电法勘探的应用

1、电法勘探的应用v电法勘探是根据岩石和矿石电学的性质来寻找矿藏和研究地质构造的一种地球物理勘探方，主要是通过过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场等手段来勘探矿脉，目前，它已经成为寻找矿产、煤田、油气藏和地下水的有效方法，近年来其应用领域又逐渐扩展到地质工程、工程勘查、环境监测等各个领域，与国民经济建设、人民社会生活的关系越来越密切。v本报告主要阐述电法勘探在寻找地下地质体（包括矿体和水资源、岩溶等）、地下隐伏断层、寻找地热资源、及城市地下管道非开挖探测中的应用。一、隐伏断层的探测 v隐伏断层是指在地表无出露,潜伏地表以下的断层。隐伏的原因可能是：切穿基岩的断层被新沉积物覆盖；断层被侵位岩体占

2、据；形成于地下深处,断层面没有切穿至地表的盲断层。一般隐伏断层要通过地质和物化探方法寻找，而直接用肉眼根本无法判断。 一、隐伏断层的探测v电法探测隐伏断层主要考虑隐伏断层的电性特征,因此探测主要分以下步骤进行: v(1) 首先要收集探测区的地质与构造资料,以对本区断层可能的表现形式及电性结构有一个大致的了解; v(2) 对测区的岩性电阻率进行标定,以便对探测剖面进行地质结构解译; v(3) 选择合适的探测方法及电极距、装置参数,以使探测能最大程度的体现可能出现的隐伏断层的异常; v(4) 合理布置测线并进行探测; 一、隐伏断层的探测v(5) 探测资料处理与解译。 v探测工作中,会有明显地电阻率

3、差异的断层,如破碎带宽、活动新、含水量大的断层及断层两侧有明显电阻率差异的断层,其在高密度、联剖及其他装置方式中均有清晰显示;而有些有干扰的测试断面,在一种探测方式中由于干扰异常使断层显示不清,但在另一探测方式中干扰能被压制使断层能有明显表现;有些情况则是干扰造成的断层假象,这些都需要用多种方式综合判定。 二、寻找地下地质体（包括矿体和水资源、岩溶等） v1.电法寻找地下水v寻找地下水是电法勘探最有优势且效果最好的应用领域，因为地下岩石的电阻率较水的电阻率要大得多，所以有水的地下岩石视电阻率剖面异常会十分明显。主要应用的方法有：高密度电阻率法、激发极化法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法和地质

4、雷达等。v电法勘探方法在水文和工程地质勘探领域有着广泛的应用, 归结起来有以下几方面: v(1) 高密度电法由于其高效率, 深探测和精确的地电剖面成像, 成为水文和工程地质勘查中最有效的方法。考虑到该方法分辨率不高, 在具体的应用中可以结合其他电法勘探、电测井等方法, 达到精细地质解释的目的。 v(2) 在水文勘探中, 激发极化法和可控源音频大地电磁法是首选的电法勘探方法, 如果将激发极化法和高密度电法结合起来寻找地下水资源, 效果会更好。 v(3) 瞬变电磁法在水文地质和工程地质勘探中都有着广泛的应用, 尤其是大功率瞬变电磁仪不仅可以在深部地质勘探中发挥作用, 还具有较高分辨能力。如果将该方

5、法与高密度电法结合使用, 有望解决深部精细地质勘探问题。 v(4) 地质雷达主要用于各类工程地质勘探,是工程地质勘探首选的电法勘探方法。同时, 该方法可以借用地震勘探中已有的资料处理和解释技术, 使其迅速发展, 可以在更多领域发挥作用。 2、电法寻找地下岩溶构造 v实施大致步骤： v用高密度电法分别依次圈定非可溶岩区、勘察基岩断裂构造、圈定基岩浅部岩溶、落水洞。 v圈定非可溶岩区主要是利用前人在此地区已经做过地质工作所得到的地质资料来划分区域，减小工作区范围。进一步提高区域范围的精度则是用高密度电法温纳装置来绘制断面图确定。 v第二步圈定基岩断裂构造则是用联合剖面法测量，v得到如下图像： v结

6、合钻探结果显示，联剖曲线反映的可溶岩与非可溶岩的界线是准确的。联剖曲线与高密度电法断面反映的地层电性变化情况基本吻合, ZK1 孔未见断裂与岩溶应是对联剖异常深度估算偏浅所致, 较深部位有岩溶发育。通过对比两种方法测量效果, 显见高密度电法小点距、高密度、断面数据量大的特点使其能较准确地反映地下电性异常体的纵、横向展布位置与形态。v第三步圈定基岩浅部岩溶、落水洞运用高密度电法温纳装置对侧线桩号分别绘制断面图。v从上例可以看出，高密度电法最大的特点是数据采集密度大, 所以能较准确反映基岩埋深并能较直观地反映岩溶、断裂等地下电性异常体的形态; 高密度电法还具有自动化程度高, 数据采集完成后可在现场

7、给出初步结果, 工作效率高。 三、电法寻找地热资源 v电法勘探是勘查地下热水的一种比较简便的方法，近年来应用范围逐渐扩大，主要用于探测地下热水的成因和来源、分布范围及地质断裂构造的具体位置等。此处简要介绍可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）找地热资源的效果。 vCSAMT 法勘探水资源工作效率高，勘探深度大，勘探环境适应范围宽，在研究地下热水方面优势明显。地下热水为地热的重要来源，利用 CSAMT 方法勘查地下热水为主的地热资源可以圈定赋水区域以及查清热源或导热通道。CSAMT 方法对低阻异常体有很强的敏感性，通过分析 CSAMT 断面图、拟断面等资料就能够精确划定地下水赋存部位、规模及其连

8、通性。但值得注意的是根据可控源音频大地电磁测深资料反演获得的电阻率模型只是地层电性特征综合效应的反映。电性层的电阻率变化与地层界线之间不存在一个完全的对应关系。因此，在没有钻孔资料作标定的情况下，仅依靠电法资料就进行地层划分，可能会造成较大误差，甚至是错误。所以想要高精度的探测，还需结合钻探等资料，此外反演模型的选择也十分重要。 四、电法在城市地下管道非开挖无损检测中的应用 v当今随着城市的不断开发与建设, 城市管道的铺设工程也日益增多。采用非开挖技术可以克服人工开挖铺设管道造成的费时、费力又阻塞交通的缺点, 从而得到低能、环保、降耗的效果, 因此非开挖铺设城市管道技术在市政工程建设中得到了越

9、来越多的应用。然而在城市改建、扩建工程中不可避免地存在地下障碍物, 要使非开挖铺设管道能顺利铺设到位, 必须清楚管道穿越地段地层的岩性及厚度, 使管道穿越地段地层的岩性及障碍物一目了然。并能根据测量出各层岩性的深度与厚度及障碍物的大小, 制定科学的铺设方法, 使用高密度电法这一技术手段能有效的解决这方面的难题。 v工作装置的选择 v高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。在现场测量时, 它只需要在预先选定的测线和测点上, 将全部电极设置在一定间隔的测点上, 然后通过特制的电极转换装置根据需要将这些电极组合成指定的电极装置和电极距, 快速完成多种电极装置和多电极距在观测剖面的多个测点上的电阻率法

10、观测。再配上相应的数据处理、成图和解释软件, 便可以及时完成给定的地质勘查任务。其中, 高密度电法勘探施贝装置排列, 最小间隔系数n(M IN ) = 1, 最大间隔系数n(MAX ) = 16。 v 极距的选择 v极距的选择应视施工目的的要求及被测对象的规模、埋深及电性来选定, 一般采用四极对称的电测深方法, 极距在0. 5 1. 0 m 范围内,视具体合同作业要求来定，以确保探测到薄层岩层及地下较小的障碍物。 v资料处理 v野外实测的数据经编辑、调整后, 进一步对曲线或绘图单元进行圆滑处理, 以达到消除干扰、突出异常、提高解释精度之目的。实测数据处理后可获得高密度电法视电阻率断面图。通过对

11、比分析掌握管道穿越地段的视电阻率变化特征及不同电阻率介质层的分布形态, 进而判别管道穿越地段是否有障碍物或其它不良结构现象的存在。当管道穿越地段的岩性均匀, 无不良结构现象存在时, 视电阻率等值线有规律的均匀分布, 近水平层状。当管道穿越地段的岩性无上述类型存在时则视电阻率等值线将发生变化, 表现为成层性差, 梯度变化大, 出现高阻或低阻闭合圈等异常形态。 v后续工作 v通过绘制视电阻率断面图，得到管道穿越地段地层的岩性及厚度, 使管道穿越地段地层的岩性及障碍物一目了然。并能根据测量出各层岩性的深度与厚度及障碍物的大小。再结合之后的一系列工程结构力学上的计算，包括偏心距、承载力等，就可以比较准确的实施地下管线的改建、扩建了。 小结v从以上内容可以知道，电法在很多领域都有其一技之长，上面的应用只是其典型应用的一部分，其他还有诸如判定流体运动方向以便知道污染源位置，甚至在探测地球内部问题和地震预报方面（震电效应与压电效应）都有文章可以做。然而，电法如今虽然得到了比较充分的应用，但在其部分方法技术已经比较成熟的情况下却对该方法的基本原理了解的并不透彻，即用某个电学方法可以效果比较好的来解决一类实际问题，但对于为什么可以这么做，这么做的原理机制却不了了之。尤其是当下的中国电法勘探业界内的人都过于重应用、轻理论，就