Negative apparent resistivity in dipole-dipole electrical surveys

In field surveys using the dipole-dipole electrical resistivity method, we often encounter negative apparent resistivity. The term 'negative apparent resistivity' refers to apparent resistivity values with the opposite sign to surrounding data in a pseudosection. Because these negative apparent resistivity values have been regarded as measurement errors, we have discarded the negative apparent resistivity data. Some people have even used negative apparent resistivity data in an inversion process, by taking absolute values of the data. Our field experiments lead us to believe that the main cause for negative apparent resistivity is neither measurement errors nor the influence of self potentials. Furthermore, we also believe that it is not caused by the effects of induced polarization. One possible cause for negative apparent resistivity is the subsurface geological structure. In this study, we provide some numerical examples showing that negative apparent resistivity can arise from geological structures. In numerical examples, we simulate field data using a 3D numerical modelling algorithm, and then extract 2D sections. Our numerical experiments demonstrate that the negative apparent resistivity can be caused by geological structures modelled by U-shaped and crescent-shaped conductive models. Negative apparent resistivity usually occurs when potentials increase with distance from the current electrodes. By plotting the voltage-electrode position curves, we could confirm that when the voltage curves intersect each other, negative apparent resistivity appears. These numerical examples suggest that when we observe negative apparent resistivity in field surveys, we should consider the possibility that the negative apparent resistivity has been caused by geological structure.

쌍극자-쌍극자 전기비저항 탐사에서 나타나는 음의 겉보기 비저항

쌍극자-쌍극자 전기비저항 탐사를 수행하여 자료를 얻다 보면 종종 음의 겉보기 비저항값을 얻게 된다. 음의 겉보기 비저항이란 겉보기비저항 가단면도 상에서 주변자료와 반대되는 부호를 갖고 나타나는 비저항을 의미한다. 이러한 음의 겉보기 비저항은 보통 측정오차로 간주되어 현장 자료 해석시 무시되어 왔다. 일부 측정기기에서는 겉보기 비저항의 절대간이 기록되므로 이러한 음의 비저항값들이 주변값과 같은 부호를 갖는 것으로 환산되어 해석되기도 한다. 현장에서의 여러 실험 결과 옴의 겉보기 비저항갈은 측정오차나 자연전위의 영향에 의해 나타나는 현상이 아니었으며, 유도분극에 의한 영향도 아니었다. 한가지 가능성으로 지하 지질구조에 의한 영향으로 생각할 수 있다. 이 연구에서는 수치모델링을 통하여 평탄한 지형에서 음의 비저항이 지하 지질구조에 의하여 나타날 수 있다는 것을 보여준다. 현장자료를 시뮬레이션하기 위하여 3차원 전산모델링 알고리즘을 이용하였으며, 3차원 결과로부터 2차원 가단면도를 얻었다. 음의 비저항을 발생시키는 모델로는 U자형과 초승달모양의 전도체 모델을 가정하였다. 수치모델링 결과 이러한 지질구조로부터 음의 비저항이 나타날 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 일반적으로 전류전극으로부터의 거리가 멀어질수록 전위값이 증가하게 되면 전위차 곡선들이 서로 교차하면서 음의 비저항값이 나타나는데, 본 연구에서 제시된 결과들에 대해 전극위치에 대한 전위차 그래프를 그려봄으로써 이를 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시한 수치예제들은 현장조사에서 획득한 음의 겉보기 비저항값들이 지하 지질구조에 의해 발생할 수 있는 가능성을 제시하며, 향후 현장조사 자료 해석시 이를 고려하여 해석할 것을 제안한다.