電法勘探實習(xí)報告

-.z.本科生實習(xí)報告實習(xí)類型生產(chǎn)實習(xí)題目電法勘探實習(xí)報告學(xué)院名稱地球物理學(xué)院專業(yè)名稱勘查技術(shù)與工程（石油物探）學(xué)生**學(xué)生**指導(dǎo)教師肖宏躍實習(xí)地點**理工大學(xué)實習(xí)成績2015年9月-2015年11月-.z.目錄第一章緒論11.1實習(xí)目的11.2實習(xí)安排11.3實習(xí)內(nèi)容1第二章聯(lián)合剖面法12.1方法原理12.2儀器設(shè)備12.3實施步驟12.4成果解釋1第三章高密度電法13.1方法原理13.2儀器設(shè)備13.3實施步驟13.4成果解釋1第四章大功率激發(fā)極化法14.1方法原理14.2儀器設(shè)備14.3實施步驟14.4成果解釋1第五章實習(xí)總結(jié)1-.z.第一章緒論電法勘探是勘探地球物理學(xué)中的一個重要分支，是電學(xué)、電磁學(xué)、電子學(xué)及電化學(xué)在解決地質(zhì)找礦及地質(zhì)學(xué)問題中發(fā)展起來的一門應(yīng)用科學(xué)。電法勘探（常稱為電法或電探）的地球物理學(xué)基礎(chǔ)是地殼中多數(shù)巖礦石之間存在的電學(xué)性質(zhì)的差異，它是通過觀測和研究由電性差異引起的人工或天然電磁場的空間和時間分布規(guī)律及其變化特點，從而達到查明地下地質(zhì)構(gòu)造或礦產(chǎn)分布的一組勘探方法的總稱。1.1實習(xí)目的本次實習(xí)的主要目的：1）學(xué)習(xí)一系列電法勘探方法，了解一系列電法勘探儀器的操作及布線；2）學(xué)會對所采集數(shù)據(jù)進行初步整理，以及使用相關(guān)軟件進行相應(yīng)處理和成果圖的繪制；3）鞏固理論知識和培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，能快速適應(yīng)生產(chǎn)，解決一系列地質(zhì)問題。1.2實習(xí)安排本次實習(xí)時間為2015年9月-11月。實習(xí)進度安排如表1-1。表1-1實習(xí)進度安排一覽表時間地點內(nèi)容2015年9月7日地球物理學(xué)院水槽實驗室聯(lián)合剖面法實習(xí)2015年9月8日地球物理學(xué)院5417AMT數(shù)據(jù)整理2015年9月9日地球物理學(xué)院5417聯(lián)合剖面數(shù)據(jù)處理及作圖2015年11月3號理工東苑旁邊試驗場AMT室外實習(xí)2015年11月4日金工實習(xí)基地后面高密度電法室外實習(xí)2015年11月5日地物院樓前草坪上大功率激發(fā)極化法室外實習(xí)2015年11月6日地球物理學(xué)院5417機房激電資料、高密度電法處理1.3實習(xí)內(nèi)容在電法勘探的實踐中已被利用的電學(xué)性質(zhì)有：描述巖、礦石導(dǎo)電性的電阻率（ρ），反映巖、礦石磁性強弱的磁導(dǎo)率（μ），表示巖、礦石電化學(xué)活動性的極化率（η）和巖、礦石的介電常數(shù)（ε）等。本次實習(xí)包括：聯(lián)合剖面法、大功率激發(fā)極化法、高密度電法以及AMT。第二章聯(lián)合剖面法2.1方法原理聯(lián)合剖面法是兩個三極裝置AMN∞和∞MNB聯(lián)合進行探測的一種電剖面法，即是由兩個三極裝置組合而成。所謂三極裝置，是指一個供電電極置于無窮遠(yuǎn)的裝置。如圖2-1所示，A、M、N、B四個電極位于同一條測線上，以M、N之間的中點作為測點，且AO=BO,MO=NO，電極C是兩個三極裝置共同的無窮遠(yuǎn)極，一般假設(shè)在測線的中垂線上，與測線之間的距離大于AO的5倍，如果平行測線布置，距MN中點的距離應(yīng)該大于10倍AO。因此，提供了較為豐富的地質(zhì)信息。工作中將A、M、N、B四個電極沿測線一起移動，并保持各電極間的距離不變。在每個測點上分別測出A、C電極供電時的電位差QUOTE和電流強度I，B、C電極供電時的電位差QUOTE和電流強度I，然后求得兩個視電阻率QUOTE和QUOTE。每個測點觀測結(jié)果是用下列兩式分別計算：AMNQUOTE裝置QUOTE（2-1）裝置QUOTE(2-2)式中QUOTE分別為AMN裝置和裝置的裝置系數(shù)。圖2-1聯(lián)合剖面裝置示意圖2.2儀器設(shè)備實習(xí)所用相關(guān)儀器設(shè)備見表2-1。表2-1聯(lián)合剖面法儀器設(shè)備一覽表設(shè)備名稱個數(shù)WDJD-3多功能數(shù)字直流激電儀1（臺）36v電池箱1（個）無窮遠(yuǎn)電極線1（根）電池電極連接線若干2.3實施步驟1）在水槽中放置低阻鐵板,頂面埋深1～4cm，測線通過鐵板中心在水面的投影。聯(lián)合剖面法極距按AO=6cm,MN=4cm,點距2cm,將C極置于無窮遠(yuǎn)處。計算裝置系數(shù)；2）布設(shè)聯(lián)合剖面法電極，連接儀器，在WDJD-3上設(shè)置極距參數(shù)，準(zhǔn)備好記錄的紙和筆；3）逐點移動電極，測量(注意：測量一個點時要A、B極交換供電，記錄測點坐標(biāo)，R0為A極供電，R1為B極供電)。2.4成果解釋圖2-2聯(lián)合剖面解釋圖由圖2-2可知，左邊的ρsA＞ρsB，右邊ρsA＜ρsB，為直立低阻體。這種交點常常出現(xiàn)在良導(dǎo)體上方。由于斷裂帶中含有較多的水分，電阻率較低，能產(chǎn)生明顯的低阻正交點。因此交點往往指示低阻體和斷裂帶的存在。第三章高密度電法高密度電法是以巖、土導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，研究人工施加穩(wěn)定電流場的作用下地中傳導(dǎo)電流分布規(guī)律的一種電探方法。根據(jù)在施加電場作用下地中傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律,推斷地下具有不同電阻率的地質(zhì)體的賦存情況。高密度電阻率法的物理前提是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異。3.1方法原理基于電阻率法的原理，采用一種陣列勘探方法，利用程控多路轉(zhuǎn)換器和微機電位儀組合方式，實行不同裝置類型和不同極距的斷面或立體視電阻率測量，兼顧了電阻率剖面和電阻率測深法，達到斷面或立體勘查到目的。它通過A、B兩電極向地下供電流I,然后在M、N兩極間測量電位差ΔV,從而可求得該點(M、N之間)的視電阻率值：QUOTE（3-1）根據(jù)實測的視電阻率剖面,進行計算、分析,便可獲得地下地層中的電阻率分布情況,從而可以劃分地層,判定異常等。通常高密度電阻率法采用的是三電位電極系，即是將溫納四極、偶極及微分裝置按一定的方式組合后構(gòu)成的一種測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)在測量時利用電極轉(zhuǎn)換裝置將每相鄰的4根電極進行一次排列組合，從而可以在一個測點上獲得3種電極排列的測量參數(shù)。通常將這三種排列分別稱為α排列、β排列、γ排列，對應(yīng)的視電阻率計算公式分別為：QUOTE(3-2)其中裝置系數(shù)Kα=2πa；QUOTE(3-3)其中裝置系數(shù)Kβ=6πa；QUOTE(3-2)其中裝置系數(shù)Kγ=3πa。上述三個式子中QUOTE為三電位電機系的電極距。當(dāng)點距為QUOTE時，QUOTE,(n=1，2，…,15)。由于一條剖面上地表測點總數(shù)是固定的，故當(dāng)極距擴大時，反應(yīng)不同勘探深度的測點數(shù)將依次減少。若將三電位電機系的測量結(jié)果顯示與測點下方深度為QUOTE的位置上，于是，整條剖面的測量結(jié)果便可以表示成一種倒三角的二維斷面的電性分布。3.2儀器設(shè)備實習(xí)所用相關(guān)儀器設(shè)備見表3-1。表3-1實習(xí)所用儀器設(shè)備一覽表儀器設(shè)備名稱數(shù)量WDJD-3多功能數(shù)字直流激電儀1（臺）WDJD-3多路電極轉(zhuǎn)換器1（臺）大線2（捆）100m測繩1（條）電池箱1（組）測量電極60（根）接地電極1（根）萬用表1（個）連接導(dǎo)線若干轉(zhuǎn)換線1（根）3.3實施步驟1）按測線排列方式進行測線布置，測線長度60m，電極測量間距1m，每根電極埋深約占電極的2/3長度；2）測線布置好后，用連接導(dǎo)線連接好儀器、測線、電極；3）用萬用表檢查電源電壓是否工作正常，進行接地電阻檢查，以檢查每根電極是否工作正常；4）將儀器工作參數(shù)設(shè)置成α排列裝置測量，測量完成后，α排列測量完成后，依次修改參數(shù)，完成β排列、γ排列的測量；5）完成一條測線的測量后，移動排列，重復(fù)上述步驟，進行下一條測線的測量。3.4成果解釋圖3-1高密度α排列斷面等值線圖圖3-2α排列高密度反演結(jié)果圖3-3高密度β排列斷面等值線圖圖3-4β排列高密度反演結(jié)果圖3-5高密度γ排列斷面等值線圖圖3-6γ排列高密度反演結(jié)果通過從圖3-2、圖3-4、圖3-6可以看出地表層從0到1.5米的地方是呈現(xiàn)出高阻的態(tài)勢，這和我們使用電測深得到的結(jié)果是一樣的，當(dāng)然高密度更能精準(zhǔn)的反映出地下斷面的情況，因為高密度不僅包含電測深還包含了點剖面，中間層是低阻層，再往下又慢慢變成高阻，通過alpha裝置的反演可以看出，中間有一個接近球形的低阻區(qū)域，因為是學(xué)校的地形，判斷下面可能是一個含水量比較大的球形體。第四章大功率激發(fā)極化法激發(fā)極化法是根據(jù)地下地殼中不同巖、礦石的激電效應(yīng)差異為物理基礎(chǔ)，通過觀測和研究人工建立的直流或交流激電場的分布規(guī)律進行找礦和解決地質(zhì)問題的一種電法勘探分支方法。4.1方法原理激發(fā)極化法是觀測、研究被探測對象在外電場激勵下產(chǎn)生的次生極化電場的變化規(guī)律的工程電法勘探方法。斷電瞬間觀測到的次生極化電場稱為二次場(△V2，mV)。它的強弱和衰減快慢，除與充電時間、充電電流和裝置類型有關(guān)外，主要與被探測對象的巖性、狀態(tài)、含水量和含泥量等因素有關(guān)。因此，只要使充電時間、充電電流和裝置類型保持不變，選擇合適的與二次場有關(guān)的參數(shù)(如極化率、衰減時、激發(fā)比和衰減度等)，研究這些參數(shù)的變化規(guī)律即可達到劃分巖性，尋找?guī)r溶、斷層破碎帶和其他含水構(gòu)造的目的。激發(fā)極化法分為直流激發(fā)極化法（時間域法）和交流激發(fā)極化法（頻率域法（SIP））。常用的電極排列有中間梯度排列、聯(lián)合剖面排列、固定點電源排列、對稱四極測深排列等。在本次實習(xí)過程中進行的是直流激發(fā)極化法，采用的電極排列為中間梯度排列。向地下供直流電時，在供電電流不變的情況下，地面兩個測量電極間的電位差卻隨時間而有所變化（一般是變大），并在相當(dāng)長時間后（幾分鐘）趨于*一穩(wěn)定的飽和值。斷電后，測量電極間仍存在一隨時間而減小的微小電位差，并在相當(dāng)長的時間后（幾分鐘）衰減趨于零。這種在充電和放電過程中產(chǎn)生隨時間而變化的附加電場的現(xiàn)象，稱為“激發(fā)極化效應(yīng)”。這種變化的附加電場，稱為“激發(fā)極化場”，簡稱“二次場”（如圖4-1）。圖4-1機電效應(yīng)外在表現(xiàn)示意圖剛接通供電電流的瞬間，在測量電極間建立的電位差不包含激發(fā)極化效應(yīng)，它只與巖石的電阻率以及觀測裝置、供電電流有關(guān)，稱為“一次場電位差”△V1，一次場也就是外加的人工電場。供電一段時間后電位差，除上述一次電位差而外，還包含了激發(fā)極化效應(yīng)，稱之為“極化場電位差”△V，它是一次場電位差（△V1）及一次場電位差（△V2）之和，即：△V（t）=△V1+△V2（t）（如圖4-2）。圖4-2激發(fā)極化特性曲線圖在相當(dāng)大的*圍內(nèi)改變供電電流，二次電位差都與極化場電位差成正比，而沒有非線性和正、反向極化的差異，也即：△V2=η△V。比例系數(shù)η表征了巖石的激發(fā)極化性質(zhì)，稱之為“極化率”，通常用百分?jǐn)?shù)表示。于是△V2=η△V改寫為：QUOTE(4-1)式中：△V是達到飽和值的極化場電位差，△V2是斷電瞬間（沒有延遲時間）的二次場電位差。因此，極化率（η）的物理意義是：巖石在外電場的激發(fā)下，二次場與極化電場的比值。它表征了巖石的激發(fā)極化性質(zhì)。當(dāng)?shù)叵麓嬖趦煞N或多種極化率不同的巖石時，比值△V2/△V是在供電電流分布明顯*圍內(nèi)，各種巖石極化率的綜合反映，稱為視極化率“η”，即：QUOTE(4-2)公式形式和式中參數(shù)意義與公式（4-1）相同。在野外實際測量中，△V2的觀測都是有延時的（100ms等，可以在儀器進行設(shè)定）?！鱒2（100ms）較△V2（0ms）已有一定程度的衰減，計算出的實測ηs27值與理論值間將差一個系數(shù)。但如果整個工區(qū)各點的觀測都采用相同的延時，則此系數(shù)各點相同，觀測得到的視極化率（ηs）異常形態(tài)不變。如果測物性也用同樣的延時，則視極化率ηs與地下巖、礦石的真極化率(ηi)的關(guān)系也是統(tǒng)一的。大功率激發(fā)極化法中間梯度裝置只需設(shè)一次供電導(dǎo)線和供電電極，能在相當(dāng)大的面積上進行測量，且能同時用多臺接收機同時在多條測線上進行觀測。其工作效率高，掃描速度快而成為近年來電法工作中的主要方法，而且其極化率參數(shù)不受地形影響。中間梯度（簡稱中梯）的供電電極AB是固定的，測量電極MN在AB中部1/3～2/3的*圍內(nèi)沿測線逐點移動，觀測相鄰兩點電位差。此外，MN電極還可以在離開AB連線一定距離（AB/6*圍內(nèi)）且與之平行的旁測線上進行觀測。這種排列實用于觀察所要探測的相對地表一定深度的電阻率變化(如圖4-3和圖5-4)。該裝置又有縱向中梯（AB垂直極化體走向）和橫向中梯（AB平行極化走向）之分。圖4-3裝置示意圖圖4-4中間梯度裝置簡圖大功率激發(fā)極化法中間梯度裝置中，每個測點的K值都不相同，主測線與旁側(cè)測線的K值計算公式形式也不一。根據(jù)K值的基本計算公式，再利用大功率激發(fā)極化法中間梯度裝置中電極A、B、M、N的相對幾何坐標(biāo)位置，就可以推算出該裝置K值的一般表達式。相關(guān)計算公式如下：1）裝置系數(shù)計算公式：QUOTE（4-3）式中AM、AN、BM、BN為表示A、B和M、N間的水平距離。2）旁側(cè)線的視電阻率計算公式：QUOTE（4-4）式中，QUOTE為旁側(cè)線的裝置系數(shù)，QUOTE為相鄰間電位差，I為測量的電流。3）旁側(cè)線中AM、AN、BM、BN的計算公式：QUOTE（4-5）QUOTE（4-6）QUOTE（4-7）QUOTE（4-8）式中，*表示從供電級點到測量電極的中點的距離，y表示兩條測線之間的垂直距離，這里就可以認(rèn)為y=1m。4.2儀器設(shè)備實習(xí)所用相關(guān)儀器設(shè)備見表4-1。表4-1實習(xí)所用儀器設(shè)備一覽表設(shè)備名稱功能數(shù)量大功率發(fā)電機提供交流電1（臺）整流器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電1（臺）平衡器平衡電流，防止儀器燒毀1（臺）WDFZ-5A型大功率智能發(fā)射機控制發(fā)射機相關(guān)參數(shù)1（臺）WDJS-2型數(shù)字直流激電接收機測量記錄極化參數(shù)2（臺）連接電線連接儀器設(shè)備若干4.3實施步驟1）連接儀器和布設(shè)主測線，主測線長度33m，A極位于6m處，此后每隔1m挖置一個小坑，挖到26m處。中間進行加密，加密間隔0.5m，主測線為2號測線；2）在距主測線上下垂直距離各1m處，布設(shè)旁測線，與主測線平行，分別為1號測線和3號測線，但不進行加密處理；3）使用WDJS-2型數(shù)字直流激電接收機按測線號依次測量數(shù)據(jù)，記錄下電壓值V及極化率M1；4）測量完成后，回收儀器，填平土坑；5）進行室內(nèi)數(shù)據(jù)處理。4.4成果解釋圖4-5地物院草坪一號測線視極化率、視電阻率剖面圖圖4-6地物院草坪二號測線視極化率、視電阻率剖面圖圖4-7地物院草坪三號測線視極化率、視電阻率剖面圖圖4-8地物院草坪視電阻率、視極化率平面等值線圖由圖4-5、4-6、4-7可知，中間測點上大體呈現(xiàn)出低阻高極化趨勢，尤其是主測線的剖面圖（圖4-6）很明顯地看出，在中間的位置，即18米附近存在明顯的低阻高極化趨勢，從兩條旁側(cè)線的剖面圖也可以看出大概的趨勢，但單獨從旁側(cè)線來看并不是很準(zhǔn)。可能有以下原因：1）鐵塊埋藏年限比較久遠(yuǎn)，已經(jīng)發(fā)生氧化反應(yīng)或者其他的復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)；2）鐵塊埋藏地點不是很確定，所以主測線的加密點未必就和埋藏鐵塊對應(yīng)的很好，所以測出的數(shù)據(jù)并不是特別地準(zhǔn)確；3）其他地下復(fù)雜的圍巖導(dǎo)致一些數(shù)據(jù)的跳動比較大，另外，電磁耦合效應(yīng)也會對測量數(shù)據(jù)造成一定影響；4）人為操作不當(dāng)，諸如供電電極，測量電極沒有良好地接觸，硫酸銅溶液的浸泡不規(guī)*，挖坑人員在挖坑的時候也不是很規(guī)*等一系列問題。由圖4-8的視極化率、視電阻率平面等值線圖，還是能明顯看出一些趨勢。視極化率的斷面圖可以清晰地反映出在16到20米*圍內(nèi)呈現(xiàn)出較高極化率（相對于其他測點的極化率而言）；從視電阻率的斷面圖也能看出在16-18米的*圍內(nèi)呈現(xiàn)出低阻（這相對于12m-15m以及18m-25m*圍內(nèi)的電阻率而言）。在起始測點處呈現(xiàn)出非常低的電阻，該處可能含水量較多，但是對比視極化率斷面圖，它又呈現(xiàn)出非常低的極化率，這若是含水則不太正常，水分子的極化率不會這么低。因此，要明確是何原因所致，還需要進一步的勘探調(diào)查。第五章實習(xí)總結(jié)為期兩周的實習(xí)，讓我進一步認(rèn)識和了解了聯(lián)合剖面法、大地音頻電磁測深（AMT）法、高密度電法、大功率激發(fā)極化法4種方法的原理、實際施工步驟、常見問題的應(yīng)對、數(shù)據(jù)處理中應(yīng)注意的事項。對WDJD-3多功能直