電阻率指的是材料對電流流動的電阻，乘以電流流過橫截面的面積並除以電流流過的長度；是電導率的倒數。電阻率越小、導電本領越強。亦稱比電阻。地電阻率學上指電流垂直通過單位體積的岩石或礦石時，所受阻力的大小。表示岩石導電能力大小的參數，常用字母ρ表示。電阻率越高說明導電能力越差。影響電阻率的因素有：岩石的結構、良導電礦物的含量、水溶液含量及其鹽離子濃度、溫度等。
基本介紹
- 中文名：地電阻率
- 外文名：Earth Resistivity
- 字母：ρ
- 意義：表示岩石導電能力大小的參數
- 學科：固體物理
- 套用：地球物理勘探
微觀機理,巨觀機理,水平層狀介質地電阻率高精度計算,非均勻介質視電阻率的計算一邊界單元法,地電阻率法的數值模擬,
微觀機理
基於地球介質多屬孔隙結構，其中孔隙液體是地球介質導電的主要材料，因此地球介質導電性能的變化 （稱為真電阻率變化） 直接與介質孔隙度的變化、孔隙結構中液體、氣體和固體三者體積比例的變化、孔隙液體導電性能的變化以及孔隙結構排列方式的改變相關聯，可以用擴展物探電法中半經驗、半定量的阿契定律公式 （Archies law）來解釋。地球介質這些微觀變化，均與地球介質所處的熱力學環境條件的變化（例如壓力、溫度的變化）以及流體的運移相關聯，而它們都可能與孕震過程影響有關。因此，地球介質微觀導電性質的變化與孕震過程產生的地下介質環境熱力學條件改變之間的關聯，就構成了地震地電阻率理論研究的重要物理基礎，稱為地電阻率法微觀機理研究。
巨觀機理
地電阻率觀測的裝置系統位於地球的表面或地殼的淺層，其所測物理量稱之為視電阻率。基於物探電法的基本原理，除非儀器的故障或人為的過失，地表裝置系統所測得的視電阻率都是地下介質微觀導電性 （真電阻率） 分布的函式。視電阻率和真電阻率有相同的量綱，但其數值一般並不相等。因此，孕震過程引起地下介質內部微觀導電機制變化時，其真電阻率變化與地表觀測系統測得的視電阻率變化之間，亦應由一個與具體介質導電結構聯繫著的確定的函式關係來描述。研究基於一定導電結構剖麵條件下地下介質真電阻率變化對視電阻率變化的影響，或者說，視電阻率變化對地下介質真電阻率變化的回響，被稱之為地震地電阻率法研究的巨觀機理。由於不同台站測區電性結構差異十分顯著，因此，在討論孕震過程中地電阻率的時空演化時，這一巨觀機理的研究以及它與微觀機理研究的結合是具有指導意義的。它們構成地震地電阻率法理論研究的兩大理論支柱。
一方面，通過微觀機理的分析，建立起地球介質微觀導電性質的變化（稱為真電阻率變化）與孕震過程產生的地下介質環境熱力學條件改變之間的物理聯繫;另一方面，通過巨觀機理的分析，確立地表裝置系統觀測的視電阻率變化與發生於介質內部的真電阻率變化的函式關係，從而為研究孕震過程中地電阻率時空演化特徵，提供正確的研究思路和理論工具。
微觀機理不僅是地震地電阻率法研究的重要理論工具，藉助於它，建立了介質電性與孕震過程中物理化學環境條件變化的關係，而且還建立起在統一的孕震過程影響下介質電性與地下流體、地殼應變以及介質其他物理化學性質 （溫度及孔隙溶液礦化度等） 的物理聯繫，為不同學科前兆物理機制的相互協調研究提供某種約束。
水平層狀介質地電阻率高精度計算
地震預測中，因在固定的測點上觀測地電阻率隨時間的變化，一般量級較小。因此，為了比較不同時間的地電阻率變化，不僅要求觀測技術達到比物探電法高得多的觀測精度，而且在地電阻率變化的理論分析或數值模擬中要有很高的計算精度。1986年，我國有的學者對水平層狀介質點源電位貝塞爾積分公式，提出了改進的核函式法和濾波係數法兩種高精度計算公式，並通過這兩種算法結果的比較，進而確定計算誤差的估算方法，以解決在先前許多計算中誤差估算不夠客觀的問題。
非均勻介質視電阻率的計算一邊界單元法
在實際問題中，常常遇到介質的結構與水平層狀條件差異較大的情形。通常可以採用有限元方法處理，但是一般說來其計算量太大。1985年，我國有的學者提出邊界單元法在視電阻率理論計算公式中的套用。與有限元方法相比，邊界單元法的節點剖分只在非均勻體的界面上，因而大大減少了計算量;同時，通過適當增加非均勻體的界面上的節點數，還可以大大提高理論計算的精度。但是，當時的算例還僅僅涉及均勻半空間介質中存在有二維非均勻體的情形，甚至不能處理水平層狀介質（含有一個或多個無限延伸的水平界面） 中的二維非均勻體的算例。1989年我國學者在此基礎上，將邊界單元法套用於二層及三層水平層狀介質中存在二維非均勻體的算例獲得成功。此後，我國學者進一步將邊界單元法套用於水平層狀介質結構中含三維（任意不規則形狀的非均勻體）也獲得成功。至此，邊界單元法在視電阻率（地電阻率）的理論計算和數值模擬中獲得了廣泛套用。在地電的前兆資料分析中，諸如起伏地形下的視電阻率計算、地下管道對地電阻率觀測的影響等，均可用邊界單元法進行估算。
地電阻率法的數值模擬
理論研究方面的進展，特別是視電阻率數值計算方法的進步，為發展地電阻率法的數值模擬研究方法創造了條件，使解決地電阻率觀測中遇到的一些實際問題或特殊問題，建立在合理的理性認識指導下。例如，地電阻率長期觀測中發現的“年變化”及其不同台站上的差異性，對許多台站觀測環境條件變更時出現的特殊變化，套用數值模擬的方法，一般都能給出較為滿意的解釋。1988年我國學者還套用數值模擬方法，就地電台站實施多極距觀測系統改造的必要性進行論證，並提出了地電阻率隨時間變化的反演理論和方法。
