第二章 工程电法与电磁法勘探

电法勘探、磁法勘探安全操作规程
一、发电机应有有效的漏电保护电路。

仪器外壳、面板旋钮、插孔等的绝缘电阻，应大于100M/500V。

工作电流、电压不得超过仪器额定值，进行电压换档时应关闭高压。

二、电路与设备外壳间绝缘电阻，应大于5 M/500V。

电路配有可调平衡负载，严禁空载和超载运行电路。

三、线绝缘电阻每公里应大于2M/500V。

四、电法勘探、磁法勘探作业人员，应熟练掌握安全用电和触电急救知识。

五、供电电极附近应设有明显的警示标志。

六、观测前，操作员和电机员应检查仪器和通讯工具工作性能，测量供电回路电阻，在确认人员离开供电电极后，方可进行试电。

七、导线铺设，应避开高压输电线路；必须经过高压输电线路时，应有隔离防护措施。

八、雷电天气，禁止进行野外勘探作业。

《勘探地球物理学基础》习题解答第一章 磁法勘探习题与解答（共8题）1、什么是地磁要素？它们之间的换算关系是怎样的？解答：地磁场T 是矢量，研究中令x 轴指向地理北，y 轴指向地理东，z 轴铅直向下。

地磁场 T 分解为：北向分量为X ，东向分量为Y ，铅直分量为Z 。

T 在xoy 面内的投影为水平分量H ，H 的方向即磁北方向，H 与x 的夹角（即磁北与地理北的夹角）为磁偏角D （东偏为正），T 与H 的夹角为磁倾角I （下倾为正）。

X 、Y 、Z ，H 、D 、I ，T 统称为地磁要素。

它们之间的关系如图1-1。

图1-1 地磁要素之间的关系示意图各要素间以及与总场的关系如下：222222T H Z X Y Z =+=++， cos X H D =， sin Y H D =⋅cos H T I =⋅， sin Z T I =⋅， tan /I Z H =， arctan(/)I Z H =tan /D Y X =， arctan(/)D Y X =2、地磁场随时间变化有哪些主要特点？解答：地磁场随时间的变化主要有以下两种类型：（1）地球内部场源缓慢变化引起的长期变化；（2）地球外部场源引起的短期变化。

其中长期变化有以下两个特点：磁矩减弱：地心偶极子磁矩正在衰减，导致地磁场强度衰减（速率约为10～20nT/a ）。

磁场漂移：非偶极子的场正在向西漂移。

（且是全球性的，但快慢不同，平均约0.2o/a ）。

短期变化有以下两个特点：平静变化：按一定的周期连续出现，平缓而有规律，称为平静变化。

地磁场的平静变化主要指地磁日变。

扰动变化：偶然发生、短暂而复杂、强弱不定、持续一定的时间后就消失，称为扰动变化。

地磁场的扰动变化又分为磁暴和地磁脉动两类。

3、地磁场随空间、时间变化的特征，对磁法勘探有何意义？解答：在实际磁法勘探中，一般工作周期较短，主要关心的是地磁场的短期变化，即地磁日变化、磁暴以及地磁脉动。

在高精度磁测中，地磁日变化是一种严重干扰，一般在地面磁测、航空磁测过程中设有专用仪器进行地磁日变观测，以便进行相应的校正，称为日变改正。

地球物理勘探是一种通过对地球内部各种物理参数的测量来揭示地下物质结构和性质的方法。

其中，电磁法是一种常用的测量方法之一，它通过在地表放置发射线圈和接收线圈，利用交变电流在地下产生的感应电场或磁场进行测量，从而获得地下介质的电性或磁性信息。

本文将从电磁法的原理、仪器设备、数据处理和应用四个方面进行介绍。

一、电磁法的原理电磁法是基于麦克斯韦方程组的电磁感应定律和安培环路定理。

当地下存在电性或磁性异质性时，交变电流在地下会产生感应电场或磁场。

与此同时，这些感应场又会影响到地面上的发射线圈和接收线圈，从而形成测量信号。

根据不同的场强和频率范围，电磁法可以分为低频电磁法、中频电磁法和高频电磁法等多种类型。

二、电磁法的仪器设备电磁法的仪器设备主要包括发射线圈、接收线圈、控制器和数据采集系统等。

发射线圈是用来产生电流场或磁场的装置，可以分为单极子、双极子和多极子等多种类型；接收线圈则是用来接收地下感应电场或磁场信号的设备，一般采用同轴线圈或磁芯线圈；控制器主要用来控制发射线圈的电流强度和频率等参数；数据采集系统则用来采集和记录接收线圈接收到的信号，并进行后续的数据处理。

三、电磁法的数据处理电磁法的数据处理过程通常包括数据校正、滤波去噪、反演和图像重建等多个步骤。

数据校正主要是对采集到的原始数据进行校正，使其符合物理规律和实际测量要求；滤波去噪则是用来去除数据中的噪声和干扰信号，提高数据的信噪比；反演则是利用数学模型对采集到的数据进行拟合和反演，从而得到地下介质的电性或磁性信息；图像重建则是将反演得到的数据以可视化的形式呈现出来，便于分析和解释。

四、电磁法的应用电磁法在地质勘探、环境监测、资源开发等领域都有着广泛的应用。

在地质勘探中，电磁法可以较为准确地探测到地下岩层、矿体、水文地质构造以及地下溶洞等信息；在环境监测中，电磁法可以用来检测地下水位、污染物扩散范围以及地下沉降等问题；在资源开发中，电磁法可以用来寻找地下油气藏、矿产资源和地热资源等。

如何进行电磁法测量与勘探电磁法测量与勘探是一种常见且重要的地球物理勘探方法，通过测量地下的电磁响应信号来获取地下结构资料。

本文将从电磁法测量原理、仪器设备、数据处理以及应用领域等方面进行探讨。

1. 电磁法测量原理电磁法测量原理基于地下的电磁响应特性。

当电磁波传播到地下材料时，会在材料中产生感应电流，进而产生磁场和电场，形成地下层位的电磁响应信号。

这些信号可以通过测量接收电磁波的幅度和相位来获取地下结构信息。

2. 电磁法测量仪器设备电磁法测量通常使用一对电磁线圈：发射线圈和接收线圈。

发射线圈产生变化的电流，激发地下材料产生电磁响应信号。

接收线圈测量地下的电磁响应信号，通过幅度和相位信息来分析地下结构。

另外，为了确保测量质量，还需要使用参考线圈进行校正工作。

3. 电磁法测量数据处理电磁法测量得到的原始数据需要进行一系列的处理才能获得地下结构信息。

首先，需要进行数据采集和存储，将测量到的电磁响应信号记录下来。

接下来，对数据进行预处理，包括数据去噪和对齐等操作。

然后，通过计算和模型拟合，可以得到地下结构的物理参数，如电导率、磁导率等。

4. 电磁法测量应用领域电磁法测量在地质勘探、水文地质、矿产资源评价等领域有广泛应用。

在地质勘探中，电磁法可以帮助探测地下岩性和构造信息，对石油、天然气等资源勘探起重要作用。

在水文地质中，电磁法可以用来探测地下水资源的分布和流动状况，为水资源管理提供依据。

在矿产资源评价中，电磁法可以用于识别矿体的位置和规模，为矿产资源开发提供指导。

5. 电磁法测量技术的发展趋势随着科技的不断进步，电磁法测量技术也在不断发展。

一方面，仪器设备不断更新，传感器的灵敏度和分辨率提高，测量的精度和深度得到提升。

另一方面，数据处理方法也在不断改进，新的算法和模型可以更准确地解释地下的电磁信号。

此外，电磁法与其他勘探方法的组合应用也成为发展的热点，通过多种方法的综合利用，可以获取更全面、精确的地下结构信息。

第一章电阻率法1、哪些因素对岩石电阻率有影响，其中哪些因素影响比较重要？⑴矿物成分、含量及结构金属矿物含量↑，电阻率↓结构：侵染状＞细脉状⑵岩矿石的孔隙度、湿度孔隙度↑，含水量↑ ，电阻率↓风化带、破碎带，含水量↑，电阻率↓⑶水溶液矿化度矿化度↑ ，电阻率↓⑷温度温度T↑，溶解度↑，离子活性↑，电阻率↓结冰时，电阻率↑⑸压力压力↑ ，孔隙度↓ ，电阻率↑超过压力极限，岩石破碎，电阻率↓⑹构造层的问题这种层状构造岩石的电阻率，则具有非各向同性，即岩层理方向的电阻率小于垂直岩层理方向的电阻率主要影响因素为岩石的孔隙度，含水性及水的矿化度。

当岩石含金属矿物、碳质和粘土等良导性矿物时，矿物成分对电阻率的影响明显。

2、岩石结构和构造如何影响岩石的电阻率？岩、矿石中某种组成部分对整体岩、矿石电阻率影响的大小，主要决定于它们的连通情况：连通者起的作用大，孤立者起的作用小。

例如，浸染状金属矿石，胶结物多为彼此连通的造岩矿物，故整个矿石表现为高阻电性；又如含水砂岩，其胶结物为彼此相连、导电性好的孔隙水，故含水砂岩的电阻率通常低于一般岩石的电阻率。

3、岩石电阻率的分布规律？1、质地致密、孔隙度低的火成岩、变质岩和沉积岩中的灰岩、白云岩、砾岩电阻率最高，其变化范围大约在；大多数沉积岩因为具有中等孔隙度，因而也具有中等电阻率，大约在数百左右；孔隙度比较高、又富含粘土矿物的第四系粘土、页岩、泥岩的电阻率比较低，一般在；致密硫化矿体、海水、石墨的电阻率最低，仅有。

2、同类岩石的电阻率并不完全相同，而是有一两个数量级的相当大的变化范围。

3、不同类型岩石的电阻率变化范围往往相互重叠。

103~10510~10210-2~10、列举求解稳定电流场电位时的边界条件。

、何谓电阻率，何谓视电阻率，说明它们的异同。

当地表不水平或者地下电阻率分布不均匀时（存在两种或者两种以上介质），仍然采用均匀介质中的供10.根据地下电流场变化规律，定性分析三级装置B‐MN在过直立接触面时的视电阻率曲线。

2.1 电磁法勘探--可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)由于天然场源的随机性和信号微弱，MT 法需要花费巨大努力来记录和分析野外数据。

为克服MT 法的这个缺点，加拿大多伦多大学教授 D.W.Strangway 和他的学生Myron Goldstein 提出了利用人工（可控）场源的音频大地电磁法（CSAMT ）。

这种方法使用接地导线或不接地回线为场源，在波区测量相互正交的电、 磁场切向分量， 并计算卡尼亚电阻率，以保留AMT 法的一些数据解释方法。

自20世纪70年代中期， CSAMT 法得到实际应用， 一些公司相继生产用于CSAMT 法测量的仪器和应用解释软件。

进入80年代后，该方法的理论和仪器得到很大发展，应用领域也扩展到普查、 勘探石油、 天然气、 地热、 金属矿产、 水文、 工程、 环境保护等各个方面， 从而成为受人重视的一种地球物理方法。

虽然CSAMT 法属于一种人工源的频率电磁深测， 但和通常的频率域电磁测深不同。

这主要因为CSAMT 法测量两个相互垂直的电磁场切向分量计算卡尼亚电阻率， 因而具有较强的抗干扰能力， 且更容易获得对地电变化较灵敏的相位差信息； 又由于波区电磁场十分接近平面波， 因而其资料处理、 解释也较为简便， 可以保留AMT 法中的许多解释方法。

CSAMT 和AMT 或MT 亦有不同， 根本原因是CSAMT 法使用了人工场源，因而极化方向明显，信噪比高，易于观测。

但是，由于使用了人工场源， CSAMT 法必然受场源效应影响， 这主要包括非平面波效应、 场源附加效应、 阴影效应和测深通道的弯曲。

2.2.1 CSAMT 基本理论CSAMT 有2种常用的场源——水平电偶极子和垂直磁偶极子，此处注重讨论其场的特征和快速计算方法。

2.2.1.1水平层状半空间上水平电偶极子的电磁场如图2.2.1所示， N 层水平层状介质中第n 层的电阻率和层厚度分别记为ρn 和h n 。

水平电偶极子（接地导线）位于层状介质表面，偶极矩为P=IdL （I 为谐变电流）。

电磁法勘探在地下矿产资源评价与开发中的应用地下矿产资源是人类社会发展的重要基础，而电磁法勘探作为一种非侵入式的地球物理勘探方法，在地下矿产资源评价与开发中发挥着重要作用。

本文将介绍电磁法勘探的基本原理、应用领域以及在地下矿产资源评价与开发中的具体应用案例。

一、电磁法勘探的基本原理电磁法勘探是利用地球物理方法研究地下介质的电磁性质，通过测量地下电磁场的变化来推断地下介质的性质和构造的一种方法。

它通过在地下采集电磁信号，进而分析和处理这些信号以获得地下介质的电磁参数和结构信息。

二、电磁法勘探的应用领域电磁法勘探广泛应用于地质勘探、地下水资源调查、矿产资源评价与开发等领域。

其中，本文将重点介绍它在地下矿产资源评价与开发中的应用。

三、电磁法勘探在地下矿产资源评价中的应用案例1. 煤炭资源评价电磁法勘探可以通过测量煤田中的电磁信号来推断煤层的厚度、分布和质量等信息，从而为煤炭资源的评价提供依据。

例如，在某煤矿的勘探中，利用电磁法勘探技术获得了煤层的精确分布信息，为后续的开采设计与矿井规划提供了重要参考。

2. 铁矿资源开发电磁法勘探可以根据地下的电导率和磁导率变化来推断地下铁矿体的分布和性质，因此在铁矿资源的开发中具有重要应用价值。

例如，某铁矿项目中，借助电磁法勘探技术确定了铁矿体的储量和分布，为矿山的开采方案提供了依据。

3. 钻石矿资源评价电磁法勘探可以通过测量地下的电磁响应信号来识别钻石矿体，对于钻石矿的评价和开发具有重要意义。

例如，在某钻石矿项目中，通过电磁法勘探技术获得了地下钻石矿体的精确位置和规模信息，为后续的开采工作提供了重要依据。

四、电磁法勘探在地下矿产资源开发中的优势和挑战电磁法勘探作为一种非侵入性、高分辨率、成本相对较低的勘探方法，具有以下优势：对不同矿产类型的适应性强、勘探效率高、勘探成本低等。

然而，由于地球的复杂性和地下介质的异质性，电磁法勘探在实际应用中也面临着一些挑战，如数据解释难度较大、勘探深度有限等。