电法勘探基本理论-电阻率法

1.3电阻率测深法电阻率测深法(简称电测深)是常用来探明水平(或近似水平)层状岩石在地下分布情况的一种电阻率法。

该法是在同一测点上逐次扩大电极距，观测垂直方向由浅到深的视电阻率变化情况，通过分析电测深曲线来了解测点下部沿垂向变化的地质情况。

与电阻率剖面法相比，电阻率测深法用于了解该测点地下介质电阻率的垂向变化，而电阻率电阻率剖面法是了解沿测线方向地下介质电阻率的横向变化。

这两种方法相辅相成，使电阻率法成为一种能够详细研究地质构造的空间分布状态的方法。

电测深法有不同的装置类型，如三电极测深、对称四极电测深、偶极电测深和五极纵轴测深等。

本节主要讨论应用最广泛的对称四极电测深法。

图1.4.7 对称四极电测深装置1.3.1水平地层上的视电阻率曲线一、水平层状大地上点电流源场的解如图所示，假定地面是水平的，在地面以下有n 层水平层状地层，各层电阻率分别为1ρ、2ρ……n ρ；厚度分别为h 1、h 2、 ……h n-1；每层到地面的距离为H 1、H 2、……H n-1、H n =∞。

在A 点有一点电流源供电，其电流为I 。

引用柱坐标系，将原点设在A 点，Z 轴垂直向下，由于问题的解对Z 轴有对称性，与Φ无关，故电位分布满足如下形式的拉普拉斯方程图1.6.1 多层水平地层012222=∂∂+∂∂+∂∂zUr U r r U （1.6.1） 及如下边界条件：（1）除源点A 外，在空间各处电位应是有限和连续的，在无穷远处电位为零； （2）在岩层分界面处，电位是连续的，即11ii ii z H z H U U ++=== (1,2,21i n =⋅⋅⋅- (1.6.2)（3）在岩层分界处，电流密度法向分量是连续的，即Hiz Hiz zU zU i i i i ==∂∂=∂∂++1111ρρ (1,2,21i n =⋅⋅⋅-(1.6.3)（4）在地表处，由于空气不导电，电流密度法向分量为零010=∂∂=z zU ii ρ (1.6.4)此种边界条件下，方程有解析解。

­11­第二章 电阻率法基本理论在地球表面，除了存在大地电场和自然电场外，我们还可以通过电极向地下供 直流电以建立稳定电场，然后测量电极附近的电场分布。

由于此电场与地下介质的 性质及分布有关，因而可以据此研究地下介质的分布状态及变化规律，这类方法称 为直流电法。

直流电法中以岩、矿石电阻率差异为基础，通过研究稳定电场在地下 半空间的分布规律来寻找矿产或解决其它地质问题的方法，称为电阻率法。

1.2.1 稳定电流场一、 稳定电流场的基本定律导电介质中的稳定电流场遵守欧姆定律及克希霍夫定律等基本定律。

这些定律 又分为积分形式和微分形式。

电法勘探中，由于电流呈不规则三度分布，故必须应 用这些定律的微分形式。

1．欧姆定律一段均匀导体上的电流强度 I 与这段导体两端的电位差ΔU 成正比，而与其电 阻成反比，即R UI D = （1.2.1）这就是宏观形式的欧姆定律，其应用条件是，这段均匀导体的横截面内，电流密度 是均匀的。

欧姆定律的微分形式是： 导电介质中任意一点的电流密度矢量 j ， 其方向与该点 的电场强度矢量 E 一致，其大小与电场强度成正比，而与该点电阻率ρ成反比，即rE j = （1.2.2） 此公式适合于任何形状的不均匀导电介质和电流密度不均匀分布的情况。

2．克希霍夫定律根据电磁场理论中的电荷守恒定律，由任何闭合面流出的电流，应等于该面内 电荷（q ）的减少率，即ò ¶ ¶ =× t q dS j （1.2.3）上式即为电流连续性方程的一般形式 对于稳定电流场，由于空间各处的电荷分布不随时间改变，故有0 = ¶ ¶ tq 因此（1.2.3）式变为­12 ­ò = × 0dS j （1.2.4） 这就是克希霍夫定律的积分形式，它表明在稳定电流场中的任何一个闭合面内，没 有正、负电荷的积累，即电流是连续的。

第一章电阻率法1、哪些因素对岩石电阻率有影响，其中哪些因素影响比较重要？⑴矿物成分、含量及结构金属矿物含量↑，电阻率↓结构：侵染状＞细脉状⑵岩矿石的孔隙度、湿度孔隙度↑，含水量↑ ，电阻率↓风化带、破碎带，含水量↑，电阻率↓⑶水溶液矿化度矿化度↑ ，电阻率↓⑷温度温度T↑，溶解度↑，离子活性↑，电阻率↓结冰时，电阻率↑⑸压力压力↑ ，孔隙度↓ ，电阻率↑超过压力极限，岩石破碎，电阻率↓⑹构造层的问题这种层状构造岩石的电阻率，则具有非各向同性，即岩层理方向的电阻率小于垂直岩层理方向的电阻率主要影响因素为岩石的孔隙度，含水性及水的矿化度。

当岩石含金属矿物、碳质和粘土等良导性矿物时，矿物成分对电阻率的影响明显。

2、岩石结构和构造如何影响岩石的电阻率？岩、矿石中某种组成部分对整体岩、矿石电阻率影响的大小，主要决定于它们的连通情况：连通者起的作用大，孤立者起的作用小。

例如，浸染状金属矿石，胶结物多为彼此连通的造岩矿物，故整个矿石表现为高阻电性；又如含水砂岩，其胶结物为彼此相连、导电性好的孔隙水，故含水砂岩的电阻率通常低于一般岩石的电阻率。

3、岩石电阻率的分布规律？1、质地致密、孔隙度低的火成岩、变质岩和沉积岩中的灰岩、白云岩、砾岩电阻率最高，其变化范围大约在；大多数沉积岩因为具有中等孔隙度，因而也具有中等电阻率，大约在数百左右；孔隙度比较高、又富含粘土矿物的第四系粘土、页岩、泥岩的电阻率比较低，一般在；致密硫化矿体、海水、石墨的电阻率最低，仅有。

2、同类岩石的电阻率并不完全相同，而是有一两个数量级的相当大的变化范围。

3、不同类型岩石的电阻率变化范围往往相互重叠。

103~10510~10210-2~10、列举求解稳定电流场电位时的边界条件。

、何谓电阻率，何谓视电阻率，说明它们的异同。

当地表不水平或者地下电阻率分布不均匀时（存在两种或者两种以上介质），仍然采用均匀介质中的供10.根据地下电流场变化规律，定性分析三级装置B‐MN在过直立接触面时的视电阻率曲线。

电阻率法电阻率法1、电阻率法是以地壳中岩⽯的导电性差异为基础，通过观测与研究⼈⼯建⽴的地中稳定直流或者脉动电场，按某种极距的装置形式沿测线逐点观测，研究某⼀深度范围内岩（矿）⽯沿⽔平⽅向电阻率变化，以查明矿产资源和研究有关地质问题的⼀组直流电发勘探⽅法。

2、电阻率剖⾯法的应⽤主要在于：填图、追索断层破碎带、确定基岩起伏，追索各种⾼低阻陡倾斜地电体及接触⾯、查岩溶发育带。

3、电阻率装置如下：1、⼆级装置（AM）如图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。

⽆穷远是相对概念，若B极在M点产⽣的电位或A极在N点所产⽣的电位相对于A极在M点所产⽣的电位可以忽略不计时，便可以认为B极或N极位于“⽆穷远”。

因此，⼆极装置实际上时⼀种测量电位的装置。

⼀般OB、ON>10AM，且OB，ON>5 倍的剖⾯长度。

观测结果记录点O⼀般为AM中点。

2、三级装置（AMN）如图；将电极B置于⽆穷远处，并OB垂直于剖⾯线⽅向；观测记录点O为MN 中点；且OB≥5OA。

3、联合剖⾯装置（AMN或MNB）：本质为将两个三极装置对称于测量点布置，负极C 为理论上的“⽆穷远”垂直剖⾯⽅向布极，观测点O为MN中点，且OC≥5AO。

装置系数K计算公式为4、对称四极装置（AMNB）：这种装置是AM=NB，记录点O在MN中点，当AM=MN=NB时，称为温纳装置当AM>MN时，称为施仑贝尔装置装置系数K计算公式为5、中间梯度装置（MN）这种装置供电电极AB的距离取得很⼤，且固定不动；测量电极MN在AB中间三分之⼀地段逐点测量，记录点O取MN中点。

⼀般情况下，取MN=（1/30—1/50）AB6、偶极装置（ABMN）：AB 与MN 均以偶极⽅式对称置于观测点两侧,记录点O取BM中点装置应⽤（复制）1 四极对称(Wenner)⽅法四极对称在传统电阻率法占有很重要的地位，也是我们常⽤的⼀种⽅法，其装置⽰意图如图1所⽰。

电法勘探是一种地球物理勘探方法，利用电流在地下的传播和电阻率变化来获取地下结构和地质信息。

其基本原理可以概括如下：
电流注入：在地表或井孔中通过电极注入直流电流或交流电流到地下。

通常使用一对电极，其中一个电极作为正极，另一个电极作为负极。

电流传播：注入的电流在地下传播，遇到不同类型的地质介质时会发生不同程度的阻抗。

不同的地质介质具有不同的电阻率，如导电性较好的地层具有较低的电阻率，而较差的导电性地层具有较高的电阻率。

电阻率测量：通过在地表或井孔中放置的接收电极测量电流传播过程中地下介质的电阻率。

测量结果可以用来揭示地下不同地质层的边界、含水层、矿产资源等信息。

数据分析与解释：通过对测得的电阻率数据进行处理、分析和解释，结合地质模型和理论知识，推断地下地质结构的性质和分布。

电法勘探的基本原理是根据地下介质的电阻率变化来推断地下结构和地质信息。

通过对电流的注入和电阻率的测量，可以获得地下介质的电阻率分布图，从而帮助地质学家和勘探人员理解地下的构造、岩性和水文地质条件等。

具体的电法勘探方法包括直流电法、交流电法、剖面电法、电磁法等，每种方法在电流注入、数据采集和解释方法上有所不同。

电阻率法原理电阻率法是一种常用的物理测量方法，通过测量材料的电阻率来研究材料的电学性质。

电阻率是指单位长度和单位截面积的材料所具有的电阻。

电阻率法主要用于研究材料的导电性和电阻特性，广泛应用于材料科学、电子工程、地质勘探等领域。

电阻率法的原理基于欧姆定律和电阻率的定义。

根据欧姆定律，电流与电压成正比，而电阻率则是描述了材料本身对电流的阻碍程度。

在材料内部施加电场，通过测量电流和电压的关系，可以计算出材料的电阻率。

电阻率法的关键在于精确测量电流和电压，并据此计算出材料的电阻率。

电阻率法的实验装置通常包括电源、电流表、电压表和试样。

首先，将试样加工成标准形状，然后将电流引入试样，通过电压表测量试样两端的电压，根据欧姆定律计算出试样的电阻率。

在实验过程中，需要注意消除外界干扰，保证测量的准确性。

电阻率法可以用于研究材料的导电性能。

不同材料的电阻率差异很大，金属通常具有较低的电阻率，而绝缘体通常具有较高的电阻率。

通过测量不同材料的电阻率，可以评估其导电性能，为材料选择和应用提供参考。

电阻率法还可以用于研究材料的电阻特性。

材料的电阻率与其成分、结构、形貌等密切相关，通过测量材料的电阻率变化，可以了解材料的内部结构和性质变化。

这对于材料的研究和应用具有重要意义。

除此之外，电阻率法还可以应用于地质勘探。

地球内部的岩石、矿石等材料具有不同的电阻率，通过测量地下材料的电阻率分布，可以推断地下结构和成分，为地质勘探和资源勘探提供重要信息。

总的来说，电阻率法作为一种重要的物理测量方法，具有广泛的应用前景。

通过测量材料的电阻率，可以研究材料的导电性和电阻特性，为材料科学、电子工程、地质勘探等领域提供重要的实验手段和理论依据。

随着科学技术的不断发展，电阻率法在材料研究和应用中将发挥越来越重要的作用。