布置大極距工作時所需的裝備也笨重,功效低,成本高,因此合理選用電極距是電剖面法野外工作的重要問題。

（1）聯合剖面法極距的選擇

對於聯合剖面法的極距有供電電極距AO、BO（無窮遠極）,測量電極距MN。一般對AO的選擇,主要考慮勘探對象的形狀和頂部埋深大小。對自然條件下遇到最多的脈狀礦體,為得到比較明顯的異常,就得選擇最合適的極距（稱最佳極距）,通過實驗得出AO的大小應等於或大於三倍礦頂埋深,即

AO≥3H（H為礦頂埋深）

經過大量模擬實驗還發現,對薄板狀良導性礦體而言,只有當某一特定最佳極距時,才能觀測到最明顯的異常,比這一特定最佳電極距再小或再大均會使異常變得不明顯,這個最佳極距為

AO＝12（L+D）

其中：L為礦脈沿走向的長度；D為礦脈向下延伸的長度；如果臨近有不均勻體,還應使

P（P為礦體與不均勻體之間的距離）

（2）對稱四級法極距的選擇

實際工作中常用的數據如下：

AB＞（4～6）H

電法勘探技術

其中：H為礦頂埋深。復合四級剖面中,小極距A′B′主要反映淺部,大極距反映深部,兩者的比值在兩倍以上。

（3）中間梯度法電極距的選擇

在保證觀測質量可靠的前提下,供電電距AB應盡可能大,測量電極距 MN＝

AB,實際工作中為了跑極方便,一般均使MN等於測點距。

其理由如下：AB越大,電流分布越深越廣,AB中部近似均勻的正常場范圍就加深加大,有利於異常幅度加大,也使觀測范圍擴大了。這樣不但使異常顯示更明顯,而且可以減小轉移排列的次數,提高質量和效率。故選取極距時,還要使ΔU＞20ΔU_干擾,以保證觀測質量。

3.質量檢查及精度要求

原始資料的准確性是取得良好地質效果的重要前提。原始資料不可靠,就無法做出正確地分析和解釋。所以在野外要做一定的檢查觀測,以衡量工作質量。

了解原始資料的准確性,可通過重復觀測及系統檢查觀測兩種方式進行。前者是操作員在進行野外基本觀測的過程中,發現讀數過小點、可疑點、突變點等情況,自己決定進行的,視工作需要而定,無一定的比例數規定。這種檢查是在相同工作條件下的等精度重復測量。後者是根據工作情況、工作成果,在一個階段內,為評價某測區總體工作質量而進行的獨立檢查觀測（不同日期、不同操作員）,其工作量不應少於總工作量的5%,檢查點應較均勻地分布在全測區,有異常的地段要重點檢查。

兩種檢查觀測的要求如下。

（1）重復觀測

在採用改變供電電極接地條件或改變供電電源電壓的辦法,改變供電電流強度25%以上的情況下進行重復觀測。重復觀測的精度,按「相對誤差」（δ）計算,即

電法勘探技術

式中：ρ_s為原始觀測的視電阻率值；ρ′_s為重復觀測的視電阻率值。兩次觀測的百分相對誤差δ＜5%,認為是合格的。

兩次觀測不合格時,如有一次極距跑錯,則作廢之；如是同點位重復觀測超差時,則應進行多次重復,並按二比一原則取數,參加平均的n次讀數按以下公式衡量精度：

電法勘探技術

（2）系統檢查觀測

系統檢查觀測一般按照「均方相對誤差」（M）衡量精度：

電法勘探技術

式中：Δρ_si為某一檢查點上原始觀測與檢查觀測的視電阻率差,即Δρ_si＝ρ_si－ρ′_si；

為檢查觀測與原始觀測視電阻率的算術平均值,即

；n為檢查觀測的總點數。

均方相對誤差M＜4%,認為質量是可靠的。個別點「相對誤差」最大不超過「均方相對誤差」的三倍。相對誤差超過均方相對誤差的點數,不得超過總檢查點數的三分之一。

當遇到系統檢查觀測與原始觀測曲線形態一致,但存在明顯的系統誤差時,應查明原因（例如,地表及淺部溫度變化、儀器性能改變等）,允許在進行系統誤差校正後,再進行均方相對誤差或相對誤差的計算。

當評價某工區工作質量時,除觀測精度之外,還應考慮最小電位差小於0.5mV的不得超過總工作量的10%。

4.保證觀測質量的措施

提高觀測精度、保證觀測質量的措施,主要包括提高信噪比、減小漏電影響、克服干擾、提高儀器的測量精度等方面。

（1）提高信噪比

可以通過加大電源功率和減小接地電阻來實現,因為電源功率不便改變,所以實際工作中主要通過減小接地電阻的辦法來提高信噪比。

圖1-35 計算半球形電極的接地電阻

所謂接地電阻,就是電流由電極分散流向岩石這個大導體所受的阻力。一個電極的接地電阻,是指從這個電極表面到無窮遠之間的大地電阻。若電極是半球形,通過這個電極向電阻率為ρ的岩石中供電,電流呈輻射狀流出。如圖1-35所示。用求點電源電位公式的方法求出其電極的接地電阻為

電法勘探技術

若是棒狀電極,其接地電阻為

電法勘探技術

式中；l為電極入土深度；r₀為電極半徑；ρ為岩土電阻率。

由式（1-56）和式（1-57）可見：接地電阻與電極半徑成反比,即電極半徑越大接地電阻越小；棒狀電極入土深度越大,接地電阻越小；而接地電阻與岩石電阻率則是成正比,即岩石電阻率越小,接地電阻越小。

由此可知減小接地電阻的辦法是：一方面增大電極與岩土接觸的表面積,通常是將電極打深一些,或者用n根電極並聯,而n根電極並聯後,總接地電阻降低為單根的1/n；另一方面是減小電極周圍岩土的電阻率,通常是在電極處澆水,甚至澆鹽水,或者在不影響電極位置誤差情況下,盡量選擇電阻率低的潮濕地方打電極。

（2）減小漏電影響

漏電可發生在供電線路（包括電源）、測量線路和儀器各部位。因為研究電場分布規律和特徵時,測量的電位差只考慮AB兩個點電源的貢獻,在電場中只考慮MN兩點間的電位之差。如果在供電線路上出現漏電點,則多出了供電點；若測量線路出現漏電點,測出來的就不是MN兩點間的電位差,而是更多點間的電位差了,所以漏電將嚴重影響觀測質量。

減小漏電的辦法：對於供電線路,一方面減小漏電電流,採取措施保證供電導線和電源絕緣良好,另一方面減小漏電電位差,讓供電線與測量線相隔一定距離；對於測量線路,一方面加大導線的漏電電阻,採取措施保證導線對地絕緣良好,另一方面減小測量電極接地電阻；對於儀器可用橡皮墊將儀器和人對地絕緣。

（3）克服干擾

野外常見的干擾,包括極化不穩、大地電流、游散電流和感應干擾等。電阻率法是觀測人工電場作用下MN間產生的電位差,而實際測量時在測量電極間還會有這些干擾電位差疊加進來,從而影響觀測質量。

極化不穩是當電極與土壤中的水溶液接觸時產生的電極電位發生變化時,引起極化電位差隨時間變化的現象。克服極化不穩的辦法是：採用化學性質穩定的金屬做測量電極,如採用鉛電極就優於銅電極,甚至採用不極化電極；避免將電極打在流水或腐殖物中；加大電位差數值。

大地電流是存在於地殼中的一種隨時間變化的電流,它隨太陽的輻射強度和大氣圈電離層的狀況而變化,因而時大時小。減小其影響的方法：在大地電流弱的時間工作,如避開中午工作；垂直大地電流的主要方向布極；加大供電電流,即增大電位差,以壓制干擾；進行多次觀測多次疊加,合理取捨讀數。

游散電流是從接地線流入地中的電流,由於用電量的大小和地點的變化,使得游散電流的電流密度大小和方向都隨時在變化。減小游散電流影響的方法：採用50周濾波器,消除交流成分的干擾；其他與減小大地電流影響的方法類似。

電磁干擾是由電磁感應引起的一類干擾。包括測量導線擺動切割地磁場磁力線產生的感應電動勢、供電線與測量線之間的感應、測量線與電線或通信電纜之間的感應。減小或克服感應的辦法是：測量導線落地鋪放；讓供電線與測量線相隔一定距離；測量線與電線或通信電纜不要平行鋪放。

（4）測量精度

對於儀器的測量精度,要滿足儀器的技術指標,不符合要求的儀器不能投入生產。此外,為防止跑錯極要經常對點號,以及按規范要求進行重復觀測,也是提高觀測精度、保證觀測質量的措施。

5.資料整理與常用圖件繪制

資料驗收時出現下列情況的應予作廢：採用不符合有關規范技術要求的儀器設備所取得的全部觀測結果,觀測過程中某些主要方法技術指標未達到規范或設計要求,而嚴重影響質量的觀測結果；測線上相鄰點距或電極距不能保證精度時取得的結果；系統檢查觀測精度未達到設計要求,當擴大檢查工作量至20%時,仍達不到設計要求的全部觀測結果；不能辨認的數據,記錄欠完整無法被利用的觀測數據,偽造的觀測數據。

電法勘探的常用圖件及基本要求：

（1）交通位置圖

一般採用較小比例尺繪制。圖的范圍必須至少包括一個縣級以上居民地。圖上應繪出鐵路、公路等交通干線。重要的居民地、水系、境界等地理要素以及物化探測區輪廓,主要地物,並須繪出地理坐標。交通位置圖上的物化探測區輪廓和工作路線,要用最強一級線條表示、測區輪廓范圍當最長邊在圖上小於2mm時,用直徑2mm的圓形黑點表示。

（2）實際材料圖

是主要基礎圖件。實際材料圖的內容應包括測區的地理位置、測網和工作比例尺；三角點（或物控點）及其與基線聯測關系,基線封閉迴路與閉合差；各種固定標志埋設位置及各種異常查證工程位置；剖面及其編號、方法或裝置代號、各種性質的測深點位置編號和拉線方向；總基點、供電極或「無窮遠」極接地點等特殊位置；重要的電性標本或地質標本採集點位及編號,經系統檢查觀測的測線或測線段。

（3）電參數剖面圖

選擇電參數剖面圖的繪圖比例尺,應注意使基本點距在該比例尺剖面圖上為2～10mm,地形線的高程比例尺也服從這個原則,只有在特殊目的時,高程比例尺才允許放大；參數比例尺的大小,一般根據參數觀測精度、異常特點,異常背景地段的干擾水平來選擇合適的算術比例尺或對數比例尺,通常要將背景地段由觀測誤差引起的曲線跳動壓縮在1mm以內,當異常幅度很大但又要突出弱異常時,可採用對數比例尺表示。

（4）綜合剖面圖

應包括下列內容：地形線、地質剖面和探礦工程；各種裝置、極距的電剖面成果資料、電極接地點及測深點位置；其他物化探成果；解釋推斷成果、建議的異常查證工程。（5）剖面平面圖

便於對比不同剖面的異常和研究異常的平面分布特點。確定剖面平面圖的比例尺時應注意下列幾點：剖面平面圖的繪制比例尺常等於工作比例尺,有特殊需要時可以變換比例尺成圖,但必須使基本點距在該比例尺的剖面平面圖中為2～10mm,線距為10～40mm；選擇的參數比例尺,應能較好地反映出有意義異常的細節,但應不使曲線過多重疊以致相互混淆。

同一測區的電參數,應盡可能採用一種比例尺繪圖。當只用一種參數比例尺不能清晰地反映異常特點時,才允許採用另一種輔助比例尺對局部圖域予以補充。輔助比例尺表示的圖域應連續地佔有一定圖面,否則只能以角圖或插圖的形式表示。

（6）等值線平面圖

能清晰地表現異常的平面分布,便於平面地質資料和其他物、化探資料進行綜合對比。勾繪等值線時,應結合測區的地質圖；同時考慮觀測精度和存在的干擾電平。此外,還應酌情取捨誤差范圍內的個別數據,以便勾繪的等值線光滑。

（7）推斷成果圖

是一套全面反映地質成果的完整圖件。它以推斷平面圖為主體,綜合了推斷剖面圖和若干計算曲線內容,集中反映推斷的地質結論和工作建議。該圖應在認真研究,反復解釋推斷的基礎上逐一完成。當測區的研究程度較低時,可只擬編推斷剖面圖。

6.應用實例

（1）聯合剖面法的應用實例圖1-36是某工區聯合剖面法視電阻率剖面平面圖。根據各條測線上

和

兩條曲線正交點的連線,可以追索低阻體（斷層）的延伸范圍。而兩條ρ_s曲線反交點的連線（雙虛線）則反映了高阻岩脈的延伸情況。圖中點線是高阻岩體與低阻岩體的接觸界線。

圖1-36 某工區聯合剖面法ρ_s剖面平面圖

1—測線；2—基線；3—測點號/測線號；4—ρ_s曲線；5—正、反交點；6—低阻正交點異常軸；7—高阻帶；8—高、低阻岩性接觸界線

（2）對稱四級法的應用實例在地質填圖中的應用。某地需查明基岩起伏情況以便為工程地質提供有用資料,因而採用復合對稱四極裝置進行測量,結果示於圖1-37。該區浮土覆蓋層為低阻,厚度約為20～40m,根據按覆蓋層平均厚度選擇電極距的原則,選擇A′B′＝40m,AB＝180m。由圖可見,大極距的ρ_s曲線主要反映深部基岩（花崗岩）的起伏,同時對淺部不均勻體亦有反映；小極距的ρ_s曲線反映了淺部覆蓋層中高阻不均勻體（卵石）的存在,且為大極距ρ_s曲線中部高阻異常的正確解釋提供了依據。

圖1-37 用復合對稱四極剖面法探測基岩起伏的實測剖面曲線

1—覆蓋層；2—卵石；3—花崗岩

在水文地質工作中的應用。某地古河道兩側以及下部均由砂黏土組成,電阻率較低,古河床中充填有高阻的砂卵石。在該區用AB＝200 m,MN＝20 m的對稱四極剖面法開展追索古河道的面積性測量,結果示於圖1-38。由圖中所示各剖面

極大值點連線,可清楚地看出古河道的走向及分支。根據各剖面曲線拐點坐標的連線勾繪出的異常范圍,還可大致估計古河道的寬度及其沿走向的變化。

在地熱勘查中的應用。電阻率法是用來尋找導熱、儲熱構造,圈定地熱田分布范圍最常用的物探方法。地下水是由地表水補給的,進入地下的冷水在深處受放射性能或高溫岩體的加熱,其密度和黏滯性減小,離子活動性加大,從而使水的礦化度增加,電阻率下降。

圖1-38 對稱四極剖面法追索古河道的剖面平面圖

圖1-39 鄧屋地熱田聯合剖面法剖面平面圖

1—ρ_s曲線；2—鑽孔；3—熱水出露斷裂（ρ_s＜200Ω·m的低阻帶）；4—熱水分布范圍（ρ_s為200～300Ω·m的低阻區）

圖1-39為鄧屋地熱田電法勘探成果。該地熱田覆蓋層厚度為10～20m,基岩岩性為花崗岩。通過聯合剖面測量,在其剖面平面圖上反映出一個東西長約1000m、南北寬約500m的低阻區。區內視電阻率為200～300Ω·m,而在區外測得的視電阻率平均值為600Ω·m。

結合區內熱異常現象進行分析,認為該低阻區為地下熱田的反映。在低阻區內由南到北還顯示出三條大體呈東西向展布、視電阻率低於200Ω·m的低阻帶,推測為斷裂破碎帶構成的地下熱水通道。在南面低阻帶上打的驗證孔ZK57於60m深處見到破碎帶,熱水噴出地表達4m多高。經驗證對比證明,這三條低阻帶與三條沿東西向斷裂分布的高溫帶相吻合。

（3）中間梯度法的應用實例

中間梯度法是用於追索陡立高阻脈狀體的有效方法。由於許多熱液型礦床與高阻岩脈在成因或空間上有密切關系,因此追索高阻岩脈便具有直接找礦意義。

中梯法的供電電極距（AB）很大,通常為幾百米到幾千米。因為AB越大,均勻電流場的分布范圍越寬,因此測量范圍越大。在主剖面上,一般可測區段為其中部的（1/2～1/3）AB,在平行於主剖面的旁側剖面上,其與主剖面的最大垂直距離不應超過AB/6。由於中梯法布置一次供電電極,可同時測數條測線,因此,該法生產效率較高。

圖1-40 石英脈型鉛鋅礦上中間梯度法ρ_s平面剖面圖

1—已知石英脈；2—新圈定的石英脈

AB＝600m；MN＝10m

追索含鉛鋅礦的高阻石英脈。我國某一鉛鋅礦產於穿插在中生代花崗岩內的石英脈中。由於風化後的花崗岩疏鬆層含水,其電阻率較低（一般為100Ω·m）,而不易風化的石英脈電阻率則高達103～105Ω·m,其產狀近於直立,沿走向方向延伸約數百米。圖1-40為該礦上中梯法的ρ_s平面剖面圖。由圖可見,由於浮土及圍岩中的電阻率不均勻性反映較明顯,曲線出現鋸齒狀跳躍,因此僅根據一條剖面曲線推測石英脈的位置較困難。但若依據已知石英脈上的異常特點,通過對比相鄰測線上的ρ_s曲線特徵,即可追蹤異常走向和推斷引起異常的地質原因。該區運用上述方法,追索出了數條有意義的異常帶,圖中2號異常帶,即是一條新圈定的石英脈。

⑸ 高密度電阻率法

3.3.6.1 方法簡介

高密度電阻率法，是近幾年才開發使用的一種新裝置，是一種陣列式勘探方法。具有成本低、效率高、信息量豐富、解析度高、解釋方便等優點。

3.3.6.1.1 基本原理

是以地下岩(礦)石的電阻率差異為基礎，研究在供電電場作用下地下傳導電流的分布規律，從而達到勘探地質體的目的。野外測量時將全部電極(幾十至上百根)一次性布設於測點上，然後通過程式控制多路電極轉換器選擇不同的電極組合方式和不同的極距間隔，從而完成野外數據的快速採集，測量結果送入微機後，即可對數據進行處理並給出關於地電斷面的各種圖示結果。

3.3.6.1.2 應用范圍及適用條件

常用於探查洞穴、岩溶破碎帶、隱伏斷層、地下暗河通道及基底起伏情況。

被探測的目標體與圍岩電性差異明顯並有一定的寬度和延伸長度，視電阻率異常能從干擾背景中分辨。覆蓋層薄，地形無劇烈變化。目的層上方無極低、極高的電阻率屏蔽層，無嚴重的工業游散電流和大地電流干擾。

3.3.6.1.3 工作布置原則與觀測方法

測線應盡量垂直於勘查對象的走向，並盡可能避免或減小地形影響和其他干擾因素的影響。極距的選擇要保證最大隔離系數AB/2大於勘探目標埋深的1.5倍。

常採用的電位電極系有溫納四極(α)、偶極(β)、微分(γ)、聯合三級四種排列裝置。

3.3.6.1.4 資料整理及成果解釋

通過微機對輸入的觀測結果進行統計、濾波、正反演模擬計算後，形成視電阻率參數的等值線斷面圖及灰度圖，結合水文地質條件，編制推斷解釋成果圖。

成果解釋時，要了解當地的地質及物性特徵，充分研究已知點異常特徵，從已知到未知進行解釋。以定性解釋為主，正確區分正常場和異常場，確定異常性質，闡明異常的地質因素，最終作出地質推斷解釋。

3.3.6.2 試驗情況

實驗工作布置在天然出露的岩溶水源地皮家寨工區，目的是探查皮家寨泉點與北部壩心泉點岩溶地下水徑流管道位置，了解工區內蓋層結構、土洞發育情況，蓋層與基底界面起伏情況等，共布置了12條剖面，總長7995m，工作布置見圖3-16。工作結果經16個鑽孔的驗證，推測的地表粘土層厚度與鑽孔驗證的厚度相接近，推斷的岩溶發育帶均已見水，吻合性較好。

本次試驗使用WDJD-2型多功能數字激電儀、WDZJ-1多路電極轉換器，裝置選擇溫納裝置α和α2排列，點距5～10m，電極距10m。

3.3.6.3 主要成果

根據測區內地層岩性特徵及以往電性測定結果，水體 ρ_S=12～20Ω·m，平均15Ω·m；紅土(乾燥)ρ_S=80～150Ω·m，平均120Ω·m；紅土(潮濕)ρ_S=15～30Ω·m，平均20Ω·m；白雲岩(完整)ρ_S=2400～4200Ω·m，平均3620Ω·m。可見地表粘土層、岩溶破碎帶及粉砂質泥岩均為低阻體，完整灰岩為高阻體。

施測結果，以皮家寨泉點南部18線為界，南北電性層差異明顯(圖3-17)，南部視電阻率斷面成層狀分布，電性層結構穩定，推斷岩溶不發育、岩石較完整；北部視電阻率斷面橫向變化大，高低阻相間排列，顯示出電性層結構變化復雜、不穩定，岩溶較為發育。

經鑽孔驗證，北部岩溶發育強烈，岩心破碎，RQD小於40%，以溶隙、溶孔、溶洞為主，鑽孔遇洞率76.9%，溶洞直徑一般0.2～1.5m，最大4.7m，粘土半充填，並且越向上游岩溶的成層性越明顯；大泉南段岩溶發育相對較弱，岩心完整，RQD 為63%～77%，以溶隙為主，部分為粘土充填，鑽孔遇洞率66.7%，溶洞少而小，一般直徑0.2m左右，最大0.6m，形成一條弱透水的隔水帶。

圖3-16 瀘西小江流域皮家寨工區高密度電法工作布置及物探推斷成果圖

1—電法剖面及測線號；2—推斷地下水徑流管道；3—驗證鑽孔；4—上升泉，流量(L/s)

圖3-17 瀘西小江流域皮家寨工區高密度電法視電阻率剖面圖

綜合分析認為皮家寨工區，盆地覆蓋層厚度中部深，東西兩側逐漸變淺，無局部突變現象，結構均一，淺部無洞穴發育。泉點附近存在多個強徑流帶，可分為南北向四條，大致沿90、120、140、160號點附近，東側管道向南延伸，其他三條均向皮家寨大泉匯集，強徑流帶埋深約10～30m。

該區實施了16個驗證鑽孔，推測的地表粘土層厚度與鑽孔驗證的厚度相接近，最大誤差4.2m，最小僅0.1m。推斷的岩溶發育帶經鑽孔驗證均已見水，如38線100號點附近推測地下2～40m為強岩溶發育帶，經99號點ZK6號鑽孔驗證，0～2.1m為紅粘土；2.1～20.8m為灰岩，其中6.8～7.2m為粘土充填的溶洞，12m見無充填的溶洞，27～35m見溶孔；35.1m以下為白雲岩，多見溶孔及溶蝕面。2.1～40.1m，岩溶發育，富水性強，與推斷結果吻合。

綜合分析研究視電阻率剖面成果及鑽孔資料得出：淺部粘土、砂質層，視電阻率值ρ_S小於70Ω·m，破碎含水的灰岩層，視電阻率值在50～400Ω·m之間。當溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填時，電性特徵是一致的，如ZK13號，粘土層厚13.79m，視電阻率斷面圖中反映的是ρ_S小於50Ω·m的低阻帶，13.79～30.12m為泥質充填的灰岩破碎帶，富水性差，對應的視電阻率剖面ρ_S值為50～200Ω·m。

3.3.6.4 結論

綜上所述，高密度視電阻率測深，基本查明了該區70m以內電性層分布情況，劃分了岩溶發育帶，推斷了岩溶管道位置，提出18線以南岩體相對較完整，是束流調壓壅水工程較為理想之地，為該工程的實施提供了重要依據。

根據測區實測剖面反演的視電阻率結果，結合驗證鑽孔資料，得出了不同岩層的視電阻率參數值的變化范圍，地表粘土、砂質層視電阻率值ρ_S=10～70Ω·m，破碎含水的灰岩層，視電阻率值一般在100～400Ω·m之間。當溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填時，均反映為低阻電性特徵。

高密度電阻率法對埋深不大的岩溶地下水探測效果較好，工作效率高，但同樣無法區分泥質或水充填的岩溶低阻層，與核磁共振方法配合可有效地解決岩溶的富水性。

⑹ 高密度電阻率法的實際應用

（一）主要儀器設備

高密度電阻率法為了實現跑極和數據採集自動化，除測量主機和電極外，還需要配有多道電極轉換器、多芯電纜和微處理機。以往國內用的高密度電阻率儀多為電纜芯數與電極道數相同的連接方式，如對60 道電極而言，則需配上12 芯的電纜5 根。若擴展到100道以上，則需要的電纜根數更多，因此影響了工作效率。為了克服這一問題，近年來有人研製出一種所謂分布式智能化測量系統。即用一根10 芯電纜可覆蓋所有電極通道（最大可覆蓋240 道），並且電極通道轉換、測量和數據處理等工作均由筆記本式PC 機完成，實現了工作方式選擇、參數設置、數據處理及資料解釋等的自動化、智能化（董浩斌，王傳雷，1997）。

（二）應用實例

實踐證明，高密度電阻率法是一種多快好省的勘探方法，在地基勘察、壩基選線、水庫或堤壩查漏、地裂縫探測、岩溶塌陷及采空區調查等方面，均能發揮重要作用，並取得了良好效果。現舉一尋找含水破碎帶的實例如下（葛如冰等，2003）。

廣東省鶴山市某單位擬在新建場區尋找地下水，以供生產之用，單井涌水量要求超過100m³/d。採用高密度電阻率法查找區內基岩中的含水破碎帶，為鑽探成井提供井位。由地質勘察資料知，場地覆蓋層由素填土、淤泥質土、軟塑狀粉質粘土、可塑粉質粘土、粉土等組成，厚度為0～25m，下伏基岩為強～中風化細粒花崗岩。基岩（花崗岩）的風化帶較發育，賦存有裂隙水，屬塊狀岩類裂隙水。這類含水層在不同地點單井水量會有明顯的差異。如能找到其中的斷層破碎帶或基岩中的局部低阻帶，則成井希望較大。現場工作採用溫納裝置，電極間距5m，最大AB距為240m，解釋深度取AB/3。圖2⁃1⁃73是其中一條測線上的電阻率等值線斷面圖，從圖中可以看出：在工區中間有一條明顯的高低阻接觸帶（在其他平行測線上均有此反映），傾向東，以此帶為界，西部電阻較高，基岩埋深較淺；東部電阻較低，基岩埋深較大。這與地質鑽探資料一致。結合場地平整前的地形圖可知，場地西部原為一小山頭，東部低凹，中間有一條小沖溝經過，從區域構造圖中也可看出場地不遠處有區域斷裂構造。由此推斷本場地電阻率斷面圖中的高低阻接觸帶為斷層破碎帶。據此提供鑽井井位，成井後，出水量為159m³/d。

圖2⁃1⁃73 鶴山市某公司1—1′測線視電阻率斷面等值線圖

圖中數值單位Ω·m

⑺ 電阻率法的常用電極裝置類型

供電電極、測量電極的排列形式和移動方式稱為電極裝置（簡稱裝置）。

在電法勘查中，為了解決不同的地質、環境問題，常採用不同的裝置。目前常用的電阻率裝置類型有電阻率剖面法和電阻率測深法。

電阻率剖面法簡稱為電剖面法。它包括許多分支裝置：二極裝置、三極裝置、聯合剖面裝置、對稱四極裝置和偶極裝置等。這些裝置的共同特點是裝置形式（電極排列方式）和裝置大小在工作過程中始終保持不變，將整個裝置同時沿著測線移動，逐點觀測電位差ΔU、供電電流I，並計算出視電阻率ρ_S。ρ_S隨測點位置的變化曲線——ρ_S剖面曲線是地下一定深度內沿觀測剖面水平方向地電斷面特徵的反映。

電阻率測深法簡稱電測深法。電測深法的電極排列方式也有許多種，應用最多的是對稱四極測深法。其視電阻率ρ_S的表示式與對稱四極剖面法相同。

電測深法的裝置特點是保持測量電極MN的位置固定，在依次增大供電電極距的同時，逐次進行觀測。但是，在實際工作中，由於AB極距不斷加大，若MN的距離始終保持不變，則ΔU將逐漸減小，以至於無法觀測。因此，隨著AB極距的加大，需要適當地加大MN距離，以保證順利進行觀測。通常要求滿足以下條件

環境地球物理學概論

視電阻率隨供電電極距變化的曲線——ρ_S電測深曲線反映了地下不同電性的岩層隨深度的分布情況。

⑻ 測量電阻絲的電阻率的實驗原理和實驗步驟

【實驗目的】
1．掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法；
2．掌握螺旋測微器的使用和讀數方法；
3．會用伏安法測電阻，進一步測定金屬的電阻率．
【實驗原理】
1．螺旋測微器
(1)構造：如圖7－3－1所示是常用的螺旋測微器．它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上．旋鈕K、微調旋鈕K′和可動刻度H、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在S上．
(2)原理：測微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕K每旋轉一周，P前進或後退0.5 mm，而可動刻度H上的刻度為50等份，每轉動一小格，P前進或後退0.01 mm.即螺旋測微器的精確度為0.01 mm.讀數時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺．
(3)讀數：測量時被測物體長度的整數毫米數由固定刻度讀出，小數部分由可動刻度讀出．
測量值(毫米)＝固定刻度數(毫米)(注意半毫米刻線是否露出)＋可動刻度數(估讀一位)×0.01(毫米)
如圖7－3－2所示，固定刻度示數為2.0 mm，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數為15.0，最後的讀數為：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.
(2)用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑．
(3)原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值製成．
不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，
(4)讀數：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數，則記錄結果表達為(x＋K×精確度)mm.
(3)兩種電路的選擇
①阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓值、電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜採用電流表外接法；若Rx較大，宜採用電流表內接法．簡單概括為「大內偏大，小外偏小」
③實驗試探法：按圖7－3－4接好電路，讓電壓表一根接線柱P先後與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數有較大的變化，而電流表的示數變化不大，則可採用電流表外接法；如果電流表的示數有較大的變化，而電壓表的示數變化不大，則可採用電流表內接法．
4．電阻率的測定原理
把金屬絲接入圖7－3－5所示的電路中，用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流
【實驗器材】
被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關、導線若干．
【實驗步驟】
1．用螺旋測微器在被測金屬絲的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值．
2．按圖7－3－6所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路．
3．用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，反復測量3次，求出其平均值l.
4.把滑動變阻器的滑片調節到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經檢查確認無誤後，閉合電鍵S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，填入記錄表格內，斷開電鍵S，求出導線電阻Rx的平均值．
5．整理儀器．
二、誤差分析
1．金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差．
2．測量電路中電流表及電壓表對電阻測量的影響，因為電流表外接，所以R測<R真，
3．通電電流過大，時間過長，致使電阻絲發熱，電阻率隨之變化帶來誤差．

⑼ 　電阻率法測井

14.1.1基本原理

電阻率法測井是以研究介質導電性為物理基礎的一系列方法，包括視電阻率測井、感應測井、側向測井等。其基本理論是通過在鑽孔中建立直流（或交流）電場，測量沿井軸分布的不同兩點之間的電位差（或電動勢）來求取地層的電阻率值。根據電阻率曲線形態劃分地層，確定其厚度，定量地確定地層的電阻率和孔隙度等。

14.1.2觀測方法

在鑽孔中放置某類裝置的電極系，該電極系一般包括供電電極（或發射線圈）、測量電極（或接收線圈）及相應的電子線路等部分。通過供電電極（或發射線圈）向井孔地層通入電流產生電場，記錄測量電極（或接收線圈）之間的電位差（或電動勢）。電極系沿著鑽孔從井底向上以一定的速度移動，就可測出鑽孔整個剖面地層之間的電阻率值。

14.1.2.1視電阻率測井

視電阻率測井的測量原理見圖14-1,A為供電電極，B為位於地面的另一供電電極，M、N為測量電極。通過供電電路將強度為I的電流供入A電極，在地下介質中形成一個穩定的電流場，利用電位差計測量MN電極之間的電位差，求取地層的電阻率值。

電極系各電極之間的距離一般根據不同的地區、不同介質通過實驗方法確定，以異常曲線清晰，不漏層為目的。電極系一般分為梯度電極系和電位電極系兩類。梯度電極系是指供電電極A與M電極之間的距離大於MN之間的距離，其記錄點為AM之中點；電位電極系指供電電極 A與M電極之間的距離小於MN之間的距離，其記錄點為MN之中點。

14.1.2.2感應測井

感應測井的井下儀器中裝有高頻發射線圈和接收線圈。高頻發射線圈發射高頻交變電流引起鄰近地層產生渦流，大部分渦流被聚集在一定直徑外，渦流強度同原狀地層的電導率成正比。渦流在接收線圈中引起的電動勢可用來確定地層電導率及其倒數——電阻率。感應測井的測量原理見圖14-2。

圖14-1視電阻率測井的測量原理

由於感應測井實際測量的是電導率而不是電阻率，因此一般用於具有高孔隙度的地層剖面中。

14.1.2.3側向測井

側向測井的井下儀器部分裝有中心電極，與其緊鄰的是兩個屏蔽電極。由中心電極發出固定強度的供電電流，兩個緊鄰的屏蔽電極的供電電流可以調節，以便使屏蔽電極與中心電極之間的電位差為零。因此，中心電極的電流被限制在一個薄層中，輻射狀地流入周圍的地層，像一個「電流盤」，盤的厚度由屏蔽電極間距所決定。在中心電極側向上任意距離上的電流密度反比於這個距離乘以間距。在輻射方向進入地層的電流盤中的電位降，由遠處迴路電極所控制，因此可以推導出一個視電阻率值。其原理見圖14-3。

圖14-2感應測井的測量原理

圖14-3側向測井的測量原理

14.1.3技術要求

（1）對所採用的儀器進行檢查、校驗和標定工作，確保儀器性能良好。

（2）深度比例選擇為1∶50，便於對厚度較小的目的層進行定性、定量解釋。

（3）橫向比例採用整數比例尺，且全區一致，盡量使全部或部分地層反映清楚，超格曲線應作補測。

（4）測井速度應根據儀器延時參數及測量精度要求而定，一般提升速度限值為1000m/h。

（5）電纜的標記：①電纜上必須標記准確、明顯、牢固的深度記號，記號的標准間距規定為10m，特別是零記號上方應有特殊警告記號；②在鑽孔中提升標記電纜時要掛上相當於井下儀器重量的掛錘。

（6）對電極的一般要求：①下井前電極要用細砂布擦凈；②地面電極應接地良好，並遠離電力干擾。

（7）測量曲線的基本要求：①測井曲線深度記號必須清楚易辨，起止記號不得漏記，不得連續漏記兩個或兩個以上的記號；②測井曲線的首尾必須記錄有零（基）線，首尾零（基）線的偏移不大於2mm；③原始記錄應准確、齊全、清晰；④曲線線跡清楚，多道記錄時，曲線應能互相區別，時間、深度記號清楚齊全；⑤當曲線出現斷記和畸變現象時，必須在井場查明原因，採取有效措施後重新記錄；⑥當曲線出現負值或在套管中檢查不回零時必須找出原因，若為漏電、干擾引起，則需排除故障後重新測量。

（8）視電阻率測井進行標准測井時，應使梯度和電位測井曲線能兼顧分層定厚和估算滲透層及其侵入帶的真電阻率。

14.1.4成果的表達形式

電阻率測井的成果表達形式為地層電阻率隨深度變化的坐標曲線，橫坐標代表電阻率值的大小，橫向比例以Ωm/cm標注；縱坐標代表深度，一般以m為單位進行標注。在測井曲線的頂部應表明電極系的排列及供電電流的大小、縱向比例以及相關的參數，曲線的左側畫出資料解釋的地層岩性柱狀圖，曲線下側標出圖例及責任欄。

14.1.5資料解釋原則

14.1.5.1視電阻率測井

（1）電阻率的大小是地層劃分的基本依據，而影響電阻率的主要因素有：岩性顆粒的大小、岩石破碎程度、地下水礦化度等。一般來講，粗顆粒、緻密或完整的岩石、低礦化度的地下水均反映為高阻，反之，則為低阻。據此，可以進行地層岩性的劃分。

（2）地層厚度的確定：電位電極系電阻率曲線對於岩層中心是對稱的，梯度電極系電阻率曲線則不對稱。在電位電極系電阻率曲線上，厚岩層的界面與電阻率曲線拐點最大值位置相對應；在梯度電極系電阻率曲線上，厚岩層的頂、底界面則與電阻率的極值位置相對應。據此，可以利用電阻率曲線來確定厚岩層頂、底界面的位置。

14.1.5.2感應測井

（1）上下圍岩電導率相同的單一岩層的感應測井曲線是對稱的，正對岩層處視電導率增大，但是隨著厚度的變化，曲線的幅度隨地層厚度的增大而增大。當厚度大於5m以上，岩層的視電導率接近真電導率，而且曲線的半幅度點為地層的界面點。

（2）上下圍岩電導率不同的單一岩層的感應測井曲線，當岩層厚度大於2m時，曲線呈台階狀，可按地層中點的視電導率取值，用半幅點分層；當岩層厚度小於lm時，曲線在地層處呈傾斜狀，讀值和分層都比較困難。

14.1.5.3側向測井

側向測井目前以三電極應用較多，簡述如下。

（1）三側向電阻率曲線的形態與短電極距電位電極系電阻率曲線相似。對著高電阻率岩層，三側向電阻率值增大，當上下圍岩電阻率相等時，電阻率曲線將對稱於岩層中部。

（2）從圍岩到岩層電阻率曲線升高，而其上升的陡度則與主電極長度有關，主電極長度越短陡度越大，岩層界面與電阻率曲線開始急劇上升點的位置相對應。

（3）極大值是岩層三側向電阻率曲線的重要特徵值，除電極系長度接近岩層厚度的情況外，電阻率極大值一般位於岩層的中部，當岩層厚度大於電極系長度的一半和小於電極系長度的兩倍時，對著岩層中部的電阻率值有所降低，出現兩個電阻率極大值，他們的位置向界面位移。當岩層厚度等於電極系長度時，岩層中點的電阻率出現極小，在高電阻率層情況下，該極小值比極大值要小8%～10%，在厚層中電阻率極大值接近岩層電阻率值。

14.1.6儀器設備

電阻率法測井儀器設備見表14-1。

表14-1測井儀器一覽表