地电阻率法

1. 基本概念：地电阻率法是一种通过在地表测量岩土体导电性（即电阻率）来探测地下地质结构的地球物理勘探方法。其核心原理是，不同成分、结构、含水状态的岩石或土壤，其导电能力（电阻率）存在差异。通过向地下施加电流并测量产生的电位差，可以计算出地下一定范围内的“视电阻率”，从而推断地下的地质情况。

2. 理论基础与测量原理：

   • 电阻率：是表征材料导电难易程度的物理量，单位为欧姆·米（Ω·m）。干燥致密的岩石（如花岗岩、大理岩）电阻率很高（可达数千至数万Ω·m），而富含孔隙水、特别是含溶解盐离子的岩石（如砂岩、粘土）电阻率则很低（可低至数十甚至数Ω·m）。
   • 四极装置：这是最常用的测量装置。需要在地面布置四个电极：两个供电电极（A、B）向地下注入稳定的直流或低频交流电流（I），另外两个测量电极（M、N）则用来测量因该电流而产生的电位差（ΔU）。
   • 视电阻率计算：根据测得的电流I、电位差ΔU以及四个电极的相对排列位置（即装置系数K），可以计算出一个综合反映电极下方一定体积范围内所有岩石导电性的宏观数值，即“视电阻率”（ρ_s）。计算公式为：ρ_s = K * (ΔU / I)。这个值并非某一种岩石的真实电阻率，而是地下不同电性介质综合影响的结果。

3. 测量装置与探测深度：

   • 通过改变四个电极的排列方式和间距，可以调整探测的深度和分辨率。常见的排列方式有温纳装置、施伦贝谢装置、偶极-偶极装置等。
   • 探测深度主要取决于供电电极的距离（AB距）。AB距越大，电流穿透的深度越深，测量结果反映的深部信息越多，但对浅部的分辨能力会下降。因此，实际工作中常采用“电测深法”，即固定测点，逐步增大电极距，从而获得从浅到深的垂向电阻率变化信息。

4. 主要工作方法：

   • 电测深法：如上所述，主要用于探测地下岩层在垂向上的分层结构，例如确定覆盖层厚度、基岩埋深、地下水水位等。
   • 电剖面法：固定电极间距和排列，沿测线逐点测量。这种方法能快速探测地下电性体在水平方向上的变化，常用于追索断层、岩脉、地下暗河、空洞或污染羽流等的横向展布。

5. 数据处理与解释：

   • 获得的原始数据是不同位置、不同深度（或不同电极距）的视电阻率值。需要通过专门的反演软件，将这些数据转化为一个二维或三维的地电模型（即地下电阻率的分布图像）。
   • 解释人员将反演得到的电阻率剖面或模型，结合已知的地质、水文资料进行分析。例如，低阻带可能对应含水断裂带或粘土层，高阻体可能对应致密基岩或空洞。解释结果通常以地质剖面图的形式呈现。

6. 应用领域：

   • 水文地质：勘查地下水、划分咸淡水界面、确定含水层厚度。
   • 工程地质：探测岩溶、采空区、断层、滑坡体结构，评估地基状况。
   • 环境地质：调查垃圾填埋场渗滤液污染范围、监测土壤盐渍化。
   • 矿产勘查：寻找与围岩电阻率差异显著的金属矿体或石墨矿。
   • 考古调查：探测埋藏的古建筑基址、墓穴等。

7. 方法特点与局限性：

   • 优点：设备相对简单，成本较低，对导电性目标体敏感，特别是寻找地下水效果显著，是一种非常成熟和实用的方法。
   • 局限性：探测深度有限（通常在一千米以内，浅部更有效）；在市区或存在高压线、管道等强电磁干扰的环境下，数据质量会严重下降；地形起伏过大会影响测量和解释结果；对高阻薄层的分辨率不高。