<<电法勘探教程>> 程志平
绪言
1电阻率法
1.1电阻率法基础
1.1.1岩石的电阻率及其影响因素
1.1.2稳定电流场的基本规律
1.1.3均匀大地电阻率的测定及视电阻率的基本概念
1.1.4常用电阻率法测量装置
1.1.5电阻率法野外工作的几个问题
1.2电阻率剖面法
1.2.1概述
1.2.2联合剖面法和对称四极剖面法
1.2.3中间梯度法
1.2.4电剖面法的地形影响和校正.
1.3电阻率测深法
1.3.1概述
1.3.2电阻率测深法原理
1.3.3水平层状大地对称四极电阻率测深曲线
1.3.4水平层状大地对称四极电阻率测深曲线的解释
1.3.5非水平层地电断面电阻率测深
思考题
2自然电场法.充电法
2.1自然电场法
2.1.1自然电场的成因
2.1.2自然电场法的野外工作方法
2.1.3自然电场法的应用
2.2充电法
2.2.1充电法的基本理论
2.2.2充电法的野外工作方法
2.2.3充电法的应用
思考题
3激发极化法
3.1激发极化法基本理论
3.1.1激发极化效应及其机理
3.1.2激发极化场的正演计算方法
3.1.3常用装置的激电异常
3.2激发极化法的野外工作方法及其应用
3.2.1激发极化法的野外工作方法
3.2.2激发极化法的资料整理与解释
3.2.3激发极化法的应用
思考题
4电磁法
4.1电磁法理论基础
4.1.1电磁场定解问题
4.1.2岩土在交变电磁场中的电磁学性质
4.1.3模拟准则,
4.1.4均匀介质中平面电磁波的传播
4.1.5交变电磁场中局部导体的异常场
4.1.6两种常用场源的电磁场
4.2地面电磁法
4.2.1大地电磁测深法
4.2.2频率测深法
4.2.3瞬变电磁法
4.2.4电磁偶极剖面法
思考题
附录
附录1水平层状大地表面垂直磁偶极子的电磁场
附录2水平层状大地表面水平谐变电偶极子的电磁场
练习与思考
电法勘探
1.什么是电法勘探方法？电法勘探方法有哪些分类？
2. 电法勘探方法与重力、磁法勘探方法有何异同点？
3. 什么是岩矿石的电阻率？简述岩矿石电阻率的特点及影响因素。
4. 解释下列专业名词：（1）均匀各向同性半空间（2）无穷远极（3）点电源。
5. 请描述一下一个点电源、两个异性点电源的电场。
6. 为什么加大供电极距可以增加探测深度？
7. 什么是最佳电极距？
8. 解释下列名词：（1）装置系数；（2）地电断面；（3）联合剖面法正交点、反交点。
9. 什么叫视电阻率？为什么要引入视电阻率概念？什么情况下视电阻率等于真电阻率？
10. 简述电阻率法的仪器装备。
11. 什么是联合剖面法？联合剖面法适合寻找哪一类地质体？
12. 试分析联合剖面法装置通过直立良导脉时地下电流密度变化及视电阻率曲线的变化情况。
13. 为什么不同极距的联合剖面曲线可以判断地质体的倾向。
14. 简述联合剖面法的应用。
15. 在电法勘探中，是不是接地电阻越大越好或越小越好？
16. 什么是中间梯度法？中间梯度法适合寻找哪一类地质体？
17. 什么是电测深法？
18. 试分析二层地电断面的电测深曲线。
19. 请画出H型、A型、K型和Q型三层电测深曲线。
20. 简述电测深法的应用。
21. 什么是充电法？充电法的应用是什么？
22. 什么是自然电场法？自然电场法的成因是什么？
23. 什么是不极化电极？试叙述它的结构。
24. 什么是激化极化法？极化率？视极化率？
25. 激化极化法适合寻找哪一类地质体？
26. 什么是电磁法（或称交流电法）？简述不接地回线法和电偶子剖面法的野外工作方法。
27. 管线探测仪的基本原理是什么？它的主要应用是什么？
28. 探地雷达仪的基本原理是什么？它的主要应用是什么？
29. 高密度电法与常规的传导类电法有何异同？
30. 核磁共振找水方法与直流电测深法找水有何不同？
什么是电法勘探
公元前6世纪就有关于人工产生电现象的记载。19世纪，电机、电话、电灯这三大发明促使了人类实现电气化。现在，世界进入了信息时代，无论在工业、农业、国防及日常生活的各个领域都已离不开电。
电也能用于找矿。借助于地表的岩石具有导电性能的特征，当我们在地面上两点供入直流电，地下立即会形成一个电场，如果地下的导电性是均匀的，电流线的分布就是规则的；如果地下埋藏着导电性与周围岩石不同的矿体，电场就会发生扭曲。人们通过分析地下电场的变化就可以发现矿体的存在，这就是人工电法勘探的基本思想。
电法勘探历史久远。20世纪20年代，法国科学家什柳姆别尔热等创立和发展了电法勘探的理论。1924年，在原苏联著名地球物理学家彼德罗夫斯基领导下，组成了世界上的第一个电法勘探队，并开展了多种电法方法的试验和研究，他们为推动电法勘探做出了重要贡献。
电法勘探是一个大家庭，根据供电电流的性质可分为直流电法和交流电法两类。如果将电法勘探比作一棵大树，可谓枝繁叶茂。直流电阻率法是电法勘探家族中的重要成员，在20世纪40年代就广泛应用于金属和油气勘探。还有一类方法叫交流电法，它们可利用天然的或人工产生的交变电磁场作为场源研究交变电磁场的分布规律和时间的变化关系，并可用来解决地质问题和寻找矿床。
研究表明，地球是一个导电体，各岩层的电性（电阻率、极化率等）存在着差异，沉积岩的电阻率一般较低，变质岩和火成岩的电阻率较高，通过电法能较容易地确定沉积盆地范围、沉积岩厚度及其起伏形态。砂岩是很好的储层，当电阻率很高的石油侵入后，就会形成高阻层或高阻异常体，这就为寻找油气提供了电性异常以及有关的地质信息。中国大多数沉积盆地都开展过电法勘探工作，应用电法勘探结果不仅可以对盆地进行构造研究，也可以圈定油气有利富集区，为油气勘探作出积极贡献。随着电法勘探方法的更新、仪器精度的提高和计算机技术的进步，电法勘探能解决的地质问题越来越多，已成为探测油气不可缺少的手段。
电法勘探electrical prospecting
根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质（如导电性、导磁性、介电性）和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找不同类型有用矿床和查明地质构造及解决地质问题的地球物
理勘探方法。主要用于寻找金属、非金属矿床、勘查地下水资源和能源、解决某些工程地质及深部地质问题。
地壳是由不同的岩石、矿体和各种地质构造所组成，它们具有不同的导电性、导磁性、介电性和电化学性质。根据这些性质及其空间分布规律和时间特性，人们可以推断矿体或地质构造的赋存状态（形状、大小、位置、产状和埋藏深度）和物性参数等，从而达到勘探的目的。电法勘探具有利用物性参数多，场源、装置形式多，观测内容或测量要素多及应用范围广等特点。电法勘探利用岩石、矿石的物理参数，主要有电阻率（ρ）、导磁率（μ）、极化特性（人工体极化率η和面极化系数λ、自然极化的电位跃变Δε）和介电常数（ε）。]
方法
电法勘探的方法，按场源性质可分为人工场法（主动源法）、天然场法（被动源法）；按观测空间可分为航空电法、地面电法、地下电法；按电磁场的时间特性可分为直流电法（时间域电法）、交流电法（频率域电法）、过渡过程法（脉冲瞬变场法）；按产生异常电磁场的原因可分为传导类电法、感应类电法；按观测内容可分为纯异常场法、总合场法等。中国常用的电法勘探方法有电阻率法、充电法、激发极化法、自然电场法、大地电磁测深法和电磁感应法等。
高密度电法
指的是直流高密度电阻率法，但由于从中发展出直流激发极化法，所以统称高密度电法。高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。当测量结果送入微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种物理解释的结果。显然，高密度电阻率勘探技术的运用与发展，使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。
地球物理
地球物理勘探简称“物探”，即用物理的原理研究地质构造和解决找矿勘探中问题的方法。它是以各种岩石和矿石的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异为研究基础，用不同的物理方法和物探仪器，探测天然的或人工的地球物理场的变化，通过分析、研究所获得的物探资料，推断、解释地质构造和矿产分布情况。目前主要的物探方法有：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探等。依据工作空间的不同，又可分为：地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探等。
重力勘探地球物理勘探方法之一。是利用组成地壳的各种岩体、矿体间的密度差异所引起的地表的重力加速度值的变化而进行地质勘探的一种方法。它是以牛顿万有引力定律为基础的。只要勘探地质体与其周围岩体有一定的密度差异，就可以用精密的重力测量仪器（主要为重力仪和扭秤）找出重力异常。然后，结合工作地区的地质和其他物探资料，对重力异常进行定性解释和定量解释，便可以推断覆盖层以下密度不同的矿体与岩层埋藏情况，进而找出隐伏矿体存在的位置和地质构造情况。
磁法勘探是地球物理勘探方法之一。自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。利用仪器发现和研究这些磁异常，进而寻找磁性矿体和研究地质构造的方法称为磁法勘探。磁法勘探是常用的地球物
理勘探方法之一。它包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁测等。磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿产（如铁矿、铅锌矿、铜锦矿等）；进行地质填图；研究与油气有关的地质构造及大地构造等问题。我国建国以来大多数铁矿区、多金属矿区及油气田等都进行了大量的磁法勘探工作，取得了良好的地质效果。磁法勘探也是基本地球物理手段，国家已纳入在全国范围内进行系统测量的计划，并已基本覆盖了全国重要地区。
电法勘探是根据岩石和矿石电学性质（如导电性、电化学活动性、电磁感应特性和介电性，即所谓“电性差异”）来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。电法勘探分为两大类。研究直流电场的，统称为直流电法，包括有电阻率法、充电法、自然电场法和直流激发极化法等；研究交变电磁场的，统称为交流电法，包括有交流激发极化法、电磁法、大地电磁场法、无线电波透视法和微波法等。按工作场所的差别，电法勘探又分为地面电法、坑道和井中电法、航空电法、海洋电法等。
地震勘探是近代发展变化最快的地球物理方法之一。它的原理是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘探地下的地质情况。在地面某处激发的地震波向地下传播时，遇到不同弹性的地层分界面就会产生反射波或折射波返回地面，用专门的仪器可记录这些波，分析所得记录的特点，如波的传播时间、振动形状等，通过专门的计算或仪器处理，能较准确地测定这些界面的深度和形态，判断地层的岩性，是勘探含油气构造甚至直接找油的主要物探方法，也可以用于勘探煤田、盐岩矿床、个别的层状金属矿床以及解决水文地质工程地质等问题。近年来，应用天然震源的各种地震勘探方法也不断得到发展。
直流电法勘探的革命――超高密度电法
澳大利亚阿德莱德大学·地球物理·博士折京平
（西安澳立华勘探技术开发有限公司，西安，710075）直流电法是一种最简单，最流行的物探方法，它被广泛用于找水，找矿，找溶洞，找地质构造，找墓，找地质灾害点等很多方面。在过去的一百年里，这种方法帮我们找到了一些用肉眼无法找到的地下地质体。
随着计算机技术和电子技术的迅速发展，从上个世纪后期出现了反演算法和多通道、多电极的数据采集方法。这两个技术的出现给直流电法勘探的精度和效率带来了一个质的飞跃。这可以称之为超高密度电法-电法勘探的革命。下面就从以下几个方面做一论述。
1、反演技术
超高密度电法彻底抛弃了传统的视电阻率概念。而将所采集到的数据直接反演成真电阻率剖面，可真实的反映出地质异常体的位置和大小。反演技术是超高密度电法的基础。它已开始被广泛的用于电法勘探中，这是个必由之路。
2、数据采集方法
由于超高密度电法基于反演技术，不用视电阻率图做解释,所以在数据采集上再也不用沿袭传统的数据采集方式，而可以随心所欲的在反演网格上布电流点和电势点。为了避免数据采集的片面性，我们采集了几乎所有可能的电流点和电势点的组合。这样既不用顾及某种数据采集方式上的优缺点，也使数据采集标准化。更重要的是这种方式使直流电法的井地勘探和井井透视成为可能。我们提出的超高密度方法，就是利用以上的不受限制的数据采集方式来大量的采集数据，使数据量比常规电法（包括高密度电法）多出几十倍。这就使得数据反演结果的可靠性大大提高。
3、多通道数据采集技术--大大提高数据采集效率
如此大量的数据，如用高密度电法仪采集，可能需要数天才能完成。而我们的61道多通道采集方式，仅用一个小时就可以完成，效率是高密度电法仪的几十倍。目前世界上道数最多的商用电法仪仅为10道。
下面就举两个例子来说明此方法在井地和井井透视勘测两个方面的独特优势。
实例1: 大连市轻轨三号线桥基勘测
甲方准备在26米深的桩基孔中建筑桥基，但事先没有做钻孔勘探，所以不能确定26米以下的基岩中是否有溶洞存在。委托我们公司用井－地电法勘测的方法确定26米基岩以下3－5米内是否有溶洞。
从平面图（图1上）上可看出，每条测线我们都将两个电极放入2个直径1.5米、深度26米的桩基孔中，每条测线共有28个电极。在数据采集时，井中水位距地面约10米。
从真电阻率剖面图（图1下）中看出两个井的位置比较明显可见，这是因为井中的水导致井筒呈现为低阻。在井的下部呈现均匀高阻，但并未见团状高阻或低阻，所以推断没有溶
洞存在，后经甲方证实井下确实未发现有溶洞，且桥墩已竖起。在剖面图的电极20和21之间有一高阻区域呈柱状，是由桥墩所挖的大坑引起的。因为两个在井底的电极的作用，所以剖面中井的周围，特别是井底的分辨率是较为清晰的。单独用地表电法是绝不可能做出这样的结果。
实例2：贵阳帷幕渗漏井井透视勘测
本次勘测区域的注浆工程完成时间比较久远，勘测目的是检查已有帷幕的完整性和渗漏点的具体位置。本次勘测共做了如下2条井井透视剖面：（1）、ZK1-ZK2剖面（图2-1）
在我们的真电阻率剖面图上，上部35m基本为高阻显示，电阻率在400－3000Ω?Μ，局部有一些小范围低阻显示。下部35-60m基本为中低阻显示，电阻率在0.01－600Ω?Μ。ZK1钻孔60m以下的炭质泥岩区域为低阻显示，电阻率在200Ω?Μ以下。说明我们的方法对地下存在电阻率差异的不同地层层位区分较为明显和准确。
碱水的渗漏一般应为点状或小片状，所以中下部的几个极低阻点可能与碱水的渗漏有关。ZK2钻孔35m处发现碱水，从图中也可以看出该部位有一低阻显示。
（2）、ZK8-ZK9剖面（图2-2）
在我们的真电阻率剖面图上，上部45m基本为高阻显示，电阻率在2500－8500Ω?Μ。下部基本为中低阻显示，电阻率在0.01－2000Ω?Μ。上下分层情况明显，电阻率差异较大，在图中显示的很清楚。
两钻孔之间出现几个小的极低阻异常，电阻率值在50Ω?Μ以下，推测可能为渗漏点。Zk9钻孔74－76m的溶洞在图中反映为一低阻异常。
电法勘探作业题 1.简述影响岩、矿石电阻率的主要因素。 2.根据电阻率串并联的关系，推导层状岩石沿层理方向和垂直层理方向的电阻率公式ρn 和ρt。 3.地面上两个异性电流源A(+I)和B(-I)供电，在地下均匀半空间建立稳定电流场，试回答 下列问题： (1)求A、B连线中垂线上深度为h处的电流密度J n的表达式。 (2)计算并绘图说明深度为h处的电流密度随AB的变化规律。 (3)确定电流密度为最大时，供电极距AB与h的关系。 4.画图说明地下半空间水平、垂直和倾斜电偶极子所产生的电位和场强的基本规律。 5.画图说明电阻率剖面法的几种类型。 6.推导全空间均匀电流场中球体外一点的电位表达式。 7.用“镜像法”推导点电源垂直接触面两侧的电位公式p71。 8.用视电阻率的微分形式分析三极剖面法ρ1A曲线特点，其中ρ1=50Ω.m， ρ2=10Ω.m。 9.在水平层状介质的地表上，由点电源的电位通解形式出发，推导出两层介质时地表的转 换函数表达式。 10.画图说明三层介质时对称四极测深的视电阻率曲线类型。 11.激发极化效应定义及影响因素。 12.解释名称，并说明三者的异同点。 （1）面极化和体极化。 （2）极化率和频散率。 （3）电阻率与等效电阻率。 13.写出下列参数的表达式及相互关系。 （1）视极化率。 （2）视频散率。 （3）等效电阻率。 14.在均匀大地表面，当采用AB=1000m,MN=40m的激电中梯测量时，为保证?U2不小于 3mv,需要多大的供电电流？ 15.为什么岩石极化率均匀时，地形不会产生极化率异常？ 16.翻译专业术语：高密度电阻率法、激发极化发法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法 及缩写。 17.写出柯尔－柯尔模型，说明各参量的含义： 1 ()[1(1)] 1() s c i m i ρωρ ωτ =-- + 18.简述瞬变电磁法（TEM）的工作原理 19.简述频率域测深法（FEM）的工作原理 20.写出趋肤深度定义以及表达式 21.视电阻率的定义？ 22.岩矿石有哪些电磁学性质？ 23. 趋肤深度、有效深度及波束的关系： 1 )(1) () () k i i m Z m δ δ ==-=- =≈ =≈ 有效 MN S MN j j ρρ =?
成都理工大学2014—2015学年 第一学期《电法勘探原理与方法》考试试卷 注意：所有答案请写在答题纸上，写在试卷上无效。 一 、名词解释（共5小题，每小题2分，总10分） 1、接地电阻 2、电磁波波数 3、正交点 4、视极化率 5、静态位移 二 不定项选择题（共20小题，每小题 1分，总20分） 1、影响视电阻率的因素有（ ） A 地形 B 装置 C 测点位置 2、利用自然电位法勘探某金属矿，在其上方中心处通常能观测到（ ） A 明显的正异常 B 明显的负异常 C 正负异常伴生 3、激发极化法可解决下列地质问题（ ） A 寻找浸染矿体 B 寻找水 C 寻找碳质、石墨化岩层 4 、电磁偶极剖面法中，哪些装置能观测纯异常（二次场）（ ） A （X ，X ） B （X ，Z ） C （Z ，Z ） 5、下列方法中受地形影响最小的方法是（ ） A 电阻率法 B 激发极化法 C 电磁感应法 得分 得分
6、本学期《地电学》课程实习“电阻率测深仪器及装置认识实习”过程中，采用电源电瓶最高供电压档位为（） A 63伏 B 90伏 C 120伏 7、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习“电偶极子场特征认识”过程中，实习要求中，要求同学们完成的图件有（） A 电位图 B 电阻率图 C 电场强度图 8、本学期《地电学》课程实习“电测深正演模拟”实习过程中， 给出地电模型是（） A 二层模型 B 三层模型 C 四层模型 9、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习过程中，学习了绘制二维电阻率异常剖面图的软件是（） A SURFER软件 B GRAPHER 软件 C GEOPRO 软件 10、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习“仪器及装置认识实习”过程中，采用的装置有（） A 中间梯度装置 B 对称四极装置 C 偶极装置 11、中间梯度法理论上在勘探哪些电性和产状的矿体能产生明显的异常（） A 陡立低阻矿体 B 陡立高阻矿体 C 水平的高阻矿体 12、联合剖面法理论上在勘探哪些电性和产状的矿体能产生明显的异常（） A 直立的低阻矿体 B 直立的高阻矿体 C 水平的低阻矿体 13、下列方法能有效勘探产状较陡的良导矿体的有（） A中梯法 B联剖法 C 回线法 14、用联合剖面法工作时电阻率异常曲线能看到高阻正交点的有（）
电法勘探 No3卷 一、回答下列问题（25分） 1、何谓电阻率？何谓视电阻率？何谓等效电阻率？（6分） 2、离子导体产生的自然电场（过滤电场）有几种？写出具体名称。（5分） 3、何谓频散率或称幅频率效应？写出其表达式，并说明式中各量的含义。（4分） 4、何谓椭圆极化？椭圆极化的存在说明了什么？（6分） 5、决定和影响电阻率法勘探深度的因素是什么？（4分） 二、有如下地电断面（20分） 求：（1）、绘出对称四极测深曲线,并确定曲线类型 等于多少？ （2）、中间层纵向电导S 2 ρ1=100Ω·m h1=30 m （3）、当h 2 =5 m ，ρ2 =10Ω·m 时，曲线 有无变化？为什么？ ρ2=20Ω·m h2=10 m （4）、若ρ3→∞时，曲线尾枝将如何变化？ 绘出变化后的曲线。 ρ3=300Ω·m （5）、若ρ2=60Ω·m，h2=30 m时与（3）比较 曲线有何变化？为什么？ 三、定性绘出下述地电断面上相应装置的视参数曲线。（15分） 1、联剖装置ρs和ηs曲线。 2、单极梯度E1x、E2x、ηs曲线 B(－I) （A极在∞远处） ρ 2 << ρ1，η 2 >> η 1 η 2 >> η1 四、计算题（20分） 1、某工区准备进行激电中梯测量，首先进行了实验工作，所用供电极距为1000 m ，测量 极距为40 m 。若为了保证△U2不低于3 mv，试估算至少需多大的供电电流？（已知围岩电阻率为200Ω·m，极化率为3 %）。 2、已知f =1000H Z，介质电阻率ρ=10Ω·m ，εr =36，求电磁系数m，在此条件下能否 忽略位移电流？电磁波的穿透深度为多少？ 五、已知E x =iωμe-kz，H y = -ke-kz，导出卡尼亚电阻率公式ρ= 并说明式中各物理量的意义。已知波数k=√-iωμσ（8分） 六、电阻率中间梯度法适合于寻找直立良导薄板和水平高阻薄板状物体，这种说法是否正 确？说明理由（12分）
电法勘探原理与方法 教案 刘国兴 2003．5 总学时64，讲授54学时，实验10 绪论：（1学时） 绪论中讲5个方面的问题 1.对电法勘探所属学科及具体定义。 2.电法勘探所利用的电学性质及参数。 3.电法勘探找矿的基本原理。在此主要解释如何利用地球物理（电场）的变化，来表达找 矿及解决其它地质问题的原理。 4.电法勘探的应用。 1)应用条件 2)应用领域 3)解决地质问题的特点 4)电法勘探在勘探地球物理中所处的位置 第一章电阻率法 本章为电法勘探的常用成熟的方法，在地质勘察工作中发挥着重要作用，是学习电法勘探的重点之一。本章计划用27学时，其中理论教学21学时，实验教学6学时。 §1.1 电阻率法基础 本节计划用7学时，其中讲授5学时，实验2学时。本节主要讲述如下五个问题 一、矿石的导电性（1学时） 讲以下3个问题： 1)岩，矿石导电性参数电阻率的定义及特性。 2)天然岩，矿石的电阻率 矿物的电阻率及变化范围，岩石电阻率的变化范围。 3)影响岩，矿石电阻率的因素。 I.与组成的矿物成分及结构有关。 II.与所含水分有关。 III.与温度有关。 二稳定电流场的基本性质。 主要回顾场论中有关稳定电流场的一些知识，给出稳定电流场的微分欧姆定律 公式电流的连续性（克希霍夫定律）；稳定电流场是势场三个基本性质。 三均匀介质中的点源电场及视电阻率的测定 主要讲述三个内容： 1)导出位场微分方程（拉氏方程）及的位函数的解析解法。 2)点电流源电场空间分布规律。 3)均匀大地电阻率的测定方法。 电法勘探中测量介质电阻率的方法由此问题引出，开始建立电法勘探中“装量”这一词
的概念， 本节重点：稳定电流场的求法及空间分布；均匀大地电阻率的公式的导出及测定方法。 以上内容两学时 四非均匀介质中的电场及视电阻率（1学时） 阐述4个问题 1)什么是非均匀介质中的电场？特点，交代出低阻体吸引电流，高阻体排斥电流的 概念 2)非均匀电场的实质：积累电荷的过程。 3)什么是视电阻率？如何定义？ 4)视电阻率微分公式。（导出和用法） 五电阻率法的勘探深度问题（1学时） 由稳定电流场中电流随深度变化的特征来讨论，并导出电流密度随供电电极距的变化规律。即：AB何值时，h深度的电流密度最大。 由以上关系得出结论： ·决定电阻率法勘探深度的因素是供电极距 ·影响电阻率法勘探深度的因素是断面电阻率达分布。 §1.2 电阻率法的仪器和装备（2学时） 阐述电阻率法仪器的特点及发展，目前的情况，拟讲四个方面的内容： 一，对电测仪的要求。 二，具有代表性电测仪器的工作原理简介。 1，DDC－系列电子自动补偿仪的工作原理。 2，DWD－系列（北京地质仪器厂生产）微机电测仪的工作原理。 三，电阻率法主要装备 1，供电电极。2，供电电源。3，测量电极。4，导线和线架。 5，通讯设备。6，记录，计算用具。 §1.3电阻率剖面法 介绍什么是剖面法及剖面法特点。这部分内容是电阻率法中较重要的内容。 一，剖面法概述（1学时） （一）装置类型。二极，三极，联合三极等 视电阻率表达式：ksdflkasdf （二）装置间的关系 1，和三极之间的关系。（推导公式引出） 2，三极和四极之间的关系。 二，三极，联合三极，对称四极跑面法子各类地质体上的视电阻率异常（3～4学时）。（一）垂直接触面上三极，联合三极，对称四极的异常。 1 三极装置视电阻率表达式 用镜像法求出位函数表达式，沿剖面方向微分求出场强，进而求出视电阻率表达式。将AMN排列和MNB排列第視参数画在同一坐标便得到联合三极，过垂直接触面上的视电阻率异常。由联合三极与对称四极的关系便又可求出对称四极装置的视电阻率异常。 （二）球体上联合三极，对称四极大视电阻率异常。 1由点源场中的导电球体的场论问题，求出此问题的电位函数表达式，导出视电阻率表达式。 1讨论低阻球体和高阻球体的联合三极异常形态，给出“低阻正交点”和“高阻反交点”的概念。利用三极和四极大关系得出对称四极球体上的异常规律。 （一）脉状地质体上联合三极，对称四极视电阻率异常 1 直立情况与球体相似，曲线对称。 2 倾斜情况，要进行仔细分析，然后给出倾斜脉体的联合三极，对称四极大异常情况。 三、偶极剖面法（1学时） （一）球体上的偶极剖面法视电阻率异常 1 视电阻率解析表达式 求法类似于三极中的求法。
学学期电法勘探原理与 方法 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
成都理工大学2014—2015学年 第一学期《电法勘探原理与方法》考试试卷 注意：所有答案请写在答题纸上，写在试卷上无效。 一 、名词解释（共5小题，每小题2分，总10分） 1、接地电阻 2、电磁波波数 3、正交点 4、视极化率 5、静态位移 二 不定项选择题（共20小题，每小题1分，总20分） 1、影响视电阻率的因素有（ ） A 地形 B 装置 C 测点位置 2、利用自然电位法勘探某金属矿，在其上方中心处通常能观测到（ ） A 明显的正异常 B 明显的负异常 C 正负异常伴生 3、激发极化法可解决下列地质问题（ ） A 寻找浸染矿体 B 寻找水 C 寻找碳质、石墨化岩层 4 、电磁偶极剖面法中，哪些装置能观测纯异常（二次场）（ ） A （X ，X ） B （X ，Z ） C （Z ，Z ） 5、下列方法中受地形影响最小的方法是（ ） A 电阻率法 B 激发极化法 C 电磁感应法 得分 得分
6、本学期《地电学》课程实习“电阻率测深仪器及装置认识实习”过程中，采用电源电瓶最高供电压档位为（） A 63伏 B 90伏 C 120伏 7、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习“电偶极子场特征认识”过程中，实习要求中，要求同学们完成的图件有（） A 电位图 B 电阻率图 C 电场强度图 8、本学期《地电学》课程实习“电测深正演模拟”实习过程中， 给出地电模型是（） A 二层模型 B 三层模型 C 四层模型 9、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习过程中，学习了绘制二维电阻率异常剖面图的软件是（） A SURFER软件 B GRAPHER 软件 C GEOPRO 软件 10、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习“仪器及装置认识实习”过程中，采用的装置有（） A 中间梯度装置 B 对称四极装置 C 偶极装置 11、中间梯度法理论上在勘探哪些电性和产状的矿体能产生明显的异常（） A 陡立低阻矿体 B 陡立高阻矿体 C 水平的高阻矿体 12、联合剖面法理论上在勘探哪些电性和产状的矿体能产生明显的异常（） A 直立的低阻矿体 B 直立的高阻矿体 C 水平的低阻矿体 13、下列方法能有效勘探产状较陡的良导矿体的有（） A中梯法 B联剖法 C 回线法 14、用联合剖面法工作时电阻率异常曲线能看到高阻正交点的有（） A 直立低阻体 B直立高阻体 C山谷
地震勘探基础知识(总13页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
1. 有关地震勘探的一些基本概念 1.1 地震勘探是勘探石油的有效方法 勘探石油的方法和技术，按其勘探手段划分，可分为地质法、物探法和钻探法三种基本类型。 地球物理勘探法（物探法）运用物理学的原理和方法，即利用地壳中岩石的物理性质（如岩石的弹性、密度、磁性和电性）上的差异来研究地球，了解地下岩层的起伏情况和组成情况，从而达到寻找储油构造以勘探石油的一种勘探方法。 依据研究对象的不同，物探法主要分为以下几种： 地震勘探（利用岩石的弹性差异） 重力勘探（利用岩石的密度差异） 磁法勘探（利用岩石的磁性差异） 电法勘探（利用岩石的电性差异） 在石油勘探中，最经济的方法是物探法。首先用物探法对工区的含油气远景作出评价，为钻探提供探井井位。然后钻探法通过实际钻进，以对物探法进行验证。如果构造含油，又可根据物探资料和探边井计算出含油面积和地质储量。 在我国，陆上是广大的地表松散沉积（如松辽平原、华北平原等）和沙漠覆盖区（如塔什拉玛干大沙漠），海上是被辽阔的海水所覆盖的“一片汪洋”，已看不到岩层的地面露头的出露。而钻井法成本高、效率低。如何解决这些地区的地质构造和地质储量问题呢？在这时就充分显示了物探法应用的威力。 在各种物探方法中，地震勘探具有精度高的突出优点，而其它物探方法都不可能象地震勘探那样详细而准确地了解地下由浅至深一整套地层的构造特点。因此，地震勘探已成为石油勘探中一种最有效的方法。 1.2 地震勘探基本原理 地震勘探是利用人工激发地震波的方法引起地壳的振动，并用仪器把来自地下各个地层分界面的反射波引起地面上各点的振动情况记录下来。利用记录
《电法勘探》知识点 电阻率法 何为电法勘探？ 电法勘探的地球物理学基础是地壳中多数岩矿石之间存在的电学性质的差异，它是通过观测和研究由电性质差异引起的人工或天然电磁场的空间和时间分布规律及其变化特点，从而达到查明地下地质构造或矿产分布的一组勘探方法的总称。 矿物如何按导电机理进行划分？ 按导电机理将矿物分为金属导体，半导体，固体电解质 影响岩石和矿石电阻率的因素？ 1 岩石和矿石电阻率与成分和结构的关系 岩石和矿石电阻率与所含水分的关系，含盐分越多(矿化度越高)电阻率值越低，含水量大的岩石电阻率较低，而含水量小或干燥岩石的电阻率较高。 3 岩石和矿石电阻率与温度的关系，一般表现为温度升高，电阻率降低。 三大岩类的电阻率如何变化？ 火成岩与变质岩的电阻率值较高，通常在102～105 ?.m范围内变化；沉积岩电阻率值一般较低 何为非各向同性系数？如何表征这 各向同性指物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，即某一物体在不同的方向所测得的性能数值完全相同，亦称均质性。 针状和片状结构的岩石和矿石电阻率具有明显的方向性，即非各向同性。 为了表征层状岩石的非各向同性程度和平均的导电性，定义其非各向同性系数λ和平均 电阻率ρm 分别为： 岩石和矿石标本电阻率的测定方法有哪些？ 露头法、电测井、（岩芯）标本测定法 电法勘探进行正演问题数值模拟时，一般会采取哪几种方法？每种方法的特点 是什么？ 已知地电模型和场源分布，求解场的分布规律，称为电法勘探的正演问题。在学习电法勘探时，我们经常先对一些典型的地质模型进行正演模拟，从而建立地质模型与场分布特征之间的关系。因此，正演问题是学习电法勘探的重要基础。 解电阻率法正演问题有两个途径：一是通过物理模拟，即通过模型实验直接测量得到某种介质和场源条件下稳定电流场的分布情况；二是通过数学模拟途径，即寻求满足表1.1-5
常用电法勘探的原理及优点分析 【摘要】随着世界矿产资源的需求，地球物理勘探技术越来越倍受世人关注，而有效、相对确切的勘探手段也是被许多学者研究，而电法勘探是应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、使用性最强的一门分支学科。文中简要介绍了三种电法勘探方法的实施方法及原理、数据处理及其优点概况，其中包括电阻率法、三维直流电法、瞬变电磁法和高密度电阻率法。 【关键词】电法勘探；岩土体；电阻率测试法；三维直流电法；高密度电法电法勘探是根据岩、矿石电学性质的电性差异来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法，也是勘探行业应用比较广泛的一种勘探方法。它是通过仪器观测人工、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。 1.三种电法勘探的主要方法及特色 1.1岩土体电阻率测试技术 对岩土体电阻率的测试，可以采用多种方法。下面主要介绍直流电测深中的温纳装置在岩土体电阻率测试中的具体应用。根据试验研究和工程实测结果知该法具有快速、准确地测定岩土体电阻率，并对不同岩性层划分做出客观解释的优点。 实施原理：由于温纳装置是等比装置，且MN/AB=1/3，所以视电阻率与电位差及电流强度的关系式为：ρs=kΔUAM/I现场观测施工方法：AB供电极距逐渐加大，以增加勘探深度，可以测得不同电极距下的视电阻率ρs。采取处理与解释采用现场作图的方式，快速测定电阻率及划分岩性层位。以MN为横坐标，计算MN/ρs，并以MN/ρs为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制MN/ρs与MN的关系图。对各测深点依次作图解释，可求得各测点处分层的电阻率值，对获得的各层电阻率值进行数理统计，便可获得地层的平均电阻率值。物性层位的划分可以采用计算机数值模拟计算、量板法或其它手工解释方法。 该方法较传统的解释方法具有快速、准确的特点，相对于传统的解释方法而言更适合工程物探在解决地层划分和电阻率测试中的应用。另外，场地的岩土电阻率是工程设计接地装置的一个重要参数。它的确定对电流尽快地散入大地，达到足够小的接地电阻及接地装置地下部分的合理布局起到十分重要的作用，它沿地层深度的变化规律是选择接地装置型式设计的主要依据。 1.2三维直流电法 三维直流电法探测就是应用现有的直流电法仪器和勘探方法，在施工方法上优化改进，进行加密采样数据以取得三维数据体，然后采取电阻率层析成像技术进行资料处理和成图。该方法是传统直流电法的三维化，可使勘探精度得到很大提高，在原有仪器设备条件下提高了传统直流电法勘探的能力，其工作主体是测试工作，以“时间换取空间上的高分辨率”。 施工采取一次布极，多极距测量技术，本文主要介绍的三维直流电法勘探施工两极装置是：在勘探区域布置m条测线，每个测线布置n个测点（电极），测网密度根据探测对象及其探测深度而定，在城市建设和水利电力工程勘测中，一般选取测线距L=2～10米、测点距D=2～5米即可。 该法较传统直流电法勘探具有信息量大、精度高的优点，在工程勘察中有较好的应用效果，同时又拓展了老式电法仪的应用范围，延长了老式仪器的经济使
高密度电法勘探的装置选择和资料解释 祁增云，任海翔，乔佃岳 （国家电力公司西北勘测设计研究院，甘肃兰州730050） 摘要：本文就高密度电法勘探做了一些综合性论述，重点就装置的选择、资料解释、限制因素以及高密度电法勘探后期展望做了一些探讨。 关键词：高密度电法；装置；解释 1 概况 高密度电法勘探的出现使得电法勘探的野外数据采集工作得到了质的提高和飞跃，同时使得资料的可利用信息大为丰富，使电法勘探智能化程度向前迈进了一大步。但高密度电法其核心只是实现了野外测量数据的快速、自动和智能化采集，它的工作实质依然是常规电法勘探原理，所以说它只是一种基于老原理的采集手段的提高，它并未脱离直流电法的框架，并算不得是一门全新的勘探方法。但是，由于其采集密度的增大、排列装置的增多，为传统电法带来了新的活力，同时也为技术处理带来了新的课题。 高密度电法勘探的装置选择、资料解释是两个关键环节。排列装置选择得合适与否，直接关系到是否测试出探测目的所反映出的异常。资料解释则是探测目的最终反映和探测效果最直接表达。 2 装置的选择 选择哪种装置取决于场地大小、地形起伏、探测任务以及探测精度等因素。 2.1 场地因素 如果场地开阔，一般都使用四极装置（α、α2），因为该方法会获得最大的测量电位。这对于节省外接电源，减少供电电压，特别是压制干扰，增强有效信号，有着重要的意义。如果场地不允许，那么最好使用三极装置（AMN、MNB），三极装置比四极装置将节省一半的场地。 2.2 地形因素 高密度电法勘探应尽力避免地形的起伏,然而事实常难随人意，这时候就得考虑哪种装置受地形的影响最小。在众多装置中，偶极装置受地形影响最为剧烈，它本身的电测曲线就已经复杂，如果加上地形的因素，其电测剖面形态会变得很难辨别。其次是三极装置，该装置遇到山谷或山脊时电测曲线会出现多个峰值，并且AMN和MNB两个装置的反映程度不均衡，故而判别起来困难较大。相对而言，四级装置受地形的影响较小，电测剖面形态比较好判断。 2.3探测精度因素 掌握探测精度(灵敏度)与装置的关系，是高密度电法中很重要的环节，也是众说纷纭，很难形成一个定论的问题。根据《高密度电法探测岩溶试验》结果，β装置灵敏度最高，γ次之，α最次，而据中国地质大学罗延钟教授研究，不等距偶极最灵敏，β次之，α再次之，γ最次，许多生产单位只单纯使用α一种装置。 Dr.M.H.Loke 认为: （1）α装置对于电性的垂向变化比水平向变化反映灵敏些。一般来说，此装置解决垂向变化（例如水平层状结构）问题比较有利，而去探测水平变化（例如狭窄垂向结构）就相对差一些。 （2）不等间距偶极装置对于电阻率变化有着最大的灵敏度，它对垂向电性变化十分灵敏而对水平变化相对不灵敏。
1. 有关地震勘探的一些基本概念 1.1 地震勘探是勘探石油的有效方法 勘探石油的方法和技术，按其勘探手段划分，可分为地质法、物探法和钻探法三种基本类型。 地球物理勘探法（物探法）运用物理学的原理和方法，即利用地壳中岩石的物理性质（如岩石的弹性、密度、磁性和电性）上的差异来研究地球，了解地下岩层的起伏情况和组成情况，从而达到寻找储油构造以勘探石油的一种勘探方法。 依据研究对象的不同，物探法主要分为以下几种： ?地震勘探（利用岩石的弹性差异） ?重力勘探（利用岩石的密度差异） ?磁法勘探（利用岩石的磁性差异） ?电法勘探（利用岩石的电性差异） 在石油勘探中，最经济的方法是物探法。首先用物探法对工区的含油气远景作出评价，为钻探提供探井井位。然后钻探法通过实际钻进，以对物探法进行验证。如果构造含油，又可根据物探资料和探边井计算出含油面积和地质储量。 在我国，陆上是广大的地表松散沉积（如松辽平原、华北平原等）和沙漠覆盖区（如塔什拉玛干大沙漠），海上是被辽阔的海水所覆盖的“一片汪洋”，已看不到岩层的地面露头的出露。而钻井法成本高、效率低。如何解决这些地区的地质构造和地质储量问题呢？在这时就充分显示了物探法应用的威力。 在各种物探方法中，地震勘探具有精度高的突出优点，而其它物探方法都不可能象地震勘探那样详细而准确地了解地下由浅至深一整套地层的构造特点。因此，地震勘探已成为石油勘探中一种最有效的方法。 1.2 地震勘探基本原理 地震勘探是利用人工激发地震波的方法引起地壳的振动，并用仪器把来自地下各个地层分界面的反射波引起地面上各点的振动情况记录下来。利用记录下来的数据，对其进行过处理分析，从而推断地下地质构造和地层岩性的特点。 地震勘探查明地下地质构造特点的原理并不难理解。利用声波反射现象可测定障碍物离开声源的距离，是我们都知道的物理原则。 其计算公式为：
2004电法勘探原理与方法B卷 一、回答下列问题（20分） 1、简述影响岩、矿石电阻率的因素有哪些？在电法勘探中主要考虑的是哪 些因素？ 2、何谓理想导体？对理想导体充电的充电电场有何特点？ 3、何谓椭圆极化？它的存在说明了什么？ 4、何谓频散率？写出其表达式，并说明式中各量的含义。 二、计算下列各题(20分) 1、计算当AO=100米、MN=10米时，若测得△U MN=100mv 、I=150 mA， 已知ηs = 5 %，求ρs等于多少？（提示：计算电阻率用△U1MN） 2、已知f =1000H Z，介质电阻率ρ=10Ωm ，εr =36，求电磁系数m，在 此条件下能否忽略位移电流？电磁波的穿透深度及波长各为多少？ 三、绘出H、K、A、Q型对称四极电测深曲线，并给出各类型地电断面所对 应的层数及电性关系。（15分） 四、在同一工区进行激电工作时，用不同的供电时间（T）或不同的测量延 时（t ）行不行？为什么？用不同的供电电流行不行？为什么？（10分） 五、定性绘出下列条件的视参数曲线（15分） 1、倾斜良导极化脉体（向左倾），联合剖面装置的ρs、ηs曲线。 2、直立良导脉上，（Z Z）装置的H Z振幅异常曲线。 六、判断下列各题。正确打（）错误打（）。（10分） 1、反交点的电阻率值一定大于背景值。（） 2、对于中间层h2和ρ2不同的H型地电断面，若其S2= h2 /ρ2相等。但不 一定等价。（） 3、感应二次场的相位与电阻率无关，与频率有关。（） 4、电磁场的远区只与距离有关。（） 5、低阻体上方有电阻率异常，也一定会产生激电异常。（） 七、推导题 已知E x =iωμe -kz，H y = -ke -kz，导出卡尼亚电阻率公式ρ= 并说明式中各物理量的意义。（10分）
高密度电法勘探作业指导书 一、高密度电法勘探概述 高密度电阻率法是以岩土导电性差异为物性基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地中传导电流分布规律的一种电探方法。它与常规电阻率法原理相同，所不同之处在于采取的方法技术。高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极置于观测剖面的各测点上，然后利用程控电极转换器或者微机工程电测仪器便可实现数据的快速和自动采集，当将测量结果送入微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。高密度电阻率勘探技术的运动和发展使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步，相比传统电阻率法，高密度电法勘探具有以下特点： （1）电极布设是一次完成的，这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰，而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。 （2）能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量，因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。 （3）野外数据采集实现了自动化或半自动化，不仅采集速度快，（大约每一测点需2~5s），而且避免了由于手工操作所出现的错误。 （4）可以对资料进行预处理并显示剖面并显示剖面曲线形态，脱机处理后还可自动绘制和打印各种成果图件。 （5）与传统的电阻率法相比，成本低，效率高，信息丰富，解释方便。 阵列电探的思想早在20世纪70年代末期就有人开始考虑实施，英国学者所设计的电测深偏置装置系统实际上就是高密度电法的最初模式。80年代中期，日本地质计测株式会社曾借助电极转换器实现了野外高密度电阻率法的数据采集，但由于整体设计的不完整性，这套设备并没有充分发挥高密度电阻率法的优越性。80年代后期至今，我国地矿部系统率先开展了高密度电阻率法及其应用技术研究，从理论与实际相结合的角度，进一步探讨并完善了方法理论及有关技术问题，研制成了几种类型的仪器，如重庆奔腾数控技术研究所研制的WGMD-3高密度电阻率测量系统。近年来该方法先后在重大场地的工程地质调查，坝基及桥墩选址，采空区及地裂缝探测等众多工程勘察领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。 二、测量系统和观测装置 （一）测量系统 高密度电阻率法的勘探系统一般由两部分组成，即野外数据采集（测量）系统和资料处理系统或实时处理系统。目前的大部分仪器都仍然是按分离方式设计的。现以重庆奔腾数控技术研究所研制的WGMD-3高密度电阻率测量系统为例说明。以WDJD-3多功能数字直流激电仪为测控主机，配以WDZJ-3多路电极转换器构成高密度电阻率测量系统。该系统具有存储量大，测量准确、快速，操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用，使解释工作更加方便直观。该系统可广泛应用于能源勘探与城市物探铁道与桥梁勘探，金属与非金属矿产资源勘探等方面，亦用于寻找地下水确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等水文工程地质勘探中，还能用于地热勘探。 1. 仪器的主要特点： （1）准确、高效。在保持良好重复性的前提下，测量一个552个点的断面所需时间一般
告习报探实电法勘 理学院名学院称地球物 与工程业专名称勘查技术 生学姓名 号学生学 导指教师 实习地点 习成绩实
2015.10.28 -- 2015.10.29 目录 目录 (2) 第1章联合剖面法 (1) 1.1 实习目的、要求 (1) 1.2 基本概念 (1) 1.3 实习原理 (1) 1.4 实习设备 (2) 1.5 实习步骤 (3) 1.6 实习成果解释 (4) 1.7 实习体会 (6) ?装置）.................................................. 和7 章高密度电阻率法（α，β第22.1 实习目的 (7) 2.2 高密度电阻率的基本概念 (7) 2.3 实习原理 (8) 2.4 实习设备 (8) 2.5 实习步骤 (9) 2.6 实习成果解释 (10) 3.7 实习体会 (12) 第3章大功率激发极化法 (13) 3.1 实习目的 (13) 3.2 激发极化法的基本概念 (13) 3.3 实习原理 (13) 3.4 实习设备 (14) 3.5 实习步骤 (16) 3.6 实习成果解释 (18) 3.7 实习体会 (20) 第1章联合剖面法 1.1 实习目的、要求 通过电阻率联合剖面法的学习，使尚未正式走上工作岗位的学生对地质工作中广
泛应用的电法勘探有个初步了解，同时也为学生在其后的工作中应用电法勘探打下基础。学习和掌握电法仪器的操作步骤及注意事项；学会电阻率联剖法的工作布置和观测方法；了解电阻率联剖法在矿体上的视电阻率异常特征；并要求学生自己动手完成电阻率联合剖面的数据采集和图件的绘制。掌握联合剖面法的测量方法和资料解释。 本次实习是在水槽中用不同的装置在良导板上做联剖法观测，装置的大小根据实习条件设计。需要注意的是：为了便于各种剖面法异常规律之间的对比，选择相同的良导板模型，其顶部埋深2-3厘米为宜；模型中心正上方定为坐标原点；电极入水深度约2-3厘米较合适。 1.2 基本概念 联合剖面法是电剖面法中最重要的方法。由于它实际上是由两个三极装置组合而成，因此提供了较为丰富的地质信息。此外，联合剖面法还具有分辨能力强，异常明显等优点。在水文及地质调查中获得了广泛的应用。但由于其有无穷远极，野外工作中有装置笨重，地形影响大的缺点。 1.3 实习原理 联合剖面装置由两个对称的三极装置联合组成，故称联合剖面装置。其中电源负极接到置于无穷远处，正极可分别接至A极或B极。 采用对称四极测深法：在水槽中的良导体上做对称四极测深法观测。分别将MN 中心定在模型上方和模型边缘两侧的3个测深点上，A、B供电电极同时向外移动，逐渐加大极距，具体的点距和极距的选择见参数设置部分 联合剖面法的装置线路连接简图如图4-1所示： 1
《电法勘探》知识点 ?电阻率法 何为电法勘探 电法勘探的地球物理学基础是地壳中多数岩矿石之间存在的电学性质的差异，它是通过观测和研究由电性质差异引起的人工或天然电磁场的空间和时间分布规律及其变化特点，从而达到查明地下地质构造或矿产分布的一组勘探方法的总称。 矿物如何按导电机理进行划分 按导电机理将矿物分为金属导体，半导体，固体电解质 影响岩石和矿石电阻率的因素 1 岩石和矿石电阻率与成分和结构的关系 岩石和矿石电阻率与所含水分的关系，含盐分越多(矿化度越高)电阻率值越低，含水量大的岩石电阻率较低，而含水量小或干燥岩石的电阻率较高。 3 岩石和矿石电阻率与温度的关系，一般表现为温度升高，电阻率降低。 三大岩类的电阻率如何变化 火成岩与变质岩的电阻率值较高，通常在102～105 .m范围内变化；沉积岩电阻率值一般较低 何为非各向同性系数如何表征这 各向同性指物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，即某一物体在不同的方向所测得的性能数值完全相同，亦称均质性。 针状和片状结构的岩石和矿石电阻率具有明显的方向性，即非各向同性。 为了表征层状岩石的非各向同性程度和平均的导电性，定义其非各向同性系数λ和平均电 阻率ρm 分别为： 岩石和矿石标本电阻率的测定方法有哪些 露头法、电测井、（岩芯）标本测定法 电法勘探进行正演问题数值模拟时，一般会采取哪几种方法每种方法的特点是什么 已知地电模型和场源分布，求解场的分布规律，称为电法勘探的正演问题。在学习电法勘探时，我们经常先对一些典型的地质模型进行正演模拟，从而建立地质模型与场分布特征之间的关系。因此，正演问题是学习电法勘探的重要基础。 解电阻率法正演问题有两个途径：一是通过物理模拟，即通过模型实验直接测量得到某种介质和场源条件下稳定电流场的分布情况；二是通过数学模拟途径，即寻求满足表边界条件下
电法勘探是以研究对象和围岩之间的电性差异为基础，利用物理学原理，通过观测和分析天然及人工电磁场的空间和时间分布规律，查明地质构造和寻找矿产的一种地球物理方法。 2 电法勘探简史 电法勘探的发展历史并不长，真正利用地电场进行电法勘探的时间，大致始于19世纪末和20世纪初。 其中，在天然场源方面：1835年英国学者福克斯(R.W.Fox)首先用自然电场法发现了一个硫化矿床；20世纪初开始将大地电流法用于矿产资源勘探；20世纪50年代前苏联学者吉洪诺夫和法国学者卡尼亚(L.Caniard)建立了探测地球深部电性结构的大地电磁测深法。 在人工场源方面：19世纪末提出的电阻率法到20世纪初已趋成熟；1920年由法国学者施伦贝尔热(c.Schlumberger)发现的激电效应，后经各国学者的深入研究于20世纪50年代形成了激发极化法；电磁剖面法始于1917年，于1925年首次获得找矿效果。 20世纪80年代以来，随着经济建设的迅猛发展和科学技术的不断进步，人工源频率测深法和瞬变测深法在前苏联学者考夫曼(A.A.Kofman)和美国学者凯乐(G.V.Keller)共同建立的理论基础上发展较快，与此同时由加拿大学者D.W.Strangway和M.A.Goldstein提出的可控源音频大地电磁法以及由德国最早提出的探地雷达法和由日本率先实现的高密度电阻率法等方法，在资源、工程、环境等方面都得到了迅速发展与应用。 此外，由前苏联于20世纪70—80年代研究提出的压电法和震电法，近年来已取得一定进展，有望能用于矿产资源勘查和地质灾害的预报中。 电法勘探在我国的发展： 我国的电法勘探始于20世纪30年代。1936年丁毅在安徽当涂铁矿进行了电法勘探工作。1939到1942年顾功叙在云南东川汤丹、易门铜矿开展了自然电场测量等电法工作。 系统的电法勘探主要是在新中国成立后才逐步发展起来，并在深部构造、固体矿产、石油、水文和工程以及环境等各个领域的勘测调查中发挥了重要作用。 早在20世纪50年代末，我国就开始了激发极化法的实验研究，当时是以直流(时间域)激电法为主，发展了短导线测量和近场源激电法等。 到20世纪70年代开始研究推广交流(频率域)激电法，主要是变频法。为了适应我国金属矿区地形复杂、交通不便的情况，中南工业大学何继善等提出了双频激电法。它是对变频法的重要发展，目前已在全国推广，并在国外开展了工作。除了金属矿之外，激电法用于寻找水资源，也发挥了重要作用，取得了显著经济和社会效益。 我国于上个世纪80年代初开始频谱激电法的理论研究和仪器研制。在方法的物理化学基础、模拟相似准则、复杂条件下三维体的激电和电磁模拟以及由视谱直接反演真谱参数等方面的研究成果，均具有较高理论水平和实用价值。在野外数据采集方法和数据处理与解释软件方面也都达到规范化的要求。我国在20世纪80年代中期开始开展CSAMT法的试验和生产工作，并取得良好的地质效果。我国学者(罗延钟，1995)利用迭代法和数值逼近法建立了新的近场校正方法，并且建立的双极源CSAMT法一维正、反演算法，取得很好效果。 随着研究的深人和实际工作的需要，以及计算机技术和计算方法的进步，电法成像近年来发展很快。我国在这一领域中的理论和方法也取得许多成果。其中井间无线电波透视开展最早，并在勘查金属盲矿体和岩洞等方面取得实际效果。在石油勘探方面也取得很好的实验效果。采用阵列观测方式的直流电阻率成像方法，是电法近年来发展的一个方面。我国在仪器制造、正反演理论研究和实际应用等方面都达到较高水平。
《电法勘探》试卷 大题一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分 一、名词解释（每题4分，共20分） 1．等效电阻率： 2．电阻率测深曲线的等值现象：3．何为激发极化效应：4．不等位导体：5．点电源 二、选择题（在你认为正确的答案标号写在括号内，每题1.5分，共15分） 1．视电阻率是（ ） A ．某一电性层（或导电岩、矿体）的电阻率 B ．电场作用范围地形及各电性层（或导电岩、矿体）电阻率的综合反映 C ．电场作用范围内地形及各电性层（或导电岩、矿体）的平均电阻率2．高密度电法勘探是（ ） A ．具备电阻率剖面法勘探的能力。 B ．与电测深法所测量的结果相同。 C ．一次布极可以完成纵、横向二维勘探过程 3．自然电场中，采用电位差极形图确定地下水的流向是（ ） A ．极形图短轴的方向即为地下水的流向 B ．极形图长轴的方向即为地下水的流向 C ．极形图45度角的方向即为地下水的流向4．电阻率测深曲线的T 等值现象出现在（ ） A ．H 、A 型地电断面中 B ．K 、Q 型地电断面中 C ．HA 、KQ 型地电断面中 5．AK 型曲线反映地下电性层关系为（ ）A ．4321ρρρρ><>C ．4 321ρρρρ><>6．在时间域充、放电快的岩、矿石，在频率域中具有（ ）
A．高频特性B．低频特性C．中频特性 7．过滤电场的形成是由于（） A．高浓度溶液向低浓度溶液的扩散 B．矿体与溶液间的电化学作用 C．岩石颗粒对溶液负离子的选择吸附作用 8．瞬变电磁测深法是属于（） A．激发极化法中的一分支方法。 B．电阻率法中的一分支方法。 C．交变电磁场中的一分支方法。 9．地电断面（） A．有地质差异的地质断面 B．根据电性（电阻率、介电常数、极化率、磁导率等）差异划分地下地质体界限的垂直断面。 C．有岩性差异的地质断面。 10．平衡电极电位（） A．是发生体极化效应时，极化体产生的总场电位。 B．趋肤效应时产生的过电位。 C．电子导体与溶液界面上自然形成的双电层电位差 三、是非题（在你认为正确的论述后的空格中的“√”，否则打“?”，每题1.5分，共15分） 1．在联剖法中，反交点对应的地质体为陡倾低阻导体。（）2．一般说来，A、B极距愈大，电法勘探深度也愈大。（）3．纵向中梯布极方向为供电电极与测量电极均与地质体走向一致。（）4．KQHAA型电测深曲线对应的地电断面有5个电性层。（）5．电阻率测深曲线首支渐近线的电阻率值总是趋于ρ1。（ ） 6．球体ηs异常平面等值线具有拉长的图形，其走向垂直于外场方向。（）7．纵向电导S的大小与基岩顶面埋深成反比。（）8．地电断面最下层电阻率呈无穷大时，电阻率测深曲线尾段渐近线将与横轴呈45?夹角上升。（）
科技论坛常用电法勘探的原理及优点分析 马胜胜 (黑龙江省第四地质勘察院,黑龙江哈尔滨150030) 摘要：随着经济的发展科学的进步，矿物资源越来越得到大家的重视，矿物产品的价值也在不断上涨。对于相关产业的重视度也上升，例如对于矿物资源的勘探技术。准确、有效的关于矿物资源勘探的技术也是众多学者研究的对象。因为资源与人们的生活联系的最为紧密。电法勘探原理的讨论和相关的技术研究就显得非常重要。本文所提及的三种电法勘探的主要方法也是非常典型的技术。本文提到了电法勘探的方法和原理、优缺点以及以后的发展情况并提出了一些建议与方法。 关键词:原理；物理勘测；技术方法；实施原理；优点分析 电法勘探（electrical prospecting）是根据不同岩土体之间电磁性质的差异，利用仪器探测人工产生或自然界本身存在的电场与电磁场，并对其特点和变化规律进行规律分析研究的地球物理勘探方法之一。电法勘探的有效性取决于稳定的电磁场和极点的稳固性，还取决于周围信号的干扰和数据提取时的颜色的充填比例等。 1常用电法勘探的主要原理及特点 1.1岩土体电阻率测试技术的方法及原理 对于岩土体电阻率的测试，是可以采用很多种方法的。下面介绍的则是其中的一部分，是根据试验研究和工程的实测结果来计算的。通过直流电测深中的温纳装置在岩土体电阻率测试中的具体应用，来达到对岩土体电阻的测试。这样测试的结果有很高的准确度。 按工程建设的阶段，工程地质勘查一般会分为规划点至选址的工程地质勘查、初步设计工程质地勘查和施工图设计工程地质勘查。工程地质勘察的方法有很多，常用的有地质测绘、工程地质勘探、实验室或现场试验、长期监测等。点法勘探的理想导体是电阻率为零的导体，理想导体与充电点无关，只与充电电流、导体形状、周围介质电性分布情况有关。 实施原理：由于温纳装置是等比装置，且M N/AB=1/3，所以视电阻率与电位差及电流强度的关系式为：ρs=kΔUAM/I现场观测施工方法：AB 供电极距逐渐加大，以增加勘探深度，可以测得不同电极距下的视电阻率ρs。采取处理与解释采用现场作图的方式，快速测定电阻率及划分岩性层位。以M N为横坐标，计算M N/ρs，并以M N/ρs为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制M N/ρs与M N的关系图。对各测深点依次作图解释，可求得各测点处分层的电阻率值，对获得的各层电阻率值进行数理统计，便可获得地层的平均电阻率值。物性层位的划分可以采用计算机数值模拟计算、量板法或其它手工解释方法。 岩土体电阻率测试技术和传统的勘测是有区别的。它更加的快捷、相对更加精准。岩土体电阻率测试技术是通过快速测试电阻率与划分岩层层位作为基础来得出一系列的相应数据。通过勘查了解岩层的情况，可以很大程度的提高地质解释的质量。岩土工程勘测是建设工程的必要程序，要学会综合气象、水文条件、岩土力学、地质情况、化学、工程学、环境学等学科进行深入的研究。要根据制图的标准来解决实际发生的问题，使结果更加的精确。在这个测试技术中温纳装置起着很重要的作用。 1.2三维直流电法的具体内容 三维直流电法探测就是应用现有的直流电法仪器和勘探方法，在施工方法上优化改进，进行加密采样数据以取得三维数据体，然后采取电阻率层析成像技术进行资料处理和成图。该方法是传统直流电法的三维化，可使勘探精度得到很大提高，在原有仪器设备条件下提高了传统直流电法勘探的能力，其工作主体是测试工作，以“时间换取空间上的高分辨率”。 施工采取一次布极，多极距测量技术，本文主要介绍的三维直流电法勘探施工两极装置是：在勘探区域布置m条测线，每个测线布置n个测点（电极），测网密度根据探测对象及其探测深度而定，在城市建设和水利电力工程勘测中，一般选取测线距L=2～10米、测点距D=2～5米即可。 该法较传统直流电法勘探具有信息量大、精度高的优点，在工程勘察中有较好的应用效果，同时又拓展了老式电法仪的应用范围，延长了老式仪器的经济使用寿命；但又具有施工量大的缺点，性价比决定其适合于小区域的工程勘察。 1.3高密度电法的具体内容 高密度电法其实就是集中了电剖面法和电测深法，它是一种阵列勘探方法。它的原理与普通电阻率法相同，即以岩石、矿物的电性差异为基础，通过对目标的观测和研究人工建立的电流场在大地中的分布的规律，解决水文、环境和工程地质一些问题，所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。 高密度电法野外测量时将全部电极（几十至上百根）置于剖面上，利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。现场测时，只需将全部电极布置在一定间隔的测点上，然后进行观测。 高密度电法的优点在于能够经济而迅速的探测较大范围，减少了工作的盲目性，提高了精准度。缩短工程，减低成本，提高效率。充分应用了科学技术以及科学原理，这样大大的节省了勘测所需要的时间。数据非常准确，可以为以后的工作提供了非常有利的基础条件。而且这一方法非常具有实用性，可以减少人员的配备。在设计和技术实施上，高密度电测系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路，使用的电极数量多，而且电极之间可自由组合，这样就可以提取更多的地电信息，使电法勘探能像地震勘探-样使用覆盖式的测量方式。 高密度电法勘探的前提条件是地下介质间的导电性差异，和常规电法一样，它通过A、B电极向地下供电（电流为I），然后测量M、N极电位差△U，从而求得该记录点的视电阻率值ρs=K*△U/I。根据实测的视电阻率剖面进行计算、处理、分析，便可获得地层中的电阻率分布情况，从而解决相应的工程地质问题。 电极排列布置在工作中最优先选用的是四极装置，它是公认的最稳妥的装置，虽然需要的场地开阔，但是能获得最大的测量电位，对节省外接电源，减少供电电压，特别是压制干扰，增强有效信号，有着重要意义，而且四极装置受地形的影响较小，电测剖面形态比较好判别。 高密度电法广泛应用于城市建筑等工程物探中，由于受场地范围、地形起伏的局限，高密度电法多选用AM N和M NB的三极装置，如同常规电法的三极装置一样在电性界面附近，因ρs电流密度呈现非线性变化，造成M N极的电位差的阶跃，从而使ρs出现规律性的畸变。对于三极装置在方法上可按照联合剖面的工作方法进行，即把测得的值作对称四极装置化处理。 2结论 总而言之，常用的电法勘探的技术是三维直流电法探测技术、岩土体电阻率测试技术和高密度电法，都是常用的技术方法。它们具有准确度高、精细度好、信息量大等特点，是我们在生产生活中非常便利使用的方法。对于矿产的勘测和研究都有着很大的价值。但是要想达到更加精致的水平，就要不断的在此基础上进行创新，有创新才能有进步。要提高相关工作人员的素质，和科学文化知识的水平。要将这一技术更加深入的推广到其他行业的领域范围内，这样才能有更好的发展空间。要在认清一项技术的本质规律、优点以及不足的情况下做出进一步的优化创新，使之更好的为国家和企业创造出更大利益。 参考文献 [1]傅良魁.电法勘探教程[M].北京：地质出版社，1990. [2]李金铭.电法勘探方法发展概况[J].物探与化探，1996，20（4）. [3]许新刚，等.三维直流电法勘探在地下人防工程勘察中的应用[J].物探与化探，2004（2）. [4]张赛珍，王庆乙，罗延钟.中国电法勘探发展概况[J].地球物理学报，1994，37（增刊1）. [5]董浩斌，王传雷.高密度电法的发展与应用[J].地学前缘（中国地质大学）2003，10（1）. [6]底青云，石昆法，王妙月等.CSAMT法和高密度电法探测地下水资源[J].地球物理学进展，2001，16（3）. [7]祁明星，白军会.高密度电法勘察地下防空洞的效果[J].石油仪器，2008，22（6）：56-59. 12··