李晓姝 许颢砾 秦高升
(中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 221116)
直流电法探测深度影响因素研究*
李晓姝 许颢砾 秦高升
(中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 221116)
直流电法勘探都已广泛应用在矿产普查和研究地质构造等方面。对其探测深度,目前仍存在不同的认识。在高密度电法中,探测深度为总测线长度的1/6,甚至更小;而在煤田电法勘探中,探测深度一般为供电极距一半的0.6-0.9倍。本文从理论角度出发,分析总结了影响直流电法探测深度的因素。即在一定范围内供电电极距AO越大,探测深度越大,但二者之间没有明显的线性关系;为研究测量电极距与供电电极距之比的大小对探测深度的影响,本文利用多种异常体,分别采用对称四极测深法和对称四极剖面法,重点设计并实施了多组物理模型实验。实验结果显示,在AB这个范围内,探测深度随着MN/AB的减小而增大。
视电阻率 探测深度 电极极距 物理模型
图1 实验模型一示意图
图2 模型一电测深曲线对比图
图3 模型三电剖面曲线对比图
直流电法的探测的深度一直存在着争议。现今认为其探测深度取决于电极间距、目标物、装置形式等诸多因素。本文利用对称四极装置,采用电阻率测深法与电阻率剖面法,对其中各个因素展开研究。
电阻率测深法包括电阻率测深和激发极化测深,简称电测深法。测量电极MN的中心点O,通过逐次加大供电电极MN与供电电极AB极距的大小,测量同—点的、不同AB极距的视电阻率值,得出各个测点的地质断面情况。
电阻率剖面法的测量装置类似于电测深法,其简称为电剖面法。是指测量电极MN和供电电极AB间的距离经选定后恒定不变,并同时沿一定测线方向逐点进行观测,研究沿测线地下同一深度范围内视电阻率和极化率变化的一种方法。
实验模型一:柱状低阻异常,埋深0.25m(电测深法)
将异常体(铜棒)水平放置在深度为0.25m处,以电测深法采用对称四级装置进行实验,如图1。
利用对称四级装置,分别取MN/AB为1/3,1/5,1/10,1/15,1/20,1/30。采用对称四极电测深法依次增大AB,MN的大小如图2所示,测各个测点的视电阻率。
由实验一得出,当取不同值的时候得到的电测深曲线对比图。测点均位于异常体正上方。并得出:(1)随着极距的增大,视电阻率的值也不断增大,且各曲线变化趋势基本一致;(2)MN/AB的值越小,所测得的视电阻率越大。
实验模型二:柱状低阻异常,埋深0.25m(电剖面法)
实验二与实验一相同,但是实验二是采用对称四极电剖面法进行实验(点距0.1m),将异常体(铜棒)水平放置在深度为0.25m处。异常体中心正对指定的测点利用对称四极电剖面法分别采用MN/ AB=1/3,1/4,1/5,1/10,1/20,1/30。测出视电阻率ρsA(Ω·m),ρsB(Ω·m)和ρs(Ω·m)。
图3为实验二电剖面曲线对比图,从图中能较为明显地看出在测点附近表现出的低阻异常,而该测点正对异常体中心,说明实验结果与实际情况是一致的。另外,总体上来看,MN/AB的值越小,所测得的视电阻率越大。
本文采用对称四极电测深法、电剖面法,实施了多组水槽物理模型实验。实验结果显示,AB在一定范围内,探测深度随着MN/ AB的减小而增大。该实验说明供电电极距对直流电法探测的深度的影响,AO越大,探测深度也就越大。但这种情况存在上限,即在一定范围内,当探测深度达到最大以后,就会出现AO增大而探测深度不再增大的现象。也就是说供电电极距与探测深度并没有明显的线性关系。
[1]傅良魁.电法勘探文集[M].北京:地质出版社,1986.
[2]杨玉蕊,张义平,缪玉松 等.高密度电法中勘探线长度与测深关系浅析[J].中国煤炭地质,2012,24(6):63-67.
[3]岳建华,刘树才.矿井直流电法勘探[M].徐州:中国矿业大学出版社,2000.
江苏省大学生创新创业训练计划(201510290034Y)。