视电阻垂向电测深对于地热及地下水的探测与应用

高石涛

摘要:电测深法（electrical sounding）包括电阻率测深和激发极化测深。resistivity sounding简称电测深法。它是在地面的一个测深点上（即MN极的中点），通过逐次加大供电电极，AB极距的大小，测量同—点的、不同AB极距的视电阻率ρS值，研究这个测深点下不同深度的地质断面情况。

中文名电测深法，外文名electrical sounding包含类别电阻率测深，激发极化测深运用领域水文地质、工程地质和煤田地质

原理

电测深法多采用对称四极排列，称为对称四极测深法。在AB极距离短时，电流分布浅，ρS曲线主要反映浅层情况；AB极距大时，电流分布深，ρS曲线主要反映深部地层的影响。ρS曲线是绘在以AB/2和ρS为坐标的双对数坐标纸上。

过程

当地下岩层界面平缓不超过20°时，应用电测深量板进行定量解释，推断各层的厚度、深度较为可靠。电测深法在水文地质、工程地质和煤田地质工作中应用较多。除对称四极测深法外，还可以应用三极测深、偶极测深和环形测深等方法。

关键字:电测深法;深部地热资源探测;地下水深层探测

引言:

地热能源产业的高速发展一直至今都是影响全球经济环境稳定的全球可持续利用能源和发展技术体系中的一个重要技术组成和部分。它首先是指一种新型可循环再生清洁能源。它又同样具有许多重要应用社会功能作用和重大技术经济价值,对于我们在现代工业化社会进行的如农业作物的生产,栽培和渔业,浴疗,取暖,旅游,皮革,酿造,除湿,发电,等等。现在,地热能源资源领域内的重大勘探及开发示范工程建设和各种先进热应用的工程技术研究已在现代各国中进展都十分重要的，也是增长速度很快的。如在日本,美国,意大利中等一些国家的地热可利用储水的温度一般是控制在了300兆°甚至是达到300万兆°以上。一些国有大型或专业的地质机构则已经是开始专门主管建设起属于自己国家的地热能源勘查研究的资源，综合开发试验平台建设和资源综合开发技术应用基地。在中国地热能源热储量也是非常巨大地,约为占到了目前整个全球的全球热资源储备量总额的近7.9%。前途虽仍是一片光明而灿烂的,但它目前的实际产量水平仍仅是约占全国人均可回收再利用热土地面积的平均5.82%，并且其未来真正发展实现起来也仍然是相当十分艰巨困难复杂的。

1.方法和原理

从理论上说,地表几公里以上的电阻率大小主要取决于水的存在;有四个因素影响岩层的电阻率;

1)地下水的盐度和温度;

2)岩层孔隙率;

3)含水矿化度;

4)岩矿石的电阻率大小,

一些学者认为,电阻率的影响因素主要有粒度,完整性和组成成分:这四个因素都和地热和地下水勘探密切相关r为高頻电磁测深应用的作岀了重要前提他和多孔介质(P )的电阻率可以表示为;p-= F •(1)其中F是因子.户是孔隙水电阻率.因子通常是相关的几何形状形成的孔隙和孔隙度,是用公式来描述它们之间里关系’F =0旷(2)其中a和m是相关的几何形状的孔隙常数.并旦。是的一个中介常数「日的值一般都是在0-47 I1J到2.3之间’m的值一般也是在13到N6之间「反映了队像黏土一样易胶结的固体物质的胶结过程的相对难易程度,如小型石灰石样,这其中又有两个公式-通常它们都可以不用于直接进行定量的计算、但在这其中却又有一个公式是地下热水资源的勘查中的另一个参考值’,由于深层地下水同样也是众多可作为直接利用的，供现代人类间接利用的天然地热能源类型中的其中一种而最具其重要经济实用的价值的一种载体,应用于深部勘查地球物理方法在深地热层水和浅层的地下水层之间几乎从来没有产生任何特别的和明显的本质特征的地质物理差异。水饱和限制系数降低也影响到了图层水的介电性特性,因此,电法极有很大可能至今仍是当前提出的一个对于寻找较深层的地下水层的最具普遍意义的一种物理方法。

2.应用

尽管在同一地热区内存在着这两种地下水流温度变化之间存在着一些相对于电阻率来说可能会有一些很微小上的不同,由于它在人们已经被发现出来就有了这么多已知可能会成为间接的地影响到了地下水温度变化的规律，最主要的因素之一是很难的去进行直接地的用电强磁法或是用声电场法来去进行直接地分析而得到确定的地下水温度,于是又一次被提出来并进行研究了对全球其他国家任何区域地热的探测研究和地下水温度数值模拟分析技术方法。研究方法中提到的还有一些其他国家一些地区常用地热探测研究技术方法:直流电波法、地下水热探测系统技术，大地电磁测深技术,音频声波法、电磁测深系统技术方法、激发入射极化方法的研究和可控无源声波大地电磁测深系统法技术的研究,哈斯布劳克和摩根提出了应用到地下水表面的探索勘查技术和地下水物探测系统的一些新技术方法，地下水表面的系统性地质条件分析:电法分析和地震反射剖面方法。

特别是在一个合适的探测区域深度超过了60m以上和以下的地区中地下水资源系统的探索与勘查,时间域也同样被直接运用到测深超过了了150m深的地下水资源可探测的区域范围中,重磁法的地下勘探找矿方法虽然比较适合于在当地有很多地下水资源都可以直接被调查,但在勘探实践领域中它却还是一直没有完全实现明确具体的对地下水资源的深度探索方法与探矿目的,并且在地震折射法和频率广域电磁法勘查的平均深度已经远远超过了305m深度时也是可以保证继续取得其较为稳定显著地质勘查评价效果。然后，高分辨率反射地震观测方法成本通常较高。电深测法是对于上面所要提到的观测方法的另一种非常有意义的地补充，并且也是从在1990年起所得到的发展。

其探测的频率范围主要有从低频的10hz逐步延伸发展到了中频的10khz频率以上范围和有了更高的深度分辨率范围等一系列的显着著新特点,更大范围的深度找矿探索,更具有较低范围深度勘查的成本,现已逐渐开始越来越广泛的地被应用于目前我国的地热能源基地地下水深部找矿勘查,自1996年它正式又一次被中国引进后,这种方法便已经逐步被广泛地开发应用在了四川、上海、浙江、陕西、山西、内蒙古等许多地区。

3结论

由于深地层中水热体的电阻率和较深地层温度,如孔隙度,地热水矿化等都是存在着高度相关性或在密相关的。因此,电法深度地质热勘探等技术措施还对于可以在合理的利用或在更高深的地下层环境中找出一些深层的地热水矿床中也就发挥到了更重要地质作用。电测深法则能使广大地质学家从中获得一种探测深度地质方法所要求的具有更高而更加精确可靠的电磁空间分辨率，精度范围和具有的更广泛的而且更为深入精确的电测的深度,是现在我国科学家进行的地热能源深部勘探研究或开发实验勘探中得到广泛的应用推广。其中的一项新的首选地质研究新方法。电法深海探测的实验观察过程研究和电深测法在海底探测技术的实验和观测研究结果及分析资料等也都是被进一步证明的研究表明,在目前我国的st地区地热水层内含物质相当很高的深度平均盐度。其海水平均总盐分的电阻率却还在明显限度的远低于围岩水层和深淡水层的海洋平均盐总的电阻率。很少发现还可以被直接的用电光谱法检测来进一步加以严格的地区分析淡水咸水。因此,地球物理数据资料和卫星海洋观测数据影像资料,在当代由于都具有了以上这三方面中最显著而共同特点的综合科学性质特点，而又更具有着很高经济使用功能价值的综合科研意义和实际应用的技术功能特点以及综合应用经济价值都具有很高的应用和经济价值。

参考文献：

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