地球物理勘探概論：第四章-電法勘探課件(PPT 99頁)

1、第四章 電法勘探 電法勘探是以巖(礦)石之間的電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究天然及人工電場或電磁場的分布特點和變化規(guī)律，來查明地下地質(zhì)構(gòu)造或?qū)ふ业V產(chǎn)資源的一類地球物理勘探方法。在電法勘探中利用的有巖礦石的導(dǎo)電性、極化性、介電性及導(dǎo)磁性等。電法勘探不僅利用地下天然存在的電場或電磁場，還能通過人工方法在地下建立電場或電磁場。第1頁，共99頁。電法的分類 電法勘探的種類很多，可對其進行分類： 一、按觀測的場所分：航空電法、地面電法、海洋電法、地下或井中電法； 二、按地質(zhì)目標體分：金屬電法、石油電法、煤田電法、水（文）工（程）電法； 三、按使用和觀測電磁場的時間特性分：直流電法、交流電法、過渡過程場法

2、（瞬變）； 直到目前為止，還沒有一個公認的和統(tǒng)一的分類方案，因為各種電法之間，既有不同的方面，又有相同的方面，因此很難作出一個標準化的固定分類方案。根據(jù)本專業(yè)當(dāng)前電法的發(fā)展現(xiàn)狀，可將其簡化的分為兩大類：第2頁，共99頁。（1）傳導(dǎo)類電法勘探以利用地中的傳導(dǎo)電流（交流的或直流的；天然的或人工的）為主，利用巖礦石的導(dǎo)電性、激電性、導(dǎo)磁性。目前主要有五種方法： 中間梯度法； 電測剖面法； 電測深法； 充電法； 自然電場法； 激發(fā)極化法；（2）感應(yīng)類電法勘探 以利用地中渦旋感應(yīng)電流為主。電磁法的類型比較多，不下幾十種，類型多的原因如下:第3頁，共99頁。 場源的種類多：建立一次場的場源，可分為人工場源

3、和天然場源兩大類。 人工場源： （1）連續(xù)波場或諧變場（低于數(shù)萬赫茲）：連續(xù)波場可分為回線場、動源偶極場、半定源偶極場和長導(dǎo)線場，偶極場又有近區(qū)（感應(yīng)區(qū)）和遠區(qū)（波區(qū)）之分； （2）瞬變脈沖場：瞬變脈沖場也有回線場和偶極場； （3）輻射場：輻射場主要按波段分，目前已利用的有長波電臺的輻射場；頻率范圍為10k400k，地下井中透視的發(fā)射場，頻率范圍在1.5200Mhz以及雷達波。 天然場源：天然音頻磁場和大地電磁場。第4頁，共99頁。 觀測方法的多樣性第5頁，共99頁。觀測的空間范圍大： 空中 地面 井中第6頁，共99頁。尋找金屬及非金屬礦產(chǎn)，還可以進行地質(zhì)填圖，查明地下地質(zhì)構(gòu)造、尋找油氣田、煤

4、田和地下水等。此外，電法勘探還用于地殼及上地幔的研究之中。 近年來，一些建立在電法勘探基本原理基礎(chǔ)之上的新方法如管線探測、探地雷達等廣泛用于城市工程勘查，它們在管線勘查、路基、高層建筑地基及大型水電站、水庫壩基勘查方面發(fā)揮了重要作用。 各種電法勘探方法是適應(yīng)不同地質(zhì)任務(wù)的需要而發(fā)展起來的。它們廣泛地應(yīng)用于各種地質(zhì)工作中，不僅可以第7頁，共99頁。電阻率法是傳導(dǎo)類電法勘探方法之一。 它建立在地殼中各種巖(礦)石之間具有導(dǎo)電性差異的基礎(chǔ)上，通過觀測和研究與這些差異有關(guān)的天然電場或人工電場的分布規(guī)律，達到查明地下地質(zhì)構(gòu)造或?qū)ふ业V產(chǎn)資源之目的。4.1 電阻率法一、理論基礎(chǔ)電場與電位 j（電流密度）=I

5、/2r2 E（電場強度）= I/2r2 U（電位）= I/2r 第8頁，共99頁。地面水平，地下為均勻、無限、各向同性介質(zhì)。 ABNM均勻大地則地表任意兩測量電極M和N的 電位U的表達式為: 第9頁，共99頁。 式中AM、AN、BM、BN分別為供電電極A、B與測量電極M、N之間的距離。將上兩式相減可得M、N兩點間的電位差： 式中K稱為電極排列系數(shù)(或裝置系數(shù))，其單位為米，是一個僅與各電極間空間位置有關(guān)的量。第10頁，共99頁。2. 真電阻率和視電阻率地面水平，地下為均勻、無限、各向同性介質(zhì)。 均勻大地大地電阻率的應(yīng)用條件 實際工作中常常不能滿足這些條件，地形往往起伏不平，地下介質(zhì)也不均勻，各

6、種巖石相互重疊，斷層裂隙縱橫交錯，或者有礦體充填其中。 當(dāng)電場控制范圍內(nèi)僅有一種巖石并且它的導(dǎo)電性是均勻時候測得的電阻率就是巖石的真電阻率。 第11頁，共99頁。A(+I)B(-I)X(a)(b)地電斷面 ？電阻率不均勻時地下電流分布示意圖 例如 在自然界中，地下地質(zhì)情況是復(fù)雜的，各種不同巖(礦)石分布是不均勻的。在電法勘探中，常把按電阻率劃分的地質(zhì)斷面稱為地電斷面。M NV第12頁，共99頁。 影響視電阻率的因素有： 在實際情況下，測量電場控制范圍內(nèi)各種巖石綜合影響結(jié)果而得到的電阻率稱為視電阻率。（1）電場作用范圍內(nèi)地電斷面本身的電阻率分布，如斷面中各地層或地質(zhì)體的電阻率、形狀、規(guī)模、厚度、

7、埋深等；（2）電極裝置的類型、電極距的大小、測點位置、電場有效作用范圍等。第13頁，共99頁。3.電阻率法的物理實質(zhì)地下電阻率為均勻的介質(zhì)電阻率均勻介質(zhì)中存在一個高阻體電阻率均勻介質(zhì)中存在一個低阻體第14頁，共99頁。二、電剖面法 人工建立地下穩(wěn)定直流或脈動電場，采用不變的供電極距，使整個或部分裝置沿觀測剖面移動，逐點測量視電阻率的值。電剖面法所了解的是沿剖面方向地下某一深度范圍內(nèi)不同電性物質(zhì)的分布情況。 由于供電電極及測量電極排列方式不同第15頁，共99頁。第16頁，共99頁。聯(lián)合剖面法裝置形式 該方法為兩個三極（AMN和MNB）排列的聯(lián)合 。工作中A、M、N、B沿測線一起移動，并保持極距不

8、變，MN的中點O為測點位置。在每個測點上利用換向開關(guān)K切換，可分別測出兩個三極排列的V和 I，因此，聯(lián)合剖面法的剖面圖上有兩條視電阻率曲線AO=BO3h; AOL+l（L和l分別為脈狀體的走向長度和下延長度之半）； MN=1/31/5A0第17頁，共99頁。聯(lián)合剖面曲線分析 主要用于尋找產(chǎn)狀陡傾的或脈狀低阻體或斷裂破碎帶。在直立良導(dǎo)薄脈頂部上方，sA和sB曲線相交，且交點左側(cè)sAsB，右側(cè)sAsB，此交點為聯(lián)合剖面曲線的“正交點”。 第18頁，共99頁。在傾斜礦脈上，聯(lián)剖曲線仍出現(xiàn)正交點，但交點位置稍移向傾斜一側(cè)，并且曲線不對稱。在礦脈傾斜的一側(cè)，隨著傾角變小，曲線變緩，分異性變差。一般來講，

9、對一定埋深和一定大小的良導(dǎo)礦脈而言,當(dāng)電極距AO很小時，隨AO的增大，異常明顯增大，曲線歧離帶越明顯，但當(dāng)AO增大到一定程度后，異常不再增加，反而開始下降，當(dāng)AO很大時，異常將趨于零，兩條曲線基本重合，更沒有歧離帶可言。AO小AO中AO大=0=30=60=90第19頁，共99頁。 在高阻巖脈上，交點處呈現(xiàn)高阻，反交點兩側(cè)附近，曲線呈兩翼緊閉的形狀； 地形起伏對聯(lián)剖的影響較為嚴重，可以在山脊地形上出現(xiàn)低阻反交點；而在山谷地形上出現(xiàn)高阻正交點，在資料解釋時，一定注意。山脊山谷第20頁，共99頁。不同極距s對比曲線同構(gòu)造傾向的關(guān)系示意圖第21頁，共99頁。 “一線布置，多線觀測”電極裝置主要用于尋找

10、產(chǎn)狀陡傾的高阻薄脈，通過低阻薄脈時，異常不明顯。中間梯度法 第22頁，共99頁。 我國東北某鉛鋅礦區(qū)使用中間梯度法所得的s剖面平面圖。該區(qū)鉛鋅礦產(chǎn)在傾角接近70的高阻石英脈中。圖中兩條連續(xù)的s高峰值帶由含礦石英脈引起。右邊1號礦脈是已知的，左邊2號礦脈是根據(jù)中間梯度法的s曲線形態(tài)，與1號礦脈的s曲線對比而圈定的。第23頁，共99頁。三、電測深法 電測深法適宜于劃分水平的或傾角不大(20)的巖層，在電性層數(shù)目較少的情況下，可進行定量解釋。1概述電測深法是探測電性不同的巖層沿垂向分布情況的電阻率方法。該方法采用在同一測點上多次加大供電極距的方式，逐次測量視電阻率s的變化。第24頁，共99頁。電測深

11、工作原理圖第25頁，共99頁。2. 電測深曲線類型2相對1為無限大，二層曲線尾部呈斜線上升，在對數(shù)坐標上，其漸近線與橫軸成45相交。二層斷面12 為D型曲線第26頁，共99頁。三層斷面A型 對應(yīng)于1223的三層斷面K型 對應(yīng)于13的三層斷面H型 對應(yīng)于123的地電斷面 第27頁，共99頁。多層斷面由四個電性層組成的地電斷面，按相鄰各層電阻率之間的組合關(guān)系，其測深曲線可以有八種類型。每種類型的電測深曲線用兩個字母表示。第28頁，共99頁。四、高密度電阻率法 它采用了多電極高密度一次布極并實現(xiàn)了跑極和數(shù)據(jù)采集的自動化，因此相對常規(guī)電阻率法來說，它具有許多優(yōu)點：(1)由于電極的布設(shè)是一次完成的，測量

12、過程中無須跑極，因此可防止因電極移動而引起的故障和干擾；(2)一條觀測剖面上，通過電極變換和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可獲得多種裝置的斷面等值線圖；(3)可進行資料的現(xiàn)場實時處理與成圖解釋；(4)成本低，效率高。 20世紀80年代初由日本學(xué)者提出，經(jīng)國內(nèi)對方法、儀器的研制開發(fā)與生產(chǎn)，很快在水、工、環(huán)等領(lǐng)域中得到了推廣。 第29頁，共99頁。第30頁，共99頁。1. 高密度電阻率法的觀測系統(tǒng)三電位觀測系統(tǒng)雙邊三極觀測系統(tǒng)第31頁，共99頁。儀器及實際應(yīng)用儀器設(shè)備 為實現(xiàn)跑極和數(shù)據(jù)采集自動化，除測量主機和電極外，還需要配有多道電極轉(zhuǎn)換器、多心電纜和微處理機。應(yīng)用實例第32頁，共99頁。4.2 充電法和自然電場法一、

13、充電法 在普查和評價金屬礦中，經(jīng)常遇到這樣的問題：對一些礦體露頭（天然的或人工的）作出遠景評價，大致圈定礦體的走向長度，了解傾斜方向、埋藏深度等；對于兩個礦體露頭，要解決深部是否連接；此外已知礦體周圍是否有盲礦體等。充電法是解決以上問題的較好方法。第33頁，共99頁。 與電源正極的供電電極A同良導(dǎo)體露頭接觸，接觸點稱為充電點。與電源負極供電電極B布置在充電點遠處，整個良導(dǎo)體就相當(dāng)于一個大供電電極。若0=0或0 導(dǎo)體內(nèi)部及表面各點的電位都相等，等位線在導(dǎo)體邊緣附近最密集。遠離導(dǎo)體，電位下降逐漸減慢，等位線越來越稀等位面形狀與導(dǎo)體形狀一致 1. 基本原理 第34頁，共99頁。電位曲線對稱，導(dǎo)體頂部

14、上方獲得寬緩的極大值； 在邊緣，電位降落最快，遠離它的位置，下降逐漸平緩，趨于零； 電位梯度曲線反對稱曲線，頂部電位梯度為零；正負極值對應(yīng)于電位降落最快的充電導(dǎo)體邊緣；等電位線導(dǎo)體形狀和分布情況剖面電位曲線、電位梯度曲線導(dǎo)體的頂部和邊界位置第35頁，共99頁。不等位充電導(dǎo)體的模型實驗曲線 充電導(dǎo)體不為等位體：電位極大值點在充電點附近偏向?qū)w內(nèi)的一側(cè)，極大值兩側(cè)（導(dǎo)體一側(cè)緩慢下降、迅速下降）；電位梯度曲線：零點在充電點附近偏向?qū)w內(nèi)的一側(cè)第36頁，共99頁。裝置及工作方法 （1）電位觀測法 將測量電極N置于距導(dǎo)體足夠遠的某一固定基點上接地，另一測量電極M沿測線逐點移動，觀測各測點相對于固定基點N

15、的電位差值，這個差值即作為 該點電位值V。（2）電位梯度觀測法 將測量電極M、N置于同一測線的兩相鄰測點上，保持其相對位置和間距不變，沿測線逐點移動，觀測各相鄰測點間的電位差，便可算出M、N中點處的電位梯度值/MN。第37頁，共99頁。 充電法的主要成果圖件有：電位剖面圖、電位剖面平面圖、電位等值線平面圖；電位梯度剖面圖、電位梯度剖面平面圖等。充電法資料的解釋（1）電位等值線平面圖 等位線的形狀、密集度導(dǎo)體在地面上的投影形狀和走向，初步圈定邊界； 等位線的不對稱性導(dǎo)體的傾向，一般為等位線較稀的一側(cè)第38頁，共99頁。（2）電位梯度曲線 梯度曲線對稱，曲線零值點位置反映了充電導(dǎo)體的頂部位置，極值

16、點位置大致是導(dǎo)體的邊界。 若梯度曲線不對稱，則導(dǎo)體向兩個極值中幅度較小且平緩的一方傾斜。 對電位梯度剖面平面圖，可由零值點的連線判定導(dǎo)體的走向，由各剖面的極值點位置圈定導(dǎo)體的大致位置。第39頁，共99頁。充電法的應(yīng)用 良導(dǎo)性金屬礦床、無煙煤、石墨，以及解決水文、工程地質(zhì)問題某硫化銅鎳礦體上充電法等位線平面圖及地質(zhì)剖面（東傾）電位梯度曲線及推斷結(jié)果第40頁，共99頁。二、自然電場法 在自然條件下，無須向地下供電，地面任意兩點間總能觀測到一定大小的電位差，稱為自然電場。常見自然電場有兩類：一類是呈區(qū)域性分布的不穩(wěn)定電場，稱為大地電磁場，其分布特點與地殼表層構(gòu)造有關(guān)。自然電場的成因(1)電子導(dǎo)體與圍

17、巖溶液間的 電化學(xué)作用另一類是分布范圍限于局部地區(qū)的穩(wěn)定電場，它的存在往往與某些金屬礦床或地下水運動有關(guān)。第41頁，共99頁。(2)巖石中地下水運移的電動效應(yīng)(3)巖石中不同濃度溶液的濃度不盡相同，當(dāng)不同濃度的兩種水溶液接觸時，會產(chǎn)生離子擴散現(xiàn)象。2. 自然電場法的裝備及工作方法不需要電源和供電電極，使用不極化電極減小兩電極間的極差。 測量電極N位于測區(qū)邊緣為電位基點。電極M沿測線逐點觀測相對于N的電位差值。觀測數(shù)據(jù)可繪制自然電位剖面圖，平面等值線圖。第42頁，共99頁。3. 自然電場法的應(yīng)用及實例主要用于勘查埋藏不深的金屬硫化物礦床和部分金屬氧化物礦床，尋找石墨和無煙煤，確定斷層位置，以及解

18、決尋找含水破碎帶，確定地下水流向等水文地質(zhì)問題。青海某銅礦區(qū)自電、地質(zhì)綜合剖面圖第43頁，共99頁。4.3 激發(fā)極化法 以地下巖、礦石在人工電場作用下發(fā)生的物理和電化學(xué)效應(yīng)(激發(fā)極化效應(yīng))的差異為基礎(chǔ)的一種電法勘探方法。直流(時間域)激發(fā)極化法和交流(頻率域)激發(fā)極化法兩種。 激發(fā)極化法優(yōu)點：發(fā)現(xiàn)致密狀金屬礦體，尋找其它電法難以發(fā)現(xiàn)的浸染狀礦體；根據(jù)異常的明顯程度，區(qū)分異常是電子導(dǎo)體還是離子導(dǎo)體引起；受地形的影響較其它方法小。 激發(fā)極化法存在問題：不易區(qū)分有工業(yè)意義的礦異常與無工業(yè)價值的黃鐵礦化、磁鐵礦化、以及炭質(zhì)巖層、石墨化巖層等引起的非礦異常；交流激發(fā)極化法還不可避免地受到電磁耦合的干擾。

19、第44頁，共99頁。一、理論基礎(chǔ) 電法工作是通過兩個供電電極向地下供電，如果保持供電電流不變，隨著供電時間的延長，測量電極M、N之間的電位差逐漸增大，最后達到某一飽和值。當(dāng)斷開供電電流時，測量電極間的電位差隨時間延續(xù)而逐漸衰減至零。在充、放電過程中產(chǎn)生的隨時間變化的附加電場現(xiàn)象稱為激發(fā)極化效應(yīng)。 第45頁，共99頁。二、巖、礦石激發(fā)極化的時間和頻率特性一次電場E1 ，V1激發(fā)極化場或二次場E2總場E E=E1+E2總場電位差 V斷電后的某一瞬間電位差V2極化率（地下介質(zhì)極化性質(zhì)均勻）視極化率（綜合影響值）第46頁，共99頁。第47頁，共99頁。 如果在交變電流激發(fā)下，根據(jù)電場隨頻率變化研究其頻

20、率域中激電效應(yīng)，稱為頻率域激電法頻散率： f1、Uf2分別表示超低頻段上的兩個頻率（低頻和高頻）供電電流所形成的總場電位差。頻散分散性第48頁，共99頁。 接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出系統(tǒng)AB輸入輸出MN接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出tIt輸入電流t輸出電位差(a)(b)(c) 時間域(c) 頻率域三、儀器裝置 及工作方法t0t1tI輸入電流t0t1V(t)輸出電位差第49頁，共99頁。第50頁，共99頁。第51頁，共99頁。裝置類型的選擇（1）中間梯度裝置 在A、B間的中間地段測量，接近水平均勻極化條件，故對各種形狀、產(chǎn)狀和相對導(dǎo)電性的極化體均可得到相當(dāng)大的異常；且異常形態(tài)較簡單，

21、易于解釋。（裝備比較笨重、電磁耦合干擾較強）（1/3-1/2AB） （2）聯(lián)合剖面裝置 sA和sB曲線配合起來作推斷解釋，能較準確確定極化體位置（根據(jù)“反交點”）和判斷極化體傾向。第52頁，共99頁。（3）對稱四極測深裝置 布置剖面性的激電測深，并繪制s等值線斷面圖，能較好地反映斷面中極化體的分布和產(chǎn)狀。對于分布范圍較大的緩傾斜層狀極化體，布置面積性激電測深，并利用s等值線斷面圖，逐個剖面追蹤和圈定極化體，可取得較好效果。（4）偶極裝置對極化體形狀和產(chǎn)狀的分辨能力較強；此外，在各種電極裝置中，這種裝置的電磁耦合干擾最小。 偶極裝置的缺點是：異常形狀較復(fù)雜，常需用多個偶極間隔系數(shù)作測量，繪出擬斷

22、面圖，異常才好解釋；供電電流較大；此外，在野外工作中，需要逐點移動供電電極A、B。這些都使偶極裝置的生產(chǎn)效率較低和成本較高。第53頁，共99頁。三、激化體的激電異常良導(dǎo)高極化球體上的E2x，s，s曲線不同傾角銅板上中間梯度裝置曲線中間梯度裝置的激電異常第54頁，共99頁。聯(lián)合剖面裝置：該裝置主要用來確定極化體頂部的位置。直立礦脈頂部出現(xiàn)反交點，且 與 曲線基本對稱。傾斜礦脈上仍有反交點，反交點的位置不在礦脈頂部，而是向傾斜方向偏移， 與 兩支曲線的極大值不等；反交點兩側(cè) 與 兩支曲線所夾面積，總以傾向一側(cè)的大，而另一側(cè)則小，這是判斷極化體傾向的重要標準。第55頁，共99頁。第56頁，共99頁。

23、三度體上的激電測深（1）AB/2為12H時，已經(jīng)有了明顯的異常。AB繼續(xù)加大很多，異常增加的很少。（2）激電測深曲線對于了解礦體頂部的埋藏深度很有幫助。（3）在球體上方測深出現(xiàn)二層曲線的事實說明，激電測深探測礦體下部的能力很弱。（4）在設(shè)計激電測深工作時，沒有必要把最大AB/2定得太大，因為：AB/2繼續(xù)加大得不到更多的信息。AB/2太大了，工作效率低。AB/2太大時電位差小，觀測精度低。AB/2的加大受感應(yīng)耦合影響會越來越大。第57頁，共99頁。四、激發(fā)極化法的應(yīng)用某銅礦床12號異常綜合剖面圖1-第四系浮土2-云母石英片巖3-硅化石墨大理巖4-變粒巖5-銅礦體6-s曲線7-s曲線第58頁，共

24、99頁。某銅礦床上的交流激電s曲線第59頁，共99頁。4.4 電磁法 以地殼中巖、礦石的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性和介電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究人工的或天然的交變電磁場的分布來尋找礦產(chǎn)資源或解決其它地質(zhì)問題的電法勘探方法。第60頁，共99頁。電磁法1、電磁法分類（1）按場源類型分a、天然場（被動源）典型的方法：大地電磁法（MT），音頻大地電磁法（AMT），甚低頻法（VLF）。b、人工場（主動源）典型的方法：人工源頻率測深（CSEM），可控源音頻大地電磁（CSAMT），瞬變電磁法（TEM）、探地雷達（ GPR ）等。c、混合場（混合源）典型的方法：高頻大地電磁測深（EH-4）。第61頁，共99頁。（2）

25、按場源特性分a、時間域電磁法(FDEM)典型的方法：瞬變電磁測深法、瞬變電磁剖面法。b、頻率域電磁法(TDEM)典型的方法：大地電磁測深法、可控源音頻大地電磁測深法、甚低頻法等。第62頁，共99頁。（3）按工作環(huán)境分a、地面電磁法（GEM）b、航空電磁法（AEM）c、海洋電磁法（MEM）d、井中電磁法（BEM）第63頁，共99頁。2、電磁方法特點a、利用的物性參數(shù)多（、）；b、測量的參數(shù)多（E、H的空間各個分量以及振幅、相位、實、虛分量等）;c、解決地質(zhì)問題的能力強；d、可不接地，因而可在沙漠、凍土及高阻屏蔽和城市等地工作；e、不受高阻層的屏蔽；f、探測深度較大。第64頁，共99頁。3、電磁方

26、法應(yīng)用領(lǐng)域a、找良導(dǎo)礦； b、地質(zhì)填圖；c、區(qū)域構(gòu)造； d、管線探測；e、城市工程勘查； f、無損檢測。g、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)等第65頁，共99頁。一、電磁法工作原理 依據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)交變電流I1供入發(fā)射線圈時，周圍建立交變磁場H1(一次場)。交變磁場穿過地下良導(dǎo)電體由于電磁感應(yīng)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流I2。I2在周圍空間建立交變磁場H2(二次場或異常場)。用接收線圈接收二次場或總場，并分析分布規(guī)律，可以達到尋找有用礦產(chǎn)或解決其它地質(zhì)問題之目的。 第66頁，共99頁。交變電流I1感應(yīng)磁場H2交變磁場H1感應(yīng)電流I2發(fā)射線圈地下良導(dǎo)體感應(yīng)電動勢接收線圈第67頁，共99頁。不接地回線法工作布置圖不接地回線

27、法原理示意圖二、頻率電磁剖面法第68頁，共99頁。廣東某磁鐵礦區(qū)綜合剖面圖 磁鐵礦位于花崗閃長巖與灰?guī)r接觸交代形成的矽卡巖帶上，礦體呈薄板狀。其中富礦磁性強，導(dǎo)電性好，貧礦導(dǎo)電性差。 觀測表明，礦體頂部有明顯的垂直振幅AZ正異常，說明礦體磁性很強。ImHy臺階處有明顯的異常，表明礦體位于高、低阻接觸帶上。 ImHx隨頻率增高而明顯衰減，說明礦體導(dǎo)電性好。第69頁，共99頁。三、瞬變電磁法 時間域電磁法(Time Domain ElectroMagnetic methods)或稱為瞬變電磁法(Transienrt ElectroMagnetic methods)，它是利用不接地回線或接地電極向地

28、下發(fā)送脈沖式一次電磁場，用線圈或接地電極觀測該脈沖電磁場感應(yīng)的地下渦流產(chǎn)生的二次電磁場的空間和時間分布，從而達到探測地下地質(zhì)體的目的一種電磁感應(yīng)法。第70頁，共99頁。根據(jù)發(fā)收排列的不同分為同點、偶極和大回線源三種。TEM剖面測量裝置第71頁，共99頁。發(fā)射電流歸一化參數(shù)：V(t)/I，單位V/A；一體機一次感應(yīng)電壓歸一化參數(shù)： V(t)/V1，無單位，加拿大Crone公司PEM系統(tǒng) 未歸一化參數(shù)： V(t)G2n,單位mv， PROTEM感應(yīng)磁場B值: nW/m2 ，澳大利亞ARTEMISTM系統(tǒng)不論觀測何種參數(shù)，一般都換算成瞬變值：d(B(t)/dt/I第72頁，共99頁。瞬變電磁法綜合剖

29、面圖第73頁，共99頁。四、大地電磁法 大地電磁測深法，簡稱MT(magnetotelluric)，是利用天然交變電磁場研究地球電性結(jié)構(gòu)的一種地球物理勘探方法。是通過觀測來自高空的電磁波在地球內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場來研究地下電性結(jié)構(gòu)的一種地球物理方法。 大地電磁測深法采用的天然場源的頻率變化范圍在 (10-4104) Hz之間，不同頻率的電磁場互相疊加在一起，形成一個非常復(fù)雜的電磁振動。第74頁，共99頁。 發(fā)展：1950年 吉洪諾夫（蘇） 1953年 卡尼亞Cagniard奠定了早期大地電磁測深的理論基礎(chǔ)。1957年 蘇聯(lián)第一臺儀器60年代：法、美、蘇、加等國進一步改進了儀器 V-5、V-8，

30、觀測Ex、 Ey、Hx、Hy、Hz，獲得視電阻率等特點：頻率低、波長長（分辨率低、精度差）、成本低、工作方便、不受高阻屏蔽、探測深度大（幾十米到百公里）應(yīng)用：主要用于區(qū)域性的大地構(gòu)造勘探、石油和天然氣的普查與勘探、地?zé)崽锏恼{(diào)查等第75頁，共99頁。野外工作方法技術(shù)布極方式 水平方向的兩對電極和兩磁傳感器(以下簡稱磁棒)分別互相垂直敷設(shè)，其方位偏差不大于1度，水平磁棒頂端距中心點8m-10m。如兩對電極和水平磁棒按正北(x)正東(Y)向布置。第76頁，共99頁。布極要求：1、測點周圍地表起伏不平，應(yīng)按實測水平距布極，極距誤差應(yīng)小于士1%2、電極接地電阻要求不大于2k3、電極應(yīng)埋入土中20 cm-

31、30 cm，保持與土壤接觸良好，兩電極埋置條件基本相同，不能埋在樹根處、流水旁、繁忙的公路邊和村莊內(nèi)，同時應(yīng)避免埋設(shè)在溝、坎邊。4、水平磁棒入土深度為30 cm,用水平儀校準保證水平;垂直磁棒入土深度為磁棒長度的1/2以上，上端用土埋實，應(yīng)保證垂直。5、電極聯(lián)線，磁棒聯(lián)線及接入儀器或前放盒的電纜均不能懸空，不能并行放置，每隔3 m-5 m需用土或石塊壓實，防止晃動。第77頁，共99頁。第78頁，共99頁。第79頁，共99頁。RxyPxy第80頁，共99頁。第81頁，共99頁。應(yīng)用領(lǐng)域：研究深部構(gòu)造，探測地殼和上地慢的電性結(jié)構(gòu)。探測盆地高阻基底起伏和埋深，劃定盆地范圍及其次級構(gòu)造單元。探測高阻層

32、(如火成巖、碳酸鹽巖、礫巖)覆蓋區(qū)的下伏構(gòu)造。探測潛伏的火成巖體。研究斷裂和推覆構(gòu)造的展布。調(diào)查地?zé)豳Y源，研究與地?zé)豳Y源有關(guān)的巖漿活動。第82頁，共99頁。應(yīng)用條件：測區(qū)內(nèi)有明顯的穩(wěn)定的電性標志層。測區(qū)內(nèi)各目的層有足夠的厚度，顯著的電性差異。測區(qū)內(nèi)電磁噪聲比較平靜，各種人文干擾不嚴重。地形開闊、起伏平坦。第83頁，共99頁。五、可控源音頻大地電磁法 CSAMT法是通過人工接地場源（電偶源或磁偶源）向地下發(fā)送不同頻率（范圍n10-1n103Hz ）的交變電流，達到探測不同埋深的地質(zhì)目標體的一種頻率域電磁測深方法。 觀測與場源平行的電場水平分量Ex和與場源正交的磁場水平分量Hy 。利用電場Ex和磁

33、場Hy計算卡尼亞阻抗電阻率s和阻抗相位。阻抗電阻率和阻抗相位聯(lián)合反演計算反演電阻率參數(shù)，利用反演電阻率進行地質(zhì)推斷解釋。第84頁，共99頁。在A點（近區(qū)），接近發(fā)射機，一般認為信號具有幾何學(xué)和電阻率的功能。響應(yīng)和研究深度與頻率無關(guān)。在過渡區(qū)（B）電和磁以及研究深度具有幾何學(xué)，電阻率和頻率的功能。 在遠區(qū)（C），大地電磁方法能被使用。區(qū)域被認為具有電阻率和頻率的功能。第85頁，共99頁。觀測方式第86頁，共99頁。工作參數(shù)收發(fā)距CSAMT遠區(qū)測量中，有限場源的使用對在平面上允許采集數(shù)據(jù)的范圍受到限制。限制平面探測范圍的因素有三個： 1）最小收發(fā)距受到進入近場的限制 2）最大收發(fā)距受到最小可探測信

34、號的限制 3）信號強度與偏離AB場源中垂線方位角的關(guān)系當(dāng)測區(qū)大地巖性參數(shù)未知時，為保證在“遠區(qū)”工作，經(jīng)驗上通常約在510km范圍內(nèi)。第87頁，共99頁。最大收發(fā)距第88頁，共99頁。探測深度 CSAMT法的勘探深度與大地電阻率和信號頻率有關(guān)并按Bostick深度公式計算。理論上，只要頻率足夠低，勘探深度可達數(shù)十公里。但實際大約在10m3Km 在技術(shù)設(shè)計中，首先要對測區(qū)內(nèi)大地平均電阻率有一個恰當(dāng)?shù)墓烙?，這個估計可根據(jù)收集或采集的巖（礦）石物性樣品的電阻率值、測井電阻率值，以及測區(qū)以往經(jīng)驗來估計，然后可根據(jù)經(jīng)驗公式初步估算所要勘查的地質(zhì)目標有效探測深度。工作參數(shù)第89頁，共99頁。最低頻率適于遠區(qū)數(shù)據(jù)適于遠區(qū)和過渡帶數(shù)據(jù)工作參數(shù)第90頁，共99頁。工作效率高勘探深度范圍大，幾十米到二三千米垂向分辨率