地球物理测量直流电阻率层析成像

直流电阻率技术是基于不同地下材料之间的电阻率差异。对于典型的永久冻土材料,几项现场和实验室研究表明,在冰点处电阻率显著增加(Hoekstra等人,1975年,King等人,1988年)。因此,电气和电磁技术在永久冻土研究中的应用有着悠久的传统(有关综述,见Scott等人1990年,Vonder Muhll等人2001年)。随着快速、商用的二维层析反演方案的发展,直流电阻率法得到了越来越多的应用,特别是在山区地形(Hauck & Vonder Muhll 1999,2003a, Vonder Muhll等。2000, Kneisel等,2000,Ishikawa等,2001,Isaksen等,2002,Marescot等,2003,Hauck等,2003,Ishikawa 2003, Delaloye等,2003,Reynard等,2003)。由于山区多年冻土地表及地下的非均匀性特征,在一维测深标准资料处理中往往不能采用平面层序近似法,因此二维层析方法大大提高了多年冻土电阻率研究的资料解释质量。

在直流电阻率测量中,电流通过两个电流电极注入地面。然后通过测量另外两个电极之间的电势并除以电流来确定地的电阻。通过将电阻与几何因子相乘,取决于电极之间的距离,并选择不同的电极间距和位置,所谓的视电阻率在二维网格上确定。通过使用层析反演方案(RES2DINV, Loke & Barker 1996),可以反演这些视电阻率,从而得到地面的二维比电阻率模型。为了监测目的,使用永久安装的电极阵列以一定的时间间隔重复这些测量,这样可以独立于积雪厚度进行测量(图6.1)。此外,固定电极阵列可以有效地滤除因可变电极接触而引起的电阻率变化地质背景变化,主要是时间电阻率变化确定(Hauck 2001, 2002)。

电阻率计

图6.1瑞士Schilthorn固定电极阵列安装示意图

电阻率计

图6.1瑞士Schilthorn固定电极阵列安装示意图

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