基于煤田地質(zhì)物探的電阻率測探方法

馬孝順，蘇立成

（黑龍江省煤田地質(zhì)一一○勘探隊(duì)地質(zhì)勘察研究院，黑龍江雙鴨山155100）

基于煤田地質(zhì)物探的電阻率測探方法

馬孝順，蘇立成

（黑龍江省煤田地質(zhì)一一○勘探隊(duì)地質(zhì)勘察研究院，黑龍江雙鴨山155100）

電法測量是通過儀器觀測人工和天然電場或交變電磁場，按巖石和礦石的電性差異分析和解釋這些場的特點(diǎn)和規(guī)律，達(dá)到礦產(chǎn)勘查的目的。電法利用直流或低頻交流電研究地下地質(zhì)體的電性，而電磁法是利用高頻交流電達(dá)到此目的。

煤田地質(zhì)；勘探；電阻率

電法勘探是地球物理勘探中的一個(gè)組成部分，它和其它物探方法一樣，通過對(duì)物理場的研究，密切結(jié)合測探區(qū)地質(zhì)資料綜合分析以解決地質(zhì)勘探問題。電阻率法是傳導(dǎo)類電法勘探方法之一。它利用巖石之間導(dǎo)電性的差異，通過觀測和研究與這些差異相關(guān)的天然電場的分布規(guī)律，查明地下地質(zhì)構(gòu)造或?qū)ふ业V產(chǎn)資源。電法測量是通過儀器觀測人工和天然電場或交變電磁場，按巖石和礦石的電性差異分析和解釋這些場的特點(diǎn)和規(guī)律，達(dá)到礦產(chǎn)勘查的目的。電法利用直流或低頻交流電研究地下地質(zhì)體的電性，而電磁法是利用高頻交流電達(dá)到此目的。

1　電阻率測量法

在地下介質(zhì)存在導(dǎo)電性差異時(shí)，地表觀測到的電場會(huì)發(fā)生變化，電阻率法就是利用巖石和礦石的導(dǎo)電性差異來查找礦體以及研究其他地質(zhì)問題的方法。

按地下地質(zhì)體電阻率的差異而劃分出電性層界線的斷面稱為地電斷面。由于相同的地層，其電阻率可能不同，而不同的地層，其電阻率又可能相同，所以，地電斷面中的電性層界線不一定與地質(zhì)剖面中相應(yīng)的地質(zhì)界線完全吻合，在工作中要注意研究地電斷面與地質(zhì)剖面的關(guān)系。同時(shí)，由于地電斷面一般都是不均勻的，把不均勻的地電斷面以等效均勻的斷面來替代，所計(jì)算出的地下介質(zhì)電阻率不等于其真電阻率，而是該電場范圍內(nèi)各種巖石電阻率綜合影響的結(jié)果。

電阻測量技術(shù)是利用兩個(gè)電極把電流輸入地下并在另兩個(gè)電極上測量電壓來實(shí)現(xiàn)的。可以采用各種不同的電極布置形式，并且在所有情況下都可以計(jì)算出地下不同深度的視電阻率，利用這些數(shù)據(jù)可以生成真電阻率的地電斷面。

礦物質(zhì)中金屬硫化物和石墨是最有效的電導(dǎo)體，含孔隙水的巖石也是良導(dǎo)體，正是由于巖石中孔隙水的存在使得電法技術(shù)的應(yīng)用成為可能。對(duì)于多數(shù)巖石而言，巖石中孔隙發(fā)育程度以及孔隙水的化學(xué)性質(zhì)對(duì)電導(dǎo)性的影響大于金屬礦物粒度對(duì)電導(dǎo)性的影響，如果孔隙水是鹵水，電法的效果最好；只含微置水分的黏土礦物也容易發(fā)生電離。

2　電阻率測量的布設(shè)

電阻率測量的目的是圈定具有電性差異的地質(zhì)體之間的垂直邊界和水平邊界，一般采用垂直電測深法和電剖面的布設(shè)方式。

2.1垂直電測深法

垂直電測深法是探測電性不同的巖層沿垂直方向的變化，主要用于研究水平或近水平的地質(zhì)界面在地下的分布。該方法采用在同一測點(diǎn)上逐次加大供電極距的方式來控制深度，測量電阻率的變化，從而由淺入深了解剖面上地質(zhì)體電性的變化。電測深有利于研究具有電性差異的產(chǎn)狀近于水平的地質(zhì)體分布特征，這一技術(shù)廣泛應(yīng)用巖土工程中確定覆蓋層的厚度以及在水文地質(zhì)學(xué)中定義潛水面的位置。

2.2電剖面法

電剖面法即電阻率剖面法，這種方法用于確定電阻率的橫向變化。它是將各電極之間的距離固定不變（即勘查深度不變），并使整個(gè)或部分裝置沿觀測剖面移動(dòng)。在礦產(chǎn)勘查中采用這種方法確定斷層或剪切帶的位置以及探測異常電導(dǎo)體的位置。在巖土工程中利用該法確定基巖深度的變化以及陡傾斜不連續(xù)面的存在。利用一系列等極距電剖面法的測量結(jié)果可以繪制電阻率等值線圖。

電阻測量方法要求輸入電流和測量電壓，由于電極的接觸效應(yīng)，同一對(duì)電極不能滿足這一要求，因此，要利用兩對(duì)電極（一對(duì)用作電流輸入，另一對(duì)用作電壓測量）才能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)電極排列形式不同，電剖面法主要分為聯(lián)合剖面法和中間梯度法等。聯(lián)合剖面法采用兩個(gè)三極裝置排列（三極裝置是指一個(gè)供電電極置于無窮遠(yuǎn)的裝置）進(jìn)行聯(lián)合探測，主要用于尋找產(chǎn)狀陡傾的板狀（脈狀）低阻體或斷裂破碎帶。中間梯度法的裝置特點(diǎn)是供電電極距很大（一般為覆蓋層厚度的70～80倍），測量電極距相對(duì)要小得多（一般為供電電極距的1/30～1/50），實(shí)際操作中供電電極固定不變，測量電極在供電電極中間1/3～1/2處逐點(diǎn)移動(dòng)進(jìn)行觀測，測點(diǎn)為測量電極之間的中點(diǎn)。中間梯度法用于尋找諸如石英脈和偉晶巖脈之類的高阻薄脈。電阻率測量的網(wǎng)密度需按勘察目標(biāo)和工作比例確定。

3　電阻率數(shù)據(jù)的定性解讀

由于電法勒查的理論基礎(chǔ)復(fù)雜，因而在地球物理勘查中電法測量結(jié)果最難進(jìn)行定量解讀。在電阻率測量結(jié)果的解釋中，對(duì)于垂直電測深結(jié)果的數(shù)學(xué)分析方法已經(jīng)比較成熟，而電剖面測量結(jié)果的數(shù)學(xué)分析卻相對(duì)滯后。利用電測深獲得的視電阻率數(shù)據(jù)可以繪制相應(yīng)的視電阻率地電斷面等值線圖、視電阻率平面等值線圖等，以分析勘查區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地層（含水層）的分布特征等。聯(lián)合剖面法的成果圖件包括視電阻率剖面圖、視電阻率剖面平面圖以及視電阻率平面等值線圖等，利用這些圖件可以確定異常體的平面位置和形態(tài)，并可進(jìn)行定性分析：第一，沿一定走向延伸的低阻帶上各測線低阻正交點(diǎn)位置的連線一般與斷層破碎帶有關(guān)。第二，沿一定走向延伸的高阻異常帶，多與高阻巖墻（脈）有關(guān)。需要注意的是，地下巷道、溶洞等也具有高阻的特征，應(yīng)注意區(qū)分。第三，沒有固定走向的局部高阻或低阻異常與局部不均勻體有關(guān)。

4　電阻率測深法

在利用巖、礦石導(dǎo)電性差異解決各類地質(zhì)問題中，以人工直流源的電阻率測深法（常稱電測深法），應(yīng)用最廣而且效果較好。該測量方法是在一個(gè)觀測點(diǎn)上，通過多次加大供電極距的方法，逐次觀測相應(yīng)供電極距時(shí)的電阻率值。由于供電極距的加大，增加了供電電流在地下分布的深度，即勘探深度。所測得的是在一個(gè)測點(diǎn)上自地表向下垂直方向電阻率的變化。

電測深法適用于劃分水平的或傾角較小與20°的電阻率分界面，而且在電性層不多的條件下可以作定量解釋，求出各層的厚度、埋深等。這種電測方法已超出上述應(yīng)用條件，有效用于區(qū)域地質(zhì)填圖、煤田地質(zhì)構(gòu)造普查、探測與地質(zhì)構(gòu)造相關(guān)的礦產(chǎn)分布、水文及工程地質(zhì)調(diào)查、山區(qū)或平原地下水資源勘測等方法。

［1］佟凱.煤田地質(zhì)與勘探［M］.江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2014.

［2］曹代勇.煤炭地質(zhì)勘查與評(píng)價(jià)［M］.江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

［3］王定緒，李英杰，熊曉英.煤炭地質(zhì)勘查技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.

［4］王華，嚴(yán)德天.煤田地質(zhì)學(xué)簡明教程［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2015.

［5］王佟.中國煤炭地質(zhì)綜合勘查［M］.北京：科學(xué)出版社，2013.

Electrical resistivity sounding method based on coal geology geophysical prospecting

MA Xiao-shun，SU Li-cheng
（Heilongjiang Coal Geology No.110 Exploration Team，Institute of Geological Survey，Shuangyashan 155100，China）

Electrical measurement is to observe natural and artificial electric field or alternating electromagnetic field by instruments，analyze and interpret the characteristics and laws of these fields according to electric property variance of rock and ore，so as to achieve mineral exploration purposes.Electrical method uses DC or low frequency AC to study research electric property of underground geologic body and electromagnetic method uses high frequency alternating current to achieve this purpose.

Coal geology；Exploration；Electrical resistivity

馬孝順（1971-），男，黑龍江雙鴨山人，助理工程師，從事物探工作。

TD741

A

1674-8646（2016）14-0060-02

2016-05-14