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激电测深和联合剖面测量作者：牛稳来源：《科技资讯》2014年第35期摘要：激发极化法是以岩（矿）石、水的激发极化效应的差异为物性前提，用人工地下直流电流激发，以某种极距的接收装置，测量地层的不同激发效应，研究地层横、纵向激发极化效应的特点，以查明矿产资源和有关地质问题的方法。
激电测深和联合剖面测量是激发激化法的常用方法，在硫化物金属矿的勘查过程中有较好的效果。
该文简述了激电测深、联合剖面方法在威宁二塘镇铅锌矿勘探中的综合应用，并介绍了激电测深、联合剖面测量概念、装置及激发激化法原理，且对L-2线剖面异常解释推断及验证。
关键词：威宁二塘镇激电测深联合剖面铅锌矿区综合应用中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0056-031 激电测量原理和装置1.1 工作原理电测深法是在地面的测深点上（即MN极的中点），通过逐次加大供电电极AB极距的大小，测量同—点的不同AB极距的视电阻率ρS值，研究这个测深点下不同深度的地质断面情况。
在AB极距离短时，电流分布浅，ρS曲线主要反映浅层情况；AB极距大时，电流分布深，ρS曲线主要反映深部地层的影响。
1.2 测量装置采用图1装置用于研究地层的垂向变化，通常在重点异常区布置测深点。
MN中点为测深点位置，MN不动，加大AB距进行观测。
2 矿区实测分析以黔西南威宁县二塘铅锌矿区L-2测线激电测深及联合剖面测量，作为具体解释推断实例。
2.1 地质背景及铅锌矿分布特征位于特提斯-喜马拉雅与滨太平洋两大全球巨型构造域结合部位，属扬子准地台上扬子台褶带，地质构造复杂、沉积建造多样、大陆流溢拉斑玄武岩浆活动强烈，深大断裂对该区地壳的演化起着重要的控制作用，与它们伴生的成矿单元，主要受构造的影响，具有明显的带状特征。
2.2 矿区地质（1）地层与构造。
①石炭系地层有中统黄龙组（C2h）：浅灰、灰色厚层块状亮晶灰岩、燧石灰岩，夹生物屑灰岩，厚55～110m。
视电阻率联合剖面法在地下热水勘探中的应用地下热水是一种清洁能源，在旅游休闲开发利用过程中发挥越来越重要的作用。
本文主要阐述了利用电阻率的差异，根据联合剖面装置获得的低阻正交点，推断的含水破碎带的产状与规模，为温泉开发利用提供重要依据。
标签：地下热水联合剖面法低阻正交点1前言英德市水边温泉位于英德市水边镇热水村，温泉出水口离地面较近，呈自流井状；该地下热水开发程度较低，仅供附近村民洗衣做饭之用，所以利用物探方法寻找地下含水构造的产状与规模，加快该温泉的开发程度，为该地区带来可观的经济效益。
2工区区地质概况2.1地层温泉工作区位于佛岗复式岩体的北西边缘，主要出露的地层为：震旦系坝里组（Z2）：主要分布于勘查区北部，变余长石石英砂岩、凝灰质细粉岩或细碎屑沉凝灰岩粉砂岩、粉砂质板岩、板岩、炭质板岩。
震旦系乐昌峡群（Z2L）包括老虎塘组及坝里组：主要分布于勘查区北部，以浅变质的长石石英砂岩、砂岩与板岩组成的韵律层为主，上部夹多层硅质板岩及硅质层。
泥盆系桂头群（D1-2g）：零星分布于工作区西北部，整合伏于老虎坳组之下，为黄灰色、紫灰色厚层状粗粒及中粒石英砂岩互层夹粉砂岩、石英片岩页岩。
泥盆系老虎头组（D1-2l）：分布于工作区东北部，分布面积较大，总厚度333-457m，与下伏桂头群为整合接触，为滨海相碎屑沉积，主要岩性组合为灰、黄绿、紫红色厚层状细砂岩、中砂岩、中粗粒砂岩、粉砂岩、绢云母页岩及少量砂质页岩、绢云母板岩。
泥盆系杨溪组（D1-2y）：分布于工作区东北部，主要为砾岩、砂砾岩夹砂岩、粉砂岩，以含有复成分砾岩为主要特征。
第四系全新统（Q）：广泛分布于勘查区内，主要沿着河流阶地分布，主要由砂砾和粘土组成。
2.2构造根据广东省区域地质资料，本区位于恩平—新丰断裂深大断裂带中段即广—从断裂北东段上盘、佛冈复式岩体北西边缘。
广从断裂为区域内主要断裂，其南起广州越秀山，北至英德望埠，长约120 km，总体走向20～30°，倾向北西，倾角60～75°；总体工作区偏向于断裂带东侧，构造主要表现形式为北东向构造、纬向构造，华夏系构造及其相应的次一级构造等，而褶皱构造表现不明显。
“电法勘探”实验指导书欧东新、韦柳椰编著实验一WDDS-1数字电阻率仪测量均匀大地的电阻率一、实验目的与要求1、认识WDDS-1数字电阻率仪及掌握其使用方法。
2、掌握在水槽中测量均匀半空间视电阻率的方法。
3、掌握各种装置的视电阻率K值计算方法。
二、实验仪器及材料准备WDDS-1数字电阻率仪一台，万用表一台，电池箱一个，带鳄鱼夹导线若干，大头针若干，水槽跑极装置一套。
记录纸一张，直尺一把，铅笔，橡皮。
三、实验步骤1. WDDS-1数字电阻率仪认识及参数设置（一）熟悉仪器的面板（图1.1）。
图1.1 WDDS-1面板图1.2水槽WDDS-1测量视电阻率装置图（二）检查仪器。
（1）开机，按“↑↓”键，调节液晶屏对比度。
（2）按“电池”键，检查仪器电池电压。
当电池电压< 9.6 V 时，更换8节2号或3号1.5V 电池。
（3）按“设置”键，设定供电时间仪器默认为0.2秒（显示数字为2），实验一般选用0.5秒，输入数值5后按“确认”键。
2. 按照 图1.2 接好实验装置。
测线布置在水槽中间，测点距10cm ，一直延伸到水槽边沿。
3. 测量（以对称四极电剖面为例）。
（1）按“电源”键开机。
（2）按“排列”键输入线号 ，如：NL=01。
按“确认”键后，显示排列方式。
（3）排列方式共有9种。
按“↑↓”选择对称四极电剖面，不用按“确认”键确认。
9种排列方式如下： 1.4P-VES 四极电测深2.3P-VES 联合电测深（含三极电测深）3.4P-PRFL 对称四极电剖面4.3P-PRRL 联合剖面（含三极动源电剖面）5.RECTGL 中间梯度装置6.DIPOLE 偶极—偶极装置7.IP-BUR 井－地电法8.INPUT K 传送K 值9.5P-VES 5极纵轴电测深 （4）按“极距”输入极距号，如：NO=01,按“确认”键，显示：AB/2=XXXX,MN/2=XXXX,输入数据（单位为m ）并按“确认”键，再按“停止”键，显示：K=XXXX.利用式（1-1）验算K 值。
联合剖面法在地热勘查中寻找隐伏构造的应用摘要：物探联合剖面法是寻找和追索良导陡立薄板状、脉状地质体及划分岩石分界面的最有效方法之一。
本文介绍了运用联合剖面法及电阻率测深多方法分析在地热勘查方面的成功实例，通过多条联剖视电阻异常曲线低阻正交点，在南江镇龙泉湾查明与地热形成有关的隐伏控热、储热断裂构造及破碎带特征方面取得了良好的勘探效果，并且可以利用联剖ρs曲线的低阻正交点和不对称性能够较为准确的判定倾斜方向和计算倾角。
关键词：联合剖面法；地热勘探；联剖ρs曲线；低阻正交点；断裂构造；破碎带1 引言一般来说，岩石中必须有深大裂隙带或断层供热水通达地面是温泉形成的必要条件之一。
由于含水岩石、断裂构造、破碎带的电阻率与温度有密切的变化关系，一般表现为温度升高，电阻率逐渐降低。
当水的温度高或岩石孔隙、裂隙中充填有热水时，电阻率将会明显降低；温度越高，视电阻率越低。
水的矿化度不同，电阻率也不同；矿化度越高，电阻率越低；地下热水的矿化度往往比普通水要高，造成了普通水和地下热水不同的电阻率差异。
所以，在地热勘探中应用电法探测与地下热水有成因关系的控热、储热断裂构造、破碎带的具体位置，用以圈定地下热水分布范围，确定盖层厚度、热源的位置以及隐伏基岩形态是一种比较简捷、高效的方法。
2 地质概况2.1 地层花岗岩出露区，地层只有少量第四系（Q），主要为粘土、砂、砾松散冲积物，多分布于一级阶地和二级阶地及河漫滩中。
2.2 构造断裂构造发育，主要以北北东向F1断裂为主，在区内地表被大面积第四系覆盖。
在工作区西南可见区域性控岩构造F1的露头，宽2-40m，呈北北东向（10-25°），倾向北西，倾角70-90°。
该构造切割了燕山期幕阜山岩体，与区内已发现的几处温泉点有着密切的关系。
2.3 岩浆岩燕山期岩浆岩活动强烈，出露燕山早期第一次侵入的岩基状中-中细粒二（黑）云母二长花岗岩（ηγ52a），覆盖整个工作区；在矿区东边出露燕山早期第二次侵入的细-中细粒二（黑）云母二长花岗岩（ηγ52b），呈岩基、岩株、岩枝产出，岩性较单一。
第三章测线布置、物探方法及质量评价第一节测线布置目的及精度一、测线布置总体规则（一）、测网布置应根据任务要求、探测方法、被探测对象规模、埋深等因素综合确定。
测网和工作比例尺应能观测被探测的目的体，并可在平面图上清楚反映探测对象的规模、走向。
（二）、测线方向宜垂直于地层、构造和主要探测对象的走向，应沿地形起伏较小和表层介质较为均匀的地段布置测线，测线应与地质勘探线和其它物探方法的测线一致，避开干扰源。
（三）、当测区边界附近发现重要异常时，应将测线适当延长至测区外，以追踪异常。
（四）、在地质构造复杂地区，应适当加密测线和测点。
（五）、测线端点、转折点、物探观测点、观测基点应进行测量。
二、各测线方位、长度及物探方法布置根据任务设计书，本课题测线、测点采用网格状布置，分别对测网内每个点进行高密度电法、主动源面波法和微动法测量。
其中高密度电法测线垂直于构造布置以某一方位布置一条约290m-590m长的测线，主动源面波法以测点为中心以某一个方位（根据实际场地条件而定）布置一条40m-50m长的测线，微动法则对该中心点进行单点测量，并用手持GPS记录该中心点的位置，设计的测点坐标是根据湖南怀化盆地岩溶塌陷1:5万环境地质调查工作部署图选定的并计算的，精度达到经纬度小数点后6位数字，精度达到15m以内，达到了设计精度要求。
第二节 物探方法、参数及技术指标物探方法、参数及质量评价，严格按照相关物探规范、规程设计、执行，对已有规范、规程不适应岩溶塌陷调查的部分，参照相应的规范、规程修改执行。
本章主要叙述与该项目有关的物探方法。
主要有地面物探：高密度电法、主动源面波法和微动法。
一、高密度电法(一)、高密度视电阻率联合剖面法:高密度视电阻率联合剖面法原理：测线垂直构造走向或地下水流向，在测线上顺序布置供电电极A 、测量电极M 、N 和供电电极B ，在测线的中垂线方向上布置“无穷远”极C ，距离一般大于AB/2距的5倍以上，A 或B 分别与C 组合，分别供电测量获得视电阻率 和 。
《联合剖面法》课改初探郑州工业贸易学校孙金龙1 教学设计1.1 教材分析1.1.1 教材内容《联合剖面法》是《水文工程地质物探原理》第二章电测剖面法的一个主要方法. 本课是联合剖面法的第一课，学习该课之前，同学们已基本上学习了对称四极剖面法等其它内容，特别是学习了与本课程有关的视电阻率定性分析公式及分析方法。
本节课主要通过联合剖面法及其视电阻率曲线的学习分析，探讨在典型地质体上视电阻率曲线的变化规律，并对联合剖面法进行初步应用。
1.1.2 地位与作用联合剖面法是电测剖面法的主要内容. 学习掌握联合剖面法，能够更好地在水文工程地质中得到应用。
通过本课的教学，进一步提高学生的分析问题和解决问题能力，感受体验社会为该技术课赋予的责任。
1.1.3 重点、难点重点：联合剖面法学习与应用。
难点：典型地质体上联合剖面视电阻率曲线的定性分析及其基本特征。
1.2 教学目标1.2.1 知识目标掌握联合剖面法及其应用，了解该方法能够解决那些地质问题。
在教学过程中，让学生树立和掌握联合剖面视电阻率曲线的定性分析等思想和方法。
1.2.2 能力目标培养学生分析、演绎能力，发现问题，研究问题的能力，以及由特殊到一般，由一般到特殊的哲学思想。
1.3 教学方法1.3.1 教法本课采用“过程教学法”，让学生参与和经历全课的思维过程. 另外，利用计算机辅助教学，便利师生交流。
1.3.2 学法采用“导学法”. 学生在教师的引导下，积极参与，积极思考，发现规律。
1.4 教学流程的设计1.4.1复习引入，承上启下教师与多媒体结合，有名言“温故而知新”，引入复习内容，提出问题:⑴.复习视电阻率定性分析公式ρS=j mn/j0×ρmn其中j mn、j0、ρmn各代表什么意思？让学生回答j mn、j0、ρmn分别代表的物理意义。
对媒体显示其物理意义：j mn是测量电极MN之间实际电流密度平均值；j0是假定地下为均匀各向同性半无限空间岩石时AB中点的电流密度；ρmn是MN 电极处岩石的电阻率。
实验三 联合剖面法模型实验一、实验目的与内容1.掌握联合剖面测量的方法。
2.了解联合剖面曲线低阻正交点、高阻反交点特征。
二、实验仪器及材料准备WDDS-1数字电阻率仪一台（带8节2号电池），万用表一台，电池箱一个（带60节1号电池），大头针若干，水槽跑极装置一套，低、高阻板状模型，低、高阻球状模型。
记录纸一张，单对数坐标纸一张，直尺一把，铅笔，橡皮。
三、实验步骤1.在水槽中放置低阻球体球体,顶面埋深1～4cm ，测线通过球心在水面的投影。
联合剖面法极距按AO=8cm,MN=2cm,点距2cm 设置。
无穷远极距离测线垂直距离5倍AO 以上。
按(3-1)式计算装置系数。
MNANAM r r r K ⋅=π2 (3-1)IU KMNs ∆=ρ (3-2) 2.按图3.1布设联合剖面法电极，连接仪器，在WDDS-1上设置极距参数等。
准备好记录纸和单对数坐标纸。
图3.1 联合剖面法模型实验装置图3.逐点移动电极，测量(注意：测量完As ρ后要给B 极供电，As ρ和Bs ρ都测完才跑极)。
记录u ∆，I, s ρ每个数据要至少测量两次，要求误差不超过5％，按(3-2)式计算视电阻率。
如 图3.2把联剖曲线绘在单对数坐标纸上。
608010012014010.90.80.70.60.5ρs /ρ1x (cm)ρs A ρs B图3.2 联合剖面法视电阻率曲线图中横坐标为测点位置，采用算术坐标，单位cm ；纵坐标为归一化视电阻率1ρρs，采用对数坐标，s ρ为实测视电阻率，1ρ为远离低阻体的视电阻率，1ρ基本上等于水的电阻率。
仪器操作步骤：（1）开机，按“↑↓”键，调节液晶屏对比度。
按“电池”键，检查仪器电池电压。
按“设置”键，设定供电时间仪器默认为0.5秒，输入数值5后按“确认”键（2）按“排列”键输入线号。
（3）按“确认”显示排列方式。
按“↑↓”选择3P-PRFL 联合剖面。
（4）按“极距”键输入极距号，如：NO=01,按“确认”键；输入数据（单位为m ）：AB/2=0.08,MN/2=0.01,并按“确认”键，再按“停止”键，屏幕显示K 值。
（5）测量：测As ρ：将A 接线柱夹子与A 极电缆相连，按“测量”键测量。
在2号和4号排列下，版面显示“A-极供电？”，按“确认”键为A 极供电并显示测量结果As ρ（其他键表示B 极供电）；将测量参数记录到记录纸上。
按“确认”键存储数据测B s ρ：将A 接线柱夹子与B 极电缆相连，按“测量”键，再按“确认”键，名义上是对A 极供电，实际上是对B 极供电。
记录B s ρ结果（不管负号），按“确认”键存储数据。
（6）跑极，重复测量过程。
4.换高阻球体，用相同的装置再测一遍。
四、思考题1. 电法勘探中为什么要引入视电阻率的概念?2. 低阻正交点、高阻反交点有何特征？3. 为什么要设置无穷远极？五、实验要求1.每人按步骤，至少操作一次仪器，并观测5～10个点的视电阻率。
2.绘制联合剖面曲线并进行分析。
2.每人提交一份实验报告，说明实验的目的，内容、步骤，画出所用排列的实验装置示意图。
3.回答思考题。
六、理论基础1．联合剖面法概述。
剖面法：采用固定极距的电极排列装置，使电极装置沿剖面移动，逐点供电测量。
这样便可以观测到在一定深度范围内视电阻率沿剖面的变化。
联合剖面法：是由两组三极装置联合进行探测的剖面测量方法。
装置示意图如图3.3图3.3 联合剖面法电极装置示意图联合剖面法相当于两个三级装置，为了使供电电极近似点电源，必须使负极离装置足够远，因此称之为无穷远极。
如果供电电极到测量电极MN 中点的距离记为AO ，无穷远极到测线的垂直距离应该大于5倍AO 。
如果在平行测线布置，距MN 中点的距离应该大于10倍AO 。
装置沿测线逐点移动，每个测点观测两次，轮流给A 极和B 极供电。
一次是AMN 装置，所得视电阻率用A S ρ表示，另一次是BNM 装置，视电阻率用B S ρ表示。
记录点在MN 的中点。
作图时习惯A S ρ用实线而B S ρ用虚线表示。
由于它同时利用两条视电阻率曲线探测异常，具有对异常的分辨能力强、异常明显的优点；适合探测一切形状和产状的地质构造。
它在地质调查中获得广泛的应用，是寻找裂隙形地下水常用的有效方法。
联合剖面视电阻率曲线横坐标为测点位置，采用算术坐标，纵坐标为视电阻率，一般采用对数坐标。
2．联合剖面法的交点。
正交点：A S ρ与B S ρ相交，在交点左边A S ρ>B S ρ，在交点右边A S ρ<BS ρ反交点：A S ρ与B S ρ相交，在交点左边A S ρ<B S ρ，在交点右边A S ρ>BS ρ高阻交点：交点视电阻率大于围岩视电阻率。
低阻交点：交点视电阻率小于围岩视电阻率。
联剖曲线常有以下4种交点： （1）低阻正交点（图3.4）。
这种交点常常出现在良导体上方。
由于断裂带中含有较多的水分，电阻率较低，能产生明显的低阻正交点。
因此交点往往指示低阻体和断裂带的存在。
（2）高阻反交点（图3.5）。
这种交点常常出现在高阻体上方。
往往指示高阻岩脉。
（3）低阻反交点（图3.6）。
往往是由山脊地形引起。
（4）高阻正交点（图3.7）。
往往由山谷地形引起。
80010001200x (m)图3.4 低阻正交点80010001200120.90.80.70.60.5x (m)ρs A ρs B图3.5 高阻反交点50100150200250300101002030405060708090200ρs (Ωm )-200-1000-100100200图3.6 低阻反交点50100150200250300101002030405060708090200x (m)ρs (Ωm )100200300-1000100200图3.7 高阻正交点3.直流电阻率法物理模拟准则。
虽然现在能够对大多数野外地电模型进行计算机数值模拟，但是仍然不能忽略物理模拟的重要性。
因为实验获得的结果可以检验理论计算结果。
根据相似理论，把野外地电模型几何尺度在室内按一定比例缩小，并使野外与室内相应地质体的电阻率比值b 保持一致。
这样就可以用实验的方法获得与野外相似的观测结果，且满足sm s b ρρ⋅=。
其中s ρ为野外视电阻率，sm ρ为缩小模型的视电阻率。
山谷地形下面是直流电阻率法物理模拟准则的简单推导。
稳定电流场满足拉普拉斯方程：0222222=∂∂+∂∂+∂∂zuy u x u （3-8）野外模型与室内模型满足以下三个条件。
（1）野外供电电流与室内供电电流满足：m aI I = （3-9）其中I 为野外供电电流，m I 为室内供电电流，a 为比例系数，下标m 表示室内模拟。
（2）在野外有边界条件：2211E E σσ=在室内有边界条件：2211E E m m σσ= 如果：b m m m m ==⇒=22112211ρρρρσσσσ b 为比例系数，这个关系推广到n 个地质体：b mnn m m ====ρρρρρρ 2211 （3-10） 如果满足（3-10），则野外和室内有相同的边界条件。
（3）几何尺度相似：m cr R = （3-11）R 为野外几何尺度，m r 为室内几何尺度,如矿体长、宽、高、测点距离等等, c 为比例系数。
如果满足以上三个条件，方程的解将是相似的。
考虑单点源情况，在电源点附近方程解为：2 , 211mm m m r I U R I U πρπρ==（3-12） 根据以上三个条件可知：m U cba U ⋅=（3-13）把这个关系推广到远离电源点的情况，且根据电位的叠加性在多点源时也应满足。
在野外和室内的视电阻率公式分别为：IU Ks ∆=ρ （3-14）mmmsm I U K ∆=ρ （3-15） 考虑到野外装置系数和室内装置系数满足：m cK K =，（3-14）式变为：sm mmm s b aI U c ba cK ρρ⋅=∆⋅⋅= （3-16）以均匀大地下的低阻球体的联剖勘探为例说明模拟准则。
野外模型参数及室内模型参数如下表：表3.1 物理模拟参数表按表3.1在室内模型上进行电阻率法测量，利用式（3-16）可把室内模拟视电阻率换算成野外勘探视电阻率，并用野外几何尺寸画图即可。
