电法勘探复习题

1、电法勘探（简称电法）电法勘探（简称电法）是地球物理勘探方法中的一种。是地球物理勘探方法中的一种。它是以岩石、矿石的它是以岩石、矿石的导电性、电化学活动性导电性、电化学活动性(激发极化激发极化特性特性)、介电性和导磁性介电性和导磁性的差异为物质基础，使用专用的差异为物质基础，使用专用的仪器设备。观测和研究地壳周围物理场的变化和分布的仪器设备。观测和研究地壳周围物理场的变化和分布规律。进而达到解决地质问题的目的的一组地球物理勘规律。进而达到解决地质问题的目的的一组地球物理勘探方法。探方法。主要特点：主要特点：利用的场源形式多，方法变种多，能解决的利用的场源形式多，方法变种多，能解决的地质问题多，工

2、作领域（地面、航空、海洋、地下地质问题多，工作领域（地面、航空、海洋、地下)宽宽广。发展历史悠久、发展前景良好。广。发展历史悠久、发展前景良好。绪论绪论电法勘探分类：电法勘探分类：固体矿物的导电机制： 金属导体（电子导体，低阻10-6 m ） 半导体（电子导体，含杂质，电阻率变化大=10-6106 m ） 固体电解质（离子导电、电阻率高， 106 m ）孔隙水导电机制：离子导体，电阻率造岩矿物，常在1100m影响岩、矿石导电性的因素： 岩、矿石成分(胶结物和矿物颗粒)和结构(片状、针状、球形) 、含量 层状构造岩石的电阻率具有各向异性 纵向电阻率（沿层理）、横向电阻率（垂直层理） 各向异性系数

3、=SQRT(横向/纵向)，平均电阻率= SQRT(横*纵) 含水多少（孔隙度孔隙结构）和孔隙水电阻率的高、低 温度：电子导电矿石：T升， 升；离子导电岩石：T高， 低 压力：P增大，孔隙水挤出，变大；大压岩石破碎， 降低岩、矿石的电阻率：非定值，具一定变化范围；所有物性中， 变化范围最大；岩石几乎全靠孔隙水导电，仅少数靠矿物颗粒导电；三大岩类的电阻率：三大岩类的电阻率： 沉积岩沉积岩变质岩变质岩火成岩火成岩导电性导电性电阻率电阻率电法勘探概念地电断面及基本模型地电断面及基本模型视电阻率：视电阻率实质电阻率测量方法常用测量方法电阻率剖面法(电剖面法 )中间梯度法 电阻率测深法 二极装置三极装置联

4、合剖面装置对称四极装置偶极装置 物质基础：地壳中岩石、矿石的电阻率差异观测和研究对象：观测和研究对象：人工电场的变化和分布规律应用领域：应用领域：找矿和解决构造、水文、工程地质问题 环境监测等电阻率法一、电阻率法的基本概念和知识 (一)地电断面及其基本模型 地电断面：地电断面：按电阻率差异来划分的断面 地球真正的地电断面非常复杂 实用中采用简化模型：一维、二维和三维模型 地电断面基本模型：地电断面基本模型： 一维模型是广泛使用的模型： 不均匀的大地断面用水平均匀断面代换 在水平均匀断面内，电阻率仅是深度Z的函数视电阻率： 在地下岩石电性分布不均匀(有两种或两种以上导电性不同的岩石或矿石)或地表

5、起伏不平的情况下，若仍按测定均匀水平大地电阻率的方法和计算公式求得的电阻率称之为视电阻率，以符号s表示与电阻率量纲相同视电阻率不是地下某一种岩石的真电阻率，而是电场作用范围内地下电性不均匀体的综合反映。s值与地下不同导电性岩石(或矿体)的分布状况（厚度、埋深、形状等）有关，与装置与装置类型、大小类型、大小、装置相对于电性不均匀体的、装置相对于电性不均匀体的位置位置及及地形地形有关有关(二)视电阻率的概念及电阻率法的实质视电阻率的性质 视电阻率的变化本质上反映了电性不均匀岩石中电场分视电阻率的变化本质上反映了电性不均匀岩石中电场分布特性的变化布特性的变化视电阻率异常不受正常电流场分布不均匀的影响

6、，视电阻率异常不受正常电流场分布不均匀的影响， s曲曲线比电位或场强曲线能更好地揭示地下不均匀体的赋存情线比电位或场强曲线能更好地揭示地下不均匀体的赋存情况。况。视电阻率是地下多种电性不同岩石对电流场分布作用结视电阻率是地下多种电性不同岩石对电流场分布作用结果的综合反映。果的综合反映。视电阻率与电性不均匀体的分布状况及真电阻率值有关，视电阻率与电性不均匀体的分布状况及真电阻率值有关，与供入地下的电流强度大小无关。与供入地下的电流强度大小无关。地形会改变地面电流场分布进而影响电阻率法的观测结地形会改变地面电流场分布进而影响电阻率法的观测结果，是解释中常见的、不可忽视的干扰因素。果，是解释中常见的

7、、不可忽视的干扰因素。视电阻率不受视电阻率不受供电电流强度供电电流强度的变化，仅仅取决与的变化，仅仅取决与测量电极间测量电极间电流密度电流密度和和介质真实电阻率介质真实电阻率的变化。的变化。常用测量方法电阻率剖面法(电剖面法 )二极装置三极装置联合剖面装置对称四极装置偶极装置 装置形式(电极排列方式)和大小不变，整体沿测线移动。剖面曲线是地下一定深度内沿观测剖面水平方向地电断面特征的反映 中间梯度法 AB固定在很远处，MN在AB中段1/3范围观测s曲线反映了地电断面沿水平方向的分布情况 电阻率测深法 保持MN位置固定，增大供电电极距，逐次观测。s随供电电极距变化的电测深曲线反映了地下不同电性的

8、岩层随深度的分布情况 常用测量方法根据以上讨论可以得出以下结论： 在地表由A、B供电时，大部分电流集中于AB附近。AB一定时，在地表观测电场只能反映一定深度的不均匀体； 欲增加勘探深度，必须加大供电电极距，使更多的电流流入深处。 在AB连线之间，以中点的电流分布最深，电场最均匀，勘探深度最大。因此，以中点观测最佳，可以以最小的电极距达到最大的勘探深度。最佳勘探深度：h=AB/2勘探体积：长AB、宽AB/2、高AB/2AB/2AB/2BNMA1.MNUMNU电测深法实质电测深法实质： 改变供电电极距改变供电电极距控制测量深度控制测量深度 由浅入深测量，由浅入深测量，获得获得测点处测点处垂向上垂向

9、上电阻率变化电阻率变化 沿测线定性和定量解释沿测线定性和定量解释获得各测线地电断面资料；获得各测线地电断面资料； 全区测线综合分析全区测线综合分析获得水平、垂直各向变化综合资料获得水平、垂直各向变化综合资料第二章 电测深法性质性质二层曲线上升或下降最陡二层曲线上升或下降最陡段段( (即过拐点切线即过拐点切线) )的斜率为的斜率为 1212 的函数。的函数。所有所有G G型曲线型曲线过拐点之切线过拐点之切线皆通过第一层特征点皆通过第一层特征点 O O1 1(h(h1 1， 1 1) )。 2 2 的的G G型曲线尾段渐近型曲线尾段渐近线是与横坐标轴呈线是与横坐标轴呈4545交角交角的一条倾斜直线

10、的一条倾斜直线 不同类型的电测深曲线不同类型的电测深曲线 第四系含水砂砾石层在电测深曲线上的反映有时为第四系含水砂砾石层在电测深曲线上的反映有时为低阻层有时为高阻层，具体则由勘探区的水文地质条低阻层有时为高阻层，具体则由勘探区的水文地质条件以及含水层与上、下岩层电阻的相对差异所决定。件以及含水层与上、下岩层电阻的相对差异所决定。BM NA等电位面电力线RIU4超前探测法：超前探测法：超前探测距离超前探测距离=接收电极布置距离接收电极布置距离-5电极距（米）电极距（米） =（n-1）a-5a =（n-6）a（米）（米）设计要求：设计要求：1、预报深度巷道前方、预报深度巷道前方200米距离内水文构

11、造带米距离内水文构造带2、绘制电测深超前探测工程布置图、绘制电测深超前探测工程布置图3、电极间距设计为、电极间距设计为4米米4、计算实际探测深度、供电电极数和测量电极数目、计算实际探测深度、供电电极数和测量电极数目（至少）（至少）5、计算出前三个测点对应供电电极序号和测量电极序、计算出前三个测点对应供电电极序号和测量电极序号。号。 电阻率剖面法的分类： 联合剖面法； 中间梯度法； 对称四极剖面法； 偶极剖面法； 电剖面法的应用范围 划分不同岩性陡立的接触带、岩脉； 追踪构造破碎带、地下暗河等；第三章 电剖面法ssss极距,视电阻率,上部地层电阻率下部地层，即为低阻凹陷！低阻体起伏形态与曲线相反

12、相反！（1）沿一定走向延伸的低阻带或各测线低阻正交点位置的连线一般与充水断裂破碎带、地下暗河、低阻矿(岩)脉有关。 (2)沿一定走向延伸的高阻异常带往往与高阻岩脉(墙)和连通的干溶洞分布有关。在煤矿，井下巷道、未充水的采空区也呈高阻异常带分布。 (3)沿一定走向延伸的阶梯状异常带多与高、低阻岩层接触面有关。 (4)地下溶洞、浅层不均匀砂砾石透镜体一般呈现为局部高阻或低阻异常。 地质雷达地质雷达 o NMO DMOABNMO、DMO、偏移处理、偏移处理探测深度与选用的天线的发射功率、天线频率、地探测深度与选用的天线的发射功率、天线频率、地下介质的相对介电常数、电导率相关，下介质的相对介电常数、电

13、导率相关，频率低，发频率低，发射功率大，介质电阻率高，探测深度大射功率大，介质电阻率高，探测深度大。常见地下目的物的雷达图像特征：常见地下目的物的雷达图像特征：1) 1) 地下管线地下管线 反射同相轴呈向上凸起的弧形，顶部反射振幅最强，弧形两端反射振反射同相轴呈向上凸起的弧形，顶部反射振幅最强，弧形两端反射振幅最弱，不同的材质的管线的反射波特征不同：幅最弱，不同的材质的管线的反射波特征不同：金属管金属管：介电常数大，导率率极强，衰减极大，金属管顶反射出现极性：介电常数大，导率率极强，衰减极大，金属管顶反射出现极性反转，无管底的反射信息反转，无管底的反射信息 非金属管非金属管：管顶无极性反转，有

14、可能出现管底信息，管内是否充水，其：管顶无极性反转，有可能出现管底信息，管内是否充水，其波形特征亦不同，若充水，则亦出现波形的极性反转波形特征亦不同，若充水，则亦出现波形的极性反转 管线的半径越大，反射弧的曲率半径就越大管线的半径越大，反射弧的曲率半径就越大充电法及自然电场法充电法：充电法： 是以岩石电阻率为基础的一种直流电法勘探，根是以岩石电阻率为基础的一种直流电法勘探，根据充电体与围岩电性差异，向充电体充电，使充电体据充电体与围岩电性差异，向充电体充电，使充电体变为一等位体或似等位体，研究充电体和其周围电场变为一等位体或似等位体，研究充电体和其周围电场分布特征，从而解决充电体的形状、大小和

15、产状等地分布特征，从而解决充电体的形状、大小和产状等地质问题。质问题。将与电源正极连接的供电电极将与电源正极连接的供电电极A同良导体（矿体、含水同良导体（矿体、含水层等）露头接触，层等）露头接触，接触点成为充电点接触点成为充电点。与电源负极相连。与电源负极相连的供电电极的供电电极B成为无穷远极，布置在距离充电点很远，成为无穷远极，布置在距离充电点很远，以至于它在导体附近产生的电场可以忽略不计的位置接以至于它在导体附近产生的电场可以忽略不计的位置接地。这时，整个良导体就相当于一个地。这时，整个良导体就相当于一个大供电电极大供电电极。充电法资料定性分析方法充电法资料定性分析方法 对于垂直走向的横剖

16、面上，对于垂直走向的横剖面上，电位曲线电位曲线在在充电体充电体的上部出现极大值的上部出现极大值。如果充电体顶部地表面起伏不。如果充电体顶部地表面起伏不平时，往往在矿体距地表较近的若干个点上均出现平时，往往在矿体距地表较近的若干个点上均出现极大值；极大值；电位梯度曲线电位梯度曲线对应充电点在地面投影处出对应充电点在地面投影处出现现零值点零值点，左侧左侧出现出现极大值极大值，右侧右侧出现出现极小值极小值。 当充电体是良导体时，电流流经充电体各部分将不产生当充电体是良导体时，电流流经充电体各部分将不产生明显的电位降。因此可认为导体各处电位相等，即和充电点明显的电位降。因此可认为导体各处电位相等，即和

17、充电点A处的电位相等。在围岩中，由于它的电阻率较充电体的电处的电位相等。在围岩中，由于它的电阻率较充电体的电阻率高，表现为阻率高，表现为等位线密集等位线密集，并随着远离导体其等位线形状，并随着远离导体其等位线形状发生变化，且发生变化，且等位线稀疏等位线稀疏。 远离充电体处，即使充电体有一定延伸，等位线形状会变成远离充电体处，即使充电体有一定延伸，等位线形状会变成近似于圆形近似于圆形。自然电场法自然电场法（简称（简称自电法自电法），是利用岩、矿石由于），是利用岩、矿石由于电化学电化学作用在其周围产生的作用在其周围产生的自然极化电场自然极化电场进行找矿、进行找矿、填图和解决水文地质问题的一种填图和

18、解决水文地质问题的一种被动源被动源电法勘探方电法勘探方法。法。自然电场的形成原因自然电场的形成原因氧化还原氧化还原：地下水溶液与矿石间的电化学作用：地下水溶液与矿石间的电化学作用过滤作用（吸附）过滤作用（吸附）：地下水的渗流和过滤作用。：地下水的渗流和过滤作用。接触扩散接触扩散：矿化溶液的离子在岩石交界面上的扩散：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。和岩石骨架对离子的吸附作用。山地电场山地电场也是过滤电场的一种，通常是指在山坡上的也是过滤电场的一种，通常是指在山坡上的潜水由于重力作用向山坡下渗透时，由于岩石颗粒潜水由于重力作用向山坡下渗透时，由于岩石颗粒吸吸附负离子附负离子作用形成电场。一般作用形成电场。一般高处为负高处为负，低处为正低处为正。过滤电场还常出现在河床、喀斯特溶洞和泉水活动区。过滤电场还常出现在河床、喀斯特溶洞和泉水活动区。一般情况下，含水岩层中的固体颗粒大多数具有一般情况下，含水岩层中的固体颗粒大多数具有吸附吸附负离子负离子的