磁电阻率法

在陆上有一种测量由接地电极电流产生的稳定磁场而研究地下电阻率分布的方法，称磁电阻率法。海洋磁电阻率法（MO⁃SES）就是将陆上跨孔磁电阻率法移植到海上的一种方法。它的供电装置由一根长导线从海平面垂直延伸到海底，两端接两个电极。电流通过海水和洋壳形成回路。接收装置由两个相互垂直的水平磁探头组成（图4⁃4⁃9）。在20世纪80年代后期，已经用MOSES进行了海洋地壳测深试验，并用它在洋中脊圈定硫化矿床及研究海底永久冻土层的孔隙度。图4⁃4⁃10给出了海水加二层水平介质地电断面模型的MOSES视电阻率理论曲线。
在现场采集数据时，将由微机遥控的海底磁场接收器沉入海底。此时，应选择有良好沉积物的地区，使得与接收器连接的重锚可以插进海底一定深度。记录过程中，由微机控制信号的滤波、数字化、叠加和存储、记录结束后，接收器自动与锚分离并浮出海面。

图4⁃4⁃9 MOSES原理示意图


图4⁃4⁃10 MOSES视电阻率理论曲线

电阻率单位Ω·m

3.3.6.1 方法简介
高密度电阻率法，是近几年才开发使用的一种新装置，是一种阵列式勘探方法。具有成本低、效率高、信息量丰富、分辨率高、解释方便等优点。
3.3.6.1.1 基本原理
是以地下岩(矿)石的电阻率差异为基础，研究在供电电场作用下地下传导电流的分布规律，从而达到勘探地质体的目的。野外测量时将全部电极(几十至上百根)一次性布设于测点上，然后通过程控多路电极转换器选择不同的电极组合方式和不同的极距间隔，从而完成野外数据的快速采集，测量结果送入微机后，即可对数据进行处理并给出关于地电断面的各种图示结果。
3.3.6.1.2 应用范围及适用条件
常用于探查洞穴、岩溶破碎带、隐伏断层、地下暗河通道及基底起伏情况。
被探测的目标体与围岩电性差异明显并有一定的宽度和延伸长度，视电阻率异常能从干扰背景中分辨。覆盖层薄，地形无剧烈变化。目的层上方无极低、极高的电阻率屏蔽层，无严重的工业游散电流和大地电流干扰。
3.3.6.1.3 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。极距的选择要保证最大隔离系数AB/2大于勘探目标埋深的1.5倍。
常采用的电位电极系有温纳四极(α)、偶极(β)、微分(γ)、联合三级四种排列装置。
3.3.6.1.4 资料整理及成果解释
通过微机对输入的观测结果进行统计、滤波、正反演模拟计算后，形成视电阻率参数的等值线断面图及灰度图，结合水文地质条件，编制推断解释成果图。
成果解释时，要了解当地的地质及物性特征，充分研究已知点异常特征，从已知到未知进行解释。以定性解释为主，正确区分正常场和异常场，确定异常性质，阐明异常的地质因素，最终作出地质推断解释。
3.3.6.2 试验情况
实验工作布置在天然出露的岩溶水源地皮家寨工区，目的是探查皮家寨泉点与北部坝心泉点岩溶地下水径流管道位置，了解工区内盖层结构、土洞发育情况，盖层与基底界面起伏情况等，共布置了12条剖面，总长7995m，工作布置见图3-16。工作结果经16个钻孔的验证，推测的地表粘土层厚度与钻孔验证的厚度相接近，推断的岩溶发育带均已见水，吻合性较好。
本次试验使用WDJD-2型多功能数字激电仪、WDZJ-1多路电极转换器，装置选择温纳装置α和α2排列，点距5～10m，电极距10m。
3.3.6.3 主要成果
根据测区内地层岩性特征及以往电性测定结果，水体 ρS=12～20Ω·m，平均15Ω·m；红土(干燥)ρS=80～150Ω·m，平均120Ω·m；红土(潮湿)ρS=15～30Ω·m，平均20Ω·m；白云岩(完整)ρS=2400～4200Ω·m，平均3620Ω·m。可见地表粘土层、岩溶破碎带及粉砂质泥岩均为低阻体，完整灰岩为高阻体。
施测结果，以皮家寨泉点南部18线为界，南北电性层差异明显(图3-17)，南部视电阻率断面成层状分布，电性层结构稳定，推断岩溶不发育、岩石较完整；北部视电阻率断面横向变化大，高低阻相间排列，显示出电性层结构变化复杂、不稳定，岩溶较为发育。
经钻孔验证，北部岩溶发育强烈，岩心破碎，RQD小于40%，以溶隙、溶孔、溶洞为主，钻孔遇洞率76.9%，溶洞直径一般0.2～1.5m，最大4.7m，粘土半充填，并且越向上游岩溶的成层性越明显；大泉南段岩溶发育相对较弱，岩心完整，RQD 为63%～77%，以溶隙为主，部分为粘土充填，钻孔遇洞率66.7%，溶洞少而小，一般直径0.2m左右，最大0.6m，形成一条弱透水的隔水带。

图3-16 泸西小江流域皮家寨工区高密度电法工作布置及物探推断成果图

1—电法剖面及测线号；2—推断地下水径流管道；3—验证钻孔；4—上升泉，流量(L/s)

图3-17 泸西小江流域皮家寨工区高密度电法视电阻率剖面图

综合分析认为皮家寨工区，盆地覆盖层厚度中部深，东西两侧逐渐变浅，无局部突变现象，结构均一，浅部无洞穴发育。泉点附近存在多个强径流带，可分为南北向四条，大致沿90、120、140、160号点附近，东侧管道向南延伸，其他三条均向皮家寨大泉汇集，强径流带埋深约10～30m。
该区实施了16个验证钻孔，推测的地表粘土层厚度与钻孔验证的厚度相接近，最大误差4.2m，最小仅0.1m。推断的岩溶发育带经钻孔验证均已见水，如38线100号点附近推测地下2～40m为强岩溶发育带，经99号点ZK6号钻孔验证，0～2.1m为红粘土；2.1～20.8m为灰岩，其中6.8～7.2m为粘土充填的溶洞，12m见无充填的溶洞，27～35m见溶孔；35.1m以下为白云岩，多见溶孔及溶蚀面。2.1～40.1m，岩溶发育，富水性强，与推断结果吻合。
综合分析研究视电阻率剖面成果及钻孔资料得出：浅部粘土、砂质层，视电阻率值ρS小于70Ω·m，破碎含水的灰岩层，视电阻率值在50～400Ω·m之间。当溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填时，电性特征是一致的，如ZK13号，粘土层厚13.79m，视电阻率断面图中反映的是ρS小于50Ω·m的低阻带，13.79～30.12m为泥质充填的灰岩破碎带，富水性差，对应的视电阻率剖面ρS值为50～200Ω·m。
3.3.6.4 结论
综上所述，高密度视电阻率测深，基本查明了该区70m以内电性层分布情况，划分了岩溶发育带，推断了岩溶管道位置，提出18线以南岩体相对较完整，是束流调压壅水工程较为理想之地，为该工程的实施提供了重要依据。
根据测区实测剖面反演的视电阻率结果，结合验证钻孔资料，得出了不同岩层的视电阻率参数值的变化范围，地表粘土、砂质层视电阻率值ρS=10～70Ω·m，破碎含水的灰岩层，视电阻率值一般在100～400Ω·m之间。当溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填时，均反映为低阻电性特征。
高密度电阻率法对埋深不大的岩溶地下水探测效果较好，工作效率高，但同样无法区分泥质或水充填的岩溶低阻层，与核磁共振方法配合可有效地解决岩溶的富水性。

磁电阻率法是属于测磁场的传导类电法勘探，是在一般电法中将测量地面上两点(M，N)间电位差(ΔU，ΔU₂)改成逐点观测磁场(H，H₂)的一类找矿方法。磁电阻率法是在用供电电极AB将电流供入地下时，地面上测量磁场分布的一种方法。它能克服电极接地不良时电阻率工作困难的地区。磁电阻率法一般用于寻找隐伏地下的良导体，而良导体在地面引起较大的磁异常。

13321106661：常用电阻率法
窦殃肯 ：答：（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）...

13321106661：电阻率基本理论
窦殃肯 ：答：电阻率法勘探是建立在各类岩、矿石之间导电性差异基础之上,通过地面观测和研究这种差异有关的天然电场和人工电场的分布规律,进而确定地下电阻率的分布情况,并通过观测值来估计地下真实电阻率值。 电阻率是描述物质导电性能的一个电性参数,因此,岩、矿石的电阻率差异是电阻率法勘探的物理前提条件和基础。从物理学中我们...

13321106661：电阻率法方法分类及应用范围
窦殃肯 ：答：高密度电阻率法是集测深和剖面法于一体的一种多装置、多极距的组合方法,它具有一次布极即可进行多装置数据采集以及通过求取比值参数而能突出异常信息的特点,也可以认为是断面测量。 (1)高密度电阻率法观测系统 高密度电阻率法是为满足浅部精细勘查的实际需要而研制的一种电法勘探系统。现场测量时只需将电极设置在...

13321106661：电阻率法的原理是什么?
窦殃肯 ：答：和电流强度I,然后按式(1-24)求得两个视电阻率值 和 ,相应地在测线上就有两条视电阻率曲线。即 电法勘探技术 式中:KA和KB分别为AMN∞装置和∞MNB装置的装置系数,根据式(1-22)可推算出: 电法勘探技术 当极距确定后,K是一个常数。 (二)联合剖面的ρs曲线 1.两种岩石垂直接触面上的ρs异常 (1)ρs...

13321106661：电阻率法野外工作的几个问题及电阻率剖面法的应用
窦殃肯 ：答：在电阻率法中,用A、B、M、N电极与大地相接,以进行供电与测量。电极的接地电阻是指从电极表面到大地无限远处所呈现的电阻。在实际工作中,总是希望接地电阻尽可能小些。AB电极接地电阻小,可在一定的供电电压下供较大的电流,而MN电极接地电阻过大,将使观测误差增大。 现来计算图1.2.24所示半球形电极的接地电阻。

13321106661：电阻率法的原理及在水文地质勘察中的应用
窦殃肯 ：答：电阻率法在水文地质勘察中最适宜于查明以下问题：（1）覆盖层的厚度，隐伏的古河床和掩埋的冲洪积扇的位置；（2）断层、裂隙带、岩脉等的产状和位置，含水层的宽度及厚度；（3）钻井的地质剖面；（4）地下水位、流向和渗透流速；（5）地下水的矿化度和咸水、淡水的分布范围；（6）暗河的位置和隐伏...

13321106661：电阻率法的仪器装备
窦殃肯 ：答：电阻率法的主要装备有三种，即电源、电极和导线。1.电源 电阻率法的供电电源，一般多采用干电池、蓄电池串联或并联使用。但对供电电极距较大的中梯装置和测深装置而言，有时需用配有整流器的汽油发电机。2.电极 在电阻率法中，供电和测量均需要用接地的电极。供电电极A、B 一般用棒状铁电极，测量...

13321106661：电阻率法的理论基础
窦殃肯 ：答：电阻率法工作中，通常是在地面上任意两点用供电电极A、B供电，在另两点用测量电极M、N测定电位差（图4-1-1）。图4-1-1 任意四极装置示意图 电阻率的计算公式：地球物理勘探概论 令 地球物理勘探概论 则式（4-1-3）变为 地球物理勘探概论 式（4-1-5）是利用四极装置测定均匀各向同性半空间电阻...

13321106661：电阻率测深法的应用
窦殃肯 ：答：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...

13321106661：视电阻率及电阻率法的物理实质
窦殃肯 ：答：(三)电阻率法的物理实质 我们通过下面几种情况说明视电阻率定性分析式的运用及电阻率法的物理实质。1.地下电阻率为ρ1的均匀介质 如果观测范围是在 以内，则在这个范围内电流线是相互平行的。由图4-8可以看出jMN=j0；ρMN=ρ1，由(4-19)式可知ρs=ρ1，即在均匀介质中视电阻率就等于其真电阻...