工程物探-第五章電法勘探工程物探-第五章電法勘探1電法勘探電法勘探是以不同巖、礦石間的電性差異為基礎，通過觀測和研究天然電磁場和人工電磁場的空間與時間分布規律進行地質勘查和找礦的一種物探方法。定義電法勘探電法勘探是以不同巖、礦石間的電性差異為基礎，通過觀測2探查深部和區域地質構造、尋找油氣田和煤田、金屬非金屬礦產、地下水、工程地質和環境勘察等。實質主要用途以巖、礦石之間電磁學性質及電化學性質差異為基礎，通過觀測和研究電(磁)場在地下的分布規律，探查地質構造和礦產資源探查深部和區域地質構造、尋找油氣田和煤田、金屬非金屬礦產、地3電法勘探所利用的主要電性參數：導電性：電阻率（ρ）或電導率（σ）激發極化性：極化率（η）導磁性：磁導率（μ）介電性：介電常數（ε）物性差異：電法勘探是以巖(礦)石間電磁學性質及電化學的差異為前提條件。應用前提電法勘探所利用的主要電性參數：物性差異：電法勘探是以巖(礦)4分類三)按觀測的場所分一)按電場的性質分二)按建場的方式分四)按地質目的的不同分分類三)按觀測的場所分一)按電場的性質分二)按建場的方5分類一)按電場的性質分(1)電磁剖面法：不接地回線法、電磁偶極剖面法、航空電磁法、甚低頻法(2)電磁測深法：大地電磁測深法(MT)、頻率測深法、瞬變測深法等1>傳導類電法(各種直流電法為主)2>感應類電法或電磁感應法（交流）(1)電阻率法：電阻率剖面法,電阻率測深法(2)激發極化法(3)充電法(4)自然電場法分類一)按電場的性質分(1)電磁剖面法：1>傳導類電法(6分類二)按建場的方式分

天然場源(被動源)法自然電位法、大地電流法、大地電磁法等。人工場源(主動源)法電阻率法、激發極化法、電磁法等。分類二)按建場的方式分天然場源(被動源)法自然7分類航空電法、地面電法、海洋電法、地下或井中電法三)按觀測的場所分為分類航空電法、三)按觀測的場所分為8金屬與非金屬電法勘探石油及煤氣電法勘探水文及工程地質電法勘探地殼及上地幔電法勘探分類四)按地質目的的不同分為：金屬與非金屬電法勘探分類四)按地質目的的不同分為：9第五章電阻率法的基本知識第二部分電法勘探電阻率法是以地殼中不同巖（礦）石的導電性差異為物質基礎，通過觀測與研究人工建立的地中穩定電流場的分布規律以達到找礦和解決其它地質問題目的的一組電法勘探分支方法。第五章電阻率法的基本知識第二部分電法勘探電阻率法是以第五章電阻率法的基本知識第二部分電法勘探5.1電阻率法基礎5.2大地電阻率的測定5.3電阻率法的物理實質5.4電阻率法的儀器、設備簡介第五章電阻率法的基本知識第二部分電法勘探5.15.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質的電阻率1.電阻率的概念2.礦物的電阻率3.巖礦石的電阻率5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性1.根據物理學定義，由均勻材料制成的具有一定橫截面積的導體，其電阻R與長度L成正比，與橫截面積S成反比，即5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性1.電阻率的概念比例系數稱為物體的電阻率：電阻率在數值上等于單位面積(S=1)單位長度(L=1)介質的電阻。說明：電阻率是當電流垂直通過由該物質所組成的邊長為1m的立方體時而呈現的電阻。根據物理學定義，由均勻材料制成的具有一定橫截面積的導體，其電5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性1.電阻率的概念電阻率是表征物質導電性的基本參數，僅與導體材料的性質有關，它是衡量物質導電能力的物理量。在電法勘探中,電阻率的單位為歐姆·米,記作顯然，物質的電阻率越低，電導率越大，其導電性越好；反之，導電性越差。其單位為西門子每米,記作S/m。電阻率的倒數稱為電導率：5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性1.5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質的電阻率1.電阻率的概念2.礦物的電阻率3.巖礦石的電阻率5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性1.5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.礦物的電阻率巖石和礦石都是由礦物組成的。1>金屬導體2>半導體3>固體電解質按導電機制不同，固體礦物可分三種類型5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.礦物的電阻率此外,石墨這種具有某些特殊的電子導體性質的電子導體也具有很低的電阻率，其值小于10-6歐姆·米。1>金屬導體各種天然金屬均屬于金屬導體。較重要的自然金屬有自然金和自然銅，其電阻率值均很低.自然金的電阻率約為2×10-8歐姆·米；自然銅的電阻率約為1.2×10-8~3×10-7歐姆·米。5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.礦物的電阻率大多數常見的金屬硫化物(如黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦)和某些氧化礦物(如磁鐵礦),其電阻率值均較低，具有良好的導電性。大多數金屬礦物均屬于半導體。其電阻率值都高于金屬導體,并有較大的變化范圍(10-6~106歐姆·米)。另一些金屬硫化礦物和氧化礦物，如輝銻礦、閃鋅礦、軟錳礦、鉻鐵礦和赤鐵礦等，它們的電阻率值均較高。2>半導體5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.說明：上述金屬導體和半導體的導電作用都是通過其中某些電子在外電場作用下的定向運動來實現的，它們均為電子導體。5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.礦物的電阻率常見半導體礦物電阻率2>半導體說明：上述金屬導體和半導體的導電作用都是通過其中某些電子在外5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.礦物的電阻率絕大多數造巖礦物(如輝石、長石、石英、云母和方解石等),均屬于固體電解質，其電阻率值都很高(大于106歐姆·米),在干燥情況下可視為絕緣體。3>固體電解質5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質的電阻率1.電阻率的概念2.礦物的電阻率3.巖礦石的電阻率5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性1.5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性3.巖礦石的電阻率因此:不僅組份不同的巖石會有不同的電阻率,既使組份相同的巖石,也會由于結構及含水情況的不同而使其電阻率在很大的范圍內變化。天然狀態下的巖石具有非常復雜的結構與組份。電法勘探中，可以一級近似地把巖石模型看成是由兩相介質構成的,即由礦物骨架(固相)和水(液相)所構成。5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性3.幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.巖礦石的電阻率1>火成巖的電阻率值最高，通常在102~105歐姆·米；2>變質巖的電阻率值也較高,變化范圍與火成巖類似由圖可見:只是部分巖石如泥質板巖和石墨片巖稍低些。幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1電阻率法基礎5.1.幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.巖礦石的電阻率3>沉積巖電阻率值最低如粘土的電阻率約為100~101歐姆·米;砂巖的電阻率約為102~103歐姆·米;而輝巖的電阻率則較高些。幾種巖石電阻率值的分布范圍曲線5.1電阻率法基礎5.1.5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.巖礦石的電阻率一般土層結構疏松，孔隙度大，且與地表水密切相關，名稱ρ（Ωm）名稱ρ（Ωm）黃土層粘土含水砂卵石層隔水粘土層0~2001~20050~5005~30雨水河水海水潛水>10010~1000.1~1<100幾種常見浮土和地表水的電阻率及其變化范圍因而它們的電阻率均較低，一般為幾十Ω·m。5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性2.5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質的電阻率5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性5.1

電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素自然狀態下，巖土的電阻率除了和組份有關外，還和其它因素有關，如巖石的結構、構造、孔隙度及含水性等。由于主要的造巖礦物如長石、石英、云母等電阻率均相當高，因此，對于一般巖石來說，礦物骨架的電阻率是高的。1>巖石電阻率與礦物成分的關系2>巖石電阻率與含水性的關系3>巖石電阻率與溫度的關系5.1電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素自然狀態5.1

電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素1>巖石電阻率與礦物成分的關系包括組成巖石的礦物的電阻率、礦物的含量和礦物的分布有關。當巖石中含有良導電礦物時，礦物導電性能能否對巖石電阻率的大小產生影響取決于良導礦物的分布狀態和含量。如果巖石中的良導礦物顆粒彼此隔離地分布著,且良導礦物的體積含量不大,那么巖石的電阻率基本上與所含的良導礦物無關，只有當良導礦物的體積含量較大時(大于30%),巖石的電阻率才會隨良導礦物的體積含量的增大而逐漸降低。5.1電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素1>巖但是，如果良導礦物的電連通性較好，即使它們的體積含量并不大，巖石的電阻率也會隨良導礦物含量的增加而急劇減小。5.1

電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素1>巖石電阻率與礦物成分的關系但是，如果良導礦物的電連通性較好，即使它們的體積含量并不大5.1

電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素2>巖石電阻率與含水性的關系由于天然狀態下的巖石在長期的地質歷史過程中，受內外動力地質作用而出現裂隙以及裂隙中含水等原因，使得一般巖石的電阻率要低于其所含礦物的電阻率。一般比較致密的巖石，孔隙度較小，所含水分也較少，因而電阻率較高.結構比較疏松的巖石，孔隙度較大，所含水分也較多，因而電阻率較低。5.1電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素2>5.1

電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素幾種常見巖石的孔隙度2>巖石電阻率與含水性的關系5.1電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素幾種常見一些孔隙度大而滲透性強的巖層如砂層、礫石層等，其電阻率明顯地取決于含水條件.5.1

電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素當其飽含礦化度高的地下水時,電阻率只有幾十至幾個歐姆·米；當其位于潛水面以上含水條件較差時，其電阻率可高達幾百至幾千歐姆·米。而對于石灰巖的電阻率一般比較高，但當其中發育有溶洞、溶隙且充填有不同礦化度的地下水時，其電阻率會大幅度的下降。2>巖石電阻率與含水性的關系一些孔隙度大而滲透性強的巖層如砂層、礫石層等，其電阻率明顯地水溶液的電阻率與其礦化度有密切的關系。5.1

電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素而地下水的礦化度變化范圍很大，淡水的礦化度約為10-1g/L，咸水的礦化度則高達10g/L。因此，在巖性變化不大的條件下，有可能在地面和井中應用電阻率的差異來劃分含有咸、淡水的層位。顯然，巖石中所含水溶液的礦化度越高，其電阻率就越低。2>巖石電阻率與含水性的關系水溶液的電阻率與其礦化度有密切的關系。5.1電阻率法基礎5.1

電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素由于溫度的變化將引起水溶液中離子活動性的變化，所以巖石中水溶液的電阻率也將隨溫度的升高而降低。3>巖石電阻率與溫度的關系含水砂巖電阻率隨溫度變化的試驗曲線砂巖孔隙度為12%；濕度ω=1.5%5.1電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素由于溫度5.1

電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素3>巖石電阻率與溫度的關系相反在冰凍條件下，地下巖石中的水溶液將由于結凍，使巖土呈現出極高的電阻率。這對于我國冰凍時間較長地區，冬季施工時將產生影響。說明:在地熱勘探中，正是利用這一特性來圈定地熱異常的。5.1電阻率法基礎5.1.2影響電阻率的因素3>5.1

電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性5.1.2影響電阻率的因素5.1.3層狀介質的電阻率5.1電阻率法基礎5.1.1巖石和礦石的導電性5.1

電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率大部分沉積巖都具有層理結構，從其電性上來看，它們是由各種不同電阻率的地層組成的。1.縱向電阻率與橫向的電阻率這樣的地層其電阻率與通過其中電流的方向有關，呈現出各向異性。層狀結構巖石模型(a)實際巖石(b)等效模型5.1電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率大部分沉5.1

電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率1.縱向電阻率與橫向的電阻率(a)實際巖石（a）(b)(b)等效模型

層狀結構巖石模型5.1電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率1.縱5.1

電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率對于各向異性介質而言：1.縱向電阻率與橫向電阻率當電流垂直層理方向流過時所測得的電阻率稱為橫向電阻率.用符號表示(b)（a）5.1電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率對于各向(b)（a）5.1

電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率對于各向異性介質而言：1.縱向電阻率與橫向電阻率當電流平行層理方向流過時所測得的電阻率稱為縱向電阻率.用符號表示(b)（a）5.1電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電由于，所以各向異性系數λ總是大于1的。并用“各向異性系數”5.1

電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率1.縱向電阻率與橫向電阻率來表示石層的各向異性程度。巖石名稱λ巖石名稱λ層狀粘土層狀砂巖石灰巖1.02~1.051.1~1.61~1.3泥質板巖泥質頁巖無煙煤1.1~1.591.41~1.251.5~2.5一般情況下，巖層的橫向電阻率均大于其縱向電阻率.由于，所以各向異性系數λ總是大為研究層狀介質的導電特性，在電法勘探中定義了“縱向電導”和“橫向電阻”參數。5.1

電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率2.縱向電導S和橫向電阻T如圖所示假設在層狀介質中取底面積為1m2，厚度為h的六面巖柱體。為研究層狀介質的導電特性，在電法勘探中定義了“縱向電導”和“當電流垂直巖柱體底面流過時，所測得的電阻稱為橫向電阻，我們用符號T來表示，單位為歐姆。5.1

電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率2.縱向電導S和橫向電阻T橫向電阻在數值上等于電性層的厚度與電阻率的乘積，即當電流垂直巖柱體底面流過時，所測得的電阻稱為橫向電阻，我們用當六面巖柱體由若干個厚度和電性不同的巖層所組成時，其總的橫向電阻為：5.1

電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率2.縱向電導S和橫向電阻T當六面巖柱體由若干個厚度和電性不同的巖層所組成時，其總的橫向當電流平行巖柱體底面流過時，所測得的電導稱為縱向電導。用S來表示5.1

電阻率法基礎5.1.3層狀介質的電阻率若六面巖柱體由多個厚度和電性不同的巖層組成時，總縱向電導為2.縱向電導S和橫向電阻T當電流平行巖柱體底面流過時，所測得的電導稱為縱向電導。用S來第五章電阻率法的基本知識第二部分電法勘探5.1電阻率法基礎5.2大地電阻率的測定5.3電阻率法的物理實質5.4電阻率法的儀器、設備簡介第五章電阻率法的基本知識第二部分電法勘探5.1為了探測地下地質對象的存在與分布，首先要在地下半空間建立人工電流場，然后研究由地質對象所產生的電場的變化，從而達到找礦或探測地下構造的目的。5.2大地電阻率法的測定1>探測對象與圍巖間的電阻率差異是電阻率法的內在根據；把直流電源通過電極向地下供電便形成了人工直流電場，由于直流電場中電荷的分布不隨時間而改變，所以也稱穩定電流場。2>施加人工電流場并采用一系列的探測技術是電阻率法的外部條件。電阻率法為了探測地下地質對象的存在與分布，首先要在地下半空間建立人工下面來討論穩定電流場的基本方程，從而求出均勻各向同性半空間中點電場的電場分布規律。5.2大地電阻率法的測定研究場和場源的關系是各種地球物理勘探問題的基本出發點,根據地下電性介質的分布來研究場的分布,把這一過程稱為正演。根據正演理論,對野外實測曲線進行分析,從而獲得所研究地質對象的分布狀況的有關信息,這一過程稱為反演.正演結果是唯一的，而反演結果則是多解的。下面來討論穩定電流場的基本方程，從而求出均勻各向同性半空間中5.2

大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律5.2.2點電源電場5.2.3大地電阻率的測定5.2大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律穩定電流場滿足歐姆定律，在微觀情況下，其微分形式是5.2大地電阻率法的測定5.2.1穩定電流場的基本規律1.微觀歐姆定律即:穩定電流場中任一點的電流密度與該點場強成正比，與介質的電阻率成反比。說明：上式既適用于均勻介質的情況，也適用于非均勻介質的情況。電流密度電場強度穩定電流場滿足歐姆定律，在微觀情況下，其微分形式是5.2在穩定電流場中，任取一個不含源的閉合曲面，流過任何一個閉合曲面的電流密度通量均等于零，即5.2大地電阻率法的測定5.2.1穩定電流場的基本規律2.克希霍夫定律上式就是穩定電流場的連續性方程式,矢量j連續的域中滿足式中V為封閉面所包含的體積。得：說明：由于散度表示場量在其方向上的空間變化率，所以電流密度散度等于零就表明電流處處是連續的。散度:divergence在穩定電流場中，任取一個不含源的閉合曲面，流過任何一個閉合曲在穩定電流場中,電荷的分布不隨時間而改變,因此,它和靜電場一樣也是勢場,場中任一點的電位只與該點到場源的距離有關。5.2大地電阻率法的測定5.2.1穩定電流場的基本規律3.穩定電流場的勢場性就場中某一點而言,單位距離上電位的變化(即電位梯度)就等于該點的電場強度，電位的降落方向表示了場強的正方向。即：在直角坐標系中可以表示為：在穩定電流場中,電荷的分布不隨時間而改變,因此,它和靜電場一得到穩定電流場所滿足的微分方程:5.2大地電阻率法的測定5.2.1穩定電流場的基本規律4.穩定電流場的基本方程代入均勻介質中，為常數，即或者這就是拉普拉斯方程得到穩定電流場所滿足的微分方程:5.2大地電阻率法的測定所以，穩定電流場所滿足的微分方程為5.2大地電阻率法的測定5.2.1穩定電流場的基本規律上式反映了穩定電流場的內在規律性。U稱為該方程的解。4.穩定電流場的基本方程顯然,對所研究的某一具體問題來說,它的解應該是唯一的。使場函數獲得唯一解所須附加的限定條件稱為定解條件，因為電場分布和時間無關，所以具有邊界條件:所以，穩定電流場所滿足的微分方程為5.2大地電阻率法的測說明：在電阻率法中我們將要討論的各種理論曲線，就是針對各種地電模型，在不同的坐標系中求解偏微分方程得到的。5.2大地電阻率法的測定5.2.1穩定電流場的基本規律表明在穩定電流場中,電位處處有限且連續；4.穩定電流場的基本方程表明在界面兩側，電流密度法線方向連續。說明：在電阻率法中我們將要討論的各種理論曲線，就是針對各種地5.2

大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律5.2.2點電源電場5.2.3大地電阻率的測定5.2大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律假設地下半空間是均勻、各向同性的介質。5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場1>若當觀測范圍僅限于一個電極附近，而將另一個電極置于無窮遠時，就構成了一個點電源的電場；2>當必須考慮兩個電極的影響時，便構成兩個點電源的電場。使用兩個供電電極將電流供入地下，然后在離供電電極一定距離的地方來觀測場的分布。由于電極大小相對于電極之間的距離來說一般很小，因此我們把電極看作是一個點電源。假設地下半空間是均勻、各向同性的介質。5.2大地電阻率法5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場AB地面水平，地下為均勻、無限、各向同性介質。

5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場AB地面ABMNABMN5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場1.一個點電源的電場設在電阻率為

的無限半空間的地表，有一點電源A，其電流強度為+I。顯然，在距點源A為rAM點的電流密度為5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場1.一5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場得到M點的電場強度代入又知道即所以：1.一個點電源的電場5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場得到M點當時，5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場所以M點的電位為：兩邊積分積分常數1.一個點電源的電場當時，5.2大地電阻率法的測定55.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場因此，對于均勻、各向同性無限半空間地表，地表點電源場的電位分布與r成反比,其等位面是以點源為中心的一系列同心圓。式中,當點電源一定時,I為常數。1.一個點電源的電場5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場因此，對5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場2.兩個點電源的電場同理，可求出兩個異性點電源在M點的場強當地表有兩個異性點電源供電時，根據電場的疊加原理，得到M點的電位表達式5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場2.兩5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場2.兩個點電源的電場由圖可見:1>越靠近電極，電位變化越大。3>在B極附近，電位迅速下降。2>在A極附近，電位迅速增高；4>在AB中部電位變化較慢，在AB中點電位為零。5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場2.兩5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場2.兩個點電源的電場由于場強等于電位的負梯度，所以1>電極附近梯度大的地方，場強的絕對值大.2>在AB中部(1/2-1/3)地段，電位梯度小，場強較均勻。3>在AB中點電位為零，電場強度為一常數。5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場2.兩5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場2.兩個點電源的電場平面圖剖面圖地表電位剖面等位線電流線5.2大地電阻率法的測定5.2.2點電源電場2.兩5.2

大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律5.2.2點電源電場5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法1.大地電阻率的測定2.巖石露頭電阻率的測定3.巖、礦石標本電阻率的測定5.2大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法1.大地電阻率的測定測量均勻大地的電阻率，原則上可以采用任意形式的電極排列來進行，即在地表任意兩點(A、B)供電，然后在地表任意兩點(M、N)來測量其間的電位差。ABMN地面水平，地下為均勻、無限、各向同性介質。

5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法1.大地電阻率的測定根據上述裝置為四極排裝置,則M、N兩點的電位分別為：則AB在MN間產生的電位差為M點N點5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的有5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法1.大地電阻率的測定從而大地電阻率的計算公式上式即為在均勻大地的地表采用任意電極裝置(或電極排列)測量電阻率的基本公式。其中K為電極裝置系數。假設有5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法1.大地電阻率的測定K是一個只與電極的空間位置有關的物理量。電極裝置系數考慮到實際的需要，在電法勘探中，一般總是把供電電極和測量電極置于一條直線上。5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2

大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律5.2.2點電源電場5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法1.大地電阻率的測定2.巖石露頭電阻率的測定3.巖、礦石標本電阻率的測定5.2大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法ABMN2.巖石露頭電阻率的測定為了獲得自然狀態下巖石電阻率,在實際工作中,往往采用小極距AMNB電極對稱排列裝置,在巖石的天然露頭或經勘探工程(如探槽、坑道等)揭露的人工露頭上進行測定。這種方法通常稱為露頭測定法。5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的因而,測得了△UMN、I和電極距大小,便可按式計算得到所測巖石的電阻率。布設原則:測量裝置應布置在較平坦、未經風化的巖石露頭的三分之一范圍內。5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法2.巖石露頭電阻率的測定在這種情況下，該巖石露頭相對于小極距來說，可視為均勻、各向同性的半無限介質。因而,測得了△UMN、I和電極距大小,便可按式5.2

大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律5.2.2點電源電場5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法1.大地電阻率的測定2.巖石露頭電阻率的測定3.巖、礦石標本電阻率的測定5.2大地電阻率的測定5.2.1穩定電流場的基本規律5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法3.巖、礦石標本電阻率的測定以四極法為例，說明測定巖礦石標本電阻率方法原理。在橫截面積為S的長方形巖、礦石標本兩端，裝有與標本緊密接觸的金屬片狀電極A和B，A、B極的外路與電流表、干電池等聯成回路。5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法3.巖、礦石標本電阻率的測定在巖石標本的中部，繞有與標本緊靠，并由金屬絲做成的相距為L的兩個環形電極M和N，M、N的外路與測量電位差的電位計和導電線連通。5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法3.巖、礦石標本電阻率的測定進行測量時，在A、B回路中供電電流為I，若M、N極間引起的電位差為△UMN，則可按下式計算巖石標本的電阻率5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法3.巖、礦石標本電阻率的測定應當指出，這種測定電阻率的方法，并不是通常能做到的，因為它要求巖石標本有較規則的形狀。此外，天然巖石經過加工后，其內部礦物結構情況可發生變化，這必然會影響測定電阻值的準確性。5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法3.巖、礦石標本電阻率的測定應當指出，這種測定電阻率的方法，并不是通常能做到的，因為它要求巖石標本有較規則的形狀。此外，天然巖石經過加工后，其內部礦物結構情況可發生變化，這必然會影響測定電阻值的準確性。5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的測定方法3.巖、礦石標本電阻率的測定再則，經加工后的標本通常是放在水中浸潤一定時間后進行測定的，這就使得標本表面部分的電阻率值低于標本內部的值。可見，在進行標本電阻率測定工作或運用測定結果時，對上述問題應給以充分的注意。5.2大地電阻率法的測定5.2.3巖石和礦石電阻率的第五章電阻率法的基本知識第二部分電法勘探5.1電阻率法基礎5.2大地電阻率的測定5.3電阻率法的物理實質5.4電阻率法的儀器、設備簡介第五章電阻率法的基本知識第二部分電法勘探5.15.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法5.3.2電流密度隨深度的分布5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法回顧大地電阻率的計算公式：應用條件是：地面水平，地下為均勻、無限、各向同性介質。

均勻大地問題：實際工作中常常不能滿足這些條件，地形往往起伏不平，地下介質也不均勻，各種巖石相互重疊，斷層裂隙縱橫交錯，或者有礦體充填其中。怎麼辦呢？？？5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法上式計算出的電阻率稱為視電阻率，通常以表示若進行測量的地段地下巖石電性分布不均勻時，說明：這是電阻率法中最基本的計算公式。在電阻率法的實際工作中，一般測得的都是視電阻率。對比兩個公式：視電阻率雖不是巖石的真電阻率，但是地下巖石電性不均勻體和地形起伏的綜合反映。5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法只當電極排列位于某種單一巖性的地層中時，才會測到該地層的真電阻率。此時此時，視電阻率的微分公式為該公式是如何得到的呢？？？5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法此時假設測量電極MN之間的距離為l,此時：根據視電阻率計算公式則：即：為MN所在介質的真電阻率為MN處的電流密度5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分當MN間距離很小時，可以認為電流密度與巖石電阻率

為常量。5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法從公式出發為MN所在介質的真電阻率為MN處的電流密度此時當地下巖石電性均勻時，用來表示則當MN間距離很小時，可以認為電流密度與巖石電阻5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法為MN所在介質的真電阻率為MN處的電流密度得到代入為電性均勻時MN處的電流密度這就是視電阻率和電流密度的關系式，或稱為視電阻率的微分公式。5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法為MN所在介質的真電阻率為MN處的電流密度為電性均勻時MN處的電流密度公式表明某點的視電阻率和測量電極所在介質的真電阻率成正比其比例系數就是測量電極間實際電流密度與假設地下為均勻介質時正常場電流密度之比。5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法分析討論顯然，包含了在電場分布范圍內各種電性地質體的綜合影響。2>當地下半空間有低阻不均勻體存在時，由于正常電流線被低阻體所吸引，使地表MN處的實際電流密度減少，所以1>當地下只有一種巖石時,按視電阻率的計算式算得的等于巖石真電阻率值。5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法分析討論3>當地下半空間有高阻體存在時，用于正常電流線被高阻體所排斥，使地表MN處的實際電流密度增加，所以這樣,通過在地表觀測視電阻率的變化,便可揭示地下電性不均勻地質體的存在和分布.這是電阻率法解決有關地質問題的基本依據。5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法(a)均勻介質視電阻率與地電斷面性質的關系(c)圍巖中賦存高阻巖體(b)圍巖中賦存良導礦體5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法視電阻率與地電斷面性質的關系A(+I)B(-I)(a)X(b)地下電場分布地面視電阻曲線5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分析方法5.3.2電流密度隨深度的分布5.3電阻率法的物理實質5.3.1視電阻率及其定性分5.3

電阻率法的物理實質5.3.2電流密度隨深度的分布前文述及視電阻率的異常分布除和地質對象的電性和產狀有關外，還和電極裝置(圖中所示AB)有關。對于一定埋深的地質對象需要多大的電極距才能探測到它的存在呢？這就涉及到電法勘探中的勘探深度。由公式可知電流密度對電法勘探有重要意義，深入研究電流密度隨深度的分布規律，就可以解決勘探深度的問題。5.3電阻率法的物理實質5.3.2電流密度隨深度的分5.3

電阻率法的物理實質5.3.2電流密度隨深度的分布討論在均勻半空間中(研究如圖所示AB連線中垂線上)電流密度隨深度的變化在地表AB連線的中點O處，由A、B兩個電極所形成的電流密度