电阻率法跑极装置实验

⑴ 电阻率法野外工作中的几个问题

（一）岩、矿石电阻率的测定及资料整理方法

1.岩、矿石电阻率的测定方法

各种岩、矿石间的电阻率存在差异是电阻率法的物性前提，因此在某一工区开展电法工作时，应对该区的岩、矿石电阻率进行测定。

测定的方法可以概括为三类：露头法、标本法和测井法。这里仅介绍前两种方法。

（1）露头法。对有天然露头或人工露头（如探槽、坑道）的岩石或矿体，用小四极法在露头上直接测定。测定时，可选择在露头较为平坦的面上进行，既可单点观测，也可进行小极距测深或剖面测量，且AB一般应小于露头长度的二分之一和宽度的三分之二。根据测定结果（ΔU和I）和所用K值代入均匀大地电阻率计算公式ρ=K·ΔU/I即可得到该岩、矿石的电阻率值。

用露头测定法所得结果，虽然较其他方法接近客观实际，但工区不是所有岩、矿石均有露头可利用，因而不得不采用标本法等其他方法。此外有的天然露头由于受到风化而使所测得的电阻率缺乏代表性。因此利用钻孔进行电测井是测定岩、矿电阻率较好的方法。

图2⁃1⁃52 测量岩、矿石标本电阻率的装置简图

（2）标本法。对于岩芯标本或稍加工的长方形标本如图2⁃1⁃52所示，常用A、B两个面电极供电（电流为I），并通过两个相距为l的环形电极M、N测量其间之电位差（ΔU）。设电流通过标本的横截面积为S，则按下式便可算得其电阻率值：

地电场与电法勘探

2.岩、矿石电阻率资料的整理方法

第一篇中曾指出，岩、矿石电阻率的数值在相当大的范围内变化。因此，在某一露头或某一标本所测得的电阻率值，并不能代表整个工区该种岩、矿石的电阻率值。为了对全工区各种岩、矿石电阻率值获得较全面的认识，必须在全工区各地段选择一些露头或采集一些标本测定其电阻率。即使是测定数量相当多，测定方法本身误差不大，所得结果仍然是很分散的，不易确定某种岩、矿石电阻率的数值，必须将测定结果加以统计整理。这里介绍几种野外常用的表示方法。

（1）绘制分布曲线。当某种岩、矿测定的数量较大（一般多于50个）时，可绘制分布曲线以描述其电阻率的特点。曲线的横坐标为电阻率值的对数，纵坐标Δn为在某一电阻率范围内标本（或露头的观测点）出现的数目，纵坐标也可用

表示，其中n为标本（或露头观测点）的总数。

一般说，从分布曲线的形态，可反映出岩、矿电阻率的一些主要特征。例如：①一组均匀的岩石，其分布曲线常常是形状简单，只有一个极大值。如果某种岩石，由于成分的分异或构造等原因使其可以划分为几个组时，则分布曲线具有复杂的形状和几个极大值。其中每个极大值对应于某一组岩石。②分布曲线极大值的横坐标值，反映了该种岩石电阻率值的高低。③分布曲线尖锐，表明其电阻率分布集中，即变化范围小。而分布曲线宽缓，则说明其电阻率分散，变化范围大。

（2）计算电阻率的几何平均值。对测定数量少的岩、矿石，不能绘制分布曲线，这时，可按下式计算其几何平均值

：

地电场与电法勘探

这里n表示标本块数。

（3）列出其他统计图表。除了绘制分布曲线或计算几何平均值外，还可根据具体情况列出其他能反映岩、矿石电阻率特征的图表。

（二）电极的接地电阻

在电阻率法中，用A、B、M、N电极与大地相接，以进行供电与测量。电极的接地电阻是指从电极表面到大地无限远处所呈现的电阻。在实际工作中，总是希望接地电阻尽可能小些。AB电极接地电阻小，可在一定的供电电压下供较大的电流，MN电极接地电阻过大，将使观测误差增大。

现来计算图2⁃1⁃53所示半球形电极的接地电阻，设电极半径为r₀，与大地电阻率ρ 相比，电极本身的电阻率很小，可看作等位体，以电极中心为球心，划一系列的半球面，每相邻两球面半径之差为 dr，即这些半球面将大地划分为一系列厚度为dr的半球层，整个大地的电阻便为这一系列半球层电阻的总和。

图2⁃1⁃53 计算半球形电极的接地电阻

对于任意一层半球层而言，由于dr≪r，半球面S=2πr²。故该半球层的电阻dR为

地电场与电法勘探

将上式对r积分，便可求得半球形电极的接地电阻：

地电场与电法勘探

可见R与电极半径成反比，而与大地电阻率成正比。下面计算从电极表面到某一半径r的球层所呈现的电阻R

地电场与电法勘探

例如

当r=5r₀时，R_r=0.8R

当r=10r₀时，R_r=0.9R

可见，接地电阻主要由电极附近［r=（5～10）r₀］土壤或岩石的电阻决定。故在干燥土壤上打电极时，为了降低接地电阻，可在电极周围浇水。虽然浇水范围只在电极附近，但接地电阻便可大为降低。

在实际工作中，为了方便总是使用棒状电极。棒状电极接地电阻的意义与球状电极一致，只是计算复杂些。这里直接引用计算的结果：

地电场与电法勘探

式中r₀为电极的半径，l为电极入土深度。从式中可见，棒状电极的接地电阻，与土壤电阻率成正比，并与棒的粗细及入土深度有关。

应当指出，上式是假定电极表面与土壤接触良好情况下得到的，但实际上，由于土壤的颗粒性，电极表面常只与部分土壤接触，故使实际测得的接地电阻远大于按上式计算所得的数值。

图2⁃1⁃54 棒状电极组成的电极系

为了减小接地电阻，除了浇水及将电极适当打深及夯实土壤之外，常采用多根电极并联的办法如图2⁃1⁃54。并联电极的总接地电阻R_n与单根电极接地电阻 R 的关系为

地电场与电法勘探

式中n为电极的根数。应当说明，公式（2⁃1⁃121）是在各电极间的距离p很大时才是正确的。如果p太小，则R_n值将增大。一般p＞2l即可。

（三）漏电问题

野外工作中，由于测量系统（包括仪器、供电线路和测量线路）某一部分漏电，常对观测结果造成很大误差，必须引起重视。

1.供电线漏电的影响

图2⁃1⁃55 供电线漏电示意图

以图2⁃1⁃55 三极排列为例，设供电线在某点a由于绝缘损坏而对地漏电，相当在a处打了一个附加的供电电极。设总供电电流为I，而漏电电流为εI，此时，MN之间的电位差：ΔU′_MN为

地电场与电法勘探

不存在漏电时的电位差为

地电场与电法勘探

注意到电极A和漏电电极a的装置系数分别为

地电场与电法勘探

地电场与电法勘探

则由A极供电线漏电而造成之相对误差为

地电场与电法勘探

上式可作为供电线漏电的基本表达式（四极排列的结果类似）。分析该式可得：

（1）ε越大，误差越大。但要指出，ε是一个系数，即由漏电点流入地下之电流占总供电电流的百分比。以R_A和R_a分别代表A极和漏电点的接地电阻，由图2⁃1⁃55有

地电场与电法勘探

可见，ε的大小与R_A、R_a二者的相对大小有关。在R_α一定的情况下，R_A越小，ε越小，漏电影响也越小。故减小电极的接地电阻和减小漏电电流都能减小漏电影响。

（2）漏电点位置的影响。根据公式（2⁃1⁃125）计算，漏电点位置对观测结果的影响由图2⁃1⁃56可见，漏电点越靠近测量电极，所形成的误差越大。这是因为当a趋近于测量电极时，K_a趋于零，因而δ将很大。从物理意义上讲，漏电点靠近测量电极时，相当于在测量电极附近打了一个附加的供电电极，其影响必然很大。在野外应将供电导线与测量导线分开一定距离，并注意测量电极附近供电导线的绝缘情况，（例如不要使供电导线在测量电极附近掉入水中等）。

（3）当漏电点在MN电极的中点时，从公式（2⁃1⁃124）可知δ=-ε，即引入的误差与漏电系数值相等。从图2⁃1⁃56还可看出，在MN中点附近因漏电引入的误差较小。

图2⁃1⁃56 供电线漏电点位置的影响

（4）漏电点在供电点附近时影响较小，放在供电电极附近的绕线架漏电便属这种情况，漏电点在供电电极外侧时，距离越远影响越小。

（5）当漏电点位置与MN的距离一定时，漏电影响随K（装置系数）值加大而加大。K 值大即供电电极距大，而MN相对较小，此时ΔU_MN也较小，故漏电影响增大。因此，在大极距工作时，应特别注意供电线漏电问题。

2.测量线漏电的影响

当MN线的漏电点靠近供电电极附近时，将造成很大误差。故工作中MN线不要靠近供电电极，也不宜与供电线绞在一起。

3.仪器漏电

仪器使用日久，或密封破坏，或者天气太潮湿等原因，使仪器内供电或测量回路发生漏电，将造成很大误差。有时在观测电流时还能正常工作，而观测电位差时则电位差几乎与供电电流无关。有时因手触仪器的金属部分，会出现指针乱摆或数字乱跳现象，也是仪器本身漏电的缘故。若仪器发生漏电，应将其排除，并更换干燥剂，恢复密封。

（四）观测精度

在电阻率率法工作规范中，要求对原始观测作一定数量的系统检查观测，并用“均方相对误差”衡量精度：

地电场与电法勘探

式中m为ρ_s的均方相对误差，δ_i=ρ_i-ρ′_i；

=

（ρ_i+ρ′_i）；ρ_i与ρ′_i分别为第i点的原始观测值和检查观测值。

因为ρ_s=K

，故K、ΔU、I三项分别观测的误差均将导致ρ_i的误差。从误差理论可得：

地电场与电法勘探

式中m_K、m_ΔU和m_I分别是K、ΔU和I的均方相对误差。

一般情况下，要求m≤5%，

≤4%，因此，要求m_K≤3%。

在m_ΔU和m_I两项中，m_I通常是不大的，一般可小于±1.5%，在

中起主要作用的是m_ΔU。故必须注意提高观测ΔU_MN的精度。如采取克服干扰、消除漏电、改善接地条件，或适当提高供电电压等措施。生产实践表明，除可采取上述措施外，还有一些不易控制因素也影响到ΔU_MN的精度，如天晴日久和雨后刚晴，地表电阻率便不相同。因此为了保证总的观测精度，还对ΔU_MN的观测精度提出更严格的一些要求，如要求

≤3%。这样，即使有上述地表电阻率变化等因素存在，仍可使

小于4%。

K值的精度是由测地工作的精度决定的，常不引起物探人员的注意，但它最后却反映到物探数据ρ_s的观测中去。除在测地工作中采取保证措施外，打电极时，应认真打在点位上以减少误差。

⑵ 什么是电阻率法常用的装置有哪些

电阻率法（resistivity method）是根据岩石和矿石导电性的差别，研究地下岩、矿石电阻率变化，进行找矿勘探的一组方法。它是用直流电源通过导线经供电电极（A、B）向地下供电建立电场，经测量电极（M、N）将该电场引起的电位差△‰引入仪器进行测量。
常用的有电剖面法和电测深法

⑶ 常用电阻率法

为了取得良好地质效果，在电阻率法勘探中，常需根据不同地质任务和不同地电条件，采用不同的装置类型。所谓装置类型是指一定的电极排列形式。但由于电极移动方式的不同，在电阻率法中又有电阻率剖面法和电阻率测深法之分。

（一）电阻率剖面法（简称电剖面法）

在电剖面法中，目前我国常用的装置类型有如图2-1-2所示的几种。

由图可见，无论哪种装置类型，其共同特点是：用供电电极（A、B）向地下供电，同时在测量电极（M、N）间观测电位差（ΔU_MN），并算出视电阻率（ρ_s），各电极沿选定的测线同时（或仅测量电极）逐点向前移动和观测。电剖面法主要用来探查地下一定深度范围内的横向电性变化，以此解决多种地质问题。

图2-1-2 几种常用电阻率剖面法的装置类型示意图

1.二极装置（AM）

如图2-1-2（a）所示，这种装置的特点是，供电电极B和测量电极N均置于“无穷远”处接地。这里所指的“无穷远”具有相对概念，如对B极而言，若相对A极在M极产生的电位小到实际上可以忽略时，便可视B极为无穷远，对N极而言，若A极在N极产生的电位相对M极很小以至可以忽略时，便认为N极位于无穷远，并取那里的电位为零。因此，二极装置实际是一种测量电位的装置。

二极装置ρ_s的表示式为

其中

地电场与电法勘探

二极装置通常取AM中点作为观测结果的记录点。

2.三极装置（AMN）

如图2-1-2（b）所示，当只将供电电极B置于无穷远，而将AMN排列在一条直线上进行观测时，便称为三极装置。其ρ_s表示式为

其中

地电场与电法勘探

三极装置通常取MN中点作为观测结果的记录点。

地电场与电法勘探

于是

这时

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3.联合剖面装置AMN∞MNB

如图2-1-2（c）所示，它由两个三极装置联合组成，故称联合剖面装置。其中电源的负极置于无穷远（或称C极），电源的正极可接向A极，也可接向B极。其ρ_s表达式与三极装置相同，但应分别表示为

其中

地电场与电法勘探

当MN→0时，则表示为

这时

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4.对称四极装置（AMNB）

如图2-1-2（d）表示，这种装置的特点是AM=NB，记录点取在MN的中点。其ρ_s表达式为

地电场与电法勘探

其中

地电场与电法勘探

当MN→0时，则表示为

此时

这里

地电场与电法勘探

当取AM=MN=NB=a时，这种对称等距排列，被称为温纳（Wenner）装置。其装置系数为

地电场与电法勘探

5.偶极装置（ABMN）

如图2-1-2（e）所示，这种装置的电极排列特点是，供电电极AB和测量电极MN均采用偶极并分开有一定距离，由于四个电极都在一条直线上，故又称轴向偶极。其ρ_s表达式为

地电场与电法勘探

其中

地电场与电法勘探

如果取AB=MN，则

地电场与电法勘探

当令AB=MN=a，BN=na（n称为间隔系数，取正整数）时，则

地电场与电法勘探

偶极装置常取OO′中点为记录点（其中O为AB中点，O′为MN中点）。

偶极装置的电极距为

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6.中间梯度装置（MN）

如图2-1-2（f）所示，这种装置的特点是：供电电极AB的距离取得很大，且固定不动；测量电极MN在其中间三分之一地段逐点测量。记录点取在MN中点。其ρ_s表达式为

其中

地电场与电法勘探

此外，中间梯度装置还可在离开AB连线一定距离且平行AB的旁测线上

进行观测。其装置系数的一般表示式为

地电场与电法勘探

式中x为MN中点的横坐标位置，y为纵坐标位置；坐标原点取在AB中点处。

可见，当令（2-1-16）式中的y=0时，便得到主测线上中间梯度装置的K_MN表达式（2-1-15）。

除上述几种常用装置外，根据不同地质任务和不同地电条件，还可将电极排列成许多其他形式的装置类型，这里就不一一列举了。

图2-1-3 几种常用电测深法的装置类型示意图

（二）电阻率测深法（简称电测深法）

原则上讲电剖面法的各种装置（除中间梯度外）均可用于电测深中，但目前我国常用测深装置多为如图2-1-3 所示的对称四极和等比装置。由图可见，电测深法的特点是：供电电极（A、B）在测点（O）两侧沿相反方向向外移动，而测量电极（M、N）不动或与 AB保持一定比例地同时移动。电测深法主要用来探查地下不同深度范围内的垂向电性变化

1.对称四极测深装置

如图2-1-3（a）所示，这种装置的电极排列与上述对称四极剖面装置的排列相同，即AM=NB。并且视电阻率和装置系数的计算表达式也是相同的。

2.等比测深装置

如图2-1-3（b）所示，这种电极排列实际上也是对称四极，只是MN与AB保持一定比例地同时向两侧移动。目前常用的有C=其中 C=即 AM=MN=NB=a的装置，即前面所提到的温纳装置。它的视电阻率和装置系数的计算表达式也与前面的相同。

（三）常用电阻率法视电阻率表达式的关系

不难看出，以上所有由四个电极组成的装置类型（无论是电剖面还是电测深），实际上它们都是由两个三极装置组成的。因此三极和四极之间的视电阻率必然存在着一定的联系关系。

按ρ_s的一般计算公式，可写出：

因

故

地电场与电法勘探

又由于，故有关系：

地电场与电法勘探

在均匀介质情况下应有，于是

地电场与电法勘探

将（2-1-18）式代入（2-1-17）式，则有

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（2-1-19）式即为三极与四极之间的联系公式。对于对称四极装置而言，因K_A=K_B，故φ=1。于是（2-1-19）式简化为

地电场与电法勘探

（2-1-21）式表明，对称四极剖面法的值，恰等于联合剖面法的平均值。当有联合剖面法的曲线后，只需在二曲线的中点画一条曲线便为对称四极剖面法的。

由于偶极装置的MN极在AB极的外面，且B极与MN的距离比A极更近些，故有

地电场与电法勘探

按上述同理可得：

地电场与电法勘探

式中φ仍由（2-1-20）式表达。

三极与二极之间ρ_s也有一定联系关系。由于三极装置的ρ_s表达式为

它可写成

地电场与电法勘探

当将三极装置看作是由两个二极装置组成时，则因

地电场与电法勘探

代入（2-1-23）式则有

地电场与电法勘探

可见，尽管电阻率法的装置类型很多，但其间之视电阻率却有一定的内在联系，明确了上述各装置之间的关系，无论作理论计算或进行异常解释都是有用的。

⑷ 电阻率剖面法的应用

（一）电阻率法的仪器及装备

1.对电阻率法仪器的基本要求

为了便于观测和保证精度,要求供电电源输出稳定,电压连续可调,而对接收机则要求：

1）灵敏度高。仪器灵敏度越高,可测的ΔU_MN值越小。在ρ_s一定的条件下,ΔU_MN与I成正比。因此,提高仪器灵敏度可减小供电电流,有利于减轻电源重量和减少供电电极数目,并可用细的供电导线,从而使整个装备轻便。

2）抗干扰能力强。仪器要求对50Hz工业干扰信号和各种偶然干扰具有很强的拟制能力,以保证仪器的高灵敏度。

3）稳定性高。野外用的仪器要求能够适应各种气候条件,因此仪器应能在相当大的温度和湿度变化范围内保持性能稳定。

4）输入阻抗高。要使在野外接地条件改变的情况下仪器仍能保持所需精度,要求仪器具有较高的输入阻抗。

2.电阻率法的装备

除电测仪器外,野外工作中还需要有：供电电源、供电和测量电极、导线、线架和通信设备。供电电源常用90V电池箱、12V蓄电瓶或小型发电机。供电电极常用40～50cm长,直径为1～2cm的铁棒,一般制成锥形以便打入地下。测量电极用30～40cm长,直径为1～2cm的铜棒,也要制成锥形。用铜棒是因为铜较铁化学性质稳定些,可减少电位差测量中的干扰。导线与线架按工区条件、工作电流大小等因素选择电阻小、拉力大、重量轻、绝缘好、耐磨损的导线,为应用方便常常把导线绕于各式线架上。通信设备可采用对讲机。

（二）岩、矿石电阻率的测定及资料整理方法

1.岩、矿石电阻率的测定方法

不同岩、矿石电性参数的差异是布置电阻率法工作的前提,也是解释电阻率法资料的重要依据,因此,测定和掌握不同岩、矿石电阻率是电阻率法工作中不可缺少的部分,这项工作应贯穿于整个电阻率法测量工作过程中。

测定的方法可以概括为三类：露头法、标本法和测井法。这里仅介绍前两种方法。

（1）露头小四极法

对有天然露头或人工露头（如探槽、坑道）的岩石或矿体,用小四极法在露头上直接测定。测定时,可选择在露头较为平坦的地面上进行,既可单点观测,也可进行小极距测深或按一定距离做剖面观测,测定时应注意下面几点：

1）选择比较新鲜的、有平坦表面的岩石露头,其长度至少应为2

,宽度至少为1.5

；

2）选择两个相互垂直的方位布极,以了解岩石的非各向同性；

3）供电电极必须满足点电源要求；

4）配备附加电阻,需要时串入供电回路,以减小供电电流,或作为标准电阻以测定较小的供电电流值；

5）接地电阻过大时,可在电极下垫一小团浸透硫酸铜溶液的棉花球；

6）为提高所观测参数的可靠性,应进行重复观测,可改变电流或视情况稍加大极距进行测定；

7）测定时,除了记录观测数据外,还应记录测点号、位置及简略描述测点附近岩石的成分、结构、蚀变、矿化和含水性能。

（2）标本小四极法

标本法是在野外采集岩、矿石标本,在室内测定其性能的方法。与露头法相比,此法可比较深入、细致地研究岩、矿石的电学性质。但由于标本难以保持天然条件下的温度、湿度等,电阻率参数的真实性较差。在踏勘阶段或普查工作中,或者其他方法在取得电阻率资料受到限制的情况下,用标本法测定岩、矿石电阻率参数,以对各类岩石的电阻率做相对比较,还是有意义的。应该注意下列几点：

1）选择较平坦的标本面等距排列电极,

至多为标本长度的2/3,但不应超过标本的宽度；采集标本的体积尽量大些,一般应6cm×6cm×10cm；

2）为了了解岩石的非各向同性,应分别在不同方向布极观测；

3）电极应尽可能小；改善接地条件可在电极下垫一含硫酸铜溶液的小棉球,但其直径不应大于电极距的1/10长度；

4）干燥标本应浸水处理,测量前将水擦净；

5）以采用较短的供电时间为宜。

测定岩、矿石电性应有代表性,在测区内均匀分布。测定时,须记录测点编号、位置,并简述测点附近岩石的成分、结构、构造、蚀变、矿化和含水性能。

2.岩、矿石电阻率资料的整理方法

岩、矿石电阻率的数值在相当大的范围内变化。因此,在某一露头或某一标本所测得的电阻率值,并不能代表整个工区该种岩、矿石的电阻率值。为了对全工区各种岩、矿石电阻率值获得较全面的认识,必须在全工区各地段选择一些露头或采集一些标本测定其电阻率。即使是测定数量相当多,测定方法本身误差不大,所得结果仍然是很分散的,不易确定某种岩、矿石电阻率的数值,必须将测定结果加以统计整理。野外常用的表示方法有：绘制分布曲线、计算电阻率的几何平均值等。

（三）野外工作方法与技术

1.测区范围、测网与比例尺

根据任务书的要求及工区的地质、矿产和过去物探工作等情况,合理地确定测区范围。测区范围应包括整个被探测对象可能存在的地段,应保证探测结果轮廓完整,其周围应包括一定面积的“正常”地段。同时要照顾到测区边界整齐规则。如果测区边沿发现异常时,应根据需要扩大测区,将异常追索完整。

测线的方向应垂直被探测地质体的主要走向。如成矿受构造控制,测线应垂直构造的走向；成矿受岩性的控制,则应垂直岩层走向。当发现的异常走向与测线交角小于90°过多时,应垂直异常走向布置补充工作。

测网密度由被探测地质体的大小、埋深和工作性质来确定。普查时,至少要有1～2条测线穿过异常,每条测线上至少有3～5个测点在异常区；详查时,至少应有3～5条测线、5～10点/线穿过异常；精测工作的测网密度要求是：当再加密点线距时,异常基本特征不变。在野外施工发现了异常时,操作员根据情况加点、加线,以了解异常基本形态。

测网密度和比例尺说明物探工作的详细程度。一般将测线的实际距离缩小为图上1cm,此缩小比例即为相应的比例尺,因此物探图上线距都是1cm。

电法普查常用的测网为100m×50m、100m×20m；详查常用的测网为50m×20m、20m×10m。相应的比例尺为1：1万、1：5000和1：5000、1：2000。

测网的敷设均在电法测量工作开始前进行,通常以较高精度的基线控制测区和测线。为了保证绘图准确,基线应与附近国家三角点联测。电阻率法具体对测量精度的要求如下。

（1）测点平面位置的精度要求

测点平面位置存在误差时,展在图上后将使按测点绘制的物探曲线以及地质体形态产生畸变,与事实不符；而且物探图与地形图、地质图综合时将发生位移,因此规范规定,测点位置在图上最大误差为2mm。

（2）相邻点距和电极排列方向的精度要求

相邻点距和电极排列方向的误差,影响各电极之间的距离和方向,即影响ΔU和K值。但计算ρ_s时,K值采用无误差的标准值,于是计算出ρ_s带有误差,从而使ρ_s曲线带有假象,因此敷设测点必须满足一定的精度要求。

按规范规定：当点距小于或等于10m时,相邻点的测定极限误差不超过6%。当点距大于10m时,相邻点距的测定极限误差不超过4%,A、B、M、N应排列在一条直线上,方向差不超过5°。

2.电极距的选择

我们知道,勘探深度与电极距的大小有关,对于埋藏深度一定的勘探对象,若采用电极距过小,则电流达不到探测对象,因此视电阻率也就不反映所勘探的地质体；相反,采用的电极距过大,虽然电流流的深了,但对不同地质体不一定得到最明显的异常（有些形状的地质体存在最佳极距）,布置大极距工作时所需的装备也笨重,功效低,成本高,因此合理选用电极距是电剖面法野外工作的重要问题。

（1）联合剖面法极距的选择

对于联合剖面法的极距有供电电极距AO、BO（无穷远极）,测量电极距MN。一般对AO的选择,主要考虑勘探对象的形状和顶部埋深大小。对自然条件下遇到最多的脉状矿体,为得到比较明显的异常,就得选择最合适的极距（称最佳极距）,通过实验得出AO的大小应等于或大于三倍矿顶埋深,即

AO≥3H（H为矿顶埋深）

经过大量模拟实验还发现,对薄板状良导性矿体而言,只有当某一特定最佳极距时,才能观测到最明显的异常,比这一特定最佳电极距再小或再大均会使异常变得不明显,这个最佳极距为

AO＝12（L+D）

其中：L为矿脉沿走向的长度；D为矿脉向下延伸的长度；如果临近有不均匀体,还应使

P（P为矿体与不均匀体之间的距离）

（2）对称四级法极距的选择

实际工作中常用的数据如下：

AB＞（4～6）H

电法勘探技术

其中：H为矿顶埋深。复合四级剖面中,小极距A′B′主要反映浅部,大极距反映深部,两者的比值在两倍以上。

（3）中间梯度法电极距的选择

在保证观测质量可靠的前提下,供电电距AB应尽可能大,测量电极距 MN＝

AB,实际工作中为了跑极方便,一般均使MN等于测点距。

其理由如下：AB越大,电流分布越深越广,AB中部近似均匀的正常场范围就加深加大,有利于异常幅度加大,也使观测范围扩大了。这样不但使异常显示更明显,而且可以减小转移排列的次数,提高质量和效率。故选取极距时,还要使ΔU＞20ΔU_干扰,以保证观测质量。

3.质量检查及精度要求

原始资料的准确性是取得良好地质效果的重要前提。原始资料不可靠,就无法做出正确地分析和解释。所以在野外要做一定的检查观测,以衡量工作质量。

了解原始资料的准确性,可通过重复观测及系统检查观测两种方式进行。前者是操作员在进行野外基本观测的过程中,发现读数过小点、可疑点、突变点等情况,自己决定进行的,视工作需要而定,无一定的比例数规定。这种检查是在相同工作条件下的等精度重复测量。后者是根据工作情况、工作成果,在一个阶段内,为评价某测区总体工作质量而进行的独立检查观测（不同日期、不同操作员）,其工作量不应少于总工作量的5%,检查点应较均匀地分布在全测区,有异常的地段要重点检查。

两种检查观测的要求如下。

（1）重复观测

在采用改变供电电极接地条件或改变供电电源电压的办法,改变供电电流强度25%以上的情况下进行重复观测。重复观测的精度,按“相对误差”（δ）计算,即

电法勘探技术

式中：ρ_s为原始观测的视电阻率值；ρ′_s为重复观测的视电阻率值。两次观测的百分相对误差δ＜5%,认为是合格的。

两次观测不合格时,如有一次极距跑错,则作废之；如是同点位重复观测超差时,则应进行多次重复,并按二比一原则取数,参加平均的n次读数按以下公式衡量精度：

电法勘探技术

（2）系统检查观测

系统检查观测一般按照“均方相对误差”（M）衡量精度：

电法勘探技术

式中：Δρ_si为某一检查点上原始观测与检查观测的视电阻率差,即Δρ_si＝ρ_si－ρ′_si；

为检查观测与原始观测视电阻率的算术平均值,即

；n为检查观测的总点数。

均方相对误差M＜4%,认为质量是可靠的。个别点“相对误差”最大不超过“均方相对误差”的三倍。相对误差超过均方相对误差的点数,不得超过总检查点数的三分之一。

当遇到系统检查观测与原始观测曲线形态一致,但存在明显的系统误差时,应查明原因（例如,地表及浅部温度变化、仪器性能改变等）,允许在进行系统误差校正后,再进行均方相对误差或相对误差的计算。

当评价某工区工作质量时,除观测精度之外,还应考虑最小电位差小于0.5mV的不得超过总工作量的10%。

4.保证观测质量的措施

提高观测精度、保证观测质量的措施,主要包括提高信噪比、减小漏电影响、克服干扰、提高仪器的测量精度等方面。

（1）提高信噪比

可以通过加大电源功率和减小接地电阻来实现,因为电源功率不便改变,所以实际工作中主要通过减小接地电阻的办法来提高信噪比。

图1-35 计算半球形电极的接地电阻

所谓接地电阻,就是电流由电极分散流向岩石这个大导体所受的阻力。一个电极的接地电阻,是指从这个电极表面到无穷远之间的大地电阻。若电极是半球形,通过这个电极向电阻率为ρ的岩石中供电,电流呈辐射状流出。如图1-35所示。用求点电源电位公式的方法求出其电极的接地电阻为

电法勘探技术

若是棒状电极,其接地电阻为

电法勘探技术

式中；l为电极入土深度；r₀为电极半径；ρ为岩土电阻率。

由式（1-56）和式（1-57）可见：接地电阻与电极半径成反比,即电极半径越大接地电阻越小；棒状电极入土深度越大,接地电阻越小；而接地电阻与岩石电阻率则是成正比,即岩石电阻率越小,接地电阻越小。

由此可知减小接地电阻的办法是：一方面增大电极与岩土接触的表面积,通常是将电极打深一些,或者用n根电极并联,而n根电极并联后,总接地电阻降低为单根的1/n；另一方面是减小电极周围岩土的电阻率,通常是在电极处浇水,甚至浇盐水,或者在不影响电极位置误差情况下,尽量选择电阻率低的潮湿地方打电极。

（2）减小漏电影响

漏电可发生在供电线路（包括电源）、测量线路和仪器各部位。因为研究电场分布规律和特征时,测量的电位差只考虑AB两个点电源的贡献,在电场中只考虑MN两点间的电位之差。如果在供电线路上出现漏电点,则多出了供电点；若测量线路出现漏电点,测出来的就不是MN两点间的电位差,而是更多点间的电位差了,所以漏电将严重影响观测质量。

减小漏电的办法：对于供电线路,一方面减小漏电电流,采取措施保证供电导线和电源绝缘良好,另一方面减小漏电电位差,让供电线与测量线相隔一定距离；对于测量线路,一方面加大导线的漏电电阻,采取措施保证导线对地绝缘良好,另一方面减小测量电极接地电阻；对于仪器可用橡皮垫将仪器和人对地绝缘。

（3）克服干扰

野外常见的干扰,包括极化不稳、大地电流、游散电流和感应干扰等。电阻率法是观测人工电场作用下MN间产生的电位差,而实际测量时在测量电极间还会有这些干扰电位差叠加进来,从而影响观测质量。

极化不稳是当电极与土壤中的水溶液接触时产生的电极电位发生变化时,引起极化电位差随时间变化的现象。克服极化不稳的办法是：采用化学性质稳定的金属做测量电极,如采用铅电极就优于铜电极,甚至采用不极化电极；避免将电极打在流水或腐殖物中；加大电位差数值。

大地电流是存在于地壳中的一种随时间变化的电流,它随太阳的辐射强度和大气圈电离层的状况而变化,因而时大时小。减小其影响的方法：在大地电流弱的时间工作,如避开中午工作；垂直大地电流的主要方向布极；加大供电电流,即增大电位差,以压制干扰；进行多次观测多次叠加,合理取舍读数。

游散电流是从接地线流入地中的电流,由于用电量的大小和地点的变化,使得游散电流的电流密度大小和方向都随时在变化。减小游散电流影响的方法：采用50周滤波器,消除交流成分的干扰；其他与减小大地电流影响的方法类似。

电磁干扰是由电磁感应引起的一类干扰。包括测量导线摆动切割地磁场磁力线产生的感应电动势、供电线与测量线之间的感应、测量线与电线或通信电缆之间的感应。减小或克服感应的办法是：测量导线落地铺放；让供电线与测量线相隔一定距离；测量线与电线或通信电缆不要平行铺放。

（4）测量精度

对于仪器的测量精度,要满足仪器的技术指标,不符合要求的仪器不能投入生产。此外,为防止跑错极要经常对点号,以及按规范要求进行重复观测,也是提高观测精度、保证观测质量的措施。

5.资料整理与常用图件绘制

资料验收时出现下列情况的应予作废：采用不符合有关规范技术要求的仪器设备所取得的全部观测结果,观测过程中某些主要方法技术指标未达到规范或设计要求,而严重影响质量的观测结果；测线上相邻点距或电极距不能保证精度时取得的结果；系统检查观测精度未达到设计要求,当扩大检查工作量至20%时,仍达不到设计要求的全部观测结果；不能辨认的数据,记录欠完整无法被利用的观测数据,伪造的观测数据。

电法勘探的常用图件及基本要求：

（1）交通位置图

一般采用较小比例尺绘制。图的范围必须至少包括一个县级以上居民地。图上应绘出铁路、公路等交通干线。重要的居民地、水系、境界等地理要素以及物化探测区轮廓,主要地物,并须绘出地理坐标。交通位置图上的物化探测区轮廓和工作路线,要用最强一级线条表示、测区轮廓范围当最长边在图上小于2mm时,用直径2mm的圆形黑点表示。

（2）实际材料图

是主要基础图件。实际材料图的内容应包括测区的地理位置、测网和工作比例尺；三角点（或物控点）及其与基线联测关系,基线封闭回路与闭合差；各种固定标志埋设位置及各种异常查证工程位置；剖面及其编号、方法或装置代号、各种性质的测深点位置编号和拉线方向；总基点、供电极或“无穷远”极接地点等特殊位置；重要的电性标本或地质标本采集点位及编号,经系统检查观测的测线或测线段。

（3）电参数剖面图

选择电参数剖面图的绘图比例尺,应注意使基本点距在该比例尺剖面图上为2～10mm,地形线的高程比例尺也服从这个原则,只有在特殊目的时,高程比例尺才允许放大；参数比例尺的大小,一般根据参数观测精度、异常特点,异常背景地段的干扰水平来选择合适的算术比例尺或对数比例尺,通常要将背景地段由观测误差引起的曲线跳动压缩在1mm以内,当异常幅度很大但又要突出弱异常时,可采用对数比例尺表示。

（4）综合剖面图

应包括下列内容：地形线、地质剖面和探矿工程；各种装置、极距的电剖面成果资料、电极接地点及测深点位置；其他物化探成果；解释推断成果、建议的异常查证工程。（5）剖面平面图

便于对比不同剖面的异常和研究异常的平面分布特点。确定剖面平面图的比例尺时应注意下列几点：剖面平面图的绘制比例尺常等于工作比例尺,有特殊需要时可以变换比例尺成图,但必须使基本点距在该比例尺的剖面平面图中为2～10mm,线距为10～40mm；选择的参数比例尺,应能较好地反映出有意义异常的细节,但应不使曲线过多重叠以致相互混淆。

同一测区的电参数,应尽可能采用一种比例尺绘图。当只用一种参数比例尺不能清晰地反映异常特点时,才允许采用另一种辅助比例尺对局部图域予以补充。辅助比例尺表示的图域应连续地占有一定图面,否则只能以角图或插图的形式表示。

（6）等值线平面图

能清晰地表现异常的平面分布,便于平面地质资料和其他物、化探资料进行综合对比。勾绘等值线时,应结合测区的地质图；同时考虑观测精度和存在的干扰电平。此外,还应酌情取舍误差范围内的个别数据,以便勾绘的等值线光滑。

（7）推断成果图

是一套全面反映地质成果的完整图件。它以推断平面图为主体,综合了推断剖面图和若干计算曲线内容,集中反映推断的地质结论和工作建议。该图应在认真研究,反复解释推断的基础上逐一完成。当测区的研究程度较低时,可只拟编推断剖面图。

6.应用实例

（1）联合剖面法的应用实例图1-36是某工区联合剖面法视电阻率剖面平面图。根据各条测线上

和

两条曲线正交点的连线,可以追索低阻体（断层）的延伸范围。而两条ρ_s曲线反交点的连线（双虚线）则反映了高阻岩脉的延伸情况。图中点线是高阻岩体与低阻岩体的接触界线。

图1-36 某工区联合剖面法ρ_s剖面平面图

1—测线；2—基线；3—测点号/测线号；4—ρ_s曲线；5—正、反交点；6—低阻正交点异常轴；7—高阻带；8—高、低阻岩性接触界线

（2）对称四级法的应用实例在地质填图中的应用。某地需查明基岩起伏情况以便为工程地质提供有用资料,因而采用复合对称四极装置进行测量,结果示于图1-37。该区浮土覆盖层为低阻,厚度约为20～40m,根据按覆盖层平均厚度选择电极距的原则,选择A′B′＝40m,AB＝180m。由图可见,大极距的ρ_s曲线主要反映深部基岩（花岗岩）的起伏,同时对浅部不均匀体亦有反映；小极距的ρ_s曲线反映了浅部覆盖层中高阻不均匀体（卵石）的存在,且为大极距ρ_s曲线中部高阻异常的正确解释提供了依据。

图1-37 用复合对称四极剖面法探测基岩起伏的实测剖面曲线

1—覆盖层；2—卵石；3—花岗岩

在水文地质工作中的应用。某地古河道两侧以及下部均由砂黏土组成,电阻率较低,古河床中充填有高阻的砂卵石。在该区用AB＝200 m,MN＝20 m的对称四极剖面法开展追索古河道的面积性测量,结果示于图1-38。由图中所示各剖面

极大值点连线,可清楚地看出古河道的走向及分支。根据各剖面曲线拐点坐标的连线勾绘出的异常范围,还可大致估计古河道的宽度及其沿走向的变化。

在地热勘查中的应用。电阻率法是用来寻找导热、储热构造,圈定地热田分布范围最常用的物探方法。地下水是由地表水补给的,进入地下的冷水在深处受放射性能或高温岩体的加热,其密度和黏滞性减小,离子活动性加大,从而使水的矿化度增加,电阻率下降。

图1-38 对称四极剖面法追索古河道的剖面平面图

图1-39 邓屋地热田联合剖面法剖面平面图

1—ρ_s曲线；2—钻孔；3—热水出露断裂（ρ_s＜200Ω·m的低阻带）；4—热水分布范围（ρ_s为200～300Ω·m的低阻区）

图1-39为邓屋地热田电法勘探成果。该地热田覆盖层厚度为10～20m,基岩岩性为花岗岩。通过联合剖面测量,在其剖面平面图上反映出一个东西长约1000m、南北宽约500m的低阻区。区内视电阻率为200～300Ω·m,而在区外测得的视电阻率平均值为600Ω·m。

结合区内热异常现象进行分析,认为该低阻区为地下热田的反映。在低阻区内由南到北还显示出三条大体呈东西向展布、视电阻率低于200Ω·m的低阻带,推测为断裂破碎带构成的地下热水通道。在南面低阻带上打的验证孔ZK57于60m深处见到破碎带,热水喷出地表达4m多高。经验证对比证明,这三条低阻带与三条沿东西向断裂分布的高温带相吻合。

（3）中间梯度法的应用实例

中间梯度法是用于追索陡立高阻脉状体的有效方法。由于许多热液型矿床与高阻岩脉在成因或空间上有密切关系,因此追索高阻岩脉便具有直接找矿意义。

中梯法的供电电极距（AB）很大,通常为几百米到几千米。因为AB越大,均匀电流场的分布范围越宽,因此测量范围越大。在主剖面上,一般可测区段为其中部的（1/2～1/3）AB,在平行于主剖面的旁侧剖面上,其与主剖面的最大垂直距离不应超过AB/6。由于中梯法布置一次供电电极,可同时测数条测线,因此,该法生产效率较高。

图1-40 石英脉型铅锌矿上中间梯度法ρ_s平面剖面图

1—已知石英脉；2—新圈定的石英脉

AB＝600m；MN＝10m

追索含铅锌矿的高阻石英脉。我国某一铅锌矿产于穿插在中生代花岗岩内的石英脉中。由于风化后的花岗岩疏松层含水,其电阻率较低（一般为100Ω·m）,而不易风化的石英脉电阻率则高达103～105Ω·m,其产状近于直立,沿走向方向延伸约数百米。图1-40为该矿上中梯法的ρ_s平面剖面图。由图可见,由于浮土及围岩中的电阻率不均匀性反映较明显,曲线出现锯齿状跳跃,因此仅根据一条剖面曲线推测石英脉的位置较困难。但若依据已知石英脉上的异常特点,通过对比相邻测线上的ρ_s曲线特征,即可追踪异常走向和推断引起异常的地质原因。该区运用上述方法,追索出了数条有意义的异常带,图中2号异常带,即是一条新圈定的石英脉。

⑸ 高密度电阻率法

3.3.6.1 方法简介

高密度电阻率法，是近几年才开发使用的一种新装置，是一种阵列式勘探方法。具有成本低、效率高、信息量丰富、分辨率高、解释方便等优点。

3.3.6.1.1 基本原理

是以地下岩(矿)石的电阻率差异为基础，研究在供电电场作用下地下传导电流的分布规律，从而达到勘探地质体的目的。野外测量时将全部电极(几十至上百根)一次性布设于测点上，然后通过程控多路电极转换器选择不同的电极组合方式和不同的极距间隔，从而完成野外数据的快速采集，测量结果送入微机后，即可对数据进行处理并给出关于地电断面的各种图示结果。

3.3.6.1.2 应用范围及适用条件

常用于探查洞穴、岩溶破碎带、隐伏断层、地下暗河通道及基底起伏情况。

被探测的目标体与围岩电性差异明显并有一定的宽度和延伸长度，视电阻率异常能从干扰背景中分辨。覆盖层薄，地形无剧烈变化。目的层上方无极低、极高的电阻率屏蔽层，无严重的工业游散电流和大地电流干扰。

3.3.6.1.3 工作布置原则与观测方法

测线应尽量垂直于勘查对象的走向，并尽可能避免或减小地形影响和其他干扰因素的影响。极距的选择要保证最大隔离系数AB/2大于勘探目标埋深的1.5倍。

常采用的电位电极系有温纳四极(α)、偶极(β)、微分(γ)、联合三级四种排列装置。

3.3.6.1.4 资料整理及成果解释

通过微机对输入的观测结果进行统计、滤波、正反演模拟计算后，形成视电阻率参数的等值线断面图及灰度图，结合水文地质条件，编制推断解释成果图。

成果解释时，要了解当地的地质及物性特征，充分研究已知点异常特征，从已知到未知进行解释。以定性解释为主，正确区分正常场和异常场，确定异常性质，阐明异常的地质因素，最终作出地质推断解释。

3.3.6.2 试验情况

实验工作布置在天然出露的岩溶水源地皮家寨工区，目的是探查皮家寨泉点与北部坝心泉点岩溶地下水径流管道位置，了解工区内盖层结构、土洞发育情况，盖层与基底界面起伏情况等，共布置了12条剖面，总长7995m，工作布置见图3-16。工作结果经16个钻孔的验证，推测的地表粘土层厚度与钻孔验证的厚度相接近，推断的岩溶发育带均已见水，吻合性较好。

本次试验使用WDJD-2型多功能数字激电仪、WDZJ-1多路电极转换器，装置选择温纳装置α和α2排列，点距5～10m，电极距10m。

3.3.6.3 主要成果

根据测区内地层岩性特征及以往电性测定结果，水体 ρ_S=12～20Ω·m，平均15Ω·m；红土(干燥)ρ_S=80～150Ω·m，平均120Ω·m；红土(潮湿)ρ_S=15～30Ω·m，平均20Ω·m；白云岩(完整)ρ_S=2400～4200Ω·m，平均3620Ω·m。可见地表粘土层、岩溶破碎带及粉砂质泥岩均为低阻体，完整灰岩为高阻体。

施测结果，以皮家寨泉点南部18线为界，南北电性层差异明显(图3-17)，南部视电阻率断面成层状分布，电性层结构稳定，推断岩溶不发育、岩石较完整；北部视电阻率断面横向变化大，高低阻相间排列，显示出电性层结构变化复杂、不稳定，岩溶较为发育。

经钻孔验证，北部岩溶发育强烈，岩心破碎，RQD小于40%，以溶隙、溶孔、溶洞为主，钻孔遇洞率76.9%，溶洞直径一般0.2～1.5m，最大4.7m，粘土半充填，并且越向上游岩溶的成层性越明显；大泉南段岩溶发育相对较弱，岩心完整，RQD 为63%～77%，以溶隙为主，部分为粘土充填，钻孔遇洞率66.7%，溶洞少而小，一般直径0.2m左右，最大0.6m，形成一条弱透水的隔水带。

图3-16 泸西小江流域皮家寨工区高密度电法工作布置及物探推断成果图

1—电法剖面及测线号；2—推断地下水径流管道；3—验证钻孔；4—上升泉，流量(L/s)

图3-17 泸西小江流域皮家寨工区高密度电法视电阻率剖面图

综合分析认为皮家寨工区，盆地覆盖层厚度中部深，东西两侧逐渐变浅，无局部突变现象，结构均一，浅部无洞穴发育。泉点附近存在多个强径流带，可分为南北向四条，大致沿90、120、140、160号点附近，东侧管道向南延伸，其他三条均向皮家寨大泉汇集，强径流带埋深约10～30m。

该区实施了16个验证钻孔，推测的地表粘土层厚度与钻孔验证的厚度相接近，最大误差4.2m，最小仅0.1m。推断的岩溶发育带经钻孔验证均已见水，如38线100号点附近推测地下2～40m为强岩溶发育带，经99号点ZK6号钻孔验证，0～2.1m为红粘土；2.1～20.8m为灰岩，其中6.8～7.2m为粘土充填的溶洞，12m见无充填的溶洞，27～35m见溶孔；35.1m以下为白云岩，多见溶孔及溶蚀面。2.1～40.1m，岩溶发育，富水性强，与推断结果吻合。

综合分析研究视电阻率剖面成果及钻孔资料得出：浅部粘土、砂质层，视电阻率值ρ_S小于70Ω·m，破碎含水的灰岩层，视电阻率值在50～400Ω·m之间。当溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填时，电性特征是一致的，如ZK13号，粘土层厚13.79m，视电阻率断面图中反映的是ρ_S小于50Ω·m的低阻带，13.79～30.12m为泥质充填的灰岩破碎带，富水性差，对应的视电阻率剖面ρ_S值为50～200Ω·m。

3.3.6.4 结论

综上所述，高密度视电阻率测深，基本查明了该区70m以内电性层分布情况，划分了岩溶发育带，推断了岩溶管道位置，提出18线以南岩体相对较完整，是束流调压壅水工程较为理想之地，为该工程的实施提供了重要依据。

根据测区实测剖面反演的视电阻率结果，结合验证钻孔资料，得出了不同岩层的视电阻率参数值的变化范围，地表粘土、砂质层视电阻率值ρ_S=10～70Ω·m，破碎含水的灰岩层，视电阻率值一般在100～400Ω·m之间。当溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填时，均反映为低阻电性特征。

高密度电阻率法对埋深不大的岩溶地下水探测效果较好，工作效率高，但同样无法区分泥质或水充填的岩溶低阻层，与核磁共振方法配合可有效地解决岩溶的富水性。

⑹ 高密度电阻率法的实际应用

（一）主要仪器设备

高密度电阻率法为了实现跑极和数据采集自动化，除测量主机和电极外，还需要配有多道电极转换器、多芯电缆和微处理机。以往国内用的高密度电阻率仪多为电缆芯数与电极道数相同的连接方式，如对60 道电极而言，则需配上12 芯的电缆5 根。若扩展到100道以上，则需要的电缆根数更多，因此影响了工作效率。为了克服这一问题，近年来有人研制出一种所谓分布式智能化测量系统。即用一根10 芯电缆可覆盖所有电极通道（最大可覆盖240 道），并且电极通道转换、测量和数据处理等工作均由笔记本式PC 机完成，实现了工作方式选择、参数设置、数据处理及资料解释等的自动化、智能化（董浩斌，王传雷，1997）。

（二）应用实例

实践证明，高密度电阻率法是一种多快好省的勘探方法，在地基勘察、坝基选线、水库或堤坝查漏、地裂缝探测、岩溶塌陷及采空区调查等方面，均能发挥重要作用，并取得了良好效果。现举一寻找含水破碎带的实例如下（葛如冰等，2003）。

广东省鹤山市某单位拟在新建场区寻找地下水，以供生产之用，单井涌水量要求超过100m³/d。采用高密度电阻率法查找区内基岩中的含水破碎带，为钻探成井提供井位。由地质勘察资料知，场地覆盖层由素填土、淤泥质土、软塑状粉质粘土、可塑粉质粘土、粉土等组成，厚度为0～25m，下伏基岩为强～中风化细粒花岗岩。基岩（花岗岩）的风化带较发育，赋存有裂隙水，属块状岩类裂隙水。这类含水层在不同地点单井水量会有明显的差异。如能找到其中的断层破碎带或基岩中的局部低阻带，则成井希望较大。现场工作采用温纳装置，电极间距5m，最大AB距为240m，解释深度取AB/3。图2⁃1⁃73是其中一条测线上的电阻率等值线断面图，从图中可以看出：在工区中间有一条明显的高低阻接触带（在其他平行测线上均有此反映），倾向东，以此带为界，西部电阻较高，基岩埋深较浅；东部电阻较低，基岩埋深较大。这与地质钻探资料一致。结合场地平整前的地形图可知，场地西部原为一小山头，东部低凹，中间有一条小冲沟经过，从区域构造图中也可看出场地不远处有区域断裂构造。由此推断本场地电阻率断面图中的高低阻接触带为断层破碎带。据此提供钻井井位，成井后，出水量为159m³/d。

图2⁃1⁃73 鹤山市某公司1—1′测线视电阻率断面等值线图

图中数值单位Ω·m

⑺ 电阻率法的常用电极装置类型

供电电极、测量电极的排列形式和移动方式称为电极装置（简称装置）。

在电法勘查中，为了解决不同的地质、环境问题，常采用不同的装置。目前常用的电阻率装置类型有电阻率剖面法和电阻率测深法。

电阻率剖面法简称为电剖面法。它包括许多分支装置：二极装置、三极装置、联合剖面装置、对称四极装置和偶极装置等。这些装置的共同特点是装置形式（电极排列方式）和装置大小在工作过程中始终保持不变，将整个装置同时沿着测线移动，逐点观测电位差ΔU、供电电流I，并计算出视电阻率ρ_S。ρ_S随测点位置的变化曲线——ρ_S剖面曲线是地下一定深度内沿观测剖面水平方向地电断面特征的反映。

电阻率测深法简称电测深法。电测深法的电极排列方式也有许多种，应用最多的是对称四极测深法。其视电阻率ρ_S的表示式与对称四极剖面法相同。

电测深法的装置特点是保持测量电极MN的位置固定，在依次增大供电电极距的同时，逐次进行观测。但是，在实际工作中，由于AB极距不断加大，若MN的距离始终保持不变，则ΔU将逐渐减小，以至于无法观测。因此，随着AB极距的加大，需要适当地加大MN距离，以保证顺利进行观测。通常要求满足以下条件

环境地球物理学概论

视电阻率随供电电极距变化的曲线——ρ_S电测深曲线反映了地下不同电性的岩层随深度的分布情况。

⑻ 测量电阻丝的电阻率的实验原理和实验步骤

【实验目的】
1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法；
2．掌握螺旋测微器的使用和读数方法；
3．会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率．
【实验原理】
1．螺旋测微器
(1)构造：如图7－3－1所示是常用的螺旋测微器．它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上．旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上．
(2)原理：测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm.即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．
(3)读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．
测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)
如图7－3－2所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.
(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．
(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．
不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，
(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.
(3)两种电路的选择
①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压值、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．简单概括为“大内偏大，小外偏小”
③实验试探法：按图7－3－4接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．
4．电阻率的测定原理
把金属丝接入图7－3－5所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流
【实验器材】
被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干．
【实验步骤】
1．用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值．
2．按图7－3－6所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路．
3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.
4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开电键S，求出导线电阻Rx的平均值．
5．整理仪器．
二、误差分析
1．金属丝直径、长度的测量带来误差．
2．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，
3．通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差．

⑼ 　电阻率法测井

14.1.1基本原理

电阻率法测井是以研究介质导电性为物理基础的一系列方法，包括视电阻率测井、感应测井、侧向测井等。其基本理论是通过在钻孔中建立直流（或交流）电场，测量沿井轴分布的不同两点之间的电位差（或电动势）来求取地层的电阻率值。根据电阻率曲线形态划分地层，确定其厚度，定量地确定地层的电阻率和孔隙度等。

14.1.2观测方法

在钻孔中放置某类装置的电极系，该电极系一般包括供电电极（或发射线圈）、测量电极（或接收线圈）及相应的电子线路等部分。通过供电电极（或发射线圈）向井孔地层通入电流产生电场，记录测量电极（或接收线圈）之间的电位差（或电动势）。电极系沿着钻孔从井底向上以一定的速度移动，就可测出钻孔整个剖面地层之间的电阻率值。

14.1.2.1视电阻率测井

视电阻率测井的测量原理见图14-1,A为供电电极，B为位于地面的另一供电电极，M、N为测量电极。通过供电电路将强度为I的电流供入A电极，在地下介质中形成一个稳定的电流场，利用电位差计测量MN电极之间的电位差，求取地层的电阻率值。

电极系各电极之间的距离一般根据不同的地区、不同介质通过实验方法确定，以异常曲线清晰，不漏层为目的。电极系一般分为梯度电极系和电位电极系两类。梯度电极系是指供电电极A与M电极之间的距离大于MN之间的距离，其记录点为AM之中点；电位电极系指供电电极 A与M电极之间的距离小于MN之间的距离，其记录点为MN之中点。

14.1.2.2感应测井

感应测井的井下仪器中装有高频发射线圈和接收线圈。高频发射线圈发射高频交变电流引起邻近地层产生涡流，大部分涡流被聚集在一定直径外，涡流强度同原状地层的电导率成正比。涡流在接收线圈中引起的电动势可用来确定地层电导率及其倒数——电阻率。感应测井的测量原理见图14-2。

图14-1视电阻率测井的测量原理

由于感应测井实际测量的是电导率而不是电阻率，因此一般用于具有高孔隙度的地层剖面中。

14.1.2.3侧向测井

侧向测井的井下仪器部分装有中心电极，与其紧邻的是两个屏蔽电极。由中心电极发出固定强度的供电电流，两个紧邻的屏蔽电极的供电电流可以调节，以便使屏蔽电极与中心电极之间的电位差为零。因此，中心电极的电流被限制在一个薄层中，辐射状地流入周围的地层，像一个“电流盘”，盘的厚度由屏蔽电极间距所决定。在中心电极侧向上任意距离上的电流密度反比于这个距离乘以间距。在辐射方向进入地层的电流盘中的电位降，由远处回路电极所控制，因此可以推导出一个视电阻率值。其原理见图14-3。

图14-2感应测井的测量原理

图14-3侧向测井的测量原理

14.1.3技术要求

（1）对所采用的仪器进行检查、校验和标定工作，确保仪器性能良好。

（2）深度比例选择为1∶50，便于对厚度较小的目的层进行定性、定量解释。

（3）横向比例采用整数比例尺，且全区一致，尽量使全部或部分地层反映清楚，超格曲线应作补测。

（4）测井速度应根据仪器延时参数及测量精度要求而定，一般提升速度限值为1000m/h。

（5）电缆的标记：①电缆上必须标记准确、明显、牢固的深度记号，记号的标准间距规定为10m，特别是零记号上方应有特殊警告记号；②在钻孔中提升标记电缆时要挂上相当于井下仪器重量的挂锤。

（6）对电极的一般要求：①下井前电极要用细砂布擦净；②地面电极应接地良好，并远离电力干扰。

（7）测量曲线的基本要求：①测井曲线深度记号必须清楚易辨，起止记号不得漏记，不得连续漏记两个或两个以上的记号；②测井曲线的首尾必须记录有零（基）线，首尾零（基）线的偏移不大于2mm；③原始记录应准确、齐全、清晰；④曲线线迹清楚，多道记录时，曲线应能互相区别，时间、深度记号清楚齐全；⑤当曲线出现断记和畸变现象时，必须在井场查明原因，采取有效措施后重新记录；⑥当曲线出现负值或在套管中检查不回零时必须找出原因，若为漏电、干扰引起，则需排除故障后重新测量。

（8）视电阻率测井进行标准测井时，应使梯度和电位测井曲线能兼顾分层定厚和估算渗透层及其侵入带的真电阻率。

14.1.4成果的表达形式

电阻率测井的成果表达形式为地层电阻率随深度变化的坐标曲线，横坐标代表电阻率值的大小，横向比例以Ωm/cm标注；纵坐标代表深度，一般以m为单位进行标注。在测井曲线的顶部应表明电极系的排列及供电电流的大小、纵向比例以及相关的参数，曲线的左侧画出资料解释的地层岩性柱状图，曲线下侧标出图例及责任栏。

14.1.5资料解释原则

14.1.5.1视电阻率测井

（1）电阻率的大小是地层划分的基本依据，而影响电阻率的主要因素有：岩性颗粒的大小、岩石破碎程度、地下水矿化度等。一般来讲，粗颗粒、致密或完整的岩石、低矿化度的地下水均反映为高阻，反之，则为低阻。据此，可以进行地层岩性的划分。

（2）地层厚度的确定：电位电极系电阻率曲线对于岩层中心是对称的，梯度电极系电阻率曲线则不对称。在电位电极系电阻率曲线上，厚岩层的界面与电阻率曲线拐点最大值位置相对应；在梯度电极系电阻率曲线上，厚岩层的顶、底界面则与电阻率的极值位置相对应。据此，可以利用电阻率曲线来确定厚岩层顶、底界面的位置。

14.1.5.2感应测井

（1）上下围岩电导率相同的单一岩层的感应测井曲线是对称的，正对岩层处视电导率增大，但是随着厚度的变化，曲线的幅度随地层厚度的增大而增大。当厚度大于5m以上，岩层的视电导率接近真电导率，而且曲线的半幅度点为地层的界面点。

（2）上下围岩电导率不同的单一岩层的感应测井曲线，当岩层厚度大于2m时，曲线呈台阶状，可按地层中点的视电导率取值，用半幅点分层；当岩层厚度小于lm时，曲线在地层处呈倾斜状，读值和分层都比较困难。

14.1.5.3侧向测井

侧向测井目前以三电极应用较多，简述如下。

（1）三侧向电阻率曲线的形态与短电极距电位电极系电阻率曲线相似。对着高电阻率岩层，三侧向电阻率值增大，当上下围岩电阻率相等时，电阻率曲线将对称于岩层中部。

（2）从围岩到岩层电阻率曲线升高，而其上升的陡度则与主电极长度有关，主电极长度越短陡度越大，岩层界面与电阻率曲线开始急剧上升点的位置相对应。

（3）极大值是岩层三侧向电阻率曲线的重要特征值，除电极系长度接近岩层厚度的情况外，电阻率极大值一般位于岩层的中部，当岩层厚度大于电极系长度的一半和小于电极系长度的两倍时，对着岩层中部的电阻率值有所降低，出现两个电阻率极大值，他们的位置向界面位移。当岩层厚度等于电极系长度时，岩层中点的电阻率出现极小，在高电阻率层情况下，该极小值比极大值要小8%～10%，在厚层中电阻率极大值接近岩层电阻率值。

14.1.6仪器设备

电阻率法测井仪器设备见表14-1。

表14-1测井仪器一览表