直流電法數(shù)據(jù)處理技術(shù)

1、.2 直流電法數(shù)據(jù)處理技術(shù)2.1直流電法勘探的基本原理電法勘探是以研究地殼中各種巖、礦石電學性質(zhì)之間的電學差異為基礎(chǔ)，觀測和研究電場（天然或人工）空間和時間上的分布規(guī)律來勘查地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦產(chǎn)的一類物探方法。其研究的電學性質(zhì)為導電性（電阻率）、激電性（極化特性參數(shù)）。常用的直流電法方法有電阻率法（電測深法、電剖面法、高密度電阻率法）、自然電場法、充電法，不穩(wěn)定場有激發(fā)極化法。主要用于尋找金屬、非金屬礦床，勘查地下水資源和能源，解決某些工程地質(zhì)及深部地質(zhì)問題。地殼是由不同的巖石、礦體和各種地質(zhì)構(gòu)造所組成，它們具有不同的導電性、導磁性、介電性和電化學性質(zhì)。根據(jù)這些性質(zhì)及其空間分布規(guī)律和時間特性

2、，人們可以推斷礦體或地質(zhì)構(gòu)造的賦存狀態(tài)（形狀、大小、位置、產(chǎn)狀和埋藏深度）和物性參數(shù)等，從而達到勘探的目的。電法勘探具有利用物性參數(shù)多，場源、裝置形式多，觀測內(nèi)容或測量要素多及應(yīng)用范圍廣等特點。電法勘探利用巖石、礦石的物理參數(shù)，主要有電阻率（）、導磁率（）、極化特性（人工體極化率和面極化系數(shù)、自然極化的電位躍變）和介電常數(shù)（）。（1）大地中的穩(wěn)定電流場基本規(guī)律穩(wěn)定電流場的基本規(guī)律、穩(wěn)定電流場滿足歐姆定律的微分形式144：微觀歐姆定律 (2.1)由于電流是在電場力作用下形成的，某處電流密度的方向與該處電場強度的方向相同，電流密度與該處的電場強度和電導率成正比，而與該處媒質(zhì)的電阻率成反比。、連續(xù)性

3、方程1：散度公式 (2.2) 在穩(wěn)定的情況下，電流線是連續(xù)的，即穿進閉合面的電流一定等于穿出的電流。、勢場特征 (2.3) (2.4)場強等于電位梯度的負值，梯度的方向為電位增加的方向，式中負號表示的方向指向電位減小的方向。均勻各向同性半無限介質(zhì)點電流源電場、點電流源的電流場全空間：假設(shè)在電阻率為的均勻各向同性的無限介質(zhì)中，有一點電流源A，其電流強度為I，在距A點的距離為R的M點處的電位，由拉普拉斯方程求得為 (2.5)由公式(2.1）和(2.3)可得： (2.6)和 (2.7)半空間:若點電流源位于電阻率為的均勻半空間的表面，電流密度應(yīng)較無限介質(zhì)中大一倍，故： 圖2-1 均勻半空間點電源的電

4、流場分布規(guī)律1 (2.8)可得： (2.9)和 (2.10)由以上公式可得，介質(zhì)中點電流源的電流場之電位、電流密度和電場強度均與供電電流強度I成正比，而與成反比，及與的平方成反比。不難理解，此時的等位面為同心半球面，電流線和電力線都是從電流源出發(fā)，或終止于電流源的放射狀直線。在均勻半空間的表面，等位線是以電流源為中心的同心圓。、兩個異性點電流源的電流場如圖(2-2)所示，在均勻半空間表面布以相距為2L的電極A和B并分別以+I和-I向介質(zhì)中供電，根據(jù)電場的疊加原理，由式(2.10)可直接寫出A、B兩個點電流源在地下某一點P處形成的電位。 (2.11)圖2-2 兩異性點電流源的電流場1圖2-2表示

5、在地面AB連線上電位、電場強度和電流密度的變化曲線。可以看出，越靠近電極電位變化越快，在A點附近電位迅速增高，在B點附近電位迅速降低，在AB中點電位為零。在電位變化大的地方，電場強度和電流密度的絕對值也大。在AB中點，電位為零的地方，電場強度和電流密度變化也不大。（2）視電阻率在地面布置供電電極A、B，向地下供入電流強度為的電流，如圖2-3所示，圖2-3 直流電法裝置原理圖根據(jù)電場的疊加原理，A、B兩個點電源在M點形成的電位為： (2.12)同理，N點電位為： (2.13)則地表任意兩測量電極M和N之間的電位差： (2.14)因而 (2.15)其中 (2.16)稱為裝置系數(shù)，其單位為米，由四個

6、電極間的相對位置決定。其中AM、BM、AN、BN分別表示各點之間的距離（在并行電法的數(shù)據(jù)處理中，無窮遠需按實際計算出其距離），全空間時換為。它的應(yīng)用條件是：地面為無限大的水平面，地下充滿均勻各同性的導電介質(zhì)，滿足這些條件得到的才是大地電阻率。然而，大地實際剖面是很不均勻的，并不滿足這些條件。地形往往起伏不平，地下介質(zhì)也不均勻，各種巖石相互重疊，斷層裂隙縱橫交錯，或者有礦體充填其中，這時，仍然用四極法測量，由上式得到的電阻率值，在一般情況下既不是圍巖電阻率，也不是礦體電阻率，而是地下勘探體積范圍內(nèi)電性不均勻體和地形起伏的一種綜合反映，我們稱其為視電阻率，用表示。即： (2.17)令O為AB、MN

7、的中點， =OA=OB=AB/2、b=OM=ON=MN/2將、b代入上式有： (2.18)影響視電阻率的主要因素：地電斷面，地形， 布極方式以及電極相對于電性不均勻體的位置等。根據(jù)視電阻率的概念1，用假想均勻介質(zhì)(其電阻率為)去代替非均勻介質(zhì)后，在電流強度不變的情況下，測量電極MN處的電場應(yīng)保持不變。如用表示假想均勻介質(zhì)情況下MN處的電場，則，如用表示非均勾介質(zhì)情況下MN處之電場，則。因而有視電阻率的微分形式。 (2.19)其中是在均勻介質(zhì)情況下，供電電流為，為MN處之電流密度。上式表明，視電阻率與測量電極MN間巖石的電阻率及電流密度成正比?？梢娨曤娮杪适堑叵码娦圆痪鶆蝮w和地形起伏的一種綜合反

8、映。在均勻介質(zhì)中，所以。在高阻體附近，由于礦體排斥電流，使測量電極MN間的電流密度故，在高阻體正上方，視電阻率出現(xiàn)極大。相反，在導電體附近由于礦體吸引電流，使，故，而在導電礦體的正上方呈現(xiàn)極小。利用視電阻率的微分形式，能清楚的分析視電阻率曲線的變化規(guī)律。因此，曲線的變化狀態(tài)不但能反映出地下不均勻體的位置和不均勻體電阻率的相對高低，而且，由于以圍巖電阻率作為正常背景值，故在剖面曲線上能夠比電位和電場強度剖面曲線更清晰地反映出地下礦體的埋藏狀況，異常曲線不受正常電流場分布不均勻性的影響。還必須指出，視電阻率不僅與，而且與MN之間的電阻率有關(guān)，當測點通過不同電阻率的巖體分界面時，有躍變，所以也發(fā)生躍

9、變，這是在分析視電阻率曲線時必須考慮的因素。（3）理論勘探深度的概念單點電流源的理論勘探深度分析 如圖2-4（a）所示，單點電流源A在地下的電流密度的分布，在地表與A相距處的電流密度值為： （2-20）則在地下為的P點處電流密度為： （2-21）當時，；當時，；當，；當時，13 ?？梢?，當電流密度隨深度的增加而急劇減小。兩個點電流源的理論勘探深度分析（a）為單點電流源 （b）為兩點電流源圖2-4 地下深為h處P點的電流密度的分布規(guī)律13A、B連線的中垂面上電流密度的變化情況如圖2-4（b），點電流源A（+I）、B（-I）（AB=2）對地下深為h處的電流密度的影響。則在AB中點的電流密度為， (

10、2.22)而在AB中點，地下深為h的地方，電流密度為： (2.23)因此， (2.24)當時，=0.3535；時，=0.0894；時，=0.0044113；當=0和無窮時，=0；而當時， 或 (2.25)即當時，h深處的電流密度最大，稱為最佳電極距。電法勘探是通過在地表觀測電場值來探測地下礦體分布規(guī)律。地下不均勻體的存在和分布只有引起地表電場有明顯改變時才能觀測出來。流入地下的電流分布越深，勘探深度也就越大，對深層不均勻體的反映也越明顯。通常h=AB/2的有效范圍內(nèi)，由于地下地質(zhì)體的存在，電場會產(chǎn)生明顯的變化。根據(jù)以上原理可得出以下結(jié)論：、在地表由A、B供電時，大部分電流集中于A、B附近。AB

11、一定時，對在地表觀測到的電場只能反映一定深度的不均勻體；、欲增加勘探深度，必須加大供電電極距，使更多的電流流入到勘探目標體所在的深度；、在AB連線之間，以中點的電流分布最深，電場最均勻，勘探深度最大。因此，中間以中點觀測最佳，可以最小的電極距達到最大的勘探深度。、勘探深度：h=AB/2，勘探體積：長AB、寬AB/2、高AB/2。也就是說，在這個勘探體積范圍內(nèi)集中了供電電流的絕大部分。而在這個范圍之外，則電流密度很小，異常地質(zhì)體很難在地表產(chǎn)生可靠的視電阻率異常。2.2傳統(tǒng)直流電法裝置數(shù)據(jù)處理技術(shù)2.2.1五極縱軸電測深法分析電極排列形式：供電電極A（電流大小為+），供電電極、（電流大小都為-），

12、3個供電電極是固定的，如圖2-5所示排列，測量電極MN在縱軸y上進行移動測量，其坐標分別為y1、y2。隨著測量電極M、N與A點的距離不斷加大，勘探深度也相應(yīng)加深。yA圖2-5五極縱軸電測深裝置 (2.26)根據(jù)公式(2.14) 得由于，所以，有公式(2.16) 其中， (2.27)由于五極縱軸測深法的供電電極固定，測量電極可采用短導線連接，這明顯減輕了野外勞動強度，減少了漏電問題；并且野外施工設(shè)備輕便、原始資料異常顯示明顯、無須業(yè)內(nèi)任何處理，分層詳細、供電電流密度大、圖像直觀，分辨能力強，資料解釋方便簡便；施工中對地表及環(huán)境基本無破壞和污染，適合于探查橫向不均勻、傾角較陡的非層狀異常體。但受上

13、覆水平地層的影響，對五極縱軸測深曲線的解釋存在較大誤差。缺點是：工作效率較低，測量電極M、N易受淺部不均勻體及極化電位差的干擾353638，有效探測深度受設(shè)備和電源限制一般小于300m。近年來，該方法主要被用于探測非層狀地質(zhì)體（如球形地電體），理論公式比較完善。因此在水文、工程地質(zhì)勘察中得到廣泛應(yīng)用37。2.2.2四極裝置分析(1)對稱四極對稱四極AMNB裝置圖2-6 對稱四極剖面裝置電極排列形式與組成四極測深裝置相同。其中，AM=NB，MO=ON，成對稱排列。既可進行測深，也可進行剖面測量。當進行剖面測量時，電極A、M、N、B的相對位置不變，沿測線進行測量，測完一條測量時，可改變供電電極A、

14、B的相對位置，但在測量過程中A、M、N、B的相對位置始終保持不變，沿測線進行下一條剖面視電阻率測量。當進行電阻率測深時，供電電極A、B在測點O兩側(cè)沿相反方向向外移動，而測量電極M、N不動或與AB保持一定比例1,即：并同時移動。對稱四極電測深主要用于探測地下不同深度范圍內(nèi)的垂向電性變化。MN中心點O被定為數(shù)據(jù)的記錄點。 圖2-7 對稱四極測深理論分析圖電阻率公式為（2.17），對稱四極裝置的裝置系數(shù)同式（2.16）。應(yīng)用領(lǐng)域：勘測厚巖層和巖層接觸面；在水文及工程地質(zhì)調(diào)查中多用于面積性的普查，探測基巖的起伏、構(gòu)造破碎帶及高阻巖脈等；在合適的條件下還可以圈定巖溶的分布范圍及追索古河道等；對水文、工程

15、地質(zhì)提供有關(guān)疏松層中電性不均勻體的分布以及疏松層下的地質(zhì)構(gòu)造等。優(yōu)點：測量范圍大、易讀數(shù)；不均勻體、地形干擾?。挥捎趯ΨQ四極裝置不需要無窮遠極，野外工作輕便、效率高，可以適當減少供電電壓，并有利于壓制干擾，增強有效信號。缺點：不易發(fā)現(xiàn)陡立良導體薄脈、異常幅度小 復合對稱四極裝置（）（克服多解性）該裝置主要用于彌補對稱四極裝置的多解性1。其中：（35） ；（12） 覆蓋層厚度其主要應(yīng)用領(lǐng)域： 圖2-8 復合對稱四極裝置圖、解決地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)（背斜、向斜、斷層位置等）、確定基巖的相對起伏。、地質(zhì)填圖、圈定傾斜煤層的露頭位置等（2）溫納對稱四極裝置（WN）溫納裝置是對稱四極裝置的一種特殊形式，其電極排

16、列規(guī)律（如圖2-9）：A、M、N、B等間距排列（A、B供電電極，M、N測量電極），AM = MN = NB = n（為一個電極距），隨著間隔系數(shù)n的逐漸增大，四個電極間的間距也均勻拉開。測量方式為剖面測量方式。圖2-9 溫納對稱四極裝置由公式（2.12、13、14、15）得： (2.28)其裝置系數(shù)為：該裝置適用于固定斷面掃描測量，其特點是測量斷面為倒梯形。溫納裝置的垂向分辨率相對較高,對地質(zhì)體垂向分布的反映有比較高的靈敏度，因此，在工程地質(zhì)勘探中對垂向分辨率要求較高的勘探任務(wù)可以選用該裝置18。（3）施倫貝爾1（SB1）裝置（測深）該裝置適用于變斷面連續(xù)滾動掃描測量，如圖2-10所示，測量時

17、，M、N不動，MN為一個電極距a，A逐點向左移動，同時，B逐點向右移動，得到一條滾動線；接著A、M、N、B同時向右移動一個電極，M、N不動，A逐點向左移動，同時，B逐點向右移動，得到另一條滾動線；如此不斷滾動下去，得到矩形斷面（圖2-10）。該裝置的基本原理同對稱四極裝置。此方法分辨率高，效率高，勞動強度低。圖210施倫貝爾1（SB1）測深裝置圖施倫貝爾1裝置對地質(zhì)體在水平方向上的變化反應(yīng)非常靈敏，水平分辨率很高，實際工作中對水平分辨率要求較高的勘探任務(wù)應(yīng)選用此裝置。（4）施倫貝爾2（SB2）裝置 （剖面）如圖2-11所示，其測量過程類似于溫納裝置，但在整個過程中MN固定為一個點距a，AM、N

18、B的間距隨著間隔系數(shù)逐次由小到大。測量結(jié)果為一倒梯形地電斷面。圖2-11施倫貝爾2（SB2）剖面圖（5）偶極剖面法（DP） 基本原理當兩個異極性電流源A（+I）和B（-I）之間的距離與觀測點到AB中心的距離相比很小時，可把AB看作為電偶極子，稱為偶極源供電電極AB和測量電極MN均按偶極方式排列，通常把供電偶極和測量偶極排列在一條直線上（如圖2-12（P），故又稱之為軸向剖面法。其中測量偶極MN也可以與偶極源AB任意位置排列。如MN與從偶極源AB中點引出的直線（該直線與軸向成一定角度）相垂直（如圖2-12（），此時稱之為方位偶極；MN與偶極源AB的中垂線相垂直，即（如圖2-12（eq），此時稱之

19、為赤道偶極；測量偶極MN與偶極源AB平行的排列在一個平面上（如圖2-12（x），稱之為平行偶極；還有垂向偶極（y）、徑向偶極（r）。各種排列的偶極，其裝置系數(shù)與MN和AB的空間排列方式有關(guān)。其特點是要求兩個偶極之間的距離遠遠大于每個偶極的長度。圖2-12 偶極剖面裝置圖43（為方位角）P軸向偶極、x平行偶極、y垂向偶極、r徑向偶極方位偶極、eq赤道偶極由式2-16可得，軸向偶極的裝置系數(shù)為： (2.29)對于AB=MN的軸向偶極裝置的裝置系數(shù)的計算公式： (2.30)在偶極偶極系統(tǒng)中電場隨著距離的立方衰減，因此在遠距離測量這種快速衰減的電場時就變得很困難。而這個問題可通過增大電流或增大偶極源A

20、B的長度2L來解決。由于僅當AB的長度遠遠小于觀測距時電流源才近似于一個理想的偶極子，故在偶極偶極法中不可能任意的增大AB的長度43。如果通過增大AB的長度來增強信號，那么對較小的觀測距而言電流源的性質(zhì)就是一個雙極而不是偶極，即雙極偶極裝置系統(tǒng)43。該雙極偶極裝置系統(tǒng)與偶極偶極的區(qū)別在于：雙極偶極裝置的供電電極AB不再是偶極源，而是一雙極，其長度沒有偶極偶極的限制；雙極偶極裝置在遠距離的信號比偶極偶極的信號強，易于實現(xiàn)遠距離觀測； 特點應(yīng)用：偶極偶極裝置主要應(yīng)用于對良導體、陡立高阻脈進行測量，或詳測接觸面。優(yōu)點: 裝置輕便，異常反應(yīng)靈敏，輕便、效率高、分辨率高；由于偶極偶極裝置的供電和測量偶極

21、可任意取向，故可在野外進行多方位測量，這使得該方法用途廣；對于偶極偶極裝置而言，供電偶極之間或測量偶極之間采用很短的導線，這明顯減輕了野外施工強度，并避免了漏電問題；由于供電電極AB和測量電極MN之間是分開的，且所需導線短，因此，它在減弱游離電流或電磁感應(yīng)作用引起的干擾方面，相對其它裝置有明顯的優(yōu)勢；對一個電極系統(tǒng)分辨能力的評價是基于其視電阻率曲線的陡度，由此，偶極偶極裝置（除方位與赤道偶極外）比對稱四極裝置具有更大的分辨能力（Alpin，1950；Zohdy，1969；Roy and Apparao，1971；Das，1974）。缺點: 受地表不均勻體影響和地形不平干擾大；假異常大，不易分辨

22、、解釋困難（假異常）；耗電量大；遠距離觀測時，信號強度小，干擾性就相對較大；當極距較大時，在一個礦體上往往可出現(xiàn)兩個異常。（6）溫納偶極裝置該裝置適用于固定斷面掃描測量，測量時，AB = BM = MN 為一個電極間距，A、B、M、N 逐點同時向右移動，得到第一條剖面；接著AB、BM、MN 增大一個電極間距，A、B、M、N 逐點同時向右移動，得到另一條剖面；如此不斷掃描測量下去，得到倒梯形斷面，其電極排列規(guī)律如下：圖213 溫納偶極裝置圖由公式（2.122.17）得溫納偶極裝置的視電阻率的計算公式為： (2.31) 其中，。(7)微分裝置（DF）(溫納微分裝置)該裝置適用于固定斷面掃描測量。如

23、圖2-14所示，測量時，AM = MB = BN 為一個電極，A、M、B、N 逐點同時向右移動，得到一條剖面線；接著AM、MB、BN 增大一個電極，A、M、B、N 逐點向右移動，得到另一條剖面線；如此不斷掃描測量下去，得到一個倒梯形斷面。其電極排列規(guī)律如下：圖214 溫納微分裝置布極及測量方式圖 (2.32)其中，(8)溫施1裝置（WS1）（測深）此裝置模式介于溫納與施倫貝爾之間，是溫納（即等相鄰電極距）和施倫貝爾裝置的結(jié)合，適用于固定斷面掃描測量，得到矩形測深剖面，其電極排列規(guī)律和施倫貝爾1（SB1）（如圖2-10）相似，它們的不同點在于溫施1（WS1）在整個測量過程中測量電極MN的間距隨測

24、量深度而變化，而施倫貝爾1（SB1）在整個測量過程中始終保持MN為一個電極距。設(shè)溫施間隔層數(shù)為3，在1-3層和施貝1法跑極類似，4-6層MN間隔變?yōu)?（）,7-9層MN間隔變?yōu)?（），依次類推。MN的間距按1、3、5、7、等間隔增加。用此方法所接受到的信號幅度大，提高了測量的靈敏度；溫施1反演剖面測深分辨率較高，抗干擾的能力相對較強，垂直方向和水平方向都有一定的靈敏度，比較適合于做測深測量18。該裝置的基本原理同對稱四極。(9)溫施2裝置（WS2）（剖面）該裝置同施倫貝爾2（SB2）（如圖2-11）相似，其不同點在于MN在測量過程中隨測量深度變化，而施倫貝爾2在測量過程中MN始終保持不變。設(shè)溫

25、施間隔層數(shù)（CS）為3，在1-3層和施貝法跑極類似，4-6層MN間隔變?yōu)?（）,7-9層MN間隔變?yōu)?（），依次類推。其基本原理同施倫貝爾21層 A M N B 間隔MN=1，MN間隔等于一個極距， 1 2 3 4 每隔3層MN間距改變一次，其改變 2 3 4 5 規(guī)律為1、3、5、7、9、11、 3 4 5 6 AM、BN的間距隨著層數(shù)遞增每增加 一層，增加一個間隔，同溫納2層 A M N B N=2 1 3 4 6 AM = BN = 2 2 4 6 8 MN=1 3 6 8 10 以此類推。用此方法所接受到的信號幅度大，提高了測量的靈敏度。(10)中間梯度法供電電極AB的距離取得很大1，

26、且固定不動。測量電極MN在其中間三分之一地段逐點測量，記錄點為MN中點。圖2-15中間梯度裝置示意圖該裝置的基本原理同對稱四極。 其中該裝置的裝置系數(shù)為： (2.33)、裝置特點AB=(7080)H ，H 浮土厚度MN=(1/301/50)AB、異常特點、由于高阻脈屏蔽明顯，電流不易通過，被壓入地表覆蓋層，使得，出現(xiàn)明顯的高異常；、低阻電流容易通過，只有表土中的電流會被向下吸引，使得 ，出現(xiàn)不明顯的低異常。 中間梯度法常常用來追索高阻陡立的巖脈，如石英脈、偉晶巖脈等。、特點優(yōu)點： 、 最大限度地克服了供電電極附近電性不均勻體的影響；AB大，中間電流場均勻，移動AB的次數(shù)少； 、的變化反映了MN

27、電極附近地下電性的變化； 、工作效率高。 缺點：、AB移動時曲線不連續(xù)； 、每點的勘探深度略有變化；、勘探深度小、不易發(fā)現(xiàn)陡立良導薄脈。（11） MABN裝置如圖2-16所示，供電電極A、B在測量電極M、N的中間，即MNAB,圖2-16 MABN裝置示意圖該裝置的基本原理為： (2.34)當AM=BN時， (2.35)2.2.3三極裝置分析 三極裝置，即將四極裝置中的一個供電電極放置在遠離測區(qū)的地方（無窮遠處）。三極裝置為非對稱測量系統(tǒng)，對局部電性異常的響應(yīng)幅度大，適用于探測二維和三維地電異常體。三極裝置布極靈活，對地形變化適應(yīng)性強。三極斷面測深法的優(yōu)點是工作方便靈活，對小地電異常反應(yīng)比較靈敏

28、，既避開了地表測線某一端障礙物的影響，又通過加大測點和極距密度，提高了電法勘探的地質(zhì)分辨能力16。(1)聯(lián)合剖面裝置AMN-MNB聯(lián)合剖面法是由兩個三極裝置組合而成，較其它電剖面法有更為豐富的地質(zhì)信息。此外，聯(lián)合剖面法還具有分辨能力強、異常明顯等優(yōu)點，因此在水文及工程地質(zhì)等調(diào)查中獲得了廣泛的應(yīng)用。但由于聯(lián)合剖面法有無窮遠極，野外工作中有裝置笨重、地形影響大等缺點。聯(lián)合剖面法在每一測點分別用兩個三極裝置AMN及MNB進行觀測，所得視電阻率分別用和表示，從而在一條剖面上便可獲得兩條視電阻率曲線。其中公共電極C被置于遠離測線并大于5AO的距離上，稱為“無窮遠”極，即相對于觀測地段而言，其影響可以忽略

29、。聯(lián)合剖面法裝置實際上是兩個三極裝置的組合，公共第三極C位于無窮遠。AB/2=AO=OB=(510)，H覆蓋層厚度，一個觀測點（即記錄點為MN中點）同時可獲得和兩個參數(shù)值。圖2-17 聯(lián)合剖面裝置（AMNMNB）示意圖三極測深裝置視電阻率計算公式1為： (2.36)其中： (2.37) 觀測方式：A或B為供電電極，MN固定不變，（也可根據(jù)供電電極與測量電極間的距離作適當變化）當供電電極A或B確定后，MN逐點同時向右或向左移動，得到一條滾動線；接著，供電電極A或B向右或向左移動一個點，MN逐點同時向右或向左移動，得到另一條滾動線；這樣不斷測量下去，得到整個測量結(jié)果。測量時，當AM = MN =

30、a時，此時稱之為溫納三極。a為一個電極間距，A、M、N逐點同時向右移動，得到第一條剖面線；接著，AM、MN增大一個電極距，A、M、N逐點同時向右移動，得到另一條剖面線；這樣不斷測量下去，得到倒梯形斷面。此時， (2.38) 主要應(yīng)用領(lǐng)域確定直立巖石接觸面（斷層等）的位置；追索破碎帶走向,確定傾向；切線法確定兩道薄脈埋深。 特點優(yōu)點：異常幅度大，分辨力強、異常曲線清晰（比偶極好） ；缺點：效率低、地形影響大 。(2)單邊三極連續(xù)滾動式測深裝置（S3P）該裝置適用于變斷面連續(xù)滾動測量，測量時，M、N不動，A逐點向左移動，得到一條滾動線；接著N、M、A同時向左移動一個電極，N、M不動，A逐點向左移動

31、，得到另一條滾動線；這樣不斷滾動下去，得到矩形斷面。圖2-18 單邊三極AMN裝置圖圖2-19 單邊三極連續(xù)滾動測深裝置的跑極及數(shù)據(jù)點的處理單邊三極連續(xù)滾動式測深裝置的基本原理同聯(lián)合剖面裝置AMN-MNB，視電阻率計算公式也一樣。該裝置可做長剖面，測量靈活多變，測量深度較大，但隨深度的增大，信號也就越微弱，要求提高供電電壓，保證測量精度。(3)三極連續(xù)滾動式測深裝置（3P1）供電電極B置于無窮遠，參與測線上電極轉(zhuǎn)換的是N、M、A。該裝置與首先，N=#1，M=#2，A=#3 #n，得到第一組 的數(shù)據(jù)n-2個接著，N=#n，M=#n-1，A=#n-2 #1，得到第一組的數(shù)據(jù)n-2個然后，測量電極依

32、次向前移動一個電極， N=#2，M=#3，A=#4#n ，得到第一組 的數(shù)據(jù)n-2個 N=#n-1，M=#n-2，A=#n-3#2，得到第一組的數(shù)據(jù)n-2個每測量一組和之后，測量電極依次向前移動一個電極。特點：能得到一個矩形的測深剖面，而且深部的分辨率也較高。圖2-20 三極連續(xù)滾動測深裝置及其數(shù)據(jù)點的處理示意圖三極測深裝置視電阻率計算公式同式（2.36）。(4)雙邊三極斜測深（3P2）供電電極B置于無窮遠處，參與測量的電極為A、M、N。電極轉(zhuǎn)換規(guī)律描述：首先，A=#1，M=#2，N=#3，A固定不動，M=#2#n-1，N=#3#n，移動測得第一組數(shù)據(jù)，接著定位電極A向前移動一個電極，A=#2

33、，M=#3，N=#4，M=#3#n-1，N=#4#n，測得第二組數(shù)據(jù)。當測完后，才測。測時，定位電極M=#n-2，N=#n-1，A=#n，M=#n-2#1，N=#n-1#2，測得第一組數(shù)據(jù)。圖2-21 雙邊三極斜測深分析示意圖該裝置的基本原理同聯(lián)合剖面裝置AMN-MNB，只是在測量時，電極的跑極方法有所不同。 圖2-22 AMB裝置示意圖(5)AMB裝置 如圖2-22所示，供電電極AB，測量電極M、N置于無窮遠點，點M測量的電位是相對于N點的電位差。其中點電源A、B在點M處的電位為： （2.39）由視電阻率的計算原理得： （2.40）其中該裝置的裝置系數(shù)為： （2.41）基于電法勘探的體積效應(yīng)

34、，因此其數(shù)據(jù)的記錄點可為M點，也可為OM的中點等勘探體積內(nèi)的任何一點。需要通過大量的實驗進行確認和驗證。 (6)ABM裝置如圖2-23所示，同裝置AMB一樣，也只有一個測量電極。但測量電極M在供電電極B的右邊，也可以在A的左邊（如圖2-24）。 圖2-23 ABM裝置示意圖 圖2-24 MAB裝置示意圖 該裝置的基本原理同式（2.39）、（2.40）。其中該裝置的裝置系數(shù)為： （2.42）MAB裝置同ABM裝置的基本原理一樣，僅裝置系數(shù)相差一個符合。 （2.43）目前，圖2-22、2-23、2-24所示的裝置并沒有應(yīng)用于實際工作中對數(shù)據(jù)進行處理，在此僅作簡要介紹，它們只是并行電法野外數(shù)據(jù)采集方

35、式的裝置之一，即ABM采集裝置，用于對數(shù)據(jù)進行采集。2.2.4二極裝置分析圖2-25 二極裝置AM原理圖(1)普通二極法（2pl）如圖2-25所示，供電電極A和測量電極M在測線上移動，而供電電極B和測量電極N布置在無窮遠處與測線垂直或沿著測線布線。測量結(jié)果得到一個倒梯形斷面圖（如圖2-26）。其基本原理1為： （2.44）其中裝置系數(shù)為： （2.45）二極裝置常用AM的中點作為觀測結(jié)果的記錄點。圖2-26 AM測量裝置剖面法和數(shù)據(jù)點分析示意圖(2)平行四邊形二極法（2P2） 供電電極A和測量電極M在測線上移動，而供電電極B和測量電極N布置在無窮遠處并與測線垂直。測量時電極轉(zhuǎn)換規(guī)律為：首先，A=

36、#1，M=#2-#3直到最大層數(shù)，然后，A=#2，M=#3-#4直到最大層數(shù)，所測出的平面圖為平行四邊形（2P-2）或倒直角三角形（4P-4）。圖2-27 AM裝置測深和數(shù)據(jù)點分析示意圖(3)環(huán)形二極法（2P3）如圖2-28所示，電極排列成圓形或方形的封閉曲線，參與電極轉(zhuǎn)換的只有一個供電電極A和一個測量電極M，另一供電電極B和測量電極N都置于無窮遠點。測量時，電極轉(zhuǎn)換規(guī)律為：A=#1，M=#2,#3,#nA=#2，M=#3,#4,#n,#1A=#n，M=#1，#2，#n-1圖2-28 環(huán)形二極AM測量示意圖其基本原理同普通二極法，式（2.44、2.45）。單個視電阻率數(shù)據(jù)點的空間位置發(fā)生了很大

37、變化，普通二極法為二維斷面，環(huán)形二極法為三維空間體。 當然，除環(huán)形二極排列外，電極還可以以任何空間方式排列。對于以上所述各種裝置，其中高密度電阻率126相對于常規(guī)電阻率法而言具有以下特點：電極布設(shè)是一次完成的，這不僅減少了因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，而且為野外數(shù)據(jù)的快速和自動測量奠定了基礎(chǔ)。 能有效的進行多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。 野外數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)了自動化或半自動化，不僅采集速度快，而且避免了由于手工操作所出現(xiàn)的錯誤。 可以對資料進行預處理并顯示剖面曲線形態(tài)，脫機處理后還可自動繪制和打印各種成果圖件。 與傳統(tǒng)的電阻率法相比，成本低、效率高

38、，信息豐富，解釋方便。勘探能力顯著提高。 但高密度電法的勘探深度有限，一般為測線長度的二分之一到三分之一，因此主要用于勘探淺部的電性異常體，不太適合于深度較大的勘探，一般是用來剖面勘探18。在水文物探中常用于淺部裂隙帶、采空區(qū)等的精細勘探。2.2.5一極裝置（自然電場測量裝置）分析 一極測量裝置即自然電場測量裝置,對地下有限深度范圍內(nèi)的巖礦及其周圍溶液之間復雜的天然物理化學作用或地下水的滲濾作用所產(chǎn)生的恒穩(wěn)電流場進行測量1。裝置形式如圖2-29所示，其中電極D為比較電極，僅作為參考電極，可以固定在測量范圍內(nèi)的某一點處如圖2-29（a），也可以將比較電極D置于無窮遠處如圖2-29（b），測量電極M沿測線移動，理論上測量的電壓為測量電極M相對于比較電極D的電位差?？蛇M行電位測量和電位梯度測量。圖2-29 自然電位法測量裝置原理圖(a)比較電極D在測區(qū)某一固定點處，（b）比較電極D置于無窮遠處 自然電場法勘探的對象主要是金屬礦床，如硫化礦床、石墨礦床、石墨化頁巖層等。除金屬礦床外，自然電場法還可以用來解決某些水文工程地質(zhì)問題，如地下水的流向、裂隙位置、地下水補給關(guān)系等25。2.3視電阻率記錄點的位置處理及影響因素分析對于以上各種裝置所測