直流电法测深的几种方法浅谈

■李晓姝

（中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116）

直流电法测深的几种方法浅谈

■李晓姝

（中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116）

直流电法勘探广泛应用于矿产地质勘查、工程地质勘查和水文地质调查领域，也可应用于考古与环境地质调查。但对其探测深度，目前还存在争议。作者在深入学习了理论的基础上，分析总结得出：在一定范围内供电电极距AO越大，探测深度越大，但二者之间没有明显的线性关系；为了研究测量电极距与供电电极距之比的大小对探测深度的影响，作者利用多种异常体，分别采用对称四极测深法、对称四极剖面法以及联合剖面法，重点设计并实施了多组物理模型实验。实验结果显示，在AB这个范围内，探测深度随着的减小而增大。得出的考虑到影响因素，达到减少误差、节约成本和提高效益的目的。

直流电法电剖面法充电法电阻率法

1 前言

直流电法是电法勘探的一大类方法。直流电法利用的场源有人工的和天然的。利用的电性差异有岩石矿石的电阻率差异和极化率差异。测量的参数有视电阻率（Ps）和视极化率（ns）等。利用人工场源的直流电法包括有电阻率剖面法、电阻率测深法、充电法等。利用天然场源的直流电法有自然电场法等。

2 电阻率剖面法

简称“电剖面法，是指A、M、N、B电极距保持不变，同时沿—定剖面方向逐点观测视电阻率 (ρs)，研究剖面方向地下一定深度的岩、矿石电阻率变化的一组方法。

电阻率剖面法包括许多分支装置：二级装置、三级装置、联合剖面装置、对称四级装置、偶极装置等。二级装置：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。二极装置实际上时一种测量电位的装置。三级装置：三极装置，当只将供电电极B置于“无穷远”，而将AMN沿测线排列并进行逐点观测时，便称为三极装置。联合剖面装置：联合剖面装置由两个对称的三极装置联合组成，故称联合剖面装置。其中电源负极接到置于“无穷远”处的C极，正极可分别接至A极或B极。对称四级装置：这种装置的特点是AM=NB，记录点取在MN的中点。当取AM=MN=NB=a时，这种对称等距排列称为温纳（Wenner)装置。

偶极装置。

（a）二级装置；（b）三级装置；（c）联合剖面装置

（d）对称四级装置；（e）偶极装置；（f）中间梯度装置

2.1 影响因素

在一定外界干扰、仪器精度、探测目标体与围岩存在电性差条件下,用电阻率剖面法的各种装置测量所得的电位异常大于干扰电压时,异常体顶部的最大埋深叫做探测深度，但如果用视电阻率异常来说明探测深度,则在计算时无法将极距测量误差、供电电流误差、仪器精度、外界干扰等因素考虑进去,这对探测深度来说,这些影响因素是不可忽视的。因此直接用电位异常来讨论探测深度，则可有效解决这一问题。

2.2 应用实例

利用四极对称剖面法、中间梯度法、偶极剖面法、联合剖面法等各种电阻率剖面法，寻找岩石破碎带、低阻正交点、低阻麻花异常、“V”形低阻异常、高阻岩脉等富水构造，成井率大为提高，找水明显。

3 电阻率测深法

电阻率测深法（resistivity sounding）简称电测深法。它是在地面的一个测深点上（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。

对称四级测深装置：这种装置的电极排列与上述对称四级剖面装置的排列相同，即AM=NB。并且视电阻率和装置系数的计算表达式也是相同的。等比测深装置：这种电极排列实际上也是对称四级，只有MN与AB保持一定比例地同时向两侧移动。

3.1 影响因素

最终探测结果曲线中引起曲线变化的主要因素是各电性层的厚度，电阻率的大小，层数的多少及电极距的长短。电法勘探中，常将由不同电性层组成的地质断面称为地电断面，通过对电测深曲线反映的地电断面的分析，便可了解测点下部地质情况的垂向变化。

3.2 应用实例

利用电阻率测深法寻找水泥用灰岩，通过对测深数据进行定量反演，确定灰岩的分布范围和覆盖层厚度。在探测地下隐伏活动断裂及在防治矿井水害中的应用也极为广泛。

4 充电法

是以岩石电阻率为基础的一种直流电法勘探，根据充电体与围岩电性差异，向充电矿体充电，使充电体变为一等位体或似等位体，研究充电体和其周围电场分布特征，从而解决充电体的形状，大小和产状等地质问题。

充电法最初主要用于良导金属矿的勘探，查明矿体的产状、分布及其与相邻矿体的连接情况等。此后，充电法在水文、工程地震调查中被用来测定地下水流速、流向、追索岩溶发育区的地下暗河等。

应用条件

（1）矿体具有良好的电导率，且其电导率比围岩大100倍以上。

（2）矿体埋藏较浅，沿走向有适当的长度（为矿体顶部埋深的3倍以上。）

（3）矿体和围岩的电阻率较稳定，无复杂变化。

（4）地形起伏和表土不均匀影响较小，无工业用电干扰。

（5）接地条件较好，极化稳定。

5 结论

无论是哪种直流电法勘探，在其应用范围上都或多或少的存在着无法避免的问题。究其本质，电极距的影响，不同装置类型的影响，仪器、设备效能的影响等等，每一种探测方法的出现都是对一种复杂环境的解决和处理，在未来的勘探方向上，还需要在已有的方法上进行必要的改进，以缩小不必要的误差，达到尽可能的结果精准，这对人类的实际生产方面有着重要的影响。

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P2[文献码]B

1000-405X（2016）-6-331-1

江苏省大学生创新创业训练计划（201510290034Y）