电阻率测深的正演和反演

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电阻率测深的正演和反演

作者：刘小凤

来源：《科技与创新》2016年第08期

摘 要：电阻率测深（以下简称“电测深”）是以岩矿石的导电性差异为基础，分析电性不同的岩层沿垂向分布情况的一种电阻率方法。采用在同一测点上逐次扩大供电极距的方式可以使探测深度逐渐加大，从而得到观测点处视电阻率沿垂直方向的变化情况。论述了电测深的基本原理和电测深一维正演的两种方法，即直接由电阻率公式正演和空间域数字滤波正演，设计了线性滤波的正演程序，并根据傅良魁“关于电测深正演计算的改进”对源程序进行了两次改进，使得计算任意极距上的视电阻率成为可能。探讨了应用最优化方法进行数值反演，设计了拟合视电阻率的反演程序，并对原有的阻尼最小二乘法进行了改进。另外，结合实际论述了野外数据处理。

关键词：电阻率测深；线性滤波；电测深正演；电测深反演

中图分类号：P631.4+4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.106

直流电测深是最常用、最成熟的地球物理勘探方法之一，因其装置简单、操作简便、曲线易于解释等优点被广泛应用于地质构造，铁路、公路路基勘查，地下水、矿场资源勘察中。自1912年首次进行直流电测深以来，相关理论和技术得到了不断的发展。当前，关于电测深的计算和解释的研究很多，本文以通俗易懂的方式介绍电测深的原理、方法及简单的数据解释处理。

1 电测深简介

电测深数据处理的流程为：首先将数据从电法仪传到电脑中，然后进行预处理、查找坏值、填补空缺值，使野外采集的数据更接近实验理想情况。预处理后，对电测深数据的处理其实就是根据视电阻率随极距的变化划分出不同电性层的垂向分布，并计算各电性层埋深。 20世纪90年代以前，电测深资料的处理和解释通常采用量板方式。所谓“量板解释”，就是将电测深理论曲线图册称作“量板”，将野外实测曲线与量板对比，求出地电断面中各层的厚度和电阻率。此后，随着计算技术的发展，研究出了电测深一维反演技术，并在实际应用中取得了一定的成果。不论是量板解释法，还是一维反演解释法，都是建立在将地电模型假定为层状介质的基础上，即只考虑纵向的电性变化，而横向电性变化未加考虑。从手工操作发展为在计算机上实现自动解释，这是一次重大的变革。但必须认识到，计算机终究不能完全代替解释者在解释过程中的思维、判断和推理。在用计算机解释之前，解释者首先必须结合地质情况对每一条测深曲线作出合乎实际的定性和半定量解释，以合理确定断面层数和层参数初值。此外，对于3层以上的电测深曲线，由于存在等值现象（包括高阻薄层的T等值性、低阻薄层的