地球物理勘探電法電磁法課件

地球物理勘探

電法、電磁法地球物理勘探

電法、電磁法1它是以巖、礦石的電學(xué)性質(zhì)（如導(dǎo)電性）差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究與這些電性差異有關(guān)的（天然或人工）電場或電磁場分布規(guī)律來查明地下地質(zhì)構(gòu)造及有用礦產(chǎn)的一種物探方法，稱為“電法”。什么是電法勘探：它是以巖、礦石的電學(xué)性質(zhì)（如導(dǎo)電性）差異為基礎(chǔ)，通過2電法勘探的特點：可用“三多”、“兩廣”來慨括三多：導(dǎo)電性（ρ或σ）電化學(xué)活動性（η）介電性（ε）導(dǎo)磁性（μ）①可利用的物性參數(shù)多②利用場源多人工場源天然場源直流電（穩(wěn)定場）交電流（交變場）電法勘探的特點：可用“三多”、“兩廣”來慨括三多：導(dǎo)電性（ρ3傳導(dǎo)類電法勘探（直流電法）研究穩(wěn)定電流場感應(yīng)類電法勘探（交流電法）研究交變電流場電阻率法*充電法自然電場法激發(fā)極化法③方法種類多低頻電磁法頻率測深法甚低頻法電磁波法大地電磁法傳導(dǎo)類電法勘探（直流電法）研究穩(wěn)定電流場感應(yīng)類電法勘探（交流4兩廣應(yīng)用空間廣應(yīng)用范圍廣航空地面海洋井中金屬和非金屬礦油氣勘探地質(zhì)填圖水文與工程深部構(gòu)造（地殼、地幔）兩廣應(yīng)用空間廣應(yīng)用范圍廣航空金屬和非金屬礦5第一節(jié)電阻率法什么是電阻率法：電阻率法是傳導(dǎo)類電法勘探方法之一。建立在地殼中各種巖礦石具有各種導(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，從而達到查明地下構(gòu)造或者尋找有用礦產(chǎn)的目的。第一節(jié)電阻率法什么是電阻率法：6一、電阻率法的理論基礎(chǔ)（一）巖、礦石的電阻率1、電阻率基本公式Isl2、電阻率單位SI制中電阻R（Ω）長度（m）截面積（m2）電阻率ρ（Ω·m）一、電阻率法的理論基礎(chǔ)（一）巖、礦石的電阻率1、電阻率基本公73、導(dǎo)電機制（1）溶液：帶電離子（2）金屬導(dǎo)體：自由電子， 如自然銅、金、銀和石墨，電阻率低（3）半導(dǎo)體：“空穴”導(dǎo)電， 大多數(shù)金屬硫化物，金屬氧化物體，電阻率較低（4）固體電解質(zhì)：離子導(dǎo)電，絕大多數(shù)造巖礦物， 如石英、云母、方解石、長石等，電阻率高3、導(dǎo)電機制（1）溶液：帶電離子84、主要巖礦石電阻率及其變化范圍●ρ<ρ<ρ沉變火●沉積巖：

10~102Ω·m●火成巖：

102~106Ω·m●變質(zhì)巖：介于兩者之間。4、主要巖礦石電阻率及其變化范圍●ρ<ρ<9地球物理勘探電法電磁法ppt課件105、影響電阻率的主要因素（1）礦物成分、含量及結(jié)構(gòu) 金屬礦物含量↑，電阻率↓ 結(jié)構(gòu)：侵染狀>細脈狀（2）巖礦石的孔隙度、濕度 孔隙度↑，含水量↑，電阻率↓ 風化帶、破碎帶，含水量↑，電阻率↓（3）水溶液礦化度 礦化度↑，電阻率↓

5、影響電阻率的主要因素（1）礦物成分、含量及結(jié)構(gòu)

11（4）溫度 溫度T↑，溶解度↑，離子活性↑，電阻率↓ 結(jié)冰時，電阻率↑（5）壓力 壓力↑，孔隙度↓，電阻率↑ 超過壓力極限，巖石破碎，電阻率↓（6）構(gòu)造層的影響 這種層狀構(gòu)造巖石的

電阻率，則具有非各向同性，

即沿層理方向的電阻率小于

垂直沿層理方向的電阻率 ρρ12ρnρt（4）溫度ρρ12ρnρt12（二）均勻各向同性半空間點電源的電場設(shè)大地是水平的，與不導(dǎo)電的空氣接觸，介質(zhì)充滿整個地下半空間，且電阻率在介質(zhì)中處處相等，稱這樣的介質(zhì)模型為均勻各向同性半空間。即：地面ρ空氣ρ0在物理學(xué)中，恒定電場是用三個相互有聯(lián)系的物理量V（電位）、E（電場強度）和

j（電流密度）來描述的，其間的關(guān)系為：

dv=-Edr,E=j·ρ（二）均勻各向同性半空間點電源的電場設(shè)大地是水平的，13地面ρ空氣ρ0AB為了建立地下電場，總是用兩個電極（例如A、B）向地下供電。這兩個接地的電極（A、B）稱為“供電電極”。當供電電極的大小比它們與關(guān)測點的距離小得多時，可把兩個供電電極看成兩個“點”，故又將它們稱為“點電源”P地面ρ空氣ρ0AB為了建立地下電場，總是用兩個電141、一個點電源的電場地面ρ空氣ρAB→∞Mr設(shè)在地面A點向地下供電，電流強度為I，地下半空間的電阻率為ρ。地下距A為的點M處的電流密度為：電場強度為：電位為：

1、一個點電源的電場地面ρ空氣ρAB→∞Mr設(shè)在地面A15對上式兩邊積分得：當r→∞，V=0，則

C=0代入上式得對上式兩邊積分得：當r→∞，V=0，則C=0代入上162、兩個異性點電源的電場2、兩個異性點電源的電場17在任意點M處的，可按場的疊加原理知：-地下電流場在供電電極附近分布極不均勻，其值趨于無限大；而在兩極中央地段，場的分布較均勻，變化較平緩。在AB的中點，V=0，中點左邊V為正，右邊為負；AB的中點上，E出現(xiàn)極小值。在任意點M處的，可按場的疊加原理知：-地下電流場在供電電極附18（三）地下電流沿深度的分布規(guī)律A(I)B(-I)MhoLL=+jh的方向平行于地表上式表明，AB中垂線上任意一點M處j

的大小，除與I有關(guān)外，還與M點的深度（h）及電極距大小有關(guān)當h→∞，0→當h→0，（三）地下電流沿深度的分布規(guī)律A(I)B(-I)MhoLL19而在即當（或者）時，h深度的電流密度最大，該供電電極距稱為“最佳電極距”。例如：要使100m深處的電流密度最大，則AB應(yīng)大于或等于140m。而在即當（或者20（四）電阻率公式及視電阻率1、（均勻大地）電阻率公式地面ρ空氣ρABMN（四）電阻率公式及視電阻率1、（均勻大地）電阻率公式地面ρ空21M、N處的電位為：式中AM、BM、AN、BN分別A、B與M、N間的距離。上兩式相減可得M、N兩點間的電位差：則-----M、N處的電位為：式中AM、BM、AN、BN分別A、B與M、22令則均勻大地電阻率公式式中的k—稱為裝置系數(shù)（或布極常數(shù)），單位為“米”。由于地下為均勻各向同性介質(zhì)，故ρ與k、I的值無關(guān)。上面所討論的情況是在地形水平、地下僅有單一的均勻各向同性介質(zhì)。然而實際中，地下巖石的導(dǎo)電性往往是不均勻的、且地形亦不是水平的，因此有必要進一步討論非均勻條件下地中電流場分布的情況。令則232、非均勻介質(zhì)中的地下電流場及視電阻率“地電斷面”—根據(jù)地下地質(zhì)體電阻率的差異而劃分界線的斷面。（1）非均勻介質(zhì)中的地下電流場由圖可見：高阻體具有向周圍排斥電流的作用。低阻體具有向其內(nèi)部吸引電流的作用。2、非均勻介質(zhì)中的地下電流場及視電阻率“地電斷面”—根據(jù)地下24（2）視電阻率當?shù)乇聿凰交蛘叩叵码娮杪史植疾痪鶆驎r（存在兩種或者兩種以上介質(zhì)），仍然采用前述均勻介質(zhì)中的供電方式及測量方式，仍由前述的公式計算“電阻率值”，不過，這時計算出的“電阻率值”，既不是ρ1，也不是ρ2和ρ3，而是與三者都有關(guān)的一個量，稱為“視電阻率”，用符號ρs表示，即※視電阻率——在電場有效作用范圍內(nèi)各種地質(zhì)體電阻率的綜合影響值。ρ2ρ3ρ1（2）視電阻率當?shù)乇聿凰交蛘叩叵码娮杪史植疾痪鶆驎r（存在兩25（3）影響視電阻率的因素電極裝置—供電電極（A、B）及測量電極（M、N）的排列形式和移動方式①電極裝置類型及電極距的大?、跍y點相對于地質(zhì)體的位置；③電場有效作用范圍內(nèi)各種地質(zhì)體的真電阻率；④各地質(zhì)體的分布狀態(tài)（即形狀、大小、埋深及相對位置）（3）影響視電阻率的因素263、視電阻率的定性分析公式視電阻率與電流密度的關(guān)系式，即式中測量電極M、N間任意點的電流密度和介質(zhì)的真電阻率。j—為均勻各向同性介質(zhì)中M、N間的電流密度。0上式表明，ρs

與M、N間的介質(zhì)的電阻率ρMN和電流密度

jMN成正比。3、視電阻率的定性分析公式視電阻率與電流密度的關(guān)系式，即271234567ρ 剖面曲線的變化能清楚地反映出地下導(dǎo)電性不均勻體的位置及電阻率的相對高低。ρs1234567ρ 剖面曲線的變化能清楚地反映出地下導(dǎo)電性不均28地球物理勘探電法電磁法ppt課件29地球物理勘探電法電磁法ppt課件30地球物理勘探電法電磁法ppt課件31第一節(jié)電阻率法二、電阻率法的儀器和裝備由視電阻率的計算公式可知，其儀器功能就是測量出供電電流I及測量電極M、N間的電位差ΔUMN即可。除儀器外，其它裝備還有： 供電電極—鐵棒或銅棒

測量電極—銅棒、導(dǎo)線及供電電源。第一節(jié)電阻率法二、電阻率法的儀器和裝備由視32電阻率法的儀器種類很多，右圖是DZD—4多功能直流電法儀，它具有如下功能:（1）高密度電阻率法測量;（2）視電阻率法和激發(fā)極化法同時測量;（3）實時大屏幕液晶漢字顯示實測曲線;（4）信號增強技術(shù)，不僅適用于野外勘查，也適用于城市勘查。電阻率法的儀器種類很多，右圖是DZD—4多功能直流電法儀，它33電阻率法的常用電極裝置類型

在電法勘查中，為了解決不同的地質(zhì)問題，常采用不同的裝置。目前，我國常用的電阻率裝置類型有電剖面法、中間梯度法和電測深法。電阻率剖面法簡稱為電剖面法。它包括許多分支裝置：二極裝置、三極裝置、聯(lián)合剖面裝置對稱四極裝置和偶極裝置等。電阻率法的常用電極裝置類型34地球物理勘探電法電磁法ppt課件35第一節(jié)電阻率法三、電剖面法裝置特點：各電極間距離保持不變，使整個或部分裝置沿著測線移動，逐點測量視電阻率的值。所得到的ρs曲線是反映測線下某一深度范圍內(nèi)不同電性物質(zhì)沿水平方向的分布情況。電阻率法聯(lián)合剖面法中間梯度法對稱剖面法分類：偶極剖面法第一節(jié)電阻率法三、電剖面法裝置特點：各電極間距離保持不變36（一）聯(lián)合剖面法1、裝置特點及ρs公式ABC→∞MNO(I)(-I)AO=BOMO=NOOC>5AO在測量時，C極固定不動，A、M、N、B間保持距離不變，四個極沿測線同時移動，逐點進行測量，測點為M、N的中點O。每個點測量兩次，得兩個ρs值∞∞由于C極為無窮遠極，它在M、N處產(chǎn)生的電位很小，故可忽略不計，因此，聯(lián)合剖面法的電場可視為一個“點電源”的電場。（一）聯(lián)合剖面法1、裝置特點及ρs公式ABC→∞MNO(372、聯(lián)合剖面法ρs曲線特征分析討論直立低阻薄脈上聯(lián)合剖面法ρs

曲線特征：2、聯(lián)合剖面法ρs曲線特征分析討論直立低阻薄脈38由圖可見：①在直立良導(dǎo)薄脈頂部上方，與相交，且<（圍巖）；②交點左側(cè)>,交點右側(cè)<，此交點稱為聯(lián)合剖面法的“正交點”（或低阻交點）；③與曲線對稱，交點兩側(cè)，兩條曲線明顯張開。由圖可見：39當薄脈為直立高阻脈時：聯(lián)合剖面法曲線右圖。兩條曲線也有一交點，但交點左側(cè)>,交點右側(cè)<，此交點稱為聯(lián)合剖面法的“反交點”；且反交點不明顯，而且兩條曲線近于重合。當薄脈為直立高阻脈時：40當薄脈傾斜時：

曲線不對稱，交點兩側(cè)兩條曲線所圍的面積不相等。薄脈向兩條曲線所圍面積較大的一側(cè)傾斜。

當薄脈傾斜時：41在實際工作中，常采用不同極距的聯(lián)合剖面曲線交點的位移來判斷脈狀體的傾向。在實際工作中，常采用不同極距的聯(lián)合剖面曲線交點的位移423、實測曲線的分析及處理 上面所討論的是理想情況（如地形水平、圍巖電性均勻）下的聯(lián)合剖面ρs曲線的特征。 然而實際的情況是復(fù)雜的，當圍巖電性不均勻，就會引起ρMN的變化；地形起伏可引起ρMN的變化，造成ρs曲線的復(fù)雜化。如純地形起伏使得聯(lián)合剖面曲線出現(xiàn)“正交點”（山谷）或“反交點”（山脊地形），在解釋中應(yīng)引起注意。

3、實測曲線的分析及處理43地球物理勘探電法電磁法ppt課件444、應(yīng)用聯(lián)合剖面法主要用于探測產(chǎn)狀陡傾的良導(dǎo)薄脈（礦脈、斷層、含水破碎帶）及良導(dǎo)球狀礦體。4、應(yīng)用45（二）中間梯度法1、裝置特點及ρs公式：(1/2~1/3)AB(1/6)ABABMN采用四極AMNB裝置，A、B供電，M、N兩電極測量，供電電極距AB很大，MN=(1/50~1/30)AB工作時，A、B固定不動，M、N在AB中部(1/2~1/3)AB范圍內(nèi)同時移動，逐點進行測量，測點為MN的中點。（二）中間梯度法1、裝置特點及ρs公式：(1/2~1/3)A46k不是恒定的，而是逐點變化的。k不是恒定的，而是逐點變化的。47由圖可見：中間梯度法主要用來尋找陡傾的高阻薄脈（如石英脈、偉晶巖脈等）原因：在均勻場中，高阻體的屏蔽作用比較明顯，排斥電流使其匯聚于地表附近，使

jMN急劇增加，致使ρs曲線上升，形成突出的高峰。而低阻薄脈易于讓電流垂直通過，只使jMN發(fā)生很小的變化，故ρs異常不明顯。特點分析：（1）利用均勻場（2）工作效率高（一線供電，多線測量）由圖可見：原因：在均勻場中，高阻體的屏蔽作用比較明顯，排斥電48（三）對稱剖面法1、裝置形式及公式OABA'B'MNA、B、M、N四個電極排列在一條直線上，并且相對于MN的中點O對稱分布，AO=BO，NO=MO，AMNB又稱為“對稱四極剖面法”。（三）對稱剖面法1、裝置形式及公式OABA'B'M49為了便于分析對稱剖面法的ρs曲線，首先將對稱四極剖面法與中間梯度法和聯(lián)合剖面法作一比較。從“場的特點”看：ABMNOABA'B'MN還可以對稱于“O”點再增加兩個供電電極A′和B′，且AB>A′B′該裝置稱為“復(fù)合對稱四極剖面法”。利用該裝置可以了解同一剖面上兩種深度范圍內(nèi)導(dǎo)電性有差異的地質(zhì)體的分布情況。為了便于分析對稱剖面法的ρs曲線，首先將對稱四極剖50

根據(jù)場的疊加原理，易證明對稱剖面法的為聯(lián)合剖面法兩個視電阻率（和）值的平均值，即：對稱剖面法與中間梯度法都屬于兩個異性點電源的場，測量電極都為于剖面的中部，屬均勻場，ρs

異常曲線的特點與中間梯度法類似。但ρs曲線比中間梯度的曲線復(fù)雜、生產(chǎn)效率低些?！虼?，一般能用中間梯度法解決的問題，就不用對稱四極剖面法。根據(jù)場的疊加原理，易證明對稱剖面法的51由圖可見：顯然低阻薄脈上的對稱剖面法異常不如聯(lián)合剖面法的異常反映明顯。因此，一般不用對稱四極剖面法尋找低阻的薄脈狀地質(zhì)體。由圖可見：顯然低阻薄脈上的對稱剖面法異常不如聯(lián)52上右圖為兩種不同電阻率的巖層接觸帶上對稱四極剖面法ρs曲線。曲線1：為A、B過小，ρs主要反映復(fù)蓋層的電阻率；曲線2：為A、B過大，即使測點距離接觸面很遠時，接觸面另一側(cè)巖石已對曲線產(chǎn)生影響，使得曲線中間的傾斜部分很長，難以準確判斷接觸帶位置。曲線3：為A、B極距合適，ρs曲線變化明顯，可根據(jù)曲線的拐點位置來確定接觸帶的位置。上右圖為兩種不同電阻率的巖層接觸帶上對稱四極剖面法ρs曲線。53在探測基巖起伏以及地下只有一個電性界面的背斜或向斜構(gòu)造時，往往在不同的地質(zhì)情況下得到類似的對稱四極剖面法ρs曲線。ρ1ρ1ρ2ρ2ρ1<

ρ2ρ1>

ρ2ρsρsρsABρsABρsA’B’ρsA’B’高阻向斜（基巖凹陷）低阻背斜（基巖隆起）對稱剖面法的ρs曲線（1）判斷基巖相對覆蓋層是高阻還是低阻（2）根據(jù)大極距曲線形態(tài)勾畫基巖起伏在探測基巖起伏以及地下只有一個電性界面的背斜或向斜構(gòu)造時，往54利用復(fù)合對稱四極剖面法有助于解決基底的起伏問題?！洹淙艋鶐r為高阻向斜，曲線在曲線的下方；若基巖為低阻背斜，曲線在曲線的上方；′′這是因為小極距時曲線反映較淺處巖層的電性情況?！洹?、對稱四極剖面法的實際應(yīng)用※※用“對稱剖面法”研究覆蓋層下的基巖起伏（向斜或背斜）和對水文、工程地質(zhì)提供有關(guān)疏松層中電性不均勻體的分布以及疏松層下的地質(zhì)構(gòu)造、劃分接觸帶、尋找厚巖層（礦體）等。利用復(fù)合對稱四極剖面法有助于解決基底的起伏問題。′′若55地球物理勘探電法電磁法ppt課件56應(yīng)用實例例1：用對稱四極剖面法尋找地下古河道某古河道兩側(cè)以及下部巖石由砂粘土組成，電阻率較低。而古河床中充填的砂卵石則為高阻。應(yīng)用實例例1：用對稱四極剖面法尋找地下古河道57例2.用復(fù)合對稱四極剖面法確定基巖的相對起伏某地為查明基巖起伏以便為工程地質(zhì)提供有用資料，為此做了復(fù)合對稱四極剖面法見下圖。例2.用復(fù)合對稱四極剖面法確定基巖的相對起伏58第一節(jié)電阻率法四、電測深法前述的電剖面法是在測量過程中保持AB不變，使整個或部分裝置沿測線移動，逐點觀測，以了解某一深度范圍內(nèi)不同電性體沿水平方向的分布。而電測深法是在同一點上逐次擴大供電電極距，使探測深度逐漸增大，以此來得到觀測點處沿垂直方向上由淺到深的ρs變化情況。（一）電測深法概述第一節(jié)電阻率法四、電測深法前述的電剖面法是在測量過程中保59最佳電極距地下電流沿深度的分布規(guī)律L/h最佳電極距地下電流沿深度的分布規(guī)律L/h601、電測深法的原理什么是電測深法：簡稱電測深，又名電阻率垂向測深。是利用巖礦石的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，分析電性不同的巖層沿垂向分布情況的一種電阻率方法。特點：采用在同一測點上逐次擴大供電極距，使探測深度逐漸加大，從而得到觀測點處視電阻率ρs沿垂直方向上的變化情況※電測深法主要用于探測水平（或傾角不超過20°）產(chǎn)狀的不同電性層的分布（如斷裂帶、含水破碎帶等）1、電測深法的原理什么是電測深法：特點：※電測深法主要用于探612、裝置形式及視電阻率公式OABMNk—隨電極距的逐次擴大而改變。通常采用對稱四級裝置AO=BO;MO=NO2、裝置形式及視電阻率公式OABMNk—隨電極距的逐次擴大而623、電測深曲線視電阻率ρs隨著供電極距（AB/2）變化的曲線，稱為電測深曲線。電測深曲線的特點：（1）每個電測深點均可以得到一條電測深曲線（2）該曲線通常以AB/2為橫坐標，以ρs為縱坐標，繪制在模數(shù)為6.25cm的雙對數(shù)坐標紙上。3、電測深曲線視電阻率ρs隨著供電極距（AB/2）變化的曲線633、電測深曲線3、電測深曲線64（二）電測深曲線的類型1、二層斷面的電測深曲線類型（二）電測深曲線的類型1、二層斷面的電測深曲線類型65（二）電測深曲線的類型1、二層斷面的電測深曲線類型ρ2ρ1>ρ1ρ1ρ2ρ2hhh→∞h→∞2211ρ2ρ1<ρ1ρ2hh→∞21→∞45°ρ2ρ2ρ1ρ1ρ1D型G型AB/2AB/2AB/2（二）電測深曲線的類型1、二層斷面的電測深曲線類型ρ2ρ1>662、三層斷面的電測深曲線類型ρ1ρ2h1ρ1ρ2h1ρ1ρ2h1ρ1ρ2hh21ρ3ρ3ρ3ρ3h2h2h2h3h3h3h3→→→→∞∞∞∞ρ2ρ1>ρ3<ρ2ρ1<ρ3<ρ2ρ1<ρ3>ρ2ρ1>ρ3>AB/2AB/2AB/2AB/2ρ3ρ3ρ3ρ3ρ1ρ2ρ2ρ2ρ2ρ1ρ1ρ1HKAQ2、三層斷面的電測深曲線類型ρ1ρ2h1ρ1ρ2h1ρ1ρ2673、多層斷面的電測深曲線類型每種電測深曲線的類型由兩個字母表示。第一個字母表示斷面中的前三層（即第一、二、三層）所對應(yīng)的電測深曲線類型，第二個字母表示斷面中的后三層（即第二、三、四層）所對應(yīng)的電測深曲線類型。由四層電性層組成的地電斷面，按相鄰各層電阻率的組合關(guān)系，其電測深曲線有8種不同的類型3、多層斷面的電測深曲線類型每種電測深曲線的類型由兩個字母表68ρ1ρ2ρ3ρ4h1h2h3h4→∞HKHA例如:HK（ρ1>ρ2<ρ3>ρ4）HA（ρ1>ρ2<ρ3<ρ4）這8種類型分別為：HK、HA、KH、KA、AA、AK、QQ、QH。ρ1ρ2ρ3ρ4h1h2h3h4→∞HKHA例如:HK（ρ169地電斷面的電性層很多（例如：大于三層）時，每增加一層，則表示電測深曲線類型的字母就增加一個。如“五層”則用“三個字母”來表示，例如：HKH、HKQ等。更多的層則以此類推。當為n層時，則電測深曲線類型數(shù)為：N=2n-1（如n=4,N=8;n=5,N=16)注意，只要地電斷面中底層的電阻率相當大（即ρ底→∞），則電測深曲線尾部的漸近線總是與橫軸相交成45°地電斷面的電性層很多（例如：大于三層）時，每增加一層，則表示70（三）電測深的工作方法及資料整理1、在實際工作中，AB逐漸增大，會使M、N間的電位差逐漸減小，為了取得可靠的電位差，MN也應(yīng)按一定的比例關(guān)系增大。2、電測深ρs曲線繪制在模數(shù)為6.25cm的雙對數(shù)坐標紙。橫坐標為AB/2，縱坐標為ρs3、井旁電測深曲線：從已知區(qū)推廣到未知區(qū)4、十字測深：了解地層橫向上的變化情況（三）電測深的工作方法及資料整理1、在實際工作中，AB逐漸增71在模數(shù)為6.25cm的雙對數(shù)坐標紙上，以AB/2為橫坐標、以ρs為縱坐標，將同一測點上不同AB極距所對應(yīng)的ρs標上并連成曲線，就構(gòu)成了一條電測深實測曲線。見下圖。在模數(shù)為6.25cm的雙對數(shù)坐標紙上，以AB/2為橫坐72（四）電測深資料的解釋解釋分為：定性與定量解釋。1、定性解釋目的：通過定性解釋可以了解工作的區(qū)的地電斷面的類型及變化情況?！鶈为氁粭l電測深曲線的解釋：①電性層的數(shù)目；②各層電阻率的相對大??；③估計第一層和底層的電阻率值?！娣e性電測深資料的定性解釋需要繪制各種圖件，以此來反映測區(qū)內(nèi)不同電性層的分布及變化情況，從而了解工區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造或電性層的形態(tài)。（四）電測深資料的解釋解釋分為：定性與定量解釋。1、定性解釋73電測深法圖件分類：（1）視電阻率斷面圖（剖面和平面等值線圖）（2）電測深曲線類型圖（分為剖面上和平面上） 注意曲線類型的變化，一般反映了電性層的變化，如構(gòu)造接觸帶、地層尖滅、基底起伏等。（3）等AB/2視電阻率剖面圖（4）等AB/2視電阻率平面等值線圖（5）縱向電導(dǎo)剖面圖（6）縱向電導(dǎo)平面等值線圖（7）不同極距ρs剖面圖（相當于復(fù)合對稱四級電阻率法）電測深法圖件分類：74電測深曲線類型圖電測深曲線類型圖75視電阻率斷面等值線圖AB/2▼—測深點AB/2▼▼▼▼▼▼AB/2視電阻率斷面等值線圖AB/2▼—測深點AB/2▼▼▼76以三層地電斷面為例，來闡明縱向電導(dǎo)的含義。設(shè)第一層的電阻率為ρ1、厚度為h1，第二層為ρ2、h2，當?shù)谌龑与娮杪师?→∞時，則電流線分布下圖（a）所示。在測點附近取長、寬各為1米、厚度H=h1+h2的體積單元。見圖（b）。由于電流平行層面流動，故ρ1層和ρ2層呈并聯(lián)關(guān)系。按照關(guān)系知：以三層地電斷面為例，來闡明縱向電導(dǎo)的含義。設(shè)第一層的電阻率為77令G稱為總縱向電導(dǎo)，G1、G2分別為第一、二層的縱向電導(dǎo)，于是有：同理，對于ρn→

∞的n層地電斷面，有--現(xiàn)在把第一層至第n-1層視為統(tǒng)一的電性層，其厚度為H，縱向電阻率為ρL，則有G=HρL式中H=-令G稱為總縱向電導(dǎo)，G1、G2分別為第一、二層的縱向電導(dǎo)，于78總縱向電導(dǎo)的實質(zhì)上表示的是電流水平地流過頂面為1m2、高度為H（m）的方柱體側(cè)面時，該柱體的電導(dǎo)。G的單位為S（西門子），1S=1/Ω（1/歐姆）。

由式可見，若工區(qū)內(nèi)ρL值基本穩(wěn)定，則G與基底埋深H成正比。G=HρLAB/2ρ11ρs521010GG可根據(jù)各測深點的電測深曲線（見右圖）求得。由G值可繪出G剖面圖或G等值線平面圖。G值小，說明基底埋藏深度小；反之，說明基底埋藏深度大。從而可清楚地顯示出高阻基底的起伏情況。見下圖。

總縱向電導(dǎo)的實質(zhì)上表示的是電流水平地流過頂面為1m2、79縱向電導(dǎo)平面等值線圖縱向電導(dǎo)平面等值線圖802、定量解釋（1）量板法（2）計算機自動解釋法（3）圖解法（四）電測深資料的解釋2、定量解釋（1）量板法（四）電測深資料的解釋81應(yīng)用條件：◆地層應(yīng)基本水平（地層傾角小于20°）；◆

各層間有較明顯的電阻率差異；◆

地形起伏不大。（五）電測深法的應(yīng)用應(yīng)用條件：（五）電測深法的應(yīng)用82地球物理勘探電法電磁法ppt課件83地球物理勘探電法電磁法ppt課件84地球物理勘探電法電磁法ppt課件85地球物理勘探電法電磁法ppt課件86地球物理勘探電法電磁法ppt課件87地球物理勘探電法電磁法ppt課件88＊對于“電測深法”應(yīng)重點掌握如下3點◆電測深法的應(yīng)用條件◆根據(jù)地電斷面能確定電測深曲線的類型，并能定性的繪出電測深曲線；◆對單獨一條電測深曲線，能判斷出其類型，并能根據(jù)其類型推斷地下電性層的層數(shù)、各相鄰層間電阻率的相對大小及第一層和底層的電阻率值。＊對于“電測深法”應(yīng)重點掌握如下3點◆電測深法的應(yīng)用條件89第二節(jié)充電法和自然電場法

一、充電法什么是充電法：對地面上、坑道內(nèi)或者鉆孔中已經(jīng)揭露的良導(dǎo)體直接充電，以解決某些地質(zhì)問題的一種電法勘探方法。充電法的提出：詳查及勘探階段，良導(dǎo)性地質(zhì)體有露頭但不知道其分布情況，如礦體是否相連；礦體走向、產(chǎn)狀；盲礦；地下水流速、流向；滑坡第二節(jié)充電法和自然電場法一、充電法什么是充電法：充90（一）充電法的基本原理對鉆井、坑道等人工揭露或天然露頭的良導(dǎo)體上接一供電電極（A），另一供電電極（B）置于離充電體很遠的地方（稱為無窮遠極），對充電體進行充電。進而查明充電體的空間分布形態(tài)、產(chǎn)狀及延伸。（一）充電法的基本原理對鉆井、坑道等人工揭露或天然露911、理想條件下（即ρ0

=0或ρ0

＜<ρ)，將不產(chǎn)生電位降，電位在導(dǎo)體內(nèi)及表面處處相等，故導(dǎo)體為一個“等位體”，其表面為“等電位面”。在充電體表面附近，電位面的形狀與充電體的形狀一致。遠離充電體，等位面趨于圓形。電位V為對稱曲線；電位梯度ΔV/ΔX為反對稱曲線，即在充電體頂部中心，電位梯度為零，其正、負極值對應(yīng)于充電體邊緣部分。1、理想條件下（即ρ0=0或ρ0＜<ρ)，將不產(chǎn)生電位92電位曲線的極大點與電位梯度的零值點均向傾斜方向位移。電位曲線在傾斜一邊曲線平緩，在傾斜相反方向曲線較陡；電位梯度曲線在傾斜一邊曲線平緩，梯度絕對值??；在傾斜相反方向曲線陡，梯度絕對值大。2、脈狀體傾斜時，電位曲線及電位梯度曲線均不對稱電位曲線的極大點與電位梯度的零值點均向傾斜方向位移。電位曲線933、自然界中，導(dǎo)體都不是等位體（即ρ0

≠0），對其充電后，充電體上各點的電位并非都相等。（1）當充電點位于不等位體邊緣時，電位及電位梯度曲線都不對稱；（2）當充電點位于不等位體的中心時，電位及電位梯度曲線均成對稱分布（很難與等位體區(qū)分開來）3、自然界中，導(dǎo)體都不是等位體（即ρ0≠0），對其充電后94因此，在解釋中，必須充分考慮到：①充電導(dǎo)體自身的電阻率（是否滿足理想導(dǎo)體的條件）②充電體與圍巖電阻率差異（是否滿足ρ0<<ρ圍）；③充電點的位置。因此，在解釋中，必須充分考慮到：95（二）充電法的裝備及工作方法1、裝備與電阻率法相同2、工作方法（1）電位觀測法：N極置于距充電體足夠遠的某一固定基點上。M極沿測線逐點移動，觀測各測點相對于固定基點的電位差，即為該點的電位值）V。B(∞)N基點（2）電位梯度觀測法：MN置于同一測線上，保持相對位置和間距不變，沿測線逐點移動，計算電位梯度Δv/Δx=ΔvMN/MN（二）充電法的裝備及工作方法1、裝備與電阻率法相同2、工作方96將充電法的測量結(jié)果繪制成如下圖件：1、電位剖面圖2、電位剖面平面圖3、電位平面等值線圖4、電位梯度剖面圖5、電位梯度剖面平面圖6、電位梯度平面等值線圖。將充電法的測量結(jié)果繪制成如下圖件：1、電位剖面圖97（三）充電法資料的解釋※根據(jù)等電位線的形狀及密集帶，可判定充電體在地面上投影的形狀和走向，并初步圈定其邊界；※根據(jù)剖面電位曲線：利用其極值點推斷充電體的頂部位置；利用其拐點推斷充電體的邊界位置；利用其對稱性推斷充電體的傾向?！鶕?jù)電位梯度曲線：利用曲線零值點推斷充電體的頂部位置；根據(jù)正、負極值點的位置確定充電體的邊界位置；若梯度曲線不對稱，則充電體向極值的絕對值小、且曲線緩的一側(cè)傾斜。（三）充電法資料的解釋※根據(jù)等電位線的形狀及密集帶，可判定充98（四）充電法的應(yīng)用1、應(yīng)用的條件◆探測對象應(yīng)為良導(dǎo)體◆探測對象至少有一點出露?！籼綔y對象不能埋藏太深，且有一定的規(guī)模。◆圈定礦體的范圍及傾向；◆解決相鄰兩露頭的礦體在深部是否相連的問題；◆在已知礦體附近找盲礦體；◆在追蹤地下金屬管線；2、應(yīng)用（四）充電法的應(yīng)用1、應(yīng)用的條件◆探測對象應(yīng)為良導(dǎo)體◆99充電法應(yīng)用實例：判斷礦體是否相連相鄰不相連導(dǎo)電礦脈上的電位梯度異常曲線兩個相鄰且相連導(dǎo)電礦脈上的電位梯度異常曲線充電法應(yīng)用實例：判斷礦體是否相連相鄰不相連導(dǎo)電礦脈上的電位梯100充電法判斷相鄰兩露頭礦體是否相連充電法電位平面等值線圖判斷礦體傾向充電法判斷相鄰兩露頭礦體是否相連充電法電位平面等值線圖判斷礦101第二節(jié)充電法和自然電場法

一、自然電場法自然條件下，無需向地下供電，通過一定的裝置形式，地面兩點間通常也能觀測到一定大小的電位差，這表明地下存在“天然電流場”——簡稱“自然電場”。自然電場法——通過研究自然電場在地面的分布規(guī)律來解決地質(zhì)問題的一種電法勘探方法。第二節(jié)充電法和自然電場法一、自然電場法自然條件下，102常見的自然電場有兩類：呈區(qū)域性分布的不穩(wěn)定的電場—大地電磁場（與地殼表層構(gòu)造有關(guān)）；呈局部性分布的穩(wěn)定的電場（與地下某些金屬礦、非金屬礦或地下水運動有關(guān)）。常見的自然電場有兩類：呈區(qū)域性分布的不穩(wěn)定的電場—大地電磁場103（一）自然電場的成因1、電子導(dǎo)體與圍巖溶液間的電化學(xué)作用當電子導(dǎo)體與溶液接觸時，金屬上的負電荷吸引溶液中的正離子，使之分布于界面附近，形成雙電層。水溶液導(dǎo)體++++++++++++++------------若導(dǎo)體和溶液都是均勻的，則雙電層不產(chǎn)生外電場。當導(dǎo)體或溶液不均勻時，雙電層呈不均勻分布，產(chǎn)生極化，并在導(dǎo)體內(nèi)、外產(chǎn)生電場，引起自然電流。（一）自然電場的成因1、電子導(dǎo)體與圍巖溶液間的電化學(xué)作用當電104（一）自然電場的成因1、電子導(dǎo)體與圍巖溶液間的電化學(xué)作用潛水面附近的良導(dǎo)體：潛水面上方的氧化環(huán)境和潛水面下方的還原環(huán)境，使良導(dǎo)體處于極化狀態(tài)，表面雙電層不均勻分布，形成自然電場（一）自然電場的成因1、電子導(dǎo)體與圍巖溶液間的電化學(xué)作用潛水105（一）自然電場的成因2、巖石中地下水運移的電動效應(yīng)（過濾電場）由于巖石顆粒對水溶液中負離子有吸附作用，巖石顆粒與溶液間形成雙電層。當?shù)叵滤o止時，整個系統(tǒng)呈電性平衡，不產(chǎn)生外電場。地下水流動時，帶走溶液中的部分正離子，水流上游有多余的“負離子”，而在水流的下游有多余的“正離子”，形成極化，從而形成自然電場（一）自然電場的成因2、巖石中地下水運移的電動效應(yīng)（過濾電場106....。。。。。......。+++---....。。。。。......。+++-------++++++++裂隙滲透電場上升泉電場山地電場++++++---++----地下水補給河水河水補給地下水V00000+++++VVVV-----....。。。。。......。+++---....。。。。107（一）自然電場的成因3、巖石中不同濃度溶液離子的擴散作用低高+++++++++--------Cl-Na+當兩種濃度不同的溶液相互接觸時，會產(chǎn)生擴散現(xiàn)象。帶電離子由濃度高的溶液向濃度低的溶液里擴散。但正、負離子的擴散速度不同，使兩種不同離子濃度的溶液分界面上分別含有過量的正離子或負離子，形成電位差。這種由擴散作用引起的自然電場稱為擴散電場。（一）自然電場的成因3、巖石中不同濃度溶液離子的擴散作用低高108（二）自然電場法的裝備及工作方法

裝備特點：

工作方法：

與充電法相同，“電位觀測法”和“電位梯度觀測法”。①不需要電源和供電電極②測量電極不用銅棒，而是“不極化電極”。避免電極的極化作用以及兩電極間自身產(chǎn)生的電位差（二）自然電場法的裝備及工作方法裝備特點：工作方法：與109將觀測結(jié)果繪制成電位剖面圖、電位剖面平面圖、電位平面等值線圖。電位法觀測自然電場的工作布置圖將觀測結(jié)果繪制成電位剖面圖、電位剖面平面圖、電位平面等值線圖110（三）自然電場法資料解釋其定性解釋方法與中間梯度曲線的解釋類似。自然電位曲線在礦體的頂部為負極小值。對于傾斜的板狀體或脈狀體或傾斜極化等軸狀體，其自然電位曲線呈不對稱，在導(dǎo)體傾斜方向或極化軸傾斜方向上曲線陡，且出現(xiàn)很小的正值。++++------++++--（三）自然電場法資料解釋其定性解釋方法與中間梯度曲線的解釋類1111、尋找金屬硫化物礦床（銅礦、黃鐵礦）、石墨和無煙煤；123456782、在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)方面的應(yīng)用①確定地下水與河水間的補給關(guān)系②確定地下水的流向（過濾電場的方向與地下水流向有關(guān)）③確定水庫、堤壩的漏水點（位置）④尋找含水破碎帶或確定斷層位置（四）自然電場法的應(yīng)用1、尋找金屬硫化物礦床（銅礦、黃鐵礦）、石墨和無煙煤；123112我國黃河某段附近自然電場法實測結(jié)果“8”字形電位曲線長軸方向指示了該區(qū)地下水流的總方向為北東向。地下潛水補給黃河。我國黃河某段附近自然電場法實測結(jié)果“8”字形電位曲線長軸方向113第三節(jié)激發(fā)極化法什么是激發(fā)極化法？激發(fā)極化法，簡稱激電法，是以地下巖、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)）差異為基礎(chǔ)的一種電法勘探方法。激發(fā)極化分類：（1）直流電——直流（時間域）激發(fā)極化法（2）低頻交流電——交流（頻率域）激發(fā)極化法第三節(jié)激發(fā)極化法什么是激發(fā)極化法？激發(fā)極化分類：114與其它電法勘探方法相比：激發(fā)極化法（IP）的優(yōu)點：①能尋找浸染狀礦體。②能區(qū)分電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體產(chǎn)生的異常。③地形起伏不會產(chǎn)生假異常。激發(fā)極化法（IP）的缺點：①礦化（黃鐵礦化、石墨化的巖層）巖層產(chǎn)生強激電異常②電磁藕合干擾給交流激電法資料的解釋帶來困難。與其它電法勘探方法相比：激發(fā)極化法（IP）的優(yōu)點：①能尋找115巖礦石的激發(fā)極化現(xiàn)象巖礦石的激發(fā)極化現(xiàn)象116通常將供電時，地下電場隨時間增長的過程稱為充電過程，斷電后，電場隨時間衰減的過程稱為放電過程。這種在充、放電過程中，由于電化學(xué)作用產(chǎn)生隨時間變化的附加電場的現(xiàn)象—稱為“激發(fā)極化效應(yīng)”。一、激發(fā)極化法的理論基礎(chǔ)通常將供電時，地下電場隨時間增長的過程稱為充電過程，斷電后，117（一）巖礦石激發(fā)極化效應(yīng)的成因1、電子導(dǎo)體激發(fā)極化效應(yīng)的成因（a）導(dǎo)體表面為均勻雙電層，在周圍不形成電場；（b）當有電流流過上述電子導(dǎo)體—溶液系統(tǒng)時，導(dǎo)體內(nèi)部的電荷將重新分布，自然雙電層發(fā)生變化，導(dǎo)體受到極化作用，為充電過程；（c）斷去供電電流，為放電過程（一）巖礦石激發(fā)極化效應(yīng)的成因1、電子導(dǎo)體激發(fā)極化效應(yīng)的118（一）巖礦石激發(fā)極化效應(yīng)的成因1、電子導(dǎo)體激發(fā)極化效應(yīng)的成因在外電場作用下，“致密塊狀”的電子導(dǎo)體與溶液接觸時，其激發(fā)極化效應(yīng)產(chǎn)生在導(dǎo)體與溶液的接觸面上—稱為“面極化”；I-----++++++++++-----對于“浸染狀”的電子導(dǎo)體或礦化巖石與溶液接觸時，其激發(fā)極化效應(yīng)產(chǎn)生在每一個電子導(dǎo)體顆粒與溶液的接觸面上稱為“體極化”。I------------++++++++++++-盡管每個小顆粒與圍巖的接觸面很小，但它們的接觸面積的總和卻相當大。所以，盡管浸染狀礦體與圍巖的電阻率差異很小，仍然可產(chǎn)生明顯的激發(fā)極化效應(yīng)。（一）巖礦石激發(fā)極化效應(yīng)的成因1、電子導(dǎo)體激發(fā)極化效應(yīng)的119（一）巖礦石激發(fā)極化效應(yīng)的成因2、離子導(dǎo)體激發(fā)極化效應(yīng)的成因“薄膜極化”假說（a）未加電場前的孔隙通道；（c）加電場后的孔隙通道

1—離子堆積帶，2—離子不足帶（一）巖礦石激發(fā)極化效應(yīng)的成因2、離子導(dǎo)體激發(fā)極化效應(yīng)的120（二）巖、礦石激發(fā)極化的時間及極化率在直流激發(fā)極化法中，用極化率η來表示巖、礦石的激發(fā)極化特性，即（二）巖、礦石激發(fā)極化的時間及極化率在直流激發(fā)極化法中，用極121（三）巖、礦石激發(fā)極化的頻率特性及頻散率在交流激發(fā)極化法中，用頻散率P來表示巖、礦石的激發(fā)極化特性，即（三）巖、礦石激發(fā)極化的頻率特性及頻散率在交流激發(fā)極化法中，122（三）激發(fā)極化法測定的參數(shù)1、極化率η和頻散率P頻散率P極化率η（1）巖、礦石的η和P除了與觀測時的充、放電時間有關(guān)外，還與巖礦的成分、含量、結(jié)構(gòu)及