电法勘探复习资料
《电法勘探》知识点
电阻率法
何为电法勘探？
电法勘探的地球物理学基础是地壳中多数岩矿石之间存在的电学性质的差异，它是通过观测和研究由电性质差异引起的人工或天然电磁场的空间和时间分布规律及其变化特点，从而达到查明地下地质构造或矿产分布的一组勘探方法的总称。
矿物如何按导电机理进行划分？
按导电机理将矿物分为金属导体，半导体，固体电解质
影响岩石和矿石电阻率的因素？
1岩石和矿石电阻率与成分和结构的关系
岩石和矿石电阻率与所含水分的关系，含盐分越多（矿化度越高）电阻率值越低，含水量大
的岩石电阻率较低，而含水量小或干燥岩石的电阻率较高。
3岩石和矿石电阻率与温度的关系，一般表现为温度升高，电阻率降低。
三大岩类的电阻率如何变化？
火成岩与变质岩的电阻率值较高，通常在102?105 ? .m范围内变化；沉积岩电阻率值一般
较低
何为非各向同性系数？如何表征这
各向同性指物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，即某一物体在不同的方向所测得的性能数值完全相同，亦称均质性。
针状和片状结构的岩石和矿石电阻率具有明显的方向性，即非各向同性。
为了表征层状岩石的非各向同性程度和平均的导电性，定义其非各向同性系数入和平均电
入二如仇和甘
阻率p m分别为：
岩石和矿石标本电阻率的测定方法有哪些？
露头法、电测井、（岩芯）标本测定法
电法勘探进行正演问题数值模拟时，一般会采取哪几种方法？每种方法的特点是
什么？已知地电模型和场源分布，求解场的分布规律，称为电法勘探的正演问题。在学习电法勘探时，我们经常先对一些典型的地质模型进行正演模拟，从而建立地质模型与场分布特征之间的关系。因此，正演问题是学习电法勘探的重要基础。
解电阻率法正演问题有两个途径：一是通过物理模拟，即通过模型实验直接测量得到某种介质和场源条件下稳定电流场的分布情况；二是通过数学模拟途径，即寻求满足表1.1-5 边界条件下的拉普拉斯方程解。物理模拟方法主要有土槽、水槽、导电纸等手段。数值模拟可分为解析法和数值计算方法两种。解析解有明确的表达式，但只有少数理想的地电模型才有解析解（这里指的理想模型是指数学意义上的，如均匀大地以及均匀大地中存在球体、两种介质垂直接触、水平均匀地层等，有些简单或规则模型不一定有解析解，如正方体等），不能满足实际需要。目前，随着计算机和计算技术的发展，求解复杂条件下电磁场分布规律的数值计算方法已成为主要手段。主要数值计算方法有有限元法、有限差分法、边界元法和积分方程法等等。
电阻率法的原理是什么？
电阻率法是以地壳不同岩石和矿石的导电性差异为物质基础，通过观测与研究人工建立的地中稳定电流场的分布规律以达到找矿和解决其它地质问题目的的一组电法勘探分支方法。：
何为视电阻率？
若进行测量的地段为电阻率不均匀的地电断面，仍按均匀大地电阻率公式计算的结果来表示
地下非均匀介质的导电性能，此时称之为视电阻率，单位仍为Q .m,符号p s
视电阻率微分表示式及其含义？
p MN 是测量电极MN 间的岩石电阻率,电流密度jMN ,均匀地段电流密度j0
高密度电阻率法与电测深及电测面法的关系是什么？有何优点？
①电阻率剖面法简称电剖面法。该方法在工作中是采用不变的电极距, 并使整个装置沿着观测剖面移动, 逐点观测视电阻率p s 的变化。由于电极距固定不变, 勘探深度就基本保持在
同一个范围内, 因而通过p s 值沿剖面的变化可以把地下某一深度以上具有不同电阻率的地质体沿剖面方向
的分布情况反映出来。
②电阻率测深法（简称电测深）是常用来探明水平（或近似水平）层状岩石在地下分布情况的一
种电阻率法。该法是在同一测点上逐次扩大电极距, 观测垂直方向由浅到深的视电阻率变化情况,通过分析视电阻率测深曲线来了解测点下面沿垂向变化的地质情况。与电阻率剖面法
相比,电阻率测深法用于了解该测点地下介质电阻率的垂向变化, 而电阻率剖面法是了解沿
测线方向地下介质电阻率的横向变化。这两种方法相辅相成, 使电阻率法成为一种能够详细研究地质构造的空间分布状态的方法。
③对二维大地, 开展测深—剖面法可同时完成电测剖面和电测深两种形式的测量, 得到地下不同位置视电阻率值，绘出测线下方视电阻率拟断面图，从而展示地下介质电性横向和纵向变化。测深—剖面法要求在测线上按一定点距布置n 个测深点，然后逐点进行测深工作，这样做费时又费力。对浅层地
质目标的探测，由于装置的极距小、点距密，进行测深—剖面法时，在很多点上要重复布置电极（供电电极或测量电极）
④高密度电阻率法是一种适用于浅层电阻率测深一剖面法的阵列电阻率勘探方法高密度电阻率法仍然是以岩、矿石导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场作用下地中传导电流分布规律的一种电探方法。因此，它的理论基础与常规电阻率法相同，所不同的是方法技术。
高密度电阻率法野外测量时将全部电极（几十至几百根）置于观测剖面的各测点上，然后利用
程控电极转换装置和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。
当将测量结果送入
微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。显然, 高
密度电阻率勘探技术的运用与发展，使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。
高密度电阻率法具有以下优点：
①电极布设是一次完成的，这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰，而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础；
②能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量，因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息；
③野外数据采集实现了自动化或半自动化，不仅采集速度快（大约每一测点需2?5 s），而且
避免了由于手工操作所出现的错误
④可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态，脱机处理后还可自动绘制和打印各种成果图
件；
⑤与传统的电阻率法相比，工作效率高，测点密集，所获信息更加丰富，解释结果更加准确。在电阻率法中，常用的装置类型主要有哪些？二极装置、三极装置、联合剖面装置、对称四极装置以及中间梯度装置等。
无论哪种装置类型, 其共同特点是: 用供电电极（ A、B）向地下供电,同时在测量电极（ M、
N）间观测电位差（△ UMN ）,并算出视电阻率（p s ）,各电极沿选定的测线同时（或仅测
量电极）逐点向前移动和观测。电剖面法主要用来探查地下一定深度范围内的横向电性变化以此解决多种
地质问题。
简要叙述电法勘探里镜像法的原理是什么？镜像法原理将半空间映射为全空间，用地面上方的一个镜像球代替地面影响应用联合剖面法时，低阻、高阻球体、低阻及高阻倾斜板状体的联剖曲线特征？。见课件4 。
在进行电阻率法勘探时，地形对电流场分布的影响主要有哪几个方面？
三方面进行分析，即：供电点位置地形起伏、
测量点位置地形起伏、地形起伏引起的电极距
变化。 简述在电阻率法中克服地形影响采用的“比较法”的基本思想？
“比较法”是将野外实测的视电阻率 (P s ),逐点除以相应点的纯地形异常 (P sD / P 1),
从上式不难看出：如果设法求得单纯地形引起的视电阻率曲线, 各测点的P s 值与地形影响值相比。当地下无矿时，按取比值绘制的校正曲线是一条 P
s = P
1的直线，完全消除了地形影响。若地下有矿，取比值后的校正曲线近似地消除了(或消弱 了)地形影响，突出了矿体异常。
简述电阻率法野外工作中常见的干扰有哪些？
(1)极化不稳。克服办法：为避免产生极化不稳现象，应采用化学性质稳定的金属作为测
量电极
(2 )大地电流、工业游散电流等人文噪声以及感应干扰
(3)由电磁感应引起的一类干扰，统称为感应干扰。克服办法：工作中应将供电导线和测 量导线尽量分开一定距离
电阻率测深法(简称电测深)的基本原理是什么？
电阻率测深法(简称电测深)是常用来探明水平(或近似水平)层状岩石在地下分布情况的一种
电阻率法。该法是在同一测点上逐次扩大电极距， 观测垂直方向由浅到深的视电阻率变化情
况，通过分析视电阻率测深曲线来了解测点下面沿垂向变化的地质情况。
与电阻率剖面法相比，电阻率测深法用于了解该测点地下介质电阻率的垂向变化，而
电阻率剖面法是了解沿测线方向地下介质电阻率的横向变化。
这两种方法相辅相成， 使电阻
率法成为一种能够详细研究地质构造的空间分布状态的方法。 电测深曲线的等值现象？ T 等值及S 等值现象的特点？
在实际工作中，由于存在一定的测量误差， 于是出现某些层参数不同的地电断面所对应的电 测深曲线之间，其差别在观测误差范围以内，可将它们看成为“同一条”电测深曲线，这种 情况称为电测深曲线的等值现
象。 由于等值现象存在，一条实测电测深曲线可对应一组不同
的地电断面，常可造成错误的解释结果。电测深曲线的等值现象分为同层等值、混层等值。
同层等值又分为 S 等值和T 等值两类。S2 =H2/ p 2。由上式可见，若第二层厚度和电阻 率同时发生变化(增大或减小)，只要S 2保持不变，则T1(3) (m)不变，即p s(R)恒定, 故称此为S 等值现象。发生 S 等值现象的条件是 V 2《1及P 3》1。而且，中间层的 厚度越薄、电阻率越小，则等值范围越宽。
从而得到经过地形改正后的视电阻率曲线
便可按照关系，将实测剖面
只要保持T2=H2* p 2不变，则T1(3) (m)不变，即p s(R)曲线不变，这便是T2等值现象。
二层及三层模型的电测深曲线有哪几类？其有什么特征？简述一维电测深最优化反演的基本思想及流程？课件5-65 页或书本57 页
充电法
何谓理想导体？当对具有天然或人工露头的良导地质体进行充电时，若良导地质体的电阻率远小于围岩电阻率时( < 200 倍),我们便可近似地把它看作理想导体。
充电法的基本原理是什么？
充电法的应用条件是什么？
①被研究的对象(充电体)至少已有一处被揭露或出露，以便设置充电点；
②充电体相对围岩应是良导电体；
③充电体规模越大，埋藏越浅，应用充电法的效果越理想；充电法的最大研究深度，一般仅为充电体延伸长度之半。
充电法主要用于详查阶段。
自然电场法
自然电场的主要特点是什么？
自然电场主要是由地下矿体、地下水和各种水系电化学作用产生的，分布于局部地区，一般具有较大的梯度。
自然电场法工作方法主要有哪些？
1观测方法。野外观测自然电场通常采用两种方法：电位法和梯度法。
2基点和基点网的联测
3观测结果的整理
自然电场法的应用范围有哪些？进行硫化金属矿和石墨矿快速普查，乃至详查的有效方法，在水文地质和工程地质调查中也应用相当广泛。1 青海某铜钴矿床的应用实例
2 确定地下水流向的应用实例
3 寻找水库坝体渗漏位置中的应用
激发极化法
激发极化法的原理？何为激发极化效应？
地下岩、矿石在电流场作用下产生了二次场。根据研究，这种二次场与介电极化和感应现象无关，而是岩、矿石及其所含水溶液在电流作用下所发生的复杂电化学过程的结果。岩、矿石在外电场作用下产生这种电化学起因的附加电场现象，称为激发极化效应（简称激电效应）。
激发极化法（Induced Polarization Method ，简称激电法，IP）是以不同岩、矿石激电效应之差为物质基础，通过观测和研究大地激电效应，来探查地下地质情况的一种分支电法。试述电子导体激化的电极电解极化现象？当电子导体和电解质溶液接触时，形成初步的正负电荷的分离。
由于电荷之间的吸引，导体中的负电荷和溶液中的正电荷大多分布在导体—溶液界面的两侧。
在发生溶解的同时也发生电荷的中和，或者说再交换，使金属离子还原成金属，达到动态平衡，从而在导体与溶液的界面上建立起一个稳定的双电层，称为自然双电层。自然双电层即是电子导体与围岩电解质溶液接触时的电极电位。
当有电流流过上述电子导体一溶液系统时（图C）,在外电场的作用下，电子导体内部的电
荷将重新分布：自由电子反电流方向移向电流流入端，使那里的负电荷相对增多，形成“阴极”；而在电流流出端，呈现相对增多的正电荷，形成“阳极” 。同时，在周围溶液中也分别于“阴极”和“阳极”处，形成离子积。
当电流于“阴极”从溶液进入电子导体时，溶液中的载流子（阳离子）要从电子导体表面获得电子，以实现电荷的传递。同样，当电流于“阳极”从电子导体流入溶液，溶液中的载流
子（阴离子）将释放电子（电子导体获得电子）。若此种电荷传递和相伴随的电化学反应的速度极快，则电子导体和溶液之间，电流可以“畅通无阻” ，便不会在界面两侧形成异性电荷的滞留。但由于电化学过程的迟缓性，实际上电极过程的速度有限，电子导体和溶液之间不是“畅通”的，从而在界面两侧产生异性电荷的滞留与堆积，形成附加的双电层，使自然双电层的平衡状态遭到破坏，偏离平衡值。
在一定的外电流作用下，"电极”和溶液界面上的双电层电位差①相对平衡电极电位①平
之变化，在电化学中称为“过电位”或“超电压”，记为△①，于是有：△①=①①平
随着通电时间的延续，界面两侧堆积的异性电荷将逐渐增多，过电位随之增大。过电位的形
成和增大将加速电极过程的进行（加速电荷的传递），直到该过程的速度与外电流相适应，
即流至界面的电流均能全部通过界面，因而不再堆积新电荷时，过电位便趋于某一个饱和值，
不再继续增大。这便是过电位的形成过程或充电过程。当外电流断开后，堆积在界面两侧的
异性电荷，将通过界面本身、电子导体内部和周围溶液放电，使界面上的电荷分布逐渐减小，
直至最后消失。这就是过电位的放电过程。
试述离子导体激化的薄膜极化现象？
当岩石颗粒间的孔隙截面积接近于分散层的厚度时（窄孔带），则整个孔隙都处在离子分散
层内。在外电场作用下，分散
层中正离子移动较快（因其受负电荷束缚较弱）。分散层负离子较少，又受紧密层正离子的
吸引，移动较慢。相对于窄孔带，宽孔带可移动正、负离子数相差无几。当电流通过宽窄不同而彼此相连的岩石孔隙时，由于窄孔带中阳离子的迁移率大于阴离子的迁移率，结果在窄孔隙的电流流出端形成阳离子的堆积，在电流流入端形成负离子过剩，从而形成离子浓度沿
孔隙方向的变化。
随着供电时间的持续，离子浓度的增长不会无限制地进行下去，因为离子的浓度的增加会阻
碍离子的运动，最终达到动态平衡。于是形成化学的浓度梯度和电的势垒。
外电流切断后，形成的浓度梯度要恢复平衡，势垒中积累的能量要向外释放，于是观察到激
发极化现象。人们把上述窄孔带称为“薄膜”，相应的激发极化称为“薄膜极化”。
在激电法理论和实践中，为使问题简化，将岩、矿石的激发极化分为理想哪两大
类？
第一类是是我们前面提到过的“面极化”，如致密的金属矿或石墨属此类，其特点是激发极
化都发生在极化体与围岩溶液的界面上；第二类是“体极化”，如浸染状金属矿和矿化（包
括石墨化）岩石及离子导电岩石的激发极化属此类。其特点是极化单元（微小的金属矿物或
岩石颗粒）分布于整个极化体中。
简述将岩、矿石的体极化模式在正演计算时在两介质分界面上采用的边界条件是
什么？
当极化介质与围岩接触时，则在界面两侧，总场电位应是连续的。由此得出体极化时总场的第一个边界条件：■■ 二'■
电流连续性的边界条件应与面极化总场的相应边界条件相似。不过，当前极化体和围岩的