测深等比装置 直流激发极化法的应用

3.3.3.1 方法简介3.3.3.1.1 基本原理以地下不同岩矿石的电阻率差异为基础，建立人工电流场，并以不同的极距观测同一测点在不同深度处岩矿石的视电阻率；通过研究地电断面，查明地质构造或解决与深度有关的地质问题[2]。3.3.3.1.2 应用范围及适用条件主要适宜于解决具有垂向电性差异、产状近于水平的地质问题。常用于探查：覆盖层厚度；基岩起伏；隐伏的断层；划分不同电性层，并确定其埋深和厚度；探查地下溶洞，寻找含水层等。视电阻率测深法的应用，应满足下列条件：探测对象与围岩或其他地质体之间存在较明显的电阻率差异；探测对象产生的电阻率异常能从干扰背景中分辨出来。若接地条件严重困难、地形影响大、地电断面中存在强烈的电性屏蔽层、有强大的工业游散电流时不宜安排视电阻率测深。3.3.3.1.3 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，对局部不均匀地质体，应设计不同方位的主测线与旁测线。常用的视电阻率测深装置有：对称四极、三极、环形测深和五极纵轴测深装置。对称四极法：使用最多的一种装置。AMNB→。供电电极AB和测量电极MN均对称于测点布设，AB距按一定要求逐渐增大，MN距。常用电阻率法 为了取2113得良好地质效果，在电阻率法勘探中，常需5261根据不同地质任务和4102不同地电条件1653，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（ΔUMN），并算出视电阻率（ρs），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。探测第四系松散层下部砂砾石含水层 山前地带的坡洪积扇，第四系松散层含水砂砾石多分布于底部，有的与基岩风化裂隙层在ρS曲线上反映为同一综合电性层，有的因层薄而无法形成单一电性层，但在激电ηS曲线和St曲线上则都能呈高值异常反映。大连某地地处海滨山前地带，第四系地层主要为含砾黏土，从区域地质情况来看，前第四系基底为灰岩地层；原有水井深30m，涌水量80m3/d，远远满足不了日常用水需要，能否存在深层地下水。应用激电法进行深部探测，均在深部获得视极化率ηS和半衰时St高值异常。图2－5－2是该地家属院内电测深成果图。ρS曲线为H、K、H型，各电性层较好地反映出地层岩性分层。曲线首支视电阻率21Ω·m，反映为表层亚砂土；H1段视电阻率为18Ω·m，反映为粉细砂层；K段视电阻率为52Ω·m，反映为黏土含砾层；H2段视电阻率为30Ω·m，为含水砂砾石之反映，曲线尾支上升段则为标志层灰岩之反映。而ηS、St曲线在AB/2＝25～40m处呈现高值异常，与ρS曲线H中间段有较好的对应关系，ηS异常峰值3.0％和St异常峰值350ms都客观地反映出该砂砾石层和灰岩溶隙富水特征。设计井深65m，钻探结果证实，4.1～13.2m为黏土含砾夹细砂层，13.2～34m间岩溶裂隙发育。成井后水位埋深14m，涌水量800m3/d，可。直流激发极化法的应用 (一)在寻找铜矿床上的应用图4-99为我国某地富铜矿的电法勘探结果。矿床为产在凝灰岩中的黄铁矿型铜矿，其结构为致密的网脉状，铜含量在1%以上，矿体顶端距地表较浅，其埋深仅为十余米。矿体实际上是由相距不是甚远的大小不同矿体组成的矿带。图4-98 激发极化测深曲线图4-99 我国某黄铁矿型铜矿ηs、ρs及自然电位曲线1—富矿；2—贫矿；3—槽井探；4—氧化带；5—冲积坡积层在这个矿带上做了电阻率联合剖面法、自然电场法及激发极化中间梯度法，均取得了明显的地质效果。由于单个矿体之间相距很近，利用电法勘探很难区分开单个矿体，所以电法勘探的最终结果都是整个矿带的综合反映。从电阻率联合剖面曲线看出，与曲线的正交点与矿体顶端位置吻合。由于矿体顶端高出于潜水面，为自然电场的形成创造了有利的地质环境。因此自然电位异常也特别明显，并且自然电位的负值中心对应于浅部矿体顶端位置。激发极化法的中间梯度装置ηs曲线，在浅部矿带顶端出现了明显的极大值，ηs极大值在15%以上，而在矿带左侧围岩上ηs值仅为2%，它构成了整个矿带的背景值，在矿带右侧ηs达到3%～4%，这可能与深部矿体有关。图4-100 为同一个矿区的电法勘探结果。矿体也是生于凝灰岩中。激电测深，测深点距该怎么选择？ 测深点距的宽度设计原则小于在有效勘探深度内，深部被探测体在地面的投影宽度，以确保至少有一个测深点的上的AB/2间隔测点落在实际的被探测体之上。这样才能对被探测体进行准确的定位。如果你探测目标是多金属矿体，建议你用等比等间隔装置进行测深，测得的异常形态会比较理想，也方便解释和布置钻孔验证。电法勘探中电阻率等值线图和极化率等值线图的绘制中色阶应该如何设定？ 当地下有矿体时，在高电阻率矿体上测得的视电阻率ρs值，将较围岩电阻率ρ1值大；在低电阻率的矿体上测得的ρs值，将比ρ1小。因此，ρs曲线的变化状态不但能反映出地下不均匀体的位置和不均匀体电阻率的相对高低，而且，由于ρs以围岩电阻率ρ1作为正常背景值，故在ρs剖面曲线上，能够比电位和电场强度剖面曲线更清楚地反映出地下矿体的埋藏状况，ρs异常曲线不受正常电流场分布不均匀性的影响。这些便是在电阻率法中引用视电阻率的主要目的和意义。电阻率测深法的应用 理论上，只要电极距足够大，直流电阻率测深法的探测深度可以无限的大。但直流电阻率测深法探测深度一般不大，一方面，当探测深度大时，MN也大，体积效应相应增大，分辨率降低；另一方面，由于野外施工方面的困难，直流电阻率测深法也不适合于进行大深度的探测，实际上常用来进行500 m以内的探测。如果要求的勘探深度大于500 m。一般都要采用电磁测深方法。电测深法在地质勘探中能解决下列问题：1)确定覆盖层厚度，了解基岩起伏和基岩风化壳发育深度等。2)寻找层位稳定的煤层、含水层，确定其顶底板埋深。3)详细研究具有明显电阻率差异的断层破碎带、陡立岩性接触界线的产状(走向、倾向)。4)查找埋藏不深、规模较大、电性差异明显的地下局部不均匀体，如矿体、局部的砂层透镜体、古河道、充水溶洞和人工洞穴等。1.3.5.1 电极距的选择供电电极距AB的选择：最小距离应能使电测深曲线的首支为近似于水平的线段，以便由它的渐近线直接求出第一层的电阻率ρ1和h1；最大AB距离应满足于勘探深度的要求，并保证测深曲线尾支完整，可解释出最后一个电性层。为使曲线光滑，以保证解释精度，各供电电极距在对数的AB/2轴上应均匀分布，一般使相邻两极距在模数为6.25cm对数纸上。直流激发极化法的原理 在充电和放电过程中，由于电化学作用引起的这种随时间缓慢变化的附加电场现象，称为激发极化效应(IP效应），激发极化法是以不同岩矿石的激电效应之差异为物质基础，通过观测和研究大地激电效应，以探查地下地质情况的一种勘探方法。关于岩石激发极化的成因，存在较多争论，大多数人认为，岩石的激发极化效应与岩石颗粒和周围溶液界面上的双电层有关。基于岩石颗粒-溶液界面上双电层的分散结构和分散区内存在可以沿界面移动的阳离子这一特点，提出关于其产生机理的有代表性的两种假说：一是双电层形变假说，即在外电流作用下，岩石颗粒表面双电层分散区中的阳离子发生移动，形成双电层形变，当外电流断去后，堆积的离子放电，以恢复到平衡状态，从而观测到激发极化电场。双电层形变激发极化形成的速度和放电的快慢，决定于离子沿颗粒表面移动的速度和路径长度，因而较大的岩石颗粒将有较大的时间常数（即充电或放电快慢）。二是薄膜极化假说：简单地说，就是电流流过宽窄不同的空隙时，形成离子浓度变化，当外电流断掉以后，由于离子的扩散作用，离子浓度将逐渐消失，恢复到原来的状态，与此同时形成扩散电位，这便是离子导体上观测到的激发极化。进一步的研究表明，。

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