学学期电法勘探原理与方法完整版
电法勘探原理与方法
电法勘探原理与方法刘国兴2003．5总学时64，讲授54学时，实验10绪论：（1学时）绪论中讲5个方面的问题1.对电法勘探所属学科及具体定义。
2.电法勘探所利用的电学性质及参数。
3.电法勘探找矿的基本原理。
在此主要解释如何利用地球物理（电场）的变化，来表达找矿及解决其它地质问题的原理。
4.电法勘探的应用。
1)应用条件2)应用领域3)解决地质问题的特点4)电法勘探在勘探地球物理中所处的位置第一章电阻率法本章为电法勘探的常用成熟的方法，在地质勘察工作中发挥着重要作用，是学习电法勘探的重点之一。
本章计划用27学时，其中理论教学21学时，实验教学6学时。
§1.1电阻率法基础本节计划用7学时，其中讲授5学时，实验2学时。
本节主要讲述如下五个问题一、矿石的导电性（1学时）讲以下3个问题：1)岩，矿石导电性参数电阻率的定义及特性。
2)天然岩，矿石的电阻率矿物的电阻率及变化范围，岩石电阻率的变化范围。
3)影响岩，矿石电阻率的因素。
I.与组成的矿物成分及结构有关。
II.与所含水分有关。
III.与温度有关。
二稳定电流场的基本性质。
主要回顾场论中有关稳定电流场的一些知识，给出稳定电流场的微分欧姆定律公式电流的连续性（克希霍夫定律）；稳定电流场是势场三个基本性质。
三均匀介质中的点源电场及视电阻率的测定主要讲述三个内容：1)导出位场微分方程（拉氏方程）及的位函数的解析解法。
2)点电流源电场空间分布规律。
3)均匀大地电阻率的测定方法。
电法勘探中测量介质电阻率的方法由此问题引出，开始建立电法勘探中“装量”这一词教案的概念，本节重点：稳定电流场的求法及空间分布；均匀大地电阻率的公式的导出及测定方法。
以上内容两学时四非均匀介质中的电场及视电阻率（1学时）阐述4个问题1)什么是非均匀介质中的电场？特点，交代出低阻体吸引电流，高阻体排斥电流的概念2)非均匀电场的实质：积累电荷的过程。
3)什么是视电阻率？如何定义？4)视电阻率微分公式。
应用地球物理2： 电法勘探原理与方法
应用地球物理2: 电法勘探原理与方法教学大纲课程编号：0801223020课程名称：应用地球物理2：电法勘探原理与方法课程英文名称：Applied Geophsics ⅡPrinciple and Method of Electrical Method总学时：64（讲授54学时，实验8学时）学分：3.5开课单位：地球探测科学与技术学院授课对象：勘查技术与工程专业（应用地球物理方向）本科生前置课程：高等数学、数学物理方法、电磁场论一、教学目的和要求《应用地球物理2：电法勘探原理与方法》课程是地探学院地球物理系，勘查技术与工程专业（应用地球物理方向）学科基础课，是主干专业课之一。
本教学大纲适用于该专业的本科教学。
在本课程中，使学生系统学习电磁场理论和电法勘探的理论知识。
通过本课程的学习，使学生系统掌握电法勘探的基本理论、基本方法技术及在勘查石油天然气和煤田地质构造，寻找金属非金属矿产，进行水文地质、工程地质调查等方面的实际应用，能进行以上各项地质任务的基本勘查工作。
并对国内外正在推广，试用的新方法、新技术有所了解。
二、教学内容第一章电阻率法§1 电阻率法基础一、岩、矿石的导电性及影响岩、矿石电阻率的因素二、均匀大地电阻率的测定三、视电阻率概念、公式及微分表示法实验一：电法仪器认识、点源场测定、均匀大地电阻率的测定提示：了解岩、矿石的导电性及影响岩、矿石电阻率的因素，重点掌握电阻率公式的导出、视电阻率概念及视电阻率微分公式。
§2 电阻率剖面法一、常用电极排列（装置）及其相互关系二、单界面视电阻率公式解析解及异常规律三、联合三极、对称四极装置规则形体上的视电阻率异常四、偶极装置规则形体上的视电阻率异常五、中间梯度法规则形体上的视电阻率异常六、电阻率剖面法的实际应用实验二：联合剖面法模型实验提示：通过电阻率常用装置了解电法勘探的灵活性，了解各种场源形式在球体上方电阻率解析式的推导方法，重点掌握联合三极装置、对称四极装置、中间梯度装置在不同电性异常体上的异常规律及其应用。
电法勘探原理与方法
电法勘探原理与方法电法勘探是以地壳中岩矿石的导电性差异为物理基础，通过观测并研究地表电场的分布规律来达到找矿或解决其他地质问题的一种勘探方法矿物如何按导电机理进行划分？按导电机理分将矿物分为金属导电类矿物，半导体类导电矿物，固体离子类导电矿物。
影响岩石和矿石电阻率的因素:岩、矿石电阻率与成分和结构的关系;岩、矿石电阻率与所含水分的关系（湿度与孔隙度）岩、矿石电阻率与温度的关系三大岩类的电阻率如何变化？沉积岩的电阻率最低，火成岩的电阻率最高，变质岩介于两者之间。
何为非各向同性系数？如何表征对针状和片状的结构的岩石和矿石，无论ρ1、ρ2 及矿物颗粒的百分含量V大小如何，总有ρn ≥ρt，即垂直针状或片状颗粒长轴方向的岩、矿石电阻率总是大于沿着颗粒长轴方向的电阻率。
这表明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；非各向同性系数λ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？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；物理模拟方法主要有土槽、水槽、导电纸等手段。
二是通过数学模拟途径，即寻求满足边界条件下的拉普拉斯方程解。
数值模拟可分为解析法和数值计算方法两种。
电阻率法的原理是什么？电阻率法是以不同岩矿石之间导电性差异为基础，通过观测和研究人工电场的地下分布规律和特点，实现解决各类地质问题的一组勘探方法。
实质是通过接地电极在地下建立电场，以电测仪器观测因不同导电地质体存在时地表电场的变化，从而推断和解释地下地质体的分布和产状，达到解决地质问题的目的。
何为视电阻率？地下多种非均匀介质电阻率的综合反映单位仍为Ω.m，以符号ρs视电阻率微分表示式及其含义？视电阻率不是该地电断面上某种岩石的真电阻率，而是地下电性不均匀体的一种综合反映。
视电阻率是电法勘探中的一个重要的概念，其意义是：既然视电阻率是地下电性不均匀体的一种综合反映，那么当地下存在高阻或低阻体时，地下介质的导电性能发生变化，从而引起视电阻率的变化，因而可利用视电阻率变化规律以发现和探查地下电性不均匀体，达到找矿和解决其它地质问题的目的。
电法勘探基本原理、常用方法及发展简介资料 共51页
２、能够选用多种电极排列方式进行测量，可以获得丰 富的有关地电断面的信息；
３、野外数据采集实现了自动化或半自动化，提高了数 据采集速度，避免了手工误操作。
此外，随着地球物理反演方法的发展，高密度电法资料的 电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维，极大地提高 了地电资料的解释精度。
计算公式如下：
Rs/L
注
(U/I)(s/L)(.m)
电阻率(ρ )单位是欧姆·米，记作Ω ·m。 用电导率σ 表示时，其单位为西门子每米，记作s／m。 电导率和电阻率互为倒数，成反比性。
a、矿物的电阻率
固体矿 物按导 电机理 分为：
各种天然金属均属于金属导体 金属 导体 较重要的天然金属有自然金和
电法勘探利用岩石、矿石的物理参数，主要有电阻率 （ρ）、导磁率（μ）、极化特性（人工体极化率η和面极 化系数λ、自然极化的电位跃变Δε）和介电常数（ε）。
电阻率法的基础知识
1、岩土介质的电阻率
在电法勘探中，用来表征岩、矿石导电性好坏的参数为电 阻率(ρ)或电导率(σ=1/ρ)。从物理学中已知，当电流垂直流过 单位长度、单位截面积的体积时，该体积中物质所呈现的电阻 值即为该物质的电阻率。
电法勘探的方法
按场源性质可分为人工场法（主动源法）、天然场法（被 动源法）； 按观测空间可分为航空电法、地面电法、地下电法； 按电磁场的时间特性可分为直流电法（时间域电法）、交 流电法（频率域电法）、过渡过程法（脉冲瞬变场法） ； 按产生异常电磁场的原因可分为传导类电法、感应类电 法； 按观测内容可分为纯异常场法、总合场法等。
地壳是由不同的岩石、矿体和各种地质构造所组成，它 们具有不同的导电性、导磁性、介电性和电化学性质。根 据这些性质及其空间分布规律和时间特性，人们可以推断 矿体或地质构造的赋存状态（形状、大小、位置、产状和 埋藏深度）和物性参数等，从而达到勘探的目的。
电法勘探原理与方法
电法勘探原理与方法
电法勘探原理与方法简述
电法勘探是一种基于电磁现象的地球物理勘探方法，通过在地下通入电流，并测量由地下产生的电场和磁场信息，来获取地下物质的分布情况。
电法勘探常用于地下水资源、矿产资源、地质构造等方面的探测。
电法勘探的原理是根据地下不同物质对电流的传导能力的差异，来推断地下的物质性质和分布情况。
一般来说，导电能力高的物质（如矿石、含水层等）对电流的传导能力较好，而电阻较高的物质（如岩石、土壤等）对电流的传导能力较差。
电法勘探中常用的方法包括直流电法、交流电法和自然电场法。
直流电法通过在地下通入恒定电流，并测量地表上的电位差来进行勘探。
交流电法则使用交变电流，通过测量地下电磁场的强度和相位信息，来推算地下物质的分布状态。
自然电场法则是通过测量地表上的自然电场强度和方向来进行勘探。
在进行电法勘探时，需使用电极将电流引入地下，并使用测量电极来测量地下的电位差和电磁场信息。
通常使用的测量电极包括接地电极、测量电极和参考电极。
通过在地表布设不同位置的电极，在地下电势差数据的基础上，进行数据处理和解释，得到地下物质的分布情况。
电法勘探是一种非破坏性的地球物理勘探方法，具有较高的分辨率和可靠性。
它在水文地质、矿产勘探、环境工程等领域都
有广泛的应用。
然而，也需要注意电流的深度侵入限制以及地下导电性的不均匀性等问题，以提高电法勘探的精度和解释能力。
第2篇 电法勘探
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60
50
60
750 700
700
50
750
抽 水 前 -NS
650 600
40
抽 水 后 -NS
650 600
40
550 500 450
550 500 450 400
30
400 350 300 250
30
350 300 250 200
20
20
200 150 100 50
150 100 50
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高密度电阻率法数值模拟断面图----λ比值参数
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常规高密度电阻率系统（学院—高密度电法微测系统--《地电学教程》 肖宏跃
等 北京：地质出版社 2008.08）
A 测量系统
B 多路电极转换器
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典型岩石与土的电阻率
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1、原理 高密度电阻率法属于直流电阻率法 另一类：位移电流 以岩土体的电性差异为基础，研究在施加 电场的作用下，地下传导电流的变化分布 规律。 一次布极可以完成纵、横向二维勘探 过程，既能反映地下某一深度沿水平方向 岩土体的电性变化，同时又能提供地层岩 性沿纵向的电性变化情况，具备电剖面法 和电测深法两种方法的综合探测能力。
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桩号A40～A80段和桩号A295～A380段表层呈现高 阻晕团，电阻率为500～1500Ω.m； 桩号A80～A295间出现一电阻率渐变带，且电阻率 值变化较小，多在20～250Ω.m之间变化； 基岩为灰岩电阻率呈高阻反映，电阻率500～ 1500Ω.m。
电法勘探的原理及应用
电法勘探的原理及应用1. 什么是电法勘探电法勘探是一种利用地下电阻率差异揭示地下地质体结构及构造的地球物理勘探方法。
它通过测量地下电阻率的变化，获得地下地质体的结构信息，并进一步研究地下资源的分布情况。
2. 电法勘探的原理电法勘探基于地下地质体的电阻率差异，利用电流在地下的传播以及产生的电位差进行测量和分析。
通常，勘探者在地面上或井下放置电极，通过施加电流使地下发生电场，并测量电位差。
根据测量数据，可以计算得到地下地质体的电阻率，进而分析地下结构。
3. 电法勘探的应用电法勘探在地质勘探、矿产资源勘查、水文地质调查、环境工程、地下水资源评价等领域有着广泛的应用。
以下列举几个常见的应用场景：3.1 矿产资源勘查电法勘探在矿产资源勘查中起到重要的作用。
通过测量矿区地下的电阻率差异，可以发现矿体的存在以及矿体与围岩的边界情况。
这对于确定矿体的规模、形态以及储量估算都具有重要意义。
3.2 水文地质调查电法勘探在水文地质调查中也得到了广泛的应用。
通过测量地下不同地层的电阻率差异，可以揭示地下含水层的分布和性质。
这对于确定水资源的储量、流向以及开采潜力都具有重要意义。
3.3 环境工程电法勘探在环境工程中的应用越来越广泛。
通过测量地下结构的电阻率差异，可以评估地下储存物质的位置、分布以及迁移路径，为环境污染的治理和地下储存设施的选择提供重要参考。
3.4 地下水资源评价电法勘探在地下水资源评价中也是一种常用的方法。
通过测量地下地质体的电阻率，可以揭示地下地质体的结构和性质，进一步评价地下水储量、水质以及地下水动态变化，为合理开发和管理地下水资源提供依据。
4. 电法勘探的优势和局限性4.1 优势•非破坏性：电法勘探无需在地下进行钻探等破坏性操作，可以有效避免对环境的破坏和人员安全的威胁。
•高效快速：电法勘探操作简便，数据采集和分析速度较快，能够快速获取地下结构信息。
•成本较低：相比其他地球物理勘探方法，电法勘探设备和操作成本相对较低，具有较高的经济性。
学年学期《电法勘探原理与方法》
《电法勘探原理与方法》是石油地质工程学专业的一门重要课程，主要介绍了电法勘探在地质工程中的原理与方法。
在本文中，将详细介绍电法勘探的原理、仪器装置以及应用领域。
电法勘探是一种利用电流在地下介质中传播的原理，对地下结构及其物性进行探测的方法。
通过电法勘探，可以获取到地下介质的电阻率分布情况，从而推断出地下岩石的含水、含油、含气等情况，为地质勘探提供重要的信息。
电法勘探主要包括电阻率法、自然电场法和埋地电磁法等。
电阻率法是电法勘探中最常用的一种方法，其原理是利用电流在地下介质中的传播特性，通过测量电流与电压之间的关系来推断地下介质的电阻率。
电阻率法主要适用于测量地下介质的大尺度变化，比如地下沉积层的厚度、构造的变化等。
自然电场法是利用地球自然电场的变化来进行勘探的方法。
地球自然电场是由于地球自转、无线电活动等产生的，呈现为经纬度和时间的函数关系。
通过测量地球自然电场的变化，可以推断地下电阻率分布，从而了解地下构造与物性的情况。
埋地电磁法是利用地球磁场与电磁场的相互作用，通过测量地下涡流的产生情况来进行勘探的方法。
在埋地电磁法中，通过产生一定频率的电磁场，利用电磁感应原理测量地下涡流的幅度和相位，从而推断出地下的电阻率和储层的性质。
在实际应用中，电法勘探主要应用于地震地质、水文地质和矿产资源的勘探。
在地震地质中，电法勘探可以用于研究地震断层的位置和运动情况，从而预测地震的发生可能性。
在水文地质中，电法勘探可以用于寻找地下水资源，评估地下水的质量和储量。
在矿产资源勘探中，电法勘探可以用于寻找矿床的位置和规模，评估矿石的品位和储量，为矿产资源开发提供重要的依据。
总之，《电法勘探原理与方法》作为石油地质工程学专业的一门课程，通过系统地学习电法勘探的原理与方法，能够为学生提供掌握地质勘探技术、分析地下构造与物性的能力。
掌握《电法勘探原理与方法》的知识，对于从事地质勘探、石油勘探及矿业勘探等领域的人员来说，具有重要的意义。
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学学期电法勘探原理与
方法
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
成都理工大学2014—2015学年 第一学期《电法勘探原理与方法》考试试卷
注意：所有答案请写在答题纸上，写在试卷上无效。
一 、名词解释（共5小题，每小题2分，总10分）
1、接地电阻
2、电磁波波数
3、正交点
4、视极化率
5、静态位移 二 不定项选择题（共20小题，每小题1分，总20分） 1、影响视电阻率的因素有（ ） A 地形 B 装置 C 测点位置 2、利用自然电位法勘探某金属矿，在其上方中心处通常能观测到（ ） A 明显的正异常 B 明显的负异常 C 正负异常伴生
3、激发极化法可解决下列地质问题（ ）
A 寻找浸染矿体
B 寻找水
C 寻找碳质、石墨化岩层
4 、电磁偶极剖面法中，哪些装置能观测纯异常（二次场）（ ）
A （X ，X ）
B （X ，Z ）
C （Z ，Z ）
5、下列方法中受地形影响最小的方法是（ ）
A 电阻率法
B 激发极化法
C 电磁感应法
得分 得分
6、本学期《地电学》课程实习“电阻率测深仪器及装置认识实习”过程中，采用电源电瓶最高供电压档位为（）
A 63伏
B 90伏
C 120伏
7、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习“电偶极子场特征认识”过程中，实习要求中，要求同学们完成的图件有（）
A 电位图
B 电阻率图
C 电场强度图
8、本学期《地电学》课程实习“电测深正演模拟”实习过程中，
给出地电模型是（）
A 二层模型
B 三层模型
C 四层模型
9、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习过程中，学习了绘制二维电阻率异常剖面图的软件是（）
A SURFER软件
B GRAPHER 软件
C GEOPRO 软件
10、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习“仪器及装置认识实习”过程中，采用的装置有（）
A 中间梯度装置
B 对称四极装置
C 偶极装置
11、中间梯度法理论上在勘探哪些电性和产状的矿体能产生明显的异常（）
A 陡立低阻矿体
B 陡立高阻矿体
C 水平的高阻矿体
12、联合剖面法理论上在勘探哪些电性和产状的矿体能产生明显的异常（）
A 直立的低阻矿体
B 直立的高阻矿体
C 水平的低阻矿体
13、下列方法能有效勘探产状较陡的良导矿体的有（）
A中梯法 B联剖法 C 回线法
14、用联合剖面法工作时电阻率异常曲线能看到高阻正交点的有（）
A 直立低阻体 B直立高阻体 C山谷
15、下列哪些情况可视为远区工作的有（ ）
A 观测场为平面波
B CSAMT 工作法
C MT 工作法
16、下列方法哪些方法是主动源的电法勘探方法（ ）
A 充电法
B 回线法
C MT 法
17、下列测深曲线属于三层测深曲线的是（ ）
A H 型
B HK 型
C G 型
18、下列哪些测量参数受静态位移影响较小（ ）
A M T ρ
B M T φ
C E T ρ
19、在电磁法勘探中哪些方法可以忽略位移电流的影响（ ）
A MT 法
B TEM 法
C GPR 法
20、下列电磁方法中哪些方法属于被动场源法（ ）
A MT 法
B GPR 法
C VLE 法
三、绘图分析题（2小题，每小题6分，共12分） 1、假设下图脉状矿体相对围岩具有低阻、高极化电性特征，采用中间梯度法装置测量，请定性绘出该矿体的电阻率异常及极化率异常主剖面特征图。
2、试绘出下述地电断面上联合剖面视电阻率s ρ曲线的变化规律
图，并注明各主要特征部位的视电阻率s ρ值。
四、计算推导题（共4小题，每小题7分，总28分） 1、对某工区某硫化金属矿进行中间梯度法测量，取1100AB m =，100MN m =，若测量到该金属矿极化率异常5%s η=，测量所对应等效视电阻率异常*314s m ρ=Ω⋅，接地电阻=200R 地欧，要求测量电极测
量的电位差mn U ∆不小于10mV ，请计算分析回答以下问题。
（提示：*1s s s
ρρη=-） 得分
得分
（1）此时需要最小供电电流为多少？此时需要最小供电电压是多少？
（2）该金属矿电阻率是多少？
（3）如果认为所需发射机（供电源）功率太大，如何采取措施降低发射机功率？
2、导出视电阻率微分表达式0
MN s MN j j ρρ=
，并说明式中各参数的物理意义。
3、对某工区进行可控源电磁测深勘探，如果选取发射机频率范围为10~10000f Hz Hz =，工区介质360m ρ=Ω⋅，相对介电系数10r ε=，请回答下列问题？
（1）试求该频带范围电磁系数m 区间？
（2）在该频带条件下能否忽略位移电流？为什么？
（3）如果取10f Hz =，此时电磁波的趋肤深度为多少？
（4）为保证接收机能收到平面波场，工区最小收发距应取多少？
4、试导出下述地电断面上，当采用平行走向布极时视电阻率s ρ曲线尾支渐近线的方程式。
（提示：界面切线方向电流密度作为上下界面电流密度，先定义或求取界面切线电流密度）
五、综合题（共3小题，每小题10分，总30分）
1、对下图所示水平三层地电断面，回答以下问题： （1）绘出对称四极测深s ρ 曲线，并确立曲线类型；
（2）直流电测深时，当225,2000h m m ρ==Ω⋅时，曲线形态有何变化？为什么？
（3）频率测深时，还会出现哪类等值现象，其等值条件是什么？
（4）频率测深时当30ρ→时，曲线有何变化？
（5）频率测深时，当0ω→和ω→∞时，其相位异常具有何特征？ 得分
2、利用纵向中间梯度法对某热液裂隙侵入的硅化程度较高的黄铜矿进行激发极化法勘探测量，所观测到的视极化率及视电阻率异常如下图所示，请根据异常特征回答以下问题。
（1）该矿体可能位置坐标是多少？具有什么样的电性特征？（2）分析小号测点3220处低阻、高极化电性引起因素可能是什么？
（3）根据两个供电极距测量的视电阻率异常特征及视极化率异常特征，推测矿体是延伸较深的矿脉体还是较浅的矿脉体，为什么？（4）设计一个最有可能控制矿的钻孔位置坐标。
（注明：只需将大概横坐标写在答题纸上）
3、详细阐述对称四极直流电测深、大地电磁测深、可控源大地电磁测深的基本工作原理、野外装置、应用特点如何。
（注明：可使用图示和文字说明）。