基于煤田地质物探的电阻率测探方法

马孝顺，苏立成

（黑龙江省煤田地质一一○勘探队地质勘察研究院，黑龙江双鸭山155100）

基于煤田地质物探的电阻率测探方法

马孝顺，苏立成

（黑龙江省煤田地质一一○勘探队地质勘察研究院，黑龙江双鸭山155100）

电法测量是通过仪器观测人工和天然电场或交变电磁场，按岩石和矿石的电性差异分析和解释这些场的特点和规律，达到矿产勘查的目的。电法利用直流或低频交流电研究地下地质体的电性，而电磁法是利用高频交流电达到此目的。

煤田地质；勘探；电阻率

电法勘探是地球物理勘探中的一个组成部分，它和其它物探方法一样，通过对物理场的研究，密切结合测探区地质资料综合分析以解决地质勘探问题。电阻率法是传导类电法勘探方法之一。它利用岩石之间导电性的差异，通过观测和研究与这些差异相关的天然电场的分布规律，查明地下地质构造或寻找矿产资源。电法测量是通过仪器观测人工和天然电场或交变电磁场，按岩石和矿石的电性差异分析和解释这些场的特点和规律，达到矿产勘查的目的。电法利用直流或低频交流电研究地下地质体的电性，而电磁法是利用高频交流电达到此目的。

1　电阻率测量法

在地下介质存在导电性差异时，地表观测到的电场会发生变化，电阻率法就是利用岩石和矿石的导电性差异来查找矿体以及研究其他地质问题的方法。

按地下地质体电阻率的差异而划分出电性层界线的断面称为地电断面。由于相同的地层，其电阻率可能不同，而不同的地层，其电阻率又可能相同，所以，地电断面中的电性层界线不一定与地质剖面中相应的地质界线完全吻合，在工作中要注意研究地电断面与地质剖面的关系。同时，由于地电断面一般都是不均匀的，把不均匀的地电断面以等效均匀的断面来替代，所计算出的地下介质电阻率不等于其真电阻率，而是该电场范围内各种岩石电阻率综合影响的结果。

电阻测量技术是利用两个电极把电流输入地下并在另两个电极上测量电压来实现的。可以采用各种不同的电极布置形式，并且在所有情况下都可以计算出地下不同深度的视电阻率，利用这些数据可以生成真电阻率的地电断面。

矿物质中金属硫化物和石墨是最有效的电导体，含孔隙水的岩石也是良导体，正是由于岩石中孔隙水的存在使得电法技术的应用成为可能。对于多数岩石而言，岩石中孔隙发育程度以及孔隙水的化学性质对电导性的影响大于金属矿物粒度对电导性的影响，如果孔隙水是卤水，电法的效果最好；只含微置水分的黏土矿物也容易发生电离。

2　电阻率测量的布设

电阻率测量的目的是圈定具有电性差异的地质体之间的垂直边界和水平边界，一般采用垂直电测深法和电剖面的布设方式。

2.1垂直电测深法

垂直电测深法是探测电性不同的岩层沿垂直方向的变化，主要用于研究水平或近水平的地质界面在地下的分布。该方法采用在同一测点上逐次加大供电极距的方式来控制深度，测量电阻率的变化，从而由浅入深了解剖面上地质体电性的变化。电测深有利于研究具有电性差异的产状近于水平的地质体分布特征，这一技术广泛应用岩土工程中确定覆盖层的厚度以及在水文地质学中定义潜水面的位置。

2.2电剖面法

电剖面法即电阻率剖面法，这种方法用于确定电阻率的横向变化。它是将各电极之间的距离固定不变（即勘查深度不变），并使整个或部分装置沿观测剖面移动。在矿产勘查中采用这种方法确定断层或剪切带的位置以及探测异常电导体的位置。在岩土工程中利用该法确定基岩深度的变化以及陡倾斜不连续面的存在。利用一系列等极距电剖面法的测量结果可以绘制电阻率等值线图。

电阻测量方法要求输入电流和测量电压，由于电极的接触效应，同一对电极不能满足这一要求，因此，要利用两对电极（一对用作电流输入，另一对用作电压测量）才能实现。根据电极排列形式不同，电剖面法主要分为联合剖面法和中间梯度法等。联合剖面法采用两个三极装置排列（三极装置是指一个供电电极置于无穷远的装置）进行联合探测，主要用于寻找产状陡倾的板状（脉状）低阻体或断裂破碎带。中间梯度法的装置特点是供电电极距很大（一般为覆盖层厚度的70～80倍），测量电极距相对要小得多（一般为供电电极距的1/30～1/50），实际操作中供电电极固定不变，测量电极在供电电极中间1/3～1/2处逐点移动进行观测，测点为测量电极之间的中点。中间梯度法用于寻找诸如石英脉和伟晶岩脉之类的高阻薄脉。电阻率测量的网密度需按勘察目标和工作比例确定。

3　电阻率数据的定性解读

由于电法勒查的理论基础复杂，因而在地球物理勘查中电法测量结果最难进行定量解读。在电阻率测量结果的解释中，对于垂直电测深结果的数学分析方法已经比较成熟，而电剖面测量结果的数学分析却相对滞后。利用电测深获得的视电阻率数据可以绘制相应的视电阻率地电断面等值线图、视电阻率平面等值线图等，以分析勘查区的地质构造、地层（含水层）的分布特征等。联合剖面法的成果图件包括视电阻率剖面图、视电阻率剖面平面图以及视电阻率平面等值线图等，利用这些图件可以确定异常体的平面位置和形态，并可进行定性分析：第一，沿一定走向延伸的低阻带上各测线低阻正交点位置的连线一般与断层破碎带有关。第二，沿一定走向延伸的高阻异常带，多与高阻岩墙（脉）有关。需要注意的是，地下巷道、溶洞等也具有高阻的特征，应注意区分。第三，没有固定走向的局部高阻或低阻异常与局部不均匀体有关。

4　电阻率测深法

在利用岩、矿石导电性差异解决各类地质问题中，以人工直流源的电阻率测深法（常称电测深法），应用最广而且效果较好。该测量方法是在一个观测点上，通过多次加大供电极距的方法，逐次观测相应供电极距时的电阻率值。由于供电极距的加大，增加了供电电流在地下分布的深度，即勘探深度。所测得的是在一个测点上自地表向下垂直方向电阻率的变化。

电测深法适用于划分水平的或倾角较小与20°的电阻率分界面，而且在电性层不多的条件下可以作定量解释，求出各层的厚度、埋深等。这种电测方法已超出上述应用条件，有效用于区域地质填图、煤田地质构造普查、探测与地质构造相关的矿产分布、水文及工程地质调查、山区或平原地下水资源勘测等方法。

［1］佟凯.煤田地质与勘探［M］.江苏：中国矿业大学出版社，2014.

［2］曹代勇.煤炭地质勘查与评价［M］.江苏：中国矿业大学出版社，2007.

［3］王定绪，李英杰，熊晓英.煤炭地质勘查技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2007.

［4］王华，严德天.煤田地质学简明教程［M］.武汉：中国地质大学出版社，2015.

［5］王佟.中国煤炭地质综合勘查［M］.北京：科学出版社，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

马孝顺（1971-），男，黑龙江双鸭山人，助理工程师，从事物探工作。

TD741

A

1674-8646（2016）14-0060-02

2016-05-14