2联合剖面讲解课件

第二节第二节 电剖面法电剖面法 电剖面法电剖面法电剖面法电剖面法是用以研究地电断面横向电性变化的一是用以研究地电断面横向电性变化的一是用以研究地电断面横向电性变化的一是用以研究地电断面横向电性变化的一类方法。类方法。类方法。类方法。一般采用固定的电极距，并使电极装置沿剖一般采用固定的电极距，并使电极装置沿剖一般采用固定的电极距，并使电极装置沿剖一般采用固定的电极距，并使电极装置沿剖面移动，这样便可观测到在一定深度范围内视电阻率面移动，这样便可观测到在一定深度范围内视电阻率面移动，这样便可观测到在一定深度范围内视电阻率面移动，这样便可观测到在一定深度范围内视电阻率沿剖面的变化。沿剖面的变化。沿剖面的变化。沿剖面的变化。l l当保持供电电极距当保持供电电极距ABAB不动时，电极系探测深度一不动时，电极系探测深度一定，移动电极系时就可以反应一定深度范围内的定，移动电极系时就可以反应一定深度范围内的地下电阻率的变化情况，这种方法称之为电阻率地下电阻率的变化情况，这种方法称之为电阻率剖面法。剖面法。l l电阻率剖面法装置特点：电阻率剖面法装置特点：l l保持供电电极及测量电极之间的距离不变，几保持供电电极及测量电极之间的距离不变，几个电极同时沿测线移动；个电极同时沿测线移动；l l在不同测点电流场的作用范围大致不变，因此，在不同测点电流场的作用范围大致不变，因此，在各测点所观测的视电阻率的变化反映地下一在各测点所观测的视电阻率的变化反映地下一定深度和范围内介质电阻率的变化；定深度和范围内介质电阻率的变化；一、电剖面法概念一、电剖面法概念l电阻率剖面法的应用前提：电阻率剖面法的应用前提：l被勘探对象必须与围岩在水平方向上有明显电被勘探对象必须与围岩在水平方向上有明显电性差异；性差异；l被勘探对象相对于埋深应具有一定规模；被勘探对象相对于埋深应具有一定规模；l干扰水平相对较低，即被勘探对象引起的异常干扰水平相对较低，即被勘探对象引起的异常能从干扰背景中区分出来；能从干扰背景中区分出来；l沿测线方向地形起伏不大；沿测线方向地形起伏不大；l l电阻率剖面法的分类：电阻率剖面法的分类：l l联合剖面法；联合剖面法；l l中间梯度法；中间梯度法；l l对称四极剖面法；对称四极剖面法；l l偶极剖面法；偶极剖面法；l l电剖面法的应用范围l l划分不同岩性陡立的接触带、岩脉；划分不同岩性陡立的接触带、岩脉；l l追踪构造破碎带、地下暗河等；追踪构造破碎带、地下暗河等；二、电剖面法装置类型二、电剖面法装置类型三、电剖面法极距的选择三、电剖面法极距的选择 供电极距（供电极距（L=AB/2）选择主要考虑下列因素：覆盖层）选择主要考虑下列因素：覆盖层厚度（厚度（H）及电阻率，地电断面的产状、规模、相邻地）及电阻率，地电断面的产状、规模、相邻地质体的影响及其它干扰情况等。质体的影响及其它干扰情况等。通常对联合剖面法，通常对联合剖面法，L一般取（一般取（510）H；对对称四；对对称四极法，极法，L取（取（35）H；对中间梯度法，；对中间梯度法，L取（取（3540）H；对偶极剖面法，；对偶极剖面法，OO取（取（35）H。MN距离通常等于点距或两倍点距，且满足：距离通常等于点距或两倍点距，且满足：四、电剖面法四、电剖面法的测网布置的测网布置 根据地质任务、工作比例尺，常用的比例尺和测网密度（线距点距）见下表。待测工区所布置的测线应相互平行，并垂直主要构造走向。比 例 尺线 距（米）点 距（米）1：250002501001：1000010020050801：50005010020401：200020401020五、联合剖面法装置在每一测点分别用两个三极装置AMN及MNB进行观测；所得视电阻率分别用sA和sB表示，在一条剖面上便可获得两条视电阻率曲线；一般将sA用实线表示，sB用虚线表示；公共电极C被置于远离测线并大于5AO的距离上，称为“无穷远”极即相对于观测地段而言，其影响可以忽略。MANBC地地“无穷无穷远远”KA-MNMN-BOA、M、N、B电极沿同一侧线并以O对称布置，公用的无穷远极C沿测区基线（测区中垂线）方向布置，CO5AO，工作中保持AMNB间极距不变，沿侧线逐点移动，在每一测点分别用AC和BC回路供电得两个视电阻率sA,和SB,，并绘制他们的曲线，作图时习惯上SA,为实线，SB,为虚线。适用：适用：寻找陡倾的良导金属矿及构造破碎带，在地质找矿和地质填图中均得到广泛的应用。野外测线布置在在测量量时，C极固定不极固定不动，AMNB间保持距离不保持距离不变，四个极沿，四个极沿测线同同时移移动，逐点逐点进行行测量，量，测点点为M、N的中点的中点O。每个点。每个点测量两次，得到两个量两次，得到两个s值由于由于C极极为无无穷远极，它极，它在在O处产生的生的电位很小，故可忽略不位很小，故可忽略不计，因此，因此，联合剖面合剖面法的法的电场可可视为一个一个“点点电源源”的的电场。1.装置特点及装置特点及s公式公式AO=BO MO=NOOC5AO（AMN）（MNB）联合剖面法联合剖面法AO=BO3h;MN=1/31/5A0联合剖面法的特点联合剖面法是由两个三极装置组合而成，较其它电剖面法有更为丰富的地质信息；联合剖面法还具有分辨能力强、异常明显等优点，因此在水文及工程地质等调查中获得了广泛的应用；由于联合剖面法有无穷远极，野外工作中有装置笨重、受地形影响大等缺点。六、典型六、典型地地电断面上断面上联合剖面合剖面视电阻率曲阻率曲线的异常特征的异常特征（一）两种岩石陡立接触面上的s曲线 1、视电阻率表达式 设点源A（I）、观测点M、N均位于地表，测线x轴垂直于接触面，A与接触面的距离为d，AM间距为x。垂直接触面两边岩石的电阻率分别为1和2。使用镜像法求解12A（+I）虚电源A反射电流K12I透射电流（1-K12）IMxd两种岩石陡立接触面上的两种岩石陡立接触面上的s表达式表达式A、M都在介质112A（+I）虚电源AK12IM(x)xA在介质1、M在介质212A（+I）（1-K12）IMx0d两种岩石陡立接触面上的两种岩石陡立接触面上的s表达式表达式从1至2接触面的电性反射系数：A、M都在介质212A（+I）虚电源AMxd反射电流K21I透射电流（1-K21）I两种岩石陡立接触面上的两种岩石陡立接触面上的s表达式表达式（1 1）三极排列）三极排列）三极排列）三极排列AMNAMN在界面左侧并远离界面时，电在界面左侧并远离界面时，电在界面左侧并远离界面时，电在界面左侧并远离界面时，电性界面的影响可以忽略，相当于均匀半空间的情性界面的影响可以忽略，相当于均匀半空间的情性界面的影响可以忽略，相当于均匀半空间的情性界面的影响可以忽略，相当于均匀半空间的情况，因此况，因此况，因此况，因此j jMNMN j j0 0，所以，所以，所以，所以，MNMN =1 1，在远离界在远离界在远离界在远离界面时，面时，面时，面时，s s曲线出现曲线出现曲线出现曲线出现 1 1渐近线。渐近线。渐近线。渐近线。（一）两种岩石陡立接触面上的s曲线（2 2）三极排列）三极排列）三极排列）三极排列AMNAMN向右移动并逐渐接近直立界向右移动并逐渐接近直立界向右移动并逐渐接近直立界向右移动并逐渐接近直立界面时，由于面时，由于面时，由于面时，由于 2 2 jj0 0 ，因而因而因而因而 s s 1 1并且当并且当并且当并且当MNMN位于界面附位于界面附位于界面附位于界面附近（尚未过近（尚未过近（尚未过近（尚未过界面）时，界面）时，界面）时，界面）时，s s出现极大出现极大出现极大出现极大值。值。值。值。因为K120，MN向界面移动过程中d减小，s的值增大；当d=x时，即MN刚好在接触面上时，视电阻率取极大值，即：（3 3）当）当）当）当MNMN跨越界面时，跨越界面时，跨越界面时，跨越界面时，MNMN由由由由 1 1变为变为变为变为 2 2，根据电流，根据电流，根据电流，根据电流密度法线分量连续的边界条件，在界面两侧无限靠密度法线分量连续的边界条件，在界面两侧无限靠密度法线分量连续的边界条件，在界面两侧无限靠密度法线分量连续的边界条件，在界面两侧无限靠近的两点，近的两点，近的两点，近的两点，电流密度相电流密度相电流密度相电流密度相等。由于等。由于等。由于等。由于 2 2 2 MN=0（6 6）当两种岩石垂直接触面上有浮土时，浮土的存）当两种岩石垂直接触面上有浮土时，浮土的存）当两种岩石垂直接触面上有浮土时，浮土的存）当两种岩石垂直接触面上有浮土时，浮土的存在将使在将使在将使在将使 s s曲线变缓，并使整条曲线曲线变缓，并使整条曲线曲线变缓，并使整条曲线曲线变缓，并使整条曲线 s s值下降。其中，值下降。其中，值下降。其中，值下降。其中，电极排列靠近高阻一侧的电极排列靠近高阻一侧的电极排列靠近高阻一侧的电极排列靠近高阻一侧的 s s曲线，在界面附近变曲线，在界面附近变曲线，在界面附近变曲线，在界面附近变化仍较明显，具化仍较明显，具化仍较明显，具化仍较明显，具有阶梯状特征。有阶梯状特征。有阶梯状特征。有阶梯状特征。根据经验，该曲根据经验，该曲根据经验，该曲根据经验，该曲线极大值的线极大值的线极大值的线极大值的1/31/3位位位位置处对应隐伏界置处对应隐伏界置处对应隐伏界置处对应隐伏界面的位置。面的位置。面的位置。面的位置。电极位于无穷远时，视电阻率不再趋近于1或2；曲线异常幅度降低。浮士越厚,异常幅度越小.s曲线的特点总结:1.在距界面很远的地方，s A和sB分别趋近于1和 2；2.在界面上，s A和sB分别出现最大值或最小值，并发生急剧跳跃；3.在界面两侧跳跃的幅度与1/2的比值成正比；4.异常极值的大小不受AO大小的影响，AO大小只影响异常范围；5.MN增大时，s曲线变得平滑，极值相对界面位移了MN/2；6.地表有浮士时，s曲线变得平缓，极值变小，接触面位于陡曲线上部1/3位置处。倾角角和和倾向不同的岩性接触面向不同的岩性接触面的的联合合剖面曲剖面曲线直立良直立良导体体矿脉脉对电流流场的屏蔽作用的屏蔽作用良导矿体吸引电流线，并把电流沿走向和向深部导走，正是这种“屏蔽作用”造成点电源电流场很大的畸变，因此，可引起了明显的视电阻率异常。（二）良（二）良（二）良（二）良导脉状体上联合剖面导脉状体上联合剖面导脉状体上联合剖面导脉状体上联合剖面 s s s s曲线曲线曲线曲线分析1.在左边距导体很远时：由于电流畸变小，由见号点。2.接近良导体脉时，电流线偏向一侧，则：曲线上升见号点。分析3.继续右移，曲线继续上升，直到靠近脉顶，由于良导体脉向下吸引电流，使相对减小，亦下降，因此号点形成极大值。4.在接近脉顶到越过脉顶范围内，良导体脉对电流的吸引最强，急剧减弱，因而迅速下降，当和各处在良导脉一侧，由于良导脉屏蔽作用，使 出现一段较宽的低值段，见号点。分析5.当都跨过脉顶后，随着电极继续右移，良导脉吸引电流减弱，从而使 约等于（见号和号点）同理可分析sB曲线，且与sA反向正交，正交点在脉顶上方，如果良导体脉倾斜，两曲线不对称，但仍有正交点，交点位置在脉顶附近，稍移向倾斜一侧，倾斜越大，不对称性越强，正交点偏离脉顶越远。如下图：直立良导体上的rs曲线总结影响良导矿脉上联合剖面s曲线的因素 电阻率差异对电阻率差异对 s s曲线的影响：曲线的影响：矿体电阻率与围岩电阻率差别倍数越大，异常越明显。矿体顶部埋深矿体顶部埋深HH对对 s s曲线的影响：曲线的影响：当AO较小时，H，s A和sB两条曲线分离带和异常幅度均减小。矿脉走向长度矿脉走向长度L L和延深长度和延深长度d d对对 s s曲线的影响；曲线的影响；极距极距AOAO对对 s s曲线的影响：曲线的影响：当AO很小时，AO异常幅度；当AO增大到一定程度时，异常幅度不再增大，反而减小。倾斜程度对倾斜程度对 s s曲线的影响曲线的影响：MNMN大小对大小对 s s曲线的影响曲线的影响：MN，s曲线幅度可以通过不同极距AB的联合剖面视电阻率曲线追踪倾斜界面。（三）直立（三）直立低阻厚脉上的联合剖面法低阻厚脉上的联合剖面法s s曲线曲线特点：远离界面时，、B均接近围岩电阻率，在厚脉的边界上，及B曲线都有明显下降，脉顶上形成对称凹槽状，低阻带的带宽大致等于脉宽，在脉顶中部有明显的正交点，脉越宽中部越接近脉的电阻率2.（四）高阻脉上的联合剖面曲线 高阻脉上方联合剖面曲线有一不明显反交点，反交点左侧B大于，右侧A大于B。脉顶出现高阻异常带，其两侧A和B同步下降并各自出现极小值，故A和B分异性差，幅度很小。六、六、联合剖面法的干扰分析及校正联合剖面法的干扰分析及校正1比值参数的概念及应用 联合剖面装置是由两个三极装置组合而成的，因此它提供了较其它电极装置更为丰富的地质信息。下述比值参数不仅具有以某种形式再现联合剖面异常的特点，而且，不同的比值参数还具有不同的抑制干扰和分解复合异常的能力。（）比值（F）参数 在联合剖面法的实际工作中，地表覆盖层中局部电性不均匀体的存在将导致 sA 和sB曲线的同步跳跃，致使联剖曲线的异常特征难以辨认。我们可计算比值（F）参数以减弱或消除其影响，其计算公式为地表电性不均匀对联剖曲线的影响及校正地表电性不均匀对联剖曲线的影响及校正地表电性不均匀对联剖曲线的影响及校正地表电性不均匀对联剖曲线的影响及校正（）（）（）（）、曲线；（）曲线；（）曲线；（）曲线；（）、曲线曲线曲线曲线 （2）比值）比值()参数参数 比值（）参数是联合剖面资料处理中又一种以比值参数突出地质异常的方法，通常将由比值（）参数所绘制的曲线称为歧离带变化率曲线，其计算公式为 右图为低阻直立薄板上方联合剖面曲线与比值（）曲线，显然，在低阻直立薄板上方形成了（）参数的单蜂异常，在模型两侧出现负值，远离模型异常迅速下降并逐渐趋于背景值。直立低阻脉上联合剖直立低阻脉上联合剖直立低阻脉上联合剖直立低阻脉上联合剖 面面面面s s s s曲线及曲线及曲线及曲线及曲线曲线曲线曲线 右右图由于两个低图由于两个低阻脉异常的叠加，联阻脉异常的叠加，联合剖面合剖面 s s曲线仅出现曲线仅出现一个反映二者共同存一个反映二者共同存在的交点，而比值在的交点，而比值（）曲线则出现了）曲线则出现了两个明显的与模型对两个明显的与模型对应的单峰异常，可见应的单峰异常，可见（）参数具有一定）参数具有一定的分解复合异常的能的分解复合异常的能力。力。平行低阻脉上联合剖面异常平行低阻脉上联合剖面异常平行低阻脉上联合剖面异常平行低阻脉上联合剖面异常 2 2 2 2=3 3 3 3=1/20=1/20=1/20=1/201 1 1 1七、联合剖面法的解释七、联合剖面法的解释（1）解释的图件：联合剖面法测网布置图：将测网展布在相应的比例尺的地形或地质图上，即为测网布置图。视电阻率剖面平面图：将侧线按一定比例绘制在平面图上，然后选取合理的参数比例尺，分别绘制剖面曲线，这就构成了视电阻率的剖面平面图，它既具有剖面图的特点，又能反映某一极距视电阻率曲线在平面上的变化规律。视电阻率剖面图：在侧线上按顺序绘出的剖面图，横轴表示测点位置，纵轴表示视电阻率。视电阻率平面等值线图：在同一深度（同极距）上，将每个点的绘制在地形图上，用曲线连接起来成为光滑的曲线，即为视电阻率平面等值线图,如图：某工区联合剖面某工区联合剖面某工区联合剖面某工区联合剖面法法法法s s s s剖面平面图剖面平面图剖面平面图剖面平面图1 1 1 1测线；测线；测线；测线；2 2 2 2基线；基线；基线；基线；3 3 3 3测点岩；测点岩；测点岩；测点岩；4 4 4 4s s s s曲线；曲线；曲线；曲线；5 5 5 5正反交点；正反交点；正反交点；正反交点；6 6 6 6低阻正交点异常低阻正交点异常低阻正交点异常低阻正交点异常轴；轴；轴；轴；7 7 7 7反交点异常轴；反交点异常轴；反交点异常轴；反交点异常轴；8 8 8 8岩性接触带岩性接触带岩性接触带岩性接触带（2 2）联合剖面法的应用）联合剖面法的应用 通过通过实际工作发现，这些地电体及相应实际工作发现，这些地电体及相应的异常特征存在着一定的关系，归纳如下：的异常特征存在着一定的关系，归纳如下：1.1.沿一定走向延伸的联合剖面曲线的平行低沿一定走向延伸的联合剖面曲线的平行低阻带或低阻正交点的异常轴线一般与断层破阻带或低阻正交点的异常轴线一般与断层破碎带有关。在解决某些水文及工程地质调查碎带有关。在解决某些水文及工程地质调查的实际问题时，还应注意排除可能引起低阻的实际问题时，还应注意排除可能引起低阻异常的干扰体异常的干扰体 （如低阻矿脉、岩脉或人工（如低阻矿脉、岩脉或人工埋设的金属管道等）。埋设的金属管道等）。图图中左侧联中左侧联合剖面正交点的合剖面正交点的异常轴线，它反异常轴线，它反映了构造破碎带映了构造破碎带的平面分布。的平面分布。2.沿一定走向延伸的联合剖面阶梯状异常带往往同高、低阻岩层的接触界线有关。图中右侧的阶梯状异常反映了高低阻岩层的接触界线。3.沿一定走向延伸的联合剖面曲线的平行高阻带或高阻反交点的异常轴线一般与高阻岩脉的分布有关。图的中部靠近测区南端的几条测线反映了以上情况。当然当然，某些人工建筑如地道、隧道以，某些人工建筑如地道、隧道以及某些采空的煤矿巷道也会出现高阻异常及某些采空的煤矿巷道也会出现高阻异常反映，不过这种情况，只要在现场稍加留反映，不过这种情况，只要在现场稍加留心，一般是不难区分的。心，一般是不难区分的。寻找寻找金属矿的应用金属矿的应用背景：某区内出露岩层有大理岩及闪长岩两种，在两种岩石的接触部位微量的黄铜见有矽卡岩化及黄铁矿化，并有矿。区内均为浮土掩盖，露头很少。大理岩和闪长岩电阻率均比较高，为在本区利用联合剖面法寻找接触交代型铜矿创造了条件。结论：右图为实测的联合剖面曲线，由图可见AS与BS曲线出现明显的低阻正交点和曲线的不对称。AS与BS的正交点能较好地反映矿体的存在，根据曲线不对称可知矿体是倾斜的，其倾斜方向应向AS与BS的极大值及极小值降低的一侧倾斜。因此推断矿体向南西倾斜，后经钻探证实该异常为赋存于接触带附近的接触交代型铜矿所引起。寻找和追索破碎带背景：在某区为了确定坝址，需查明构造破碎带的位置及方向而使用了联合剖面法，见下图所示。测线的方向沿横贯河谷布置，采用的电极装置为AO=20 m,MN=5m，该区河谷宽为200 m，河谷内地形平坦，大部分为砂卵石覆盖，在河谷两侧出露的岩石为白垄纪流纹岩。联合剖面法的任务就是在流纹岩中寻找破碎带。结论：从观测结果可见在6号点处出现了低阻正交点，推断可能为破碎带引起，因为只有在裂隙中才含有水且呈低阻带。经坑探证明确有破碎裂隙，厚约1 m。为了追索破碎带的走向，使用同样的电极距在河谷下游距前一剖面30 m处又布置了一条剖面，结果在10号点附近文出现了一低阻正交点，两交点连线的方向即为破碎带的走向。确定直立岩石接触面（断层等）的位置利用sA陡度最大处的1/3或极小值到极大值幅度的2/3处来确定。陈同俊China Univ.of Mining&Tech.AB追索破碎带走向,确定倾向在剖面平面图上，低阻正交点的联线即为破碎带走向；在剖面平面图上，低阻正交点的联线即为破碎带走向；sA和和sB不对称，说明破碎带倾斜，倾向的确定可根据不对称，说明破碎带倾斜，倾向的确定可根据极小值点大小和不同极距极小值点大小和不同极距AO时正交点的偏移方向来判时正交点的偏移方向来判断。断。陈同俊China Univ.of Mining&Tech.