电法勘探部分习题答案.pdfVIP

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？、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？ 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 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 水溶液矿化度 矿化度 ，电阻率 温度 温度T，溶解度，离子活性，电阻率结冰时，电阻率 压力 压力 ，孔隙度 ，电阻率 超过压力极限，岩石破碎，电阻率 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？、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。 103105 10102 10-210 4、稳定电流场有哪些基本性质，写出表达式。、稳定电流场有哪些基本性质，写出表达式。 1、欧姆定律 2、地中电流连续 在稳定电流场中电流是连续的，即在任何一个闭合面内，无正电荷或负电荷的不断积累。其 微分形式为： 3、势场性 5、均匀介质中，稳定电流场电位的微分方程形式如何？、均匀介质中，稳定电流场电位的微分方程形式如何？ 6、列举求解稳定电流场电位时的边界条件。、列举求解稳定电流场电位时的边界条件。 jE s j ndSI 0j M UE dl EU 222 2 222 0 uuu U xyz 7、何谓电阻率，何谓视电阻率，说明它们的异同。 电阻率是反映材料导电性能的物理量 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 电方式及测量方式，及相应公式计算“电阻率值” 视电阻率在电场有效作用范围内各种地质体电阻率的综合影响值。 8、写出视电阻率的微分形式，并解释其物理意义。 视电阻率与测量电极处岩土的电阻率成正比，其比例系数为测量电极处水平方向的电流密度相对 于地下介质电性均匀分布时该处正常电流密度的比值 。 9、什么是接地电阻，可以采用哪些方法减少接地电阻。 接地电阻是指从电极表面到大地无限远处所呈现的电阻。 为了降低接地电阻，可在电极周围浇水。虽然浇水范围只在电极附近，但接地电阻便可大为降低。 接地电阻主要由电极附近土壤或岩石的电阻决定。 电极适当打深； 采用多根电极并联 接地电阻是指从电极表面到大地无限远处所呈现的电阻。 为了降低接地电阻，可在电极周围浇水。虽然浇水范围只在电极附近，但接地电阻便可大为降低。 接地电阻主要由电极附近土壤或岩石的电阻决定。 电极适当打深； 采用多根电极并联 MN MN s j j 0 MNB可用镜像法虚点源B1的作用讨论。 1、当MNB在时，距界面较远，B1作用可忽略，。当装置界面，B1作用增 强，由于k120, 。远离界面，作用减弱，=背景电阻 率。 1 1 B s 1 B s 12 12 2 0, B s d 12 12 2 B s 2 12 12 2 B s 1 2 12 2 B s 2 1 2 B s 10.根据地下电流场变化规律，定性分析三级装置根据地下电流场变化规律，定性分析三级装置BMN在过直立接触面时的视电阻率曲线。在过直立接触面时的视电阻率曲线。 11、根据地下电流场变化规律，定性分析倾斜低阻板状体和高阻板状体上的 视电阻率曲线变化规律。 、根据地下电流场变化规律，定性分析倾斜低阻板状体和高阻板状体上的 视电阻率曲线变化规律。 12、定性绘出地下水平均匀电流场分别存在倾斜低阻板状体或高阻板状体时的电流线分 布，并据此绘出中梯视电阻率曲线。 、定性绘出地下水平均匀电流场分别存在倾斜低阻板状体或高阻板状体时的电流线分 布，并据此绘出中梯视电阻率曲线。 13、已知某地区第四系覆盖层厚度大约为、已知某地区第四系覆盖层厚度大约为2040m，基岩为灰岩，地形较平坦。设计一 个 方案，用电阻率法在该区快速、经济地查明一条走向大致为 ，基岩为灰岩，地形较平坦。设计一 个 方案，用电阻率法在该区快速、经济地查明一条走向大致为NE方向、产状较陡的含水 断裂破碎带的平面分布情况，了解其顶部埋深，定性确定其倾向。 查找陡倾斜的低阻带，采用联合剖面装置，用不同极距如 方向、产状较陡的含水 断裂破碎带的平面分布情况，了解其顶部埋深，定性确定其倾向。 查找陡倾斜的低阻带，采用联合剖面装置，用不同极距如AO=BO=120、250m (35)*40m)测量，点距测量，点距=MN=20m （AB/30AB/2） 。 先布置两条互相垂直的十字形测线，在异常附近布置垂直走向的 ） 。 先布置两条互相垂直的十字形测线，在异常附近布置垂直走向的35条平行测线条平行测线. 根据大极距相对小极距的交点位移判断倾向，采用圆弧交汇法大致确定顶部埋深。根据大极距相对小极距的交点位移判断倾向，采用圆弧交汇法大致确定顶部埋深。 14、已知某丘陵地区第四系覆盖层厚度大约为、已知某丘陵地区第四系覆盖层厚度大约为15m，基岩为花岗岩类岩石，基岩中发 现 陡立含金石英脉，脉宽大都在 ，基岩为花岗岩类岩石，基岩中发 现 陡立含金石英脉，脉宽大都在23m,走向大致为走向大致为NE方向。设计一个电阻率法勘探方案， 了解该石英脉的分布。 采用中梯法。 方向。设计一个电阻率法勘探方案， 了解该石英脉的分布。 采用中梯法。AB=100m (10h),垂直走向布置垂直走向布置35条侧线，条侧线，MN=2m (1/301/50)*AB 在在AB 中段中段 1/3范围测量。范围测量。 15、什么是电测深的等值现象，产生等值现象需要什么条件，什么是、什么是电测深的等值现象，产生等值现象需要什么条件，什么是S等值，什么是等值，什么是 T等值？ 在实际工作中，由于电测深曲线是存在一定观测误差情况下得到的，于是便会出现： 有些不同地电断面所对应的电测深曲线间之差别在观测误差范围以内，常将其看成为 “同一条”电测深曲线，这种情况称为电测深曲线的等值现象。 高阻中间层 等值？ 在实际工作中，由于电测深曲线是存在一定观测误差情况下得到的，于是便会出现： 有些不同地电断面所对应的电测深曲线间之差别在观测误差范围以内，常将其看成为 “同一条”电测深曲线，这种情况称为电测深曲线的等值现象。 高阻中间层 (K型和型和Q型型) ：T等值保持不变 低阻中间层 等值保持不变 低阻中间层 (H型和型和A型型) ：S等值保持不变 发生等值现象的条件：中间层的厚度不太大 等值保持不变 发生等值现象的条件：中间层的厚度不太大 16、地形起伏如何影响电阻率测量结果，绘出山脊和山谷地形上的联合剖面曲线。 可以采用什么方法解释起伏地形区的电阻率测量资料？ 山脊上出现低阻反交点，山谷上出现高阻正交点。 三维数值模拟方法： 、地形起伏如何影响电阻率测量结果，绘出山脊和山谷地形上的联合剖面曲线。 可以采用什么方法解释起伏地形区的电阻率测量资料？ 山脊上出现低阻反交点，山谷上出现高阻正交点。 三维数值模拟方法： 222 hT 222 /hS 比较法比较法: 将野外实测的视电阻率曲线（将野外实测的视电阻率曲线（ sh s ） ，逐点除以相应点纯地形异常（） ，逐点除以相应点纯地形异常（ 1 D s ） ， 便得到经过比较法地形改正后的视电阻率曲线（ ） ， 便得到经过比较法地形改正后的视电阻率曲线（ G s ） ，即） ，即 1 sh Gs S D s 第二章 自然电场法、充电法 1、何谓自然电场，自然电场有哪几种成因？ 在自然条件下，无需向地下供电，地面两点间通常能观测到一定大小的电位差，这 表明地下存在着天然电流场，简称自然电场。 天然电场既有交变电场，也有稳定电场。天然交变电场与太阳风、电离层的扰动以 及雷雨放电有关，称为大地电磁场。 天然稳定电场与电子导电矿体的电化学作用，地下水中电离子的扩散或过滤作用有 关，一般称为自然电场。 一般说来，能够形成自然电场的物理、化学作用可以概括如下： 1发生在电子导体（硫化矿体等）和溶液接触面上的氧化还原作用； 2地下水的渗流和过滤作用； 3矿化溶液的离子在岩石交界面上的扩散和岩石骨架对离子的吸附作用。 以上三种作用形成矿体的氧化还原电场、过滤电场和接触扩散电场。这三种电场就 是自然电场的主要组成部分。 2、自然电场法有哪几种野外观测方法？ 1电位观测法 工作时将测量电极 电位观测法 工作时将测量电极N作为固定电极置于基点上，另一测量电极作为固定电极置于基点上，另一测量电极M作为活动电极沿测线逐点观测各测点相对于基点的电位 差值。这个差值就是测点相对于基点（正常场）的电位值。电位观测法测量简单，但当测量电极间距离比较大时，干 扰水平也增加，所以此法适用于干扰较小的地区。 作为活动电极沿测线逐点观测各测点相对于基点的电位 差值。这个差值就是测点相对于基点（正常场）的电位值。电位观测法测量简单，但当测量电极间距离比较大时，干 扰水平也增加，所以此法适用于干扰较小的地区。 2电位梯度观测法 如图 电位梯度观测法 如图3.33所示，将测量电极所示，将测量电极M、N置于同一测线的两相邻测点上，保持其相对位置和间距不变，沿测线逐点移动，观测 各相邻测点间的电位差 置于同一测线的两相邻测点上，保持其相对位置和间距不变，沿测线逐点移动，观测 各相邻测点间的电位差UMN，便可求得，便可求得M、N中点处的电位梯度值中点处的电位梯度值UMN/MN。 3、试绘出下列三种地电断面上的自然电场电位剖面曲线： （1）金属硫化物矿体； （2）水库漏水点； （3）河水补给地下水。 4、何谓理想导体？理想导体的充电电场有什么特点？非理想导体的充 电电场与理想导体的充电电场有什么差异？ 电阻率为零的导电体称为理想导体。当理想导体位于一般导电介质中时，向其上任意一点供电（或称“充电”） 后，电流便遍及整个理想导体，然后垂直于导体表面流向周围介质。电流在理想导体内流过时，不产生电位降， 导体内电位处处相等，故又称理想导体为等位体。 非理想导体充电后导体内将有电位降。其充电电场的分布特征除与充电体的形状、大小、产状和埋深有关外， 还与充电点的位置有关。 电阻率为零的导电体称为理想导体。当理想导体位于一般导电介质中时，向其上任意一点供电（或称“充电”） 后，电流便遍及整个理想导体，然后垂直于导体表面流向周围介质。电流在理想导体内流过时，不产生电位降， 导体内电位处处相等，故又称理想导体为等位体。 非理想导体充电后导体内将有电位降。其充电电场的分布特征除与充电体的形状、大小、产状和埋深有关外， 还与充电点的位置有关。 5、如何用充电法判断地下水的流速、流向？ 6、如何用充电法判断良导矿体的分布范围及其产状？ 第三章 激发极化法 1、解释下列几对名词，并说明每对名词的异同点： （1）电极电位与超电压； （2）面极化与体极化； （3）极化率与频散率； （4）电阻率与等效电阻率。 电子导体或离子导体在围岩溶液中，其界面上产生封闭均匀的偶电层。偶电层间 的电位差称为电极电位 有激发电流流过时，在电场作用下电荷将重新分布，使原来的偶电层发生变化。 固体和溶液接触面上变化了的偶电层的电位跳跃值减去原先的电极电位值称为 “超电压”。 “面极化”，激发极化发生在极化体与围岩溶液的界面上。如致密的金属矿或石 墨矿等均属此类。“体极化”，极化单元（微小的金属矿物或岩石颗粒）成体分 布于整个极化体中。如浸染状金属矿和矿化（包括石墨化）岩石以及离子导体的 激发极化都属此类。 “面极化”和“体极化”之差别只具有相对意义，因微观地看，所有激发极化都 是面极化的。 极化率直流激电中表征极化介质极化性质的参数， 频散率交流(频谱)激电中表征介质极化性质强弱的参数， 等效电阻率存在激电效应时，采用计算出的电阻率 I U K * 2、地下岩石电阻率不均匀但是极化率均匀是否会产生视极化率异 常？地形起伏是否会产生视极化率异常？为什么？ 不会产生视力极化率异常。 3、试说明用等效电阻率法计算视极化率异常的原理。写出体极化 时总场电位定解问题。 将有激电效应的总场电位与无激电效应的一次场边界条件对比，可以发现它们在 形式上完全相同。而且总场电位与一次场电位都同样满足拉普拉斯方程，故它们 的解在形式上也应完全相同。由此得出结论：将一次电位表达式中各介质的电阻 率i换成相应的等效电阻率i*，便可得到体极化总场的电位表达式。故称此法为 “等效电阻率法” * * 1 12 I U K I U K I U K U UU U U 1 * 1 、在长时间供电的情况下，极化二次场达到饱和，极化总场为稳定电流场，故其电位分 布仍然满足拉普拉斯方程。 2U =0 2、体极化场的边界条件 在体极化条件下，极化单元成体分布在极化体内。故在极化体与围岩的界面上没有电位 跃变，即极化总场电位连续。 U（1）= U（2） 由于长时间充电达到饱和时的总场，可视为稳定电流场，故在界面上总场电流密度的法向 分量应连续。即 n U n U )2( * 2 )1( * 1 11 4、试绘出下列几种情况下视极化率异常剖面曲线： （1）高极化球体上的中梯视极化率异常剖面曲线； （2）良导高极化倾斜板状体上的中梯视极化率异常剖面曲线； （3）高阻高极化倾斜板状体上的中梯视极化率异常剖面曲线； （4）高极化球体上的联合剖面视极化率异常剖面曲线； （5）良导高极化倾斜板状体上的联剖视极化率异常剖面曲线； （6）高阻高极化倾斜板状体上的联剖视极化率异常剖面曲线； 5、如何利用联合剖面视极化率异常剖面曲线的不对称性判断极化体的 产状？ 矿体倾斜方向，a,b曲线所夹面积大。 6、在一个有一定走向长度的陡立高阻高极化板状体上进行中梯激电测 量，中梯装置如何布置才可以得到比较强的激电异常？在一个有一定走 向长度的陡立低阻高极化板状体上进行中梯激电测量，中梯装置如何布 置才可以得到比较强的激电异常？为什么？ 对于低阻，平行极化体走向布线异常较强 对于高阻，垂直. 低阻板状体并行电流方向，高阻板状体垂直电流方向时，对正常电流场 的扰动强。 7、在电阻率为500m，极化率为2%的均匀大地上采用AB=1000m， MN=40m的中梯激电装置进行测量，要使U2不小于1mV，需要多大的供 电电流？ 第四章 电磁法 1、低频电磁法主要利用介质的什么电性参数差异？为什么在低频电磁法 中常常可以忽略位移电流的影响？ 导电率、表征了岩土体传导电流的能力 介电常数描述岩土体在外加电场的作用下，其中的极性分子定向排列的能力(决定了其形成位移电 流的能力 ) 。 导磁率表征了岩土在外磁场作用下其分子安培电流定向排列的能力。以磁荷观点看，也就是分子 安培电流形成的微小磁偶极子在外磁场作用下定向排列的能力。 当介质中存在电场时，介质的导电率大小决定其中的传导电流大小，介电常数大小决定其中的位 移电流大小。传导电流和位移电流的相对大小确定了导电率影响和介电常数影响的相对重要性。传 导电流和位移电流的比值 m 称为介质的电磁系数 在电磁感应法中，应用的电磁场频率f 一般低于105Hz，大多数岩土的电阻率一般低于104.m，而r 值一般为 n10的数量级，因此，一般都有，在这种情况下，可以忽略位移电流的影响，岩 土的导电性主要由其电阻率决定。 10 10 8 . 11 r fi m E E 1m 2 、趋肤深度刻画谐变电磁场的什么特性？电磁场传播时，场强的衰减和 传播速度各受哪些因素影响？请计算在的介质中， 频率为100Hz的电磁场的传播速度，波长和趋肤深度。 电磁场的振幅随传播距离呈指数衰减。电场沿轴正向传播1/b距离时，振幅衰减为1/e倍。习惯上将距离=1/b称为 电磁场的趋肤深度趋肤深度.趋肤深度大，勘探深度也大,改变频率就可以改变勘探深度 b决定电磁场的振幅随传播距离衰减的速度, 电磁波的传播速度随介质电阻率的增加而增加，随电磁场频率的增加而增加 3 、试述波阻抗的定义。如何用大地表面的波阻抗计算大地的视电阻率？ 0 100,20 r m f/503 )( 0 aztibz xx eeEE /2b fV 7 10 2 a V 2107 ff V 1 k v 4、什么叫最佳频率？什么叫临界频率？对于固定形状、大小的无 磁性体，导电性好的最佳频率应该更低还是更高？ 如果要观测磁场虚分量，在磁场虚分量取得极大值对应的频率观测是最有利的，因此，称 这个频率为最佳频率最佳频率 随着频率增加，感应二次磁场实分量逐渐增强，在某个频率，感应二次磁场实分量正好抵 消磁化二次磁场，使二次磁场实分量为零，这个频率称为临界频率临界频率 对于两个大小、形状相同、导电率不同的地质体，良导地质体对应的最佳频率较低，而高 阻地质体对应的最佳频率较高，观测二次磁场的频率特性可以为判断地质体的导电性提供 信息。 5、试述局部导体由电磁感应产生的二次磁场的时间特性。 对于固定形状、大小的两个无磁性导体，导电性较好的其时 间特性与电性较差的有何不同？ 6、试述电磁场椭圆极化的概念。电磁场发生椭圆极化的条件是什 么？描述椭圆极化的参数有哪些？它们各自与电磁场的关系是什 么？ 在大多数情况下, 某一测点的H1 和H2 在空间的取向不同且存在着相位差。由于频 率相同, 故总磁场H ( 或地中电场E ) 矢量端点随时间变化的轨迹为一椭圆, 称其为 椭圆极化场。频率相同、相位不同、空间方向也不同. 椭圆极化率椭圆极化率e:极化椭圆短轴与长轴的比值。 椭圆倾角椭圆倾角 :椭圆长轴与一次场之间的夹角 1 2 Im H H e 1 2 1 21 ReRe H H H H tg 7、有限场源的谐变电磁场是如何分区的？地表近区电磁场有 何特点？远区电磁场有何特点？ kr1的区域称为远区，又叫波区。 所谓远区，也就是离场源距离远远大于趋肤深度的区域。在该区域，地下介质对电磁 场的衰减作用已经充分显示出来，地下某一地点的电磁场中，直接从场源传播过来的 电磁场已经衰减殆尽，只剩下从空中传播到地表，再垂直入射传播到该点的电磁场。 近区电磁场特征 1、近区电磁场中均匀大地感应电流产生的二次场大大小于一次场。这意味着在频率域， 想要在近区测量包含一次场的电磁场分量来确定介质的导电性在技术上将会是非常困 难的。 2、近区二次场随半空间导电率的增强而增强。这表明在导电性良好的地区，近区电磁 场测量可望获得较强的信号，而在导电性差的地区，近区电磁场测量将较为困难。 3、近区的磁场基本上是垂直的。由于电场是水平的，这表明在导电半空间表面，电磁 场能量的传播方向大致是水平向外的。 远区电磁场特征 1、远区电磁场随半空间电阻率的增强而增强。这表明在导电性良好的地区，远区电磁 场测量将较为困难，而在导电性差的地区，远区电磁场测量可望获得较强的信号。 2、远区磁场的水平分量大大于磁场的垂直分量，远区的磁场基本上是水平的。由于电 场是水平的，这表明在导电半空间表面，电磁场能量的传播方向大致是垂直向下的。 8、地表垂直阶跃磁偶极子的时间域电磁场是如何分期的？试将时 间域早期电磁场与频率域波区电磁场进行比较；将时间域晚期电 磁场与频率域近区电磁场进行比较，看看有什么相似性。 1 4 1 5 3 2 9 2 z M E r M H ir 2 3/22 2 23/22 3 2 1() 4154 2 2 1() 4154 z iMi Err r Mi Hrr r 9 、大地电磁测深视电阻率曲线纵、横坐标是如何规定的？其曲 线有什么特点？如何根据视电阻率曲线确定二层大地第一层的厚 度？ 大地电磁测深视电阻率实测曲线也是绘制在双对数坐标纸上的，其纵坐标为视电阻率， 横坐标为电磁场周期的平方根(实际上是以纵坐标二分之一的模数确定T的模数，并标 注T的数据)。 视电阻率理论曲线的纵坐标为用第一层的电阻率归一之后的视电阻率，横坐标为 电磁场在第一层介质中的波长与第一层厚度的比值。 1 / 11/h T 1 7 1 10 2 1 1 R 根据右支渐进线与横坐标轴交点来判断 第一层厚度。 2 356 lg2lg2)lg( 1 S T 0 2 356 lg2lg2)lg( 1 h T 10 、请写出水平层状大地表面波阻抗的计算公式。 ) 1 , 2, 1( )( )( 1 11 11 nnj hikthR hikthR R R jjjjj jjjjj j n 2 11 2 1 0 1 RZ 11如何确定频率电磁测深的测量频率范围？ 最高频率应使2 例如，当第一层厚度为100m，电阻率为100时，最高频率 为25000 Hz。当第一层厚度变为10m，电阻率不变时，最 高频率为2.5106Hz。 最低频率应使最大趋肤深度大于46倍最大勘探深度。 例如，如