物探：电阻率法的基础知识

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1、第五章电阻率法的基础知识电阻率法是以岩土介质的导电性差异为基础、通过观测和研究人工建立的地中稳定电流场的分布规律从而来达到找矿或解决某些地质问题一组地质勘探方法。由于地壳中岩石和土层具有导电性差异，使电阻率法在水文工程及环境地质调查中广泛应用。第一节岩土介质的电阻率一、岩土介质的电阻率电阻率是表征物质导电性的基本参数，某种物质的电阻率实际上就是当电流垂直通过由该物质所组成的边长为lm的立方体时而呈现的电阻。在电法勘探中，电阻率的单位为欧姆·米(.m)。天然状态下的岩石具有非常复杂的结构与组份。

2、不仅组份不同的岩石会有不同的电阻率即使组份相同的岩石，也会由于结构及含水情况的不同而使其电阻率在很大的范围内变化。表5.1.1给出了一些常见岩石的电阻率及其变化范围。由表5.1.1可见，一般情况下，火成岩电阻率最高，其变化范围大约在102Ω·m105Ω·m。变质岩的电阻率也较高，其变化范围大体与火成岩类似，只是其中的部分岩石如泥质板岩、石墨片岩等稍低些，大约在101Ω·ml03Ω·m。沉积岩的电阻率最低，然而由于沉积岩的特殊生成条件，这一类岩石其电阻率变化范围也相当大，砂页岩电阻率较低，而灰

3、岩电阻率却相当高。可达nl07Ω·m。一般土层结构疏松，孔隙度大，且与地表水密切相关，因而它们的电阻率均较低，一般为林几十Ω·m。表5.1.2为几种常见浮土和地表水的电阻率及其变化范围二、影响电阻率的因素自然状态下，岩土的电阻率除了和组份有关外，还和其它许多因素有关，如岩石的结构、构造，孔隙度及含水性等。名称ρ（Ωm）名称ρ（Ωm）黄土层粘土含水砂卵石层隔水粘土层0200120050500530雨水河水海水潜水>100101000.11<100由于主要的造岩矿物如长石、石英、云母等

4、电阻率均相当高，因此，对于一般岩石来说，矿物骨架的电阻率是很高的。表5.1.1岩石由于受内外动力地质作用而出现裂隙以及裂隙中含水等原因，一般岩石的电阻率要低于其所含矿物的电阻率。一般比较致密的岩石，孔隙度较小，所含水分也较少，因而电阻率较高；结构比较疏松的岩石，孔隙度较大，所含水分多，电阻率较低。一些孔隙度大而渗透性强的岩层如砂层、砾石层等，其电阻率明显地取决于含水条件当其饱含矿化度高的地下水时，电阻率只有几十至几个欧姆米；当其位于潜水面以上含水条件较差时，其电阻率可高达几百至几千欧姆米。石灰岩

5、的电阻率一般比较高，但当其中发育有溶洞、溶隙且充填有不同矿化度的地下水时，其电阻率会大幅度的下降。水溶液的电阻率与其矿化度有密切的关系。地下水的矿化度变化范围很大，淡水的矿化度约为10-1g/L，咸水的矿化度则高达10g/L。显然，岩石中所含水溶液的矿化度越高，其电阻率就越低。因此，在岩性变化不大的条件下，有可能在地面和井中应用电阻率的差异来划分含有咸、淡水的层位。由于温度的变化将引起水溶液中离子活动性的变化，所以岩石中水溶液的电阻率也将随温度的升高而降低。在地热勘探中，正是利用这一特性来圈定地

6、热异常的。相反在冰冻条件下，地下岩石中的水溶液将由于结冻，使岩土呈现出极高的电阻率。这对于我国冰冻时间较长地区，冬季施工时将产生影响。三、层状介质的电阻率1．纵向电阻率与横向电阻率大部分沉积岩都具有层理结构，从其电性上来看，它们是由各种不同电阻率的地层组成的。这样的地层其电阻率与通过其中电流的方向有关，呈现出各向异性。对于各向异性介质而言，当电流垂直层理方向流过时所测得的电阻率称为横向电阻率，用符号ρn表示;电流平行层理方向流过时所测得的电阻率称为纵向电阻率，用符号ρt表示。一般情况下，岩层的横

7、向电阻率均大于纵向电阻率，并用"各向异性系数"来表示石层的各向异性程度。由于ρn>ρt，所以各向异性系数λ总是大于1的。表5.1.3给出了几种常见沉积岩的各向异性系数的变化范围。2.纵向电导S和横向电阻T在层状介质中取底面积为lm2，厚度为h的六面岩柱体(见图5.1.1)，则当电流垂直岩柱体底面流过时，所测得的电阻称为横向电阻，我们用符号T来表示，单位为欧姆。显然横向电阻在数值上等于电性层的厚度与电阻率的乘积，即岩石名称λ岩石名称λ层状粘土层状砂岩石灰岩021.0511.611.3泥质板岩

8、泥质页岩无烟煤11.59411.251.52.5表5.1.3岩层的各向异性系数图5.1.1水平均匀层状介质模型T=hρ(5.1.1)当六面岩柱体由若干个厚度和电性不同的岩层所组成时，其总的横向电阻为当电流平行岩柱体底面流过时，所测得的电导称为纵向电导。用S来表示若六面岩柱体由多个厚度和电性不同的岩层组成时，总纵向电导为第二节大地电阻率的测定为了探测地下地质对象的存在与分布，首先要在地下半空间建立人工电流场，然后研究由地质对象所产生的电场的变化，从而达到找矿或探测地下构造的目的。探测对象与围