■李曉姝

（中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院江蘇徐州221116）

直流電法測深的幾種方法淺談

■李曉姝

（中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院江蘇徐州221116）

直流電法勘探廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)地質(zhì)勘查、工程地質(zhì)勘查和水文地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域，也可應(yīng)用于考古與環(huán)境地質(zhì)調(diào)查。但對其探測深度，目前還存在爭議。作者在深入學(xué)習(xí)了理論的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)得出：在一定范圍內(nèi)供電電極距AO越大，探測深度越大，但二者之間沒有明顯的線性關(guān)系；為了研究測量電極距與供電電極距之比的大小對探測深度的影響，作者利用多種異常體，分別采用對稱四極測深法、對稱四極剖面法以及聯(lián)合剖面法，重點(diǎn)設(shè)計并實(shí)施了多組物理模型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在AB這個范圍內(nèi)，探測深度隨著的減小而增大。得出的考慮到影響因素，達(dá)到減少誤差、節(jié)約成本和提高效益的目的。

直流電法電剖面法充電法電阻率法

1 前言

直流電法是電法勘探的一大類方法。直流電法利用的場源有人工的和天然的。利用的電性差異有巖石礦石的電阻率差異和極化率差異。測量的參數(shù)有視電阻率（Ps）和視極化率（ns）等。利用人工場源的直流電法包括有電阻率剖面法、電阻率測深法、充電法等。利用天然場源的直流電法有自然電場法等。

2 電阻率剖面法

簡稱“電剖面法，是指A、M、N、B電極距保持不變，同時沿—定剖面方向逐點(diǎn)觀測視電阻率 (ρs)，研究剖面方向地下一定深度的巖、礦石電阻率變化的一組方法。

電阻率剖面法包括許多分支裝置：二級裝置、三級裝置、聯(lián)合剖面裝置、對稱四級裝置、偶極裝置等。二級裝置：這種裝置的特點(diǎn)是供電電極B和測量電極N均置于“無窮遠(yuǎn)”處接地。二極裝置實(shí)際上時一種測量電位的裝置。三級裝置：三極裝置，當(dāng)只將供電電極B置于“無窮遠(yuǎn)”，而將AMN沿測線排列并進(jìn)行逐點(diǎn)觀測時，便稱為三極裝置。聯(lián)合剖面裝置：聯(lián)合剖面裝置由兩個對稱的三極裝置聯(lián)合組成，故稱聯(lián)合剖面裝置。其中電源負(fù)極接到置于“無窮遠(yuǎn)”處的C極，正極可分別接至A極或B極。對稱四級裝置：這種裝置的特點(diǎn)是AM=NB，記錄點(diǎn)取在MN的中點(diǎn)。當(dāng)取AM=MN=NB=a時，這種對稱等距排列稱為溫納（Wenner)裝置。

偶極裝置。

（a）二級裝置；（b）三級裝置；（c）聯(lián)合剖面裝置

（d）對稱四級裝置；（e）偶極裝置；（f）中間梯度裝置

2.1 影響因素

在一定外界干擾、儀器精度、探測目標(biāo)體與圍巖存在電性差條件下,用電阻率剖面法的各種裝置測量所得的電位異常大于干擾電壓時,異常體頂部的最大埋深叫做探測深度，但如果用視電阻率異常來說明探測深度,則在計算時無法將極距測量誤差、供電電流誤差、儀器精度、外界干擾等因素考慮進(jìn)去,這對探測深度來說,這些影響因素是不可忽視的。因此直接用電位異常來討論探測深度，則可有效解決這一問題。

2.2 應(yīng)用實(shí)例

利用四極對稱剖面法、中間梯度法、偶極剖面法、聯(lián)合剖面法等各種電阻率剖面法，尋找?guī)r石破碎帶、低阻正交點(diǎn)、低阻麻花異常、“V”形低阻異常、高阻巖脈等富水構(gòu)造，成井率大為提高，找水明顯。

3 電阻率測深法

電阻率測深法（resistivity sounding）簡稱電測深法。它是在地面的一個測深點(diǎn)上（即MN極的中點(diǎn)），通過逐次加大供電電極，AB極距的大小，測量同—點(diǎn)的、不同AB極距的視電阻率ρs值，研究這個測深點(diǎn)下不同深度的地質(zhì)斷面情況。

對稱四級測深裝置：這種裝置的電極排列與上述對稱四級剖面裝置的排列相同，即AM=NB。并且視電阻率和裝置系數(shù)的計算表達(dá)式也是相同的。等比測深裝置：這種電極排列實(shí)際上也是對稱四級，只有MN與AB保持一定比例地同時向兩側(cè)移動。

3.1 影響因素

最終探測結(jié)果曲線中引起曲線變化的主要因素是各電性層的厚度，電阻率的大小，層數(shù)的多少及電極距的長短。電法勘探中，常將由不同電性層組成的地質(zhì)斷面稱為地電斷面，通過對電測深曲線反映的地電斷面的分析，便可了解測點(diǎn)下部地質(zhì)情況的垂向變化。

3.2 應(yīng)用實(shí)例

利用電阻率測深法尋找水泥用灰?guī)r，通過對測深數(shù)據(jù)進(jìn)行定量反演，確定灰?guī)r的分布范圍和覆蓋層厚度。在探測地下隱伏活動斷裂及在防治礦井水害中的應(yīng)用也極為廣泛。

4 充電法

是以巖石電阻率為基礎(chǔ)的一種直流電法勘探，根據(jù)充電體與圍巖電性差異，向充電礦體充電，使充電體變?yōu)橐坏任惑w或似等位體，研究充電體和其周圍電場分布特征，從而解決充電體的形狀，大小和產(chǎn)狀等地質(zhì)問題。

充電法最初主要用于良導(dǎo)金屬礦的勘探，查明礦體的產(chǎn)狀、分布及其與相鄰礦體的連接情況等。此后，充電法在水文、工程地震調(diào)查中被用來測定地下水流速、流向、追索巖溶發(fā)育區(qū)的地下暗河等。

應(yīng)用條件

（1）礦體具有良好的電導(dǎo)率，且其電導(dǎo)率比圍巖大100倍以上。

（2）礦體埋藏較淺，沿走向有適當(dāng)?shù)拈L度（為礦體頂部埋深的3倍以上。）

（3）礦體和圍巖的電阻率較穩(wěn)定，無復(fù)雜變化。

（4）地形起伏和表土不均勻影響較小，無工業(yè)用電干擾。

（5）接地條件較好，極化穩(wěn)定。

5 結(jié)論

無論是哪種直流電法勘探，在其應(yīng)用范圍上都或多或少的存在著無法避免的問題。究其本質(zhì)，電極距的影響，不同裝置類型的影響，儀器、設(shè)備效能的影響等等，每一種探測方法的出現(xiàn)都是對一種復(fù)雜環(huán)境的解決和處理，在未來的勘探方向上，還需要在已有的方法上進(jìn)行必要的改進(jìn)，以縮小不必要的誤差，達(dá)到盡可能的結(jié)果精準(zhǔn)，這對人類的實(shí)際生產(chǎn)方面有著重要的影響。

[1]郭武林.國外關(guān)于電阻法探測深度和異常效應(yīng)的某些研究結(jié)果 [J].國外地質(zhì)勘探技術(shù),1983,05:12-20.

[2]霍軍廷,吳信民,李乃民.電阻率剖面法探測深度的研究 [J].物探化探計算技術(shù), 2011,04:418-423+348.

[3]任建偉,謝雄剛,朱云倉,張江燕.電阻率測深法在防治礦井水患中的應(yīng)用 [J].金屬礦山,2014,06:114-117.

[4]徐斌,王國群,王貝,郝志強(qiáng).電阻率測深法在陜西富平地區(qū)尋找水泥用灰?guī)r的應(yīng)用[J].陜西地質(zhì),2014,02:79-83.

[5]黃真萍,周成峰,曹潔梅.溫納裝置探測孤石深度影響因素及其數(shù)值模擬研究 [J].工程地質(zhì)學(xué)報,2012,05:800-808.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-331-1

江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃（201510290034Y）