§1.4视电阻率

X第1页§1.4非均匀介质中的稳定电流场及视电阻率慨念X第2页地电场模拟实例A(+I)B(-I)XXUEEU0S1123(a)(b)(c)地电断面？？图1.4.1电阻率不均匀时地下电流分布示意图X第3页基本概念在自然界中，地下地质情况是复杂的，各种不同岩(矿)石分布是不均匀的。在电法勘探中，常把按电阻率划分的地质断面称为地电断面。地电断面X第4页一、非均匀介质中稳定电流场及其实质电阻率法所研究的正是各种形式的非均匀地电断面，矿体，由于岩性不均匀促使稳定电流场的空间分布发生变化，其表现是，低阻体吸引电流线，高阻体排斥电流线(1.4.1)。为解释引起上述现象的原因，我们可通过对非均匀介质中稳定电流场的分析来加以说明。X第5页由于高阻体排斥电流和低阻体吸引电流的特性，于是，由A极供入地中的电流，在经过各种岩体流向B极的路线上，具有避开高电阻率岩体和通过低电阻率岩体的规律。高阻体具有排斥电流的能力，电阻率愈高，排斥能力愈强。低阻体具有吸引电流的能力，电阻率愈低，吸引能力愈强。32X第6页电流密度分析法地面由AB两电极向上述模型地下供电，由于高、低阻矿体的存在，地下电流的分布与地下均匀时有了差别。根据电场强度切向分量在分界面上连续的边界条队可写出M1和M2点的电流密度与电阻率的关系为：12112221''31113331jjjjjjjj或＝或＝式中j1、j2是高阻体表面上M1点界面两侧电流密度的切向分量；j’1、j3是低阻体表面上M2点处界面两侧电流密度的切向分量。注(1.4.1)(1.4.2)X第7页曲线解释A(+I)B(-I)XUEEU0123(b)(c)电场强度E曲线低阻矿体吸引电流，使矿体上方地面的电流密度减小，因而E曲线在正场场的基础上出现一个明显的极小值。高阻矿体排斥电流的结果，使其上方地而电流密度增加，E曲线在正常场基础上出现明显极大。X第8页二、视电阻率的慨念MNsUKIMNUKI视电阻率虽然不是岩石的真电阻率，但却是地下电性不均匀体和地形起伏的一种综合反映。(1.4.3)(1.4.4)X第9页大地电阻率的应用条件是：地面为无限大的水平面，地下充满均匀各向同性的导电介质，满足这些条件得到的才是大地电阻率。实际工作中常常不能满足这些条件，地形往往起伏不平，地下介质也不均匀，各种岩石相互重叠，断层裂隙纵横交错，或者有矿体充填其中。这时，仍然用四极法测量，算得的电阻率值，一般情况下既不是围岩电阻率，也不是矿体电阻率，我们称其为视电阻率，用ρs表示。X第10页视电阻率定性分析公式和物理意义MNsUKI视电阻率的计算公式0MNsMNjj视电阻率的分析公式也是视电阻率的微分表达式(1.4.5)X第11页在分析资料或分析视电阻率与地电断面的关系时，常需将ρs与地中电场的分布联系起来，特别是与地表的电阻率、电流密度及电场强度等联系起来认识。下面对公式加以推导：(1.4.4)式中的电位差可表示为:MMMNMNMNMNNNUEdljdl(1.4.6)X第12页MMsMNMNMNNNKEdljdlI上式对任何布极形式和电极间距离以及地下任何不均匀情况均适用。它清楚地表明，视电阻率在数值上与MN间沿地表的电流密度和电阻率的分布有关，而地表电流密度的分布，既受地表电阻率分布也受地下电性不均匀体的影响。因此，在电极排列一定的条件下，ρs的变化由地表及地下电阻率分布所决定。将上式代入（1.4.4）式可得:(1.4.7)X第13页sMNMNMNKKMNEMNjII01KMNIj(1.4.10)(1.4.9)(1.4.8)当MN很小时，可将MN范围内的电场强度视为不变，(1.4.7)式可化为为了与无矿情况的正常电场相比较，设地面水平，地下均匀各向同性岩石的电阻率为ρ，MN间的电流密度为j0，此时(1.4.8)式可写成因讨论的是均匀介质，故ρs应等于ρ，于是便有0sKMNjIX第14页0MNsMNjj于是，我们可得视电阻率得微分形式：(1.4.11)在分析一些理论计算、模型实验及野外地面观测结果时，经常要用到它。X第15页视电阻率的性质•1、当地下只有一种岩石时，两式是相同的，故按视电阻率的计算式算得的ρs值等于岩石真电阻率ρ1值。ρs剖面曲线乃为一条数值等于p1的直线。MNUKI大地电阻率的计算公式视电阻率的计算公式MNsUKIX第16页•2、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。视电阻率的性质X第17页•3、在地下有多种电阻率不同的岩体存在时，测得的ρs值为地下所有岩体总的作用结果。一般说，ρs既不等于这个岩体的电阻率值，也不等于那个岩体的电阻率值。它与地下不均匀体的分布状态和各个不均匀体的真电阻率值有关。由于在任何不均匀情况下，电位差(△UMN)值总与供电电流(I)成正比，故由公式（1.4.4）不难理解，视电阻率值与供电电流无关，只与地下不均匀体的情况和各电极的位置或排列方式等有关。视电阻率的性质X第18页•4、地形起伏会改变地面电流的分布，因此地形对视电阻率有影响。有关地形影响问题，将放到后续课中去讨论。视电阻率的性质