鐘秋平

（陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西　西安　710068）

高密度電阻率法應(yīng)用研究

鐘秋平

（陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西西安710068）

通過介紹高密度電阻率法的基本原理及工作方法，并對其在物探方面的數(shù)據(jù)采集和野外布局階段的問題作出簡單的說明，通過理論和應(yīng)用兩方面的結(jié)合，對高密度電阻率法的數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行進(jìn)一步的探討，有效提高其在物探找礦領(lǐng)域的準(zhǔn)確率。

高密度電阻率法；數(shù)據(jù)采集；物探找礦

我國是個礦產(chǎn)豐富的國家，在祖國遼闊的大地上存在著豐富的礦產(chǎn)資源。由于我國地理地質(zhì)的復(fù)雜性和多變性，在對礦產(chǎn)資源的實(shí)地勘察中，常規(guī)的電法勘探經(jīng)常無法滿足實(shí)際地質(zhì)勘察需求。因此，有一種叫做地質(zhì)學(xué)“CT”的方法應(yīng)運(yùn)而生，得以廣泛應(yīng)用，它就是高密度電阻率法［1］，在近些年的各類地質(zhì)勘察中發(fā)揮了高效的效率和重要的作用。

1　高密度電阻率法的基本原理

高密度電阻率法，作為電法勘探技術(shù)分支中的一種新型技術(shù)，屬于常規(guī)電阻率法范疇。最早在20世紀(jì)70年代末期一名英國學(xué)者設(shè)計(jì)了早期的電測深偏置系統(tǒng)雛形。而我國到了80年代后期，地質(zhì)礦產(chǎn)部門對高密度電阻率及其應(yīng)用技術(shù)的研究逐步展開，并對該方法的技術(shù)和理論進(jìn)行了探討和完善。

傳統(tǒng)的電阻率法包括電剖面法和電測深法，其中電剖面法是研究在某一深度上地下介質(zhì)沿水平方向的電性變化規(guī)律，而電測深法研究的是地下介質(zhì)在垂直方向上的電性規(guī)律。而高密度電阻率法則綜合電剖面法和電測深法的特點(diǎn)，由于采用多種參數(shù)綜合解釋的方法，因此在資料處理環(huán)節(jié)中，能夠有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)電阻率法解釋依據(jù)單一和測點(diǎn)少的特點(diǎn)。

高密度電阻率法的基本原理是根據(jù)礦石或巖石電性的差異，通過對人工建立的地下穩(wěn)定電場的分布規(guī)律進(jìn)行觀測和研究，來解決礦產(chǎn)資源和工程的地質(zhì)問題。其通過A、B兩個電極向地下提供電流I，然后測量M、N極間的電位差ΔU，通過公式ρ=KΔU/I求得該記錄點(diǎn)的視電阻率。裝置系數(shù)K=2π/（1/AM-1/AN-1/BM+1/BN）。對實(shí)測的視電阻率剖面進(jìn)行計(jì)算、處理和分析，從而獲得地層中的電阻率分布情況。

與傳統(tǒng)電阻率法相對比，高密度電阻率法同時把多道電極布置在探測剖面上，通過人工控制，向地下發(fā)送電流形成穩(wěn)定電場。因電極數(shù)量使用的較多，可以自由組合電極，使其能像地震勘探一樣覆蓋式的測量，從而可以提取到更多地下介質(zhì)的地電信息。

2　高密度電阻率的工作方法

在設(shè)計(jì)和實(shí)施上，高密度電阻率法在進(jìn)行野外測量時預(yù)先將全部電極設(shè)置在一定間隔的測點(diǎn)上，測點(diǎn)間隔一般最小為1m，最大為10m。測點(diǎn)與程控式多路電極轉(zhuǎn)換開關(guān)間采用多芯電纜連接。電極轉(zhuǎn)換開關(guān)采用的電極自動轉(zhuǎn)換裝置由單片機(jī)控制，其可根據(jù)需要自動進(jìn)行電極裝置的測點(diǎn)、極距及型式的轉(zhuǎn)換。電極轉(zhuǎn)換開關(guān)把測量信號傳送至測量主機(jī)，并將測量結(jié)果依次導(dǎo)入電腦，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，從而給出地電斷面分布的各種圖示（見圖1）。

圖1　高密度電阻率法勘探系統(tǒng)示意圖

3　高密度電阻率法數(shù)據(jù)的采集

3.1檢測接地電阻

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，須先對接地電阻進(jìn)行檢測，各電極接地電阻確保準(zhǔn)確無誤之后，才能進(jìn)行各種裝置的測量試驗(yàn)。在野外電阻測試階段常見問題有以下幾點(diǎn)。一是檢測中發(fā)現(xiàn)某電阻大于100kΩ·m，檢測系統(tǒng)將會自動停止檢測。引起這種情況的原因較多，如有電極遺漏未布設(shè)，電極和大地接觸不良，電極布設(shè)在較軟土層等。所以，此時需對電阻過大原因進(jìn)行分析排查，找出有問題的電極，以便重新進(jìn)行合理的布設(shè)。二是檢測中發(fā)現(xiàn)電阻全部為0時，表明電極短路。三是檢測中發(fā)現(xiàn)該電阻值一直固定不變，原因是主機(jī)上的MN接線柱和電極轉(zhuǎn)換開關(guān)上的MN接反了，因測量電極MN無法正常工作，AB供電電壓不變，從而導(dǎo)致接地電阻為固定值。此外，使用高密度電阻率法設(shè)置遠(yuǎn)電流電極時，需派出專門人員進(jìn)行看護(hù)或者立一個有“危險(xiǎn)！有電！”醒目字樣警告牌。如若遇到一些爆破工作或者電力作業(yè)工作時，數(shù)據(jù)采集盡量避免同時進(jìn)行。

3.2數(shù)據(jù)采集參數(shù)的選擇

在使用高密度電阻率法進(jìn)行勘探時，要根據(jù)具體的勘探目的，選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集參數(shù)。常用的3個參數(shù)是裝置類型、單位電極距和隔離系數(shù)，這3個參數(shù)的選擇是否合適，對勘探的深度和分辨率有著決定性作用。

對比常用的幾種裝置，偶極裝置對橫向電性的變化靈敏度較高；而溫納裝置對垂直電性的變化有較高的靈敏度，適用于水平分層；α2裝置在垂直和水平方向都有較高的靈敏度，兩方面的勘探效果都能兼顧；而微分裝置的靈敏度則較差。從穩(wěn)定性而言，溫納裝置最穩(wěn)定，在有嚴(yán)重干擾情況下的勘探中比較適用，偶極裝置、α2裝置次之，微分裝置最差。

無論使用哪種裝置，單位電極距（x）和隔離系數(shù)（n）的選擇都是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，他們是各裝置中2個最重要的參數(shù)。實(shí)踐證明，高密度電阻率法的分辨率由單位電極距決定，通常電極距選擇越小，則其分辨率越高，但同時也就意味著降低了勘探深度。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要結(jié)合目標(biāo)體的埋深、尺寸、實(shí)接電極數(shù)等參數(shù)來選取最合適電極距。

3.3勘探中常用的幾種裝置

高密度電阻率法裝置類型較多，但在實(shí)際工作中并不是每種方法都會用到，較為常用主要有α排列（溫納裝置AMNB）、β排列（偶極裝置ABMN）、γ排列（微分裝置AMBN）、α2裝置。

4　高密度電阻率法數(shù)據(jù)的處理

4.1數(shù)據(jù)修飾性處理

由于布設(shè)電極的接地電阻大、地下存在不均勻體、地質(zhì)噪聲、地形起伏等因素的影響，測量過程中常會產(chǎn)生干擾異常。為得到真實(shí)準(zhǔn)確的結(jié)果，需對采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)預(yù)處理，剔除各種干擾異常，為后續(xù)實(shí)質(zhì)性處理做好準(zhǔn)備。其方法主要有遠(yuǎn)電極校正、剔除突變值、數(shù)據(jù)平滑處理、數(shù)據(jù)拼接、地形改正、二維插值和濾波處理等。

4.2實(shí)質(zhì)性數(shù)據(jù)處理

實(shí)質(zhì)性數(shù)據(jù)處理主要包括比值處理、二維反演等。

5　地質(zhì)解釋

結(jié)合現(xiàn)有可靠的地質(zhì)資料進(jìn)行異常解釋，繪制出地質(zhì)斷面并進(jìn)行比對，提交成果報(bào)告。

6　結(jié)語

高密度電阻率法在金屬礦與非金屬礦勘查中應(yīng)用非常廣泛，不僅可以對不同地質(zhì)構(gòu)造單元的界線進(jìn)行圈劃，還能探查出礦體和控礦構(gòu)造的分布范圍、產(chǎn)狀、規(guī)模，指導(dǎo)重型山地工程的布置，相互驗(yàn)證其勘探成果，同時可以指導(dǎo)性預(yù)測金屬礦山和非金屬礦生產(chǎn)、勘探工作，在尋找隱伏礦體領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。實(shí)踐證明，只要掌握了被探測目標(biāo)與周圍介質(zhì)的物性差異規(guī)律，就能對各種礦體取得較理想的探測結(jié)果。

總的來說，高密度電阻率法由于采用了新的工作方式，尤其是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和處理的計(jì)算機(jī)化，因而具有效率高、費(fèi)用低、信息量大、準(zhǔn)確可靠等特點(diǎn)，比常規(guī)物體方法有更強(qiáng)的探測能力，在當(dāng)前物探找礦領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。同時，也希望以后能有更多更好的物探方法為物探人員所用，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

［1］王興泰，傅春久，程德福，等.高密度電阻率法［M］.北京：地質(zhì)出版社，2001.

Application of High Density Resistivity Method

Zhong Qiuping
（Geological Survey Center of Shaanxi Province，Xi'an Shaanxi 710068）

This paper mainly introduced the basic principle and working method on the high density resistivity method，and made simple explanation in geophysical data acquisition and field layout stage，the data processing method of high density resistivity method was further discussed from the point of view of theory and application，and it could improve the accuracy of the geophysical prospecting.

high density resistivity method；data acquisition；geophysical prospecting

P631.322

A

1003-5168（2016）07-0136-02

2016-06-18

鐘秋平（1962-），男，本科，工程師，研究方向：地質(zhì)調(diào)查研究。