Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp ảnh điện 1d khảo sát sự phân bố nước ngầm theo độ sâu tại khu dân cư mới (ở bờ đông) gần chân cầu thuận phước

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA VẬT LÝ
------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D
KHẢO SÁT SỰ PHÂN BỐ NƢỚC NGẦM THEO ĐỘ SÂU TẠI
KHU DÂN CƢ MỚI (Ở BỜ ĐÔNG) GẦN
CHÂN CẦU THUẬN PHƢỚC

Ngƣời thực hiện: NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM
Lớp : 11CVL
Khóa: 2011-2015

Ngành : VẬT LÝ HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ

Đà Nẵng, 05/2015
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 1

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

LỜI CẢM ƠN
Thực hiện khóa luận tốt nghiệp nhằm mục đích giúp sinh viên hình thành ý tƣởng
về vấn đề nghiên cứu, biết cách tổng hợp và vận dụng lý thuyết để ứng dụng vào thực tế.
Sau hơn năm tháng nghiên cứu và tìm hiểu, đề tài khóa luận tốt nghiệp của tơi đã
cơ bản hồn thành. Để đạt đƣợc kết quả này, tơi đã hết sức nỗ lực đồng thời cũng nhận
đƣợc rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ và ủng hộ của thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin đƣợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành
tới Ban giám hiệu, các thầy cô trong khoa Vật Lý Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Đà Nẵng đã
truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt bốn năm học tập và rèn luyện tại trƣờng.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo – Thạc sĩ Lƣơng
Văn Thọ, khoa Vật Lý trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Đà Nẵng. Trong suốt thời gian thực
hiện đề tài, mặc dù rất bận rộn trong công việc nhƣng thầy vẫn dành rất nhiều thời gian
trực tiếp hƣớng dẫn, định hƣớng chuyên môn, quan tâm giúp đỡ tận tình và tạo mọi điều
kiện thuận lợi nhất trong quá trình thực nghiệm cũng nhƣ thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Cuối cùng tơi xin chân thành cảm ơn gia đình đã ln động viên, bạn bè đã ln
giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài của mình.
Với vốn kiến thức hạn hẹp và thời gian tiến hành q trình thực nghiệm có hạn
nên đề tài khơng tránh khỏi những sai sót. Tơi rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng
góp, phê bình của q thầy cơ trong khoa. Đó sẽ là những hành trang q giá giúp tơi
hồn thiện vốn kiến thức của mình sau này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, tháng 05/2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Cẩm Trâm
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ

SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 2


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................... 2
MỤC LỤC ......................................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ ....................................................................... 5
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU ........................................................................................... 7
A. MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 9
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: ............................................................................................... 9
II. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:.......................................................... 10
III. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: .......................................................................... 10
IV. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: ....................................................... 11
V. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: ............................. 12
VI. NỘI DUNG VÀ CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI: ....................................................... 12
B. NỘI DUNG ................................................................................................................. 13
CHƢƠNG 1:..................................................................................................................... 13
CƠ SỞ VẬT LÝ – ĐỊA CHẤT CỦA PHƢƠNG PHÁP THĂM DÕ ĐIỆN .............. 13
1.1.TÍNH CHẤT DẪN ĐIỆN CỦA VẬT CHẤT DƢỚI MẶT ĐẤT: ............................................ 13
1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TÍNH DẪN ĐIỆN CỦA VẬT CHẤT DƢỚI MẶT ĐẤT: ...... 16
1.2.1 Thành phần khoáng vật: ................................................................................... 16
1.2.2 Độ rỗng và độ nứt nẻ: ....................................................................................... 16
1.2.3 Độ ẩm:............................................................................................................... 16

1.2.4 Độ khống hóa của nƣớc ngầm: ....................................................................... 16
1.2.5 Kiến trúc bên trong của đất đá: ........................................................................ 17
1.2.6 Nhiệt độ và áp suất: .......................................................................................... 17
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN:........................................... 22
CHƢƠNG II: ................................................................................................................... 28
TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT ẢNH ĐIỆN MỘT CHIỀU (1D)............................. 28
2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D: ............................................. 28
2.2 BÀI TOÁN THUẬN TRONG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D:.......................................... 41
2.3 BÀI TOÁN NGƢỢC TRONG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D: ......................................... 44
CHƢƠNG III: .................................................................................................................. 48
NGHIÊN CỨU ĐỘ NHẠY, CẤU HÌNH THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH .................... 48
ĐO ĐẠC THỰC ĐỊA...................................................................................................... 48
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 3


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

3.1 MƠ HÌNH CHO MÔI TRƢỜNG NỬA KHÔNG GIAN ĐỒNG NHẤT: ................................... 48
3.2 HÀM ĐỘ NHẠY 1D: .................................................................................................. 51
3.3 ĐỘ NHẠY CỦA THIẾT BỊ WENNER- ALPHA: ............................................................. 55
3.4 QUY TRÌNH ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM CỦA CẤU HÌNH THIẾT BỊ WENNER- ALPHA
TRONG KHẢO SÁT ẢNH ĐIỆN 1D:.................................................................................... 57
3.4.1 Mơ hình lý thuyết phân lớp ngang: ................................................................... 57
3.4.2. Điện cực và máy đo: ........................................................................................ 58
3.4.2.1 Điện cực: ..................................................................................................... 58

3.4.2.2 Máy đo: ...................................................................................................... 58
3.4.3 Bảng các thiết bị đo: ......................................................................................... 60
3.4.4 Quy trình đo: ..................................................................................................... 62
3.4.5 Một vài chú ý trong quá trình đo thực nghiệm: ................................................ 63
CHƢƠNG IV: .................................................................................................................. 65
ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D KHẢO SÁT ..................................... 65
SỰ PHÂN BỐ NƢỚC NGẦM THEO ĐỘ SÂU TẠI KHU DÂN CƢ MỚI .............. 65
(Ở BỜ ĐÔNG) GẦN CHÂN CẦU THUẬN PHƢỚC ................................................. 65
4.1. VỊ TRÍ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA KHU VỰC KHẢO SÁT:....................................................... 65
4.1.1 Vị trí địa lý: ....................................................................................................... 65
4.1.2 Địa hình: ........................................................................................................... 66
4.1.3 Khí hậu:............................................................................................................. 66
4.1.3.1 Mƣa : ........................................................................................................... 66
4.1.3.2 Bốc hơi nƣớc : ............................................................................................ 67
4.1.3.3 Nhiệt độ : .................................................................................................... 67
4.1.3.4 Gió: ............................................................................................................. 67
4.1.3.5 Độ mặn: ...................................................................................................... 67
4.2. XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ GIẢI ĐOÁN KẾT QUẢ: ................................................................. 68
4.2.1. Xử lý số liệu: .................................................................................................... 68
4.1.2 Giải đoán kết quả và nhận xét: ......................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 74

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 4


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
Bảng 1.1: Phân loại vật chất theo cách dẫn điện của chúng
Bảng 1.2: Phân loại khoáng vật theo điện trở suất
Bảng 1.3: Điện trở suất của một số đất, đá, khống vật và hóa chất phổ biến
Hình 1.4: Dòng điện chạy từ nguồn dòng điểm và sƣ phân bố điện thế
Hình 1.5: Sự phân bố điện thế gây ra bởi một cặp điện cực dòng đặt cách nhau 1m với
dịng điện 1A trong mơi trƣờng nửa khơng gian đồng chất có điện trở suất 1Ωm
Hình 1.6: Mơ hình thiết bị truyền thống với 4 điện cực sử dụng trong thăm dị điện
Hình 1.7: Các mơ hình thiết bị đƣợc sử dụng trong thăm dò điện trở suất và các tham số
hình học của chúng
Hình 1.8: Hệ thiết bị bốn cực đối xứng
Hình 2.1: Mơ hình phân lớp ngang của mơi trƣờng đồng nhất bất đẳng hƣớng
Hình 2.2: Dáng điệu của hàm J0(mr) và Y0(mr)
Hình 2.3: Dáng điệu của hai hàm thx và cthx
Hình 3.1: Thiết bị Pole- pole với điện cực dòng ở điểm gốc và điện cực thế cách nó một
khoảng a(m) trên mặt mơi trƣờng
Hình 3.2: Đồ thị hàm độ nhạy 1D
a, Hàm độ nhạy cho thiết bị pole- pole
b, Hàm độ nhạy của thiết bị Wenner
Bảng 3.1: Chiều sâu khảo sát trung bình (Ze) cho các thiết bị khác nhau (Ater Adward,
1977)
Bảng 3.2: Bảng ghi số liệu đo thực địa (cấu hình Wenner-alpha)
Hình 3.3: Các mặt cắt độ nhạy 2D của thiết bị Wenner, cho các cấu hình thiết bị:
Wenner alpha, wenner beta và wenner gamma
Hình 3.4: Mơ hình thực tế phân lớp ngang

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 5


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

Hình 3.5: Hệ máy thăm dò điện một chiều Diapir 10R của Hungari, nguồn 160V, các
điện cực và cuộn cáp
Hình 3.6: Vị trí tuyến khảo sát nhìn từ Google map.
Hình 3.7: Sơ đồ về quy trình đo cho cấu hình thiết bị Wenner – Alpha
Hình 3.8: Một buổi đo đạc ngoại thực địa tại khu vực khảo sát.
Hình 4.1: Họa đồ phƣờng Nại Hiên Đông khu vực cầu Thuận Phƣớc
Bảng 4.1: Nhiệt độ phân bố trong năm tại khu vực khảo sát
Bảng 4.2: Bảng số liệu tuyến khảo sát
Hình 4.3: Kết quả ảnh điện 1D tại khu vực địa chất (nằm gần phía bờ Đông) gần chân
Cầu Thuận Phƣớc, xử lý bằng phần mềm Res1dinv, với sai số 7.53%

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 6


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU

+

(Ωm)

: Điện trở suất theo phƣơng thẳng góc với lớp.

(Ωm)

: Điện trở suất theo phƣơng chân lớp.

+t (oC)

: Nhiệt độ
: Điện trở suất ở 180C

+α

: Hệ số nhiệt
: Điện trở suất của vật chất

(Ωm)
+ app ( Ωm)

: Điện trở suất biểu kiến đƣợc đo từ thực nghiệm

+ε(F/m)

: Độ điện thẩm

+μ(H/m)

: Độ từ thẩm

+η

: Độ phân cực

+ζ

: Độ dẫn điện

+λ

: Hệ số bất đẳng hƣớng (hệ số thẩm)

+a, m

: Tham số thực nghiệm

+J(A/

)

: Mật độ dòng điện

+δ

: Hàm Delta Dirac

+E(V/m)

: Cƣờng độ điện trƣờng

+I(A)

: Dòng phát

+U(V)

: Điện thế

+ Grad U = ∆U

: Tốc độ biến thiên của điện thế theo các trục tọa độ

+

: Đạo hàm của điện thế theo tọa độ

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 7


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

=

(m)

: Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ nhất và điện cực thế thứ

=

(m)

: Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ nhất và điện cực dòng thứ

+

=

(m)

: Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ hai và điện cực thế thứ nhất

+

=

(m)

: Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ hai và điện cực thế thứ hai

+
nhất

+
hai

+k

: Tham số hình học

+R(Ω)

: Điện trở

+

: Đạo hàm Frechet hay hàm độ nhạy 3D, 2D, 1D

+”a (m)”

: Khoảng cách giữa hai điện cực liên tiếp

+”L (m)”

: Chiều dài tối đa của thiết bị

+”n”

: Thừa số độ sâu của thiết bị

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 8


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

A. MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Hiện nay cùng với sự phát triển cơng nghiệp hóa hiện đại hóa, hàng loạt các khu
kinh tế, khu dân cƣ, khu công nghiệp mới đƣợc đầu tƣ phát triển ở vùng ven biển Miền
Trung. Bên cạnh những lợi thế về điều kiện tự nhiên, giao thông, địa hình… thì sự khó
khăn của việc cung cấp nƣớc ngọt và sự xâm nhiễm mặn tới nguồn nƣớc ở phía biển
cũng là vấn đề đáng quan tâm. Song song với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì việc
ứng dụng những thành tựu khoa học công nghệ vào đời sống ngày càng rộng rãi và
phong phú. Riêng đối với ngành địa vật lý thì việc ứng dụng khoa học kĩ thuật vào quá
trình địa chất nhằm giải quyết vấn đề nhân sinh và vấn đề môi trƣờng là hết sức cần
thiết.
Đối với phƣơng pháp địa vật lý có nhiều phƣơng pháp khác nhau tùy vào từng
mục tiêu cụ thể và đặc điểm của đối tƣợng nghiên cứu mà ta lựa chọn phƣơng pháp phù
hợp. Hiện nay, phƣơng pháp ảnh điện 1D là một phƣơng pháp hiệu quả, giá thành rẻ
trong khảo sát địa chất cơng trình, có nhiệm vụ khảo sát cấu trúc hình học và tính chất
điện của môi trƣờng đất đá thay đổi theo độ sâu, thơng qua đó thăm dị các khống sản
và mạch nƣớc ngầm dựa trên việc khảo sát điện trƣờng tự nhiên và nhân tạo trong đất đá.
So với các phƣơng pháp khác thì phƣơng pháp ảnh điện 1D có những ƣu điểm nhƣ triển
khai đo đạc tƣơng đối đơn giản, xử lý số liệu nhanh bằng các phần mềm trên máy tính.
Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp đƣợc xây dựng từ bài tốn phân bố điện trƣờng trong
mơi trƣờng dẫn điện phân lớp ngang.
Nhận thấy đƣợc tiện ích, hiệu quả và các ứng dụng vào thực tiễn của phƣơng
pháp, em đã tiến hành thực nghiệm nghiên cứu và thực hiện đề tài:

“NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D KHẢO SÁT SỰ PHÂN
BỐ NƢỚC NGẦM THEO ĐỘ SÂU TẠI KHU DÂN CƢ MỚI (Ở BỜ ĐÔNG) GẦN
CHÂN CẦU THUẬN PHƢỚC”
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 9


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

II. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
* Đối tƣợng:
- Khảo sát sự dẫn điện, thông số điện trở suất và phân bố cấu trúc địa chất theo
phƣơng nằm ngang hoặc gần nằm ngang tại Khu Dân Cƣ mới ở bờ Đông gần chân cầu
Thuận Phƣớc theo hƣớng Đông – Tây.

* Phạm vi nghiên cứu:
- Nguyên cứu ứng dụng phƣơng pháp ảnh điện vào vấn đề thực tiễn trong lĩnh vực
khoa học – kĩ thuật và môi trƣờng.
- Khảo sát thực địa tại Khu Dân Cƣ mới ở bờ Đông gần chân cầu Thuận Phƣớc
nằm ở góc giao nhau giữa đƣờng Lê Đức Thọ và đƣờng Ngơ Thì Hiệu, Tp Đà Nẵng.
- Thời gian nghiên cứu: Buổi sáng, chiều liên tục trong vòng 4 tuần.

III. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
* Phƣơng pháp lý thuyết:
- Tổng quan cơ sở địa chất – vật lý của phƣơng pháp thăm dò điện.
- Tổng quan lý thuyết ảnh điện 1D.

* Phƣơng pháp thực nghiệm:
- Đánh giá độ nhạy, lựa chọn cấu hình thiết bị thích hợp cho đối tƣợng khảo sát.
- Triển khai quy trình đo đạc thực nghiệm trên cấu hình thiết bị đã chọn cho
phƣơng pháp ảnh điện 1D.
- Thu thập, xử lý số liệu và giải đoán kết quả bằng phần mềm Res1D.

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 10


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

IV. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU:
* Mục đích nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan lý thuyết cơ sở địa chất – vật lý trong thăm dị điện để
khảo sát mơi trƣờng địa chất và sự phân bố nƣớc ngầm trên mơ hình thực tế mà đề tài xét
đến.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp ảnh điện một chiều (1D).
- Nghiên cứu thực địa, lựa chọn cấu hình thiết bị phù hợp với khu vực đang
nghiên cứu và quy trình đo ảnh điện 1D tại khu vực này.
- Tiến hành đo đạc thực nghiệm kiểm tra tại khu vực này, sau đó xử lý số liệu
bằng phần mềm Res1D để đánh giá sự phân bố nƣớc ngầm tại khu vực đang nghiên cứu.

* Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Trình bày tổng quan về cơ sở lý thuyết địa chất – vật lý của phƣơng pháp thăm

dị điện. Trong đó nêu lên tính chất dẫn điện và các yếu tố ảnh hƣởng đến sự dẫn điện
của thành phần vật chất dƣới mặt đất. Nêu ra biểu thức phân bố điện thế trên bề mặt của
mơi trƣờng phân lớp ngang do nguồn dịng phát ra tại một điểm cũng nằm trên bề mặt
của mơi trƣờng phân lớp ngang đó.
- Trình bày cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp ảnh điện 1D, cơ sở lý thuyết của
phƣơng pháp đƣợc xây dựng từ bài toán phân bố điện trƣờng trong môi trƣờng dẫn điện
phân lớp ngang.
- Đánh giá độ nhạy của hệ thiết bị Wenner-Alpha, để lập bảng thiết bị đo phù hợp
với đối tƣợng nghiên cứu.
- Trình bày quy trình đo đạc thực nghiệm, xử lý số liệu và giải đoán kết quả về
đối tƣợng khảo sát.

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 11


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

V. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI:
- Tổng quan hóa, cho ta cái nhìn bao qt về cơ sở của phƣơng pháp thăm dò
điện.
- Nghiên cứu lý thuyết của phƣơng pháp ảnh điện một chiều, trong đó có tìm hiểu
mối quan hệ giữa bài toán thuận và bài toán ngƣợc trong phƣơng pháp ảnh điện nói riêng
và trong thăm dị điện nói chung.
- Giới thiệu về các hệ thống thiết bị thăm dị điện, đồng thời trình bày quy trình đo
đạc và thu thập số liệu ngồi thực địa của cấu hình thiết bị Wenner-Alpha sử dụng máy

thăm dị điện một chiều DIAPIR – 10R do học viện Hungary sản xuất.
- Đƣa ra bức tranh về cấu trúc địa chất theo phƣơng ngang hoặc gần nằm ngang
tại khu vực đề tài nghiên cứu và giải đoán kết quả về sự phân bố nƣớc ngầm tại khu vực
khảo sát, phục vụ cho việc sử dụng nguồn nƣớc ngầm trong quá trình xây dựng cơng
trình dân dụng và dân sinh tại đây.

VI. NỘI DUNG VÀ CẤU TRƯC CỦA ĐỀ TÀI:
Khóa luận gồm có ba phần:
- Phần mở đầu: Giới thiệu chung về khóa luận tốt nghiệp.
- Phần nội dung: gồm 4 chƣơng:
Chƣơng I: Cơ sở vật lý – địa chất của phƣơng pháp thăm dò điện.
Chƣơng II: Tổng quan về lý thuyết ảnh điện một chiều (1D).
Chƣơng III: Nghiên cứu độ nhạy, cấu hình thiết bị và quy trình đo đạc
thực địa.
Chƣơng IV: Ứng dụng phƣơng pháp ảnh điện 1D khảo sát sự phân bố
nƣớc ngầm theo độ sâu tại Khu dân cƣ mới (ở bờ Đông) gần chân cầu
Thuận Phƣớc.
- Phần kết luận.
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 12


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

B. NỘI DUNG
CHƢƠNG 1:

CƠ SỞ VẬT LÝ – ĐỊA CHẤT CỦA PHƢƠNG PHÁP THĂM DÕ ĐIỆN

1.1.Tính chất dẫn điện của vật chất dƣới mặt đất:
Hình dạng và tính chất của trƣờng điện từ trong đất phụ thuộc vào nguồn gây ra
trƣờng và các tính chất điện từ của đất đá. Tính chất điện từ của đất đá đƣợc thể hiện qua
các tham số: Điện trở suất , độ điện thẩm

độ từ thẩm , ngoài ra ta cịn xét đến độ

hoạt động điện hóa , độ phân cực . Đối với một loại đất đá bất kỳ, các tham số điện từ
đã nêu phản ánh định lƣợng khách quan thành phần khoáng vật và thạch học, cấu trúc và
lịch sử tạo thành, điều kiện và thế nằm của chúng,…Ngoài ra, các tham số đã nêu cũng
phụ thuộc vào tần số biến đổi của trƣờng điện từ và các điều kiện vật lý khác. Điện trở
suất là tham số điện từ quan trọng nhất đƣợc nghiên cứu trong địa điện, trong hệ SI điện
trở suất đƣợc đo bằng ohm.m (
đƣợc đo bằng

, còn đại lƣợng nghịch đảo với nó là độ dẫn điện,

.

Dịng điện trong mơi trƣờng đất đá ở tầng nông ( gần mặt đất) truyền dẫn theo hai
cách chính: Dẫn điện điện tử, phần tử tải điện là các điện tử tự do giống nhƣ trong các
kim loại. Còn trong dẫn điện điện phân, phần tử tải điện là các ion của môi trƣờng nƣớc
dƣới mặt đất. Trong các khảo sát địa kỹ thuật và mơi trƣờng, thì cơ chế dẫn điện điện
phân là thơng dụng nhất, dẫn điện điện tử chỉ đóng vai trị quan trọng khi có sự hiện diện
của khống vật dẫn điện nhƣ các sulfit và graphit kim loại trong thăm dị khống sản.
Chúng ta có thể phân loại một số vật chất bên dƣới mặt đất theo cách dẫn điện của
chúng theo( Bảng 1.1).

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 13


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

Bảng 1.1 : Phân loại vật chất theo cách dẫn điện của chúng.
Loại 1 : ( Dẫn điện điện tử )
 Các kim loại tự nhiên ( Pt, Au, Ag, Cu)
 Các sulfua ( bornit, galenit, covellin, pirrotin, pentlandit,
acxenopirit, calcopirit,…)
 Một vài loại oxyt ( magnetic, caxiterit, …)
 Graphit và các loại than cacbon hóa cao
Loại 2 : ( Dẫn điện điện phân)
 Tất cả các nham thạch, trầm tích, biến chất và phún xuất
chƣa đƣợc kể ở trên, các loại nƣớc tự nhiên.

Điện trở suất của đất đá bên dƣới mặt đất có mối quan hệ chặt chẽ vào đặc tính và
độ dẫn của khoáng vật tạo nên chúng. Dựa vào độ lớn của điện trở suất, khống vật có
thể đƣợc phân loại theo ( Bảng 1.2)

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 14

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

Bảng 1.2 : Phân loại khoáng vật theo điện trở suất.
Khoáng vật

Điện trở suất
< 10-5

 Vàng, bạch kim, bạc tự nhiên
 Các sunfua: pirit, calcopirit, arxenopirit, galenit,…

10-5

1Ω

 Một vài loại oxyt: canxiterit, barnit, marcazit, mangietit,…
 Grafit và vài loại than
 Hêmatit, bôcxit, kinôvar, anhydrit, selit,…

1

 Tràng thạch, thạch anh, calxit, mica, dầu,…

105

10 5Ω
1022Ω

Trong đất đá nói chung, tỷ lệ khống vật có điện trở suất thấp chứa trong
chúng càng lớn thì chúng dẫn điện càng tốt. Tuy nhiên, phần lớn trong đất đá, khoáng
vật có điện trở suất rất cao. Do đó, gần đúng có thể xem đất đá có thể đƣợc tạo nên bởi
các khung khoáng vật và dung dịch nƣớc tự nhiên chứa đầy các lỗ rỗng và khe trong
khung khoáng vật ấy. Nƣớc chứa trong khung khống vật có thể chia làm hai loại: nƣớc
tự do chứa trong các lỗ rỗng gọi là nƣớc khối, và nƣớc liên kết trên mặt gọi là nƣớc mặt.
Nƣớc khối di chuyển trong đất đá dƣới tác dụng của trọng lực và lực mao dẫn.
Phần tử tải điện trong chúng là các ion muối khoáng. Do vậy, lƣợng nƣớc khối và độ
khống hóa của nó xác định điện trở suất của đất đá. Vì các q trình điện hóa khác
nhau, nên bề mặt các hạt rắn của đất đá có hấp thụ một lớp nƣớc mỏng, mặt trong của
lớp nƣớc trên mặt này có các điện tích của pha rắn, cịn mặt ngồi có các ion ngƣợc dấu
của pha lỏng. Kết quả là một lớp điện kép đƣợc tạo thành. Tùy theo khả năng giữ ion,
mà lớp nƣớc trên mặt đƣợc gọi là liên kết bền hay khơng bền, khi có dịng điện chạy qua
các ion của nƣớc trên mặt bị phân cực.

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 15


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính dẫn điện của vật chất dƣới mặt đất:
Các yếu tố ảnh hƣởng đến điện trở suất của đất đá gồm: thành phần khoáng vật,
độ rỗng, độ nứt nẻ, độ ẩm, độ khống hóa của nƣớc ngầm, kiến trúc bên trong, nhiệt độ
và áp suất.

1.2.1 Thành phần khống vật:
Các khống vật thƣờng gặp là khơng dẫn điện, vì vậy điện trở suất của phần lớn
các đất đá trầm tích, biến chất và phun trào ít phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, mà
đƣợc quyết định bởi các yếu tố còn lại.

1.2.2 Độ rỗng và độ nứt nẻ:
Khi tăng độ rỗng, điện trở suất của đất đá giảm, do số lƣợng nƣớc khối và nƣớc
trên mặt tăng lên.
Các đất đá rắn nứt nẻ ( trầm tích, biến chất, phun trào) thì có điện trở suất cao
nhất. Nếu các đất đá này nằm dƣới mực nƣớc ngầm thì điện trở suất lại thấp.

1.2.3 Độ ẩm:
Khi độ ẩm tăng, tức là độ ngấm nƣớc trong phần rỗng tăng thì điện trở suất của
đất đá giảm đi. Điện trở suất của đất đá ở dƣới mực nƣớc ngầm thƣờng lớn hơn trên mực
nƣớc ngầm. Điều này đƣợc thể hiện rõ các loại nhƣ cát thơ, loại đá có nhiều khe nứt,.., vì
trong chúng nƣớc khối chiếm ƣu thế. Cịn đối với sét sự chênh lệch đó khơng rõ rệt. Vì ở
sét nƣớc trên mặt quan trọng hơn nƣớc khối nên sự chênh lệch về điện trở suất nêu trên
không rõ rệt.

1.2.4 Độ khống hóa của nƣớc ngầm:
Điện trở suất của đất đá phụ thuộc vào điện trở suất của nƣớc ngầm và độ khống
của nó. Trong điều kiện tự nhiên có độ muối nhỏ, thì điện trở suất có thể xem là đại
lƣợng tỷ lệ nghịch với độ khống hóa và ít phụ thuộc vào thành phần của muối hòa tan.
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 16

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

Do đó, để có thể xác định điện trở suất của nƣớc khoáng, ngƣời ta xem nó chỉ do một
loại muối nào đó trong vùng tạo nên.
Thông thƣờng, ngƣời ta lấy NaCl làm đại diện, và có thể xác định điện trở suất
theo cơng thức thực nghiệm:
(1.1)
Trong đó:

là điện trở suất của muối khống, đơn vị .m
M là độ khống hóa, đơn vị g/l

1.2.5 Kiến trúc bên trong của đất đá:
Các đặc tính của kiến trúc và cấu tạo của đất đá không những làm thay đổi giá trị
điện trở suất của nó, mà cịn gây tính bất đẳng hƣớng về điện. Tính bất đẳng hƣớng đƣợc
thể hiện trƣớc tiên trong các loại đất sét trầm tích và trong các phiến thạch, là các loại
đƣợc cấu tạo bởi các lớp mỏng có điện trở suất khác nhau. Theo phƣơng phân lớp thì
điện trở suất nhỏ hơn theo phƣơng cắt ngang lớp.
Đối với đất đá biến chất cũng vậy. Nếu đất đá bị nứt nẻ, mà các khe nứt có
phƣơng ƣu tiên thì theo quy luật thống kê sẽ có tính bất đẳng hƣớng về tính dẫn điện. Để
đặc trƣng cho tính bất đẳng hƣớng về điện, ngƣời ta thƣờng dùng tham số bất đẳng
hƣớng:

√
Trong đó,

(1.2)

: điện trở suất theo phƣơng thẳng góc với lớp.
: điện trở suất theo phƣơng phân lớp.

1.2.6 Nhiệt độ và áp suất:
Khi nhiệt độ tăng , độ linh động của ion trong nƣớc khoáng tăng, điên trở suất
giảm, thể hiện qua công thức:
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 17


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL
(1.3)

Trong đó: t là nhiệt độ (oC)
là điện trở suất ở 180C
là hệ số nhiệt, trong khoảng nhiệt độ 180-500, hệ số này ít thay đổi
với các dung dịch nƣớc muối khác nhau.
Khi nhiệt độ tăng theo chiều sâu, điện trở suất sẽ giảm. Khi nhiệt độ giảm xuống
dƣới 00C, điện trở suất thay đổi đột ngột, vì các đất đá dẫn điện thơng thƣờng bằng ion
có trong khung khống vật và dung dịch trong các lỗ rỗng, nay xuất hiện thêm thành
phần dung dịch đóng băng.
Sự phụ thuộc của điện trở suất vào áp suất thì điện trở suất khá phức tạp, tùy
thuộc vào các loại đất đá. Đối với các đất đá trầm tích xốp và ngậm nƣớc, điện trở suất
giảm khi áp suất tăng, vì khi đó thể tích các lỗ rỗng và các đƣờng rỗng chứa dung dịch
dẫn điện giảm.

 Nhận xét:
Các đất đá rắn ( trầm tích, biến chất, phun trào) có điện trở suất cao nhất. Đối với
các nham thạch này, độ nứt nẻ và độ phong hóa có tác dụng quyết định đến độ lớn điện
trở suất.
Các đất đá rắn nứt nẻ nằm dƣới mạch nƣớc ngầm có điện trở suất thấp, nếu mức
độ nứt nẻ và phong hóa cao, điện trở suất của loại đất này có thể bé hơn hàng chục, hàng
trăm lần so với đất đá đặt sít. Nếu trong các khe nứt chỉ chứa khơng khí thì điện trở suất
tăng.
Điện trở suất của các đất đá trầm tích hồn tồn đƣợc xác định bởi các điều kiện
thủy địa chất. Sét có điện trở suất thấp và ít bị biến đổi nhất. Đối với các nham thạch
trầm tích, kích thƣớc hạt càng lớn thì điện trở suất càng lớn.

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 18


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

Để có cái nhìn định hƣớng về điện trở suất của đất đá, khoáng vật và một số hóa
chất. Keller, Frischknecht (1966) và Daniels, Alberty (1966) đã ra bảng số liệu đƣợc
trình bày trong (Bảng 1.3 ). Điện trở suất của các đá xâm nhập và biến chất thƣờng có
giá trị rất cao, giá trị điện trở suất của các loại đá này phụ thuộc nhiều vào độ nứt nẻ và
mức độ chứa nƣớc trong các đới nứt nẻ đó. Do vậy, giá trị của điện trở suất ứng với mỗi
loại đất đá có thể thay đổi trong một giới hạn khá rộng, từ hàng triệu Ω
một Ω

đến nhỏ hơn

, phụ thuộc vào độ ẩm và độ khống hóa của nƣớc. Đây là một trong những

đặc tính rất thiết thực trong việc phát triển các đới nứt nẻ, dập vỡ và các đặc trƣng phong
hóa trong khảo sát địa kỹ thuật và thăm dị nƣớc ngầm.
Các đá trầm tích thƣờng có độ xốp và độ chứa nƣớc cao hơn nên có giá trị điện
trở suất thấp hơn so với các đá thâm nhập và đá biến chất, giá trị điện trở suất của các đá
này thƣờng thay đổi trong khoảng từ 10 Ω
nhỏ hơn 1000 Ω

đến 10000 Ω

, hầu hết đều có giá trị

, giá trị của điện trở suất phụ thuộc rất lớn vào độ xốp và độ chứa

nƣớc của đá và đặc biệt là độ khống hóa của nƣớc chứa trong các lỗ rỗng.
Các trầm tích bở rời khơng gắn kết thƣờng có giá trị điện trở suất thấp hơn các đá
trầm tích, với giá trị thay đổi từ vài Ω

đến nhỏ hơn 1000 Ω

. Giá trị điện trở suất

của chúng phụ thuộc vào độ xốp ( chẳng hạn nhƣ các trầm tích chứa nƣớc bão hịa) và
hàm lƣợng các khống vật sét, đất sét thƣờng có giá trị điện trở suất thấp hơn đất cát.
Chú ý rằng, điện trở suất của các loại đất đá thƣờng thay đổi trong một giới hạn khá rộng
và chồng chéo lên nhau, vì chúng phụ thuộc một cách chặt chẽ vào các tham số nhƣ: độ
xốp, mức độ nƣớc bão hòa và hàm lƣợng các muối hòa tan.

Giá trị điện trở suất của nƣớc dƣới đất dao động trong khoảng từ 10 Ω
100 Ω

đến

, phụ thuộc vào hàm lƣợng các muối hịa tan có trong chúng. Chú ý rằng, điện

trở suất của nƣớc biển rất thấp ( khoảng 0.2 Ω

), do hàm lƣợng muối cao. Điều này

giúp cho phƣơng pháp thăm dò điện trở thành một kỹ thuật khá lý tƣởng trong việc đo vẽ
bản đồ xác định ranh giới nhiễm mặn ở vùng Duyên Hải. Phƣơng trình đơn giản biểu
diễn mối quan hệ giữa điện trở suất của đá xốp và tham số bão hịa của chất lỏng có
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 19


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

trong chúng đó là định luật Archie. Định luật này có thể áp dụng cho một số loại đá và
trầm tích nhất định, đặc biệt là các đối tƣợng có hàm lƣợng sét thấp. Trong đó, độ dẫn
điện có thể đƣợc giả thiết là do các chất lỏng chứa đầy trong các lỗ xốp của đá. Từ định
luật Archie, ta có:
(1.4)
Trong đó: : +  là điện trở suất của đá.

+

điện trở suất của chất lỏng.

+  : tỉ lệ đá chứa chất lỏng.
+  và m là các tham số thực nghiệm.
Đối với hầu hết các đá, tham số thực nghiệm  có giá trị vào khoảng 1 và m có
giá trị vào khoảng 2. Đối với các trầm tích có một hàm lƣợng sét đáng kể thì có các
phƣơng trình liên hệ phức tạp hơn.
Các giá trị điện trở suất của một số quặng cũng đã đƣợc đƣa ra và cho thấy các
sulfit kim loại nhƣ pyrhotite, galena và pyrit có giá trị điện trở suất đặc trƣng thấp,
thƣờng nhỏ hơn 1. Điểm đặc biệt là giá trị điện trở suất của một thân quặng hoặc một đối
tƣợng nhất định có thể có sự khác biệt rất lớn so với giá trị điện trở suất của các tinh thể
riêng. Các tham số khác nhƣ đặc tính của thân quặng ( đặc sít hoặc xâm tán), cũng có
ảnh hƣởng đáng kể đến giá trị điện trở suất. Một điểm quan trọng nữa là than chì có giá
trị điện trở suất thấp nhƣ sulfit kim loại. Đó là các tiên đề thuận lợi cho việc ứng dụng
phƣơng pháp thăm dò điện cũng nhƣ đáp ứng của các bài tốn trong thăm dị khống
sản. Hầu hết các oxid nhƣ hematite, có giá trị điện trở suất không thấp lắm, ngoại trừ
magnetic.
Giá trị điện trở suất của một số loại vật liệu hoặc hóa chất ơ nhiễm cơng nghiệp
cũng đã đƣợc trình bày trong (Bảng 1.3). Một số kim loại nhƣ sắt có giá trị điện trở suất
rất thấp. Các hóa chất điện phân mạnh nhƣ potasium chloride, và sodium chlroride có thể
làm giảm một cách đáng kể điện trở suất của nƣớc dƣới đất đến một giá trị nhỏ hơn
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 20


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

ngay cả khi các hóa chất này có hàm lƣợng tƣơng đối thấp. Ảnh hƣởng của các

1

chất điện phân yếu nhƣ acetic acid, tƣơng đối nhỏ hơn. Các hydrocarbon nhƣ xylen có
giá trị điện trở suất đặc biệt khá cao. Tuy nhiên, trong thực tế, tỉ lệ phần trăm của
hydrocarbon trong đá hoặc đất là khá nhỏ, và do vậy chúng không ảnh hƣởng đáng kể
đến điện trở suất chung.
Bảng 1.3 : Điện trở suất của một số đất, đá, khống vật và hóa chất phổ biến
Vật liệu

Điện trở suất (

Độ dẫn điện (1/

Nham thạch và đá biến chất
- Granite (đá granit)

5.103

- Basalt ( đá bazan)

103

( đá phiến)

6.102

- Slate
- Marble

( đá cẩm thạch)

102

- Quartzite ( thạch anh)

102

106
106
4.107

10-6

2.10-4

10-6

10-3

2,5.10-8

1,7.10-3

2,5.108

4.10-9

10-2

2.108

5.10-9

10-2

Trầm tích
- Sandstone ( sa thạch)

8

4.103

2,5.10-4

- Shale ( đá phiến sét)

20

2.103

5.10-4

- Limestone ( đá vôi)

50

4.102

2,5.10-3

1

100

- Alluvium( đất phù sa)

10

800

1,23.10-3

- Goundwater ( nƣớc ngầm)

10

100

0,01

0,125
0.05
0.02

Đất và nƣớc

- Clay

( đất sét)

- Sea water (nƣớc biển )

0,01

1
0,1
0,1

0,2

5

9,074.10-8

1,102.107

- 0,01 phân tử gam KCl

0,708

1,413

- 0,01 phân tử gam NaCl

0,843

1,185

- 0,01 M Axit Axetic

6,13

0,163

6,998.1016

1,429.10-17

Hóa chất
- Iron ( sắt )

- Xylene

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 21


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

1.3. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp thăm dò điện:
Phƣơng pháp thăm dò điện là một trong các phƣơng pháp thăm dò địa vật lý
thƣờng đƣợc sử dụng nhằm mục tiêu xác định sự phân bố điện trở suất của môi trƣờng

bên dƣới mặt đất, bằng cách thực hiện các phép đo đạc giá trị điện trở suất biểu kiến của
môi trƣờng bên trên mặt đất. Từ các giá trị này, có thể đánh giá đƣợc giá trị điện trở suất
thật và luận giải về cấu trúc của môi trƣờng bên dƣới mặt đất. Cơ sở lý thuyết của
phƣơng pháp thăm dò điện là khảo sát phân bố điện trƣờng trong môi trƣờng do một
nguồn dòng trên mặt đất gây ra. Muốn biết đƣợc môi trƣờng bên dƣới ta phải tƣơng tác
điện với môi trƣờng cần nghiên cứu thông qua các điện cực.
Bằng việc phát dòng từ các nguồn điểm trên mặt đất và tiến hành đo điện thế tại
các điểm trên mặt đất, rồi sau đó xác định điện trở suất biểu kiến của môi trƣờng bên
trên mặt đất. Trƣớc hết, chúng ta bắt đầu với trƣờng hợp đơn giản nhất với mơi trƣờng
đồng nhất và một nguồn điện có dạng nguồn điểm đơn đặt trên mặt đất. Trong trƣờng
hợp này, dòng điện chạy theo phƣơng xuyên tâm từ nguồn theo hình 1.4 và giá trị điện
thế biến đổi tỉ lệ nghịch với khoảng cách đến nguồn dịng.

Hình 1.4 Dịng điện chạy từ nguồn dòng điểm và sự phân bố điện thế

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 22


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

Các mặt đẳng thế có dạng cầu và dịng điện chạy theo hƣớng trực giao với mặt
đẳng thế. Điện thế tại một điểm trong mơi trƣờng trong trƣờng hợp này (theo lý thuyết
thăm dị điện) đƣợc cho bởi biểu thức:
U

I
2 r

(1.5)

Trong đó: r là khoảng cách từ một điểm trong môi trƣờng (kể cả trên bề mặt) đến
điện cực dòng.
Trong thực tế, tất cả mọi phƣơng pháp thăm dò điện trở suất đều sử dụng ít nhất 2
điện cực dịng, một nguồn dịng âm và một nguồn dịng dƣơng nhƣ hình 1.5.

Hình 1.5 Sự phân bố điện thế gây ra bởi một cặp điện cực dòng đặt cách nhau 1m với
dòng điện 1A trong mơi trƣờng nửa khơng gian đồng nhất có điện trở suất 1Ωm
Các giá trị điện thế có dạng đối xứng chung quanh mặt phẳng thẳng đứng nằm ở
giữa hai điện cực. Giá trị điện thế trong môi trƣờng của một cặp điện cực nhƣ vậy cho
bởi biểu thức sau:

U

I
2

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

 1
1


 rC
 1 rC 2






(1.6)

Trang 23


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL

Trong đó: rC và rC là khoảng cách từ một điểm trong môi trƣờng (kể cả trên bề
1

2

mặt) đến điện cực dòng thứ nhất và điện cực thứ hai.
Trong thực tế, hiệu số điện thế giữa hai điểm trên mặt đất có thể đƣợc ghi nhận
bởi hai điện cực. Một mơ hình đặc trƣng cho sự sắp xếp các điện cực dòng và điện cực
thế đƣợc minh hoạ bởi hình 1.6. Hiệu số điện thế giữa hai điện cực thế đƣợc tính bởi
biểu thức:

U 

I
2

 1
1
1
1




 rC P rC P rC P
rC 2 P2
 11
2 1
1 2






(1.7)

Phƣơng trình trên cho phép tính đƣợc hiệu số điện thế giữa hai điện cực trong môi
trƣờng nửa không gian đồng nhất đối với hệ thiết bị 4 cực. Trong thực tế, môi trƣờng địa
chất luôn luôn là mơi trƣờng phức tạp trong đó có sự hiện diện của các bất đồng nhất
phân bố theo các phƣơng khác nhau.

Hình 1.6: Mơ hình thiết bị truyền thống với 4 điện cực sử dụng trong thăm dò điện
Do vậy, sự phân bố giá trị điện trở suất của môi trƣờng là sự phân bố 3 chiều. Nếu
nhƣ việc đo đạc giá trị điện trở suất vẫn đƣợc thực hiện với giả thiết là mơi trƣờng đồng

nhất bằng cách phát dịng điện vào mơi trƣờng bởi hai điện cực dịng C1 và C2 và đo đạc
hiệu điện thế giữa hai điện cực thế P1 và P2. Từ cƣờng độ dòng phát I và giá trị điện thế
U giữa hai điện cực, ta có thể tính tốn đƣợc giá trị điện trở suất tƣơng đƣơng với giả

thiết môi trƣờng đồng nhất và đƣợc gọi là giá trị điện trở suất biểu kiến ρa, từ (1.7) ta suy
ra cơng thức tính điện trở suất biểu kiến:

a  k
GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

U
I

(1.8)

Trang 24


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
Trong đó:

k

KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL
2

 1
1
1

1




 rC P rC P rC P
rC 2 P2
 1 1
2 1
1 2

(1.9)






k: là tham số hình học phụ thuộc vào sự sắp xếp của 4 điện cực.
Các thiết bị đo đạc điện trở suất thơng thƣờng có giá trị điện trở R 

U
. Vì vậy,
I

trong thực hành giá trị điện trở suất biểu kiến đƣợc tính bởi :

 a  kR

(1.10)

Giá trị điện trở suất đã tính tốn khơng phải là giá trị điện trở suất thật của môi
trƣờng nửa không gian bên dƣới (trừ trƣờng hợp môi trƣờng bên dƣới là môi trƣờng
đồng nhất vô hạn đƣợc đo bởi cùng một hệ thiết bị) đƣợc gọi là giá trị điện trở suất biểu
kiến của môi trƣờng. Mối liên hệ giữa giá trị điện trở suất biểu kiến và giá trị điện trở
suất thật là mối liên hệ phức tạp. Việc xác định điện trở suất thật từ giá trị điện trở suất
biểu kiến là vấn đề của bài toán ngƣợc .

GVHD: ThS. LƢƠNG VĂN THỌ
SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM

Trang 25