物探-电测深法

电测深法第七章本章要求了解电测深法的野外工作方法；掌握四极对称电测深的二层和三层曲线类型和特征；掌握电测深法资料定性和定量解释方法及资料应用；了解三极测深和环形测深的工作方法和资料应用。电测深法是在地表某点令测量电极不动，按一定规律不断加大供电极距，从而研究地表某点下方电性的垂向变化的一种电阻率勘探方法。电测深原理示意图测深ρs曲线反映的是某个测点下垂向地质情况的变化，引起ρs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。§7-1电测深装置类型按电极的排列关系：1.四极对称----装置同四极对称剖面法，每测点MN保持不变、AB按等比关系移动，以lgρs为纵坐标、lg(AB/2)为横坐标，做ρs曲线图；2.三极测深----联合剖面法的一半，曲线受地层厚度及电性的不均匀影响很大，效率低，一般只在特殊情况下应用。3.偶极测深----当成对电极A与B之间的距离、M与N之间的距离小于AB与MN之间的距离时的排列称为偶极测深。AB为供电偶极、MN为测量偶极，且AB=MN＜＜OO’常见排列：轴式偶极、赤道偶极轴式偶极赤道偶极2323'MNAMMNOOkAO’BMONAO’BMONAMANANAMk4.环形测深是在地表某点利用对称四极装置所进行的多方位测量，相邻方位之间的夹角一般为45°。在地下岩层具各向异性的情况下，根据不同方位的测量结果，再综合利用地质及其它物探资料便可确定覆盖层下地层的层理、裂隙及破碎带的走向。§7-2电测深曲线类型及特征曲线类型：1.均匀介质的测深曲线2.二层地电断面测深曲线3.三层地电断面测深曲线4.多层地电断面测深曲线一、均匀介质的测深曲线lgAB/2lgρs二、二层介质的测深曲线两层水平地层的上层电阻率为ρ1，厚度为h1，下层电阻率为ρ2，厚度为无限大。两层电阻率之比μ2=ρ2/ρ1，当μ2大于1时，下层电阻率高，如图所示，称为G型曲线，而当μ2小于1时，下层电阻率低，称为D型曲线。曲线分析：[用ρs=(jMN/j0)ρMN]曲线首支--由于AB很小，下层对上层的电流分布影响甚微，此时ρs≈ρ1曲线中间—随着AB的增大，下层的影响增大，G型曲线上升、D型曲线下降。曲线尾支—当AB＞＞h1时，上层的影响可以忽略，下层对电流的分布起着确定性作用，因此ρs曲线尾支出现ρs=ρ2的渐近线二层曲线中的特殊形态①当ρ2→∞时，在双对数坐标系中，其尾支渐近线为斜率等于1的直线(与水平轴交角为45°上升)。②当ρ2→0时，在双对数坐标系中，其尾支曲线与水平轴交角为63°下降。以二层曲线ρ2→∞时为例，从物理意义上进行分析，由于ρ2→∞，第二层中的电流可以忽略，当AO＞＞h1时，电流均在第一层中沿水平方向流动（见上图），并在以r=AB/2为半径、高为h1的圆柱面上电流密度几乎到处相等，jMN≈I/(rh1)，而在均匀半无限介质中j0=I/(r2)。故有:1111111021SrhrhrjjrIhrIMNs221111ABhhABss时当二层地电断面曲线特点①两种曲线类型[G型(μ2＞1)、D(μ2＜1)]②曲线首支ρs=ρ1③曲线尾支ρs=ρ2④G型曲线中ρ2→∞时，尾支45°上升⑤D型曲线中ρ2→0时，尾支63°下降。三、三层介质的测深曲线三层介质的地电参数：ρ1、h1、ρ2、h2、ρ3、h3且h3﹥﹥ABmax/2曲线依各层电阻率之间的关系，共分4种类型321A型321K型：321H型：321Q型：三层曲线特征以最上层电阻率为渐近线，如三层断面k型曲线。以ρ1渐近线ρ1ρsAB/21.测深曲线的首支特征2.三层曲线的尾支特征最下层介质的电阻率有限以最下层介质的电阻率为渐近线。如K型曲线ρ1ρsAB/2以ρ1渐近线ρ3以ρ3渐近线最下层介质的电阻率趋于无限（与上覆层电阻率相比）M401045ρ1ρsAB/2中间段ρ2以ρ1渐近线以ρ2渐近线3.三层曲线的中间段特征四、四层介质的测深曲线四层及以上地电断面按电性层的组合关系可以分成2n-1种类型。四层分八种情况，我们分别将其称为：HA型、HK型、AA型、AK型、KH型、KQ型、QH型、QQ型。曲线类型总结§7.3野外工作方法一、测区范围选择一般情况对于探测水源、滑坡、构造等任务要追踪较宽的范围；而对于分层等工作探测范围相对较小。应注意的是，电探是一种体积勘探，电场涉及的范围很宽，测区以外的地层变化也会给测区的测量造成一定影响。二、测点密度选择正常情况，测点密度按所采用制图的工作比例来定：图上点距2～4cm、线距3～5cm。实测点距要根据主要探测对象的埋深来调整：点距＞H/2且＞MN极大。三、电极距的选择供电极距的选择有三个标准（一）AB的选择1.供电极距AB应按等比数列安排，相邻两极距的比值ABi+1/ABi接近一个常数（1.2～1.5）。等比布置极距，测深曲线绘制则应选择双对数坐标，这样可保证在坐标系中相邻两极距的间隔基本为均匀。为何以等比安排AB？等比安排AB是由电场的特点决定的。2121)(2O12O,mrIEirIEirABmABABiiiii的场强为：极距中心点第的场强为：个极距中心点则第设：相邻两极距之间的场强相对变化为：2211mmEEEiii说明：等比安排极距时，相邻极距测量结果的相对变化量由m决定，基本为常数。合理！如果按等差安排AB，结果如何？22111)(1O,,arrEEEarABrABaABABiiiiiii点的场强相对变化量：相邻极距在则：设：说明：在极距较小时，场强的相对变化量较大；而在极距较大时，场强的相对变化量较小；当r＞＞a时，相对变化量趋于0。显然不合理！等比安排极距后，对数坐标系中相邻极距的间隔为LmMLlgM—对数模数，国际通用62.5mmm=ABi+1/ABi一般情况：L=8～10mm常用极距(AB/2)排列：1、1.4、2、2.8、4、5.5、7.5、102.最小AB应能反映第一层的电阻率，即在曲线的首支出现ρ1的渐近线。所以AB最小＜h13.最大AB应使曲线尾支清楚反映出最深目的层，当底层较厚时，应保证渐近线的出现。对于45°上升或63°下降的曲线，渐近线上应有3个测点。电测深的理论曲线（量板）是在假定MN→0时计算的，因此理论上MN越小越好（太小时无法测出UMN）。根据点电源电场理论，AB中间的1/3宽度可近似为均匀电场，所以测量电极MN的取值范围：AB/50≤MN≤AB/3注意：当AB逐渐变大到MN无法读数时，可变换MN（变大），此步骤称更换MN测程。更换MN时，应进行更换点的重复测量，至少重复2点。（二）MN的选择§7.4测深曲线的定性解释主要是作出一系列的图件：1．测深曲线类型图2．等视电阻率断面图3．平面等值线图4．纵向电导图5.电测深综合成果图定性解释：根据测深资料和地质资料，研究测区内电性剖面的变化规律，确定电性剖面和地质剖面的对应关系，从电性剖面正确推断出地质剖面。定性解释之准备工作一．了解测深剖面和地质剖面的对应关系。二．掌握测区地层的电阻率参数电性参数是资料解释的基础，特别是中间层的电阻率值。中间层电阻率有以下方法得到：1.根据测深曲线求得：当中间层相对上覆地层厚度较大时，可从曲线中间平坦段的渐近线得到2.地面露头实测；3.标本室内测定；4.钻孔横向电阻率测井。定性图件绘制1.曲线类型图（类型平面和剖面图）类型平面图的做法同电剖面法，平面图反映的整个测区的情况，在平面图上地电断面一样的曲线类型也一样，曲线类型的变化反映出的是岩性的变化或者是构造的出现。曲线类型剖面图反映的是一条测线上不同深度的地层情况。测区内的电测深曲线有H、A和KH三种类型，并按一定规律分布在四个区间。由两侧的KH型四层曲线向中部变成H型曲线，可以认为是地电断面中下伏各层上升致使最上面一层受到侵蚀所致。H型曲线再过渡到A型曲线是由于该处地层隆起成为背斜构造的轴部，原来的第一、二层都被侵蚀了，同时下面有一个电阻率更高的层对ρs产生影响。这种推断只是可能性之一，实际工作中应密切结合地质资料，才能作出正确的地质推断。曲线类型平面图示例曲线类型剖面图示例砂卵石层第三、四系沉积物三叠三叠断层2.等视电阻率(ρs)断面图为定性图件中最重要的一种图件，可沿水平和垂直两个方向揭示地层电阻率变化规律。从这种图件可以看出基岩起伏、构造变化、以及电性层沿断面的分布等。作法：以测线为横轴，标明各测探点的位置及编号，垂直向下以AB/2为纵轴，采用对数坐标或算术坐标。依次将各测深点处各种极距的ρs值标在图上的相应位置．然后按一定的阻值间隔，用内插法绘出若干条等值线。等ρs断面图示例从图中可以看出，在N4点处，自上而下ρs值逐渐增加，反映出二层曲线的性质，它表明在N4点的下方为ρ1＜ρ2的二层电性剖面，在其他各测点处，等值线的变化特点为H型三层曲线的性质，越向两侧，表现得越明显，反映为ρ1＞ρ2＜ρ3的三层电性剖面，它表明以ρ2为中间层，其厚度向两侧加大，而向N3和N5逐渐减薄以至消失，可见ρs断面图清楚地反映了其地质剖面。3．平面等值线图（等AB/2）左图是辽宁某地AB/2=3000m的等值线平面图。由图可看出，有ρs=60--80Ωm所圈闭的呈北北东走向的某凹陷带，在凹陷带内部，有ρs=10，20，60所圈闭的四个一级构造，经钻探查明此凹陷带为含油远景地区。4．纵向电导图根据测区的实际情况和解释的需要，还可以绘制S平面图及剖面图。当测区有分布广泛的高阻基岩层时，电测深曲线尾支将出现45°渐近线，可求出纵向电导S值，画出等S平面图或剖面图。上覆岩层的电阻率在水平方向较为稳定时，纵向电导S值的大小便反映出基岩顶面埋深的变化。5.电测深综合成果图将上述几个定性图件及定性解释的地质剖面绘制在同一张图上曲线类型图等AB/2的视电阻率剖面图等视电阻率断面图解释的地质剖面图类型图中基本为K型曲线，说明地层总体变化不大。1、2、3点为明显K型；4、5、6点为不明显K型。定性解释的应用等视电阻率断面图为定性解释中最常用的一种，以此图为例，举几个典型地质剖面的等ρs断面图基岩隆起的断面基岩下陷的断面等ρs断面图示例倾斜分界面的断面倾斜分界面加夹层的断面等ρs断面图示例ρ1ρ2ρ3100806050403025201510陡立分界面（ρ2＞ρ3）ρ1ρ2ρ2100806050403025201510夹厚层良导体ρ310080605040等ρs断面图示例ρ1ρ2ρ2100806050403025201510ρ3夹薄层良导体等ρs断面图示例§7.5电测深定量解释根据测深曲线，确定各电性层的厚度和电阻率。一般有三种方法：1.量板法；2.经验解释法；3.数值解法——反演、正演、左迪等算法。这里主要介绍1,2两种方法。1.量板法（1）量板的编制二层量板。，横坐标位移了纵坐标位移了二者对比可知），坐标中为实际测深曲线在双对数。采用双对数坐标，有转换为为单位作理论曲线，，若以112121112111121loglog,2log,(log)log2log,(loglog),2,(,)2,,,(hABfhABfhABfhABhfssss①根据实测电测深曲线选择二层理论量板(G或D)。②将绘有实测曲线的透明双对数坐标纸置于二层量板上，保持坐标轴平行，移动实测曲线使之与某一条理论曲线重合或介于某两条理论曲线之间③当两条曲线重合后，量板的坐标原点在实测曲线坐标系的纵、横坐标即为ρ1、h1。④当实测二层曲线的尾枝不清楚时，从理论曲线所标μ2值也可求出ρ2=μ2×ρ1。二层量板解释二层曲线二层曲线的解释（G）1212AB1h1s12hABs102.505,205010,20