第二章 工程电法与电磁法勘探
电法勘探、磁法勘探安全操作规程
电法勘探、磁法勘探安全操作规程
一、发电机应有有效的漏电保护电路。
仪器外壳、面板旋钮、插孔等的绝缘电阻，应大于100M/500V。
工作电流、电压不得超过仪器额定值，进行电压换档时应关闭高压。
二、电路与设备外壳间绝缘电阻，应大于5 M/500V。
电路配有可调平衡负载，严禁空载和超载运行电路。
三、线绝缘电阻每公里应大于2M/500V。
四、电法勘探、磁法勘探作业人员，应熟练掌握安全用电和触电急救知识。
五、供电电极附近应设有明显的警示标志。
六、观测前，操作员和电机员应检查仪器和通讯工具工作性能，测量供电回路电阻，在确认人员离开供电电极后，方可进行试电。
七、导线铺设，应避开高压输电线路；必须经过高压输电线路时，应有隔离防护措施。
八、雷电天气，禁止进行野外勘探作业。
勘探地球物理学基础习题解答
《勘探地球物理学基础》习题解答第一章 磁法勘探习题与解答（共8题）1、什么是地磁要素？它们之间的换算关系是怎样的？解答：地磁场T 是矢量，研究中令x 轴指向地理北，y 轴指向地理东，z 轴铅直向下。
地磁场 T 分解为：北向分量为X ，东向分量为Y ，铅直分量为Z 。
T 在xoy 面内的投影为水平分量H ，H 的方向即磁北方向，H 与x 的夹角（即磁北与地理北的夹角）为磁偏角D （东偏为正），T 与H 的夹角为磁倾角I （下倾为正）。
X 、Y 、Z ，H 、D 、I ，T 统称为地磁要素。
它们之间的关系如图1-1。
图1-1 地磁要素之间的关系示意图各要素间以及与总场的关系如下：222222T H Z X Y Z =+=++， cos X H D =， sin Y H D =⋅cos H T I =⋅， sin Z T I =⋅， tan /I Z H =， arctan(/)I Z H =tan /D Y X =， arctan(/)D Y X =2、地磁场随时间变化有哪些主要特点？解答：地磁场随时间的变化主要有以下两种类型：（1）地球内部场源缓慢变化引起的长期变化；（2）地球外部场源引起的短期变化。
其中长期变化有以下两个特点：磁矩减弱：地心偶极子磁矩正在衰减，导致地磁场强度衰减（速率约为10～20nT/a ）。
磁场漂移：非偶极子的场正在向西漂移。
（且是全球性的，但快慢不同，平均约0.2o/a ）。
短期变化有以下两个特点：平静变化：按一定的周期连续出现，平缓而有规律，称为平静变化。
地磁场的平静变化主要指地磁日变。
扰动变化：偶然发生、短暂而复杂、强弱不定、持续一定的时间后就消失，称为扰动变化。
地磁场的扰动变化又分为磁暴和地磁脉动两类。
3、地磁场随空间、时间变化的特征，对磁法勘探有何意义？解答：在实际磁法勘探中，一般工作周期较短，主要关心的是地磁场的短期变化，即地磁日变化、磁暴以及地磁脉动。
在高精度磁测中，地磁日变化是一种严重干扰，一般在地面磁测、航空磁测过程中设有专用仪器进行地磁日变观测，以便进行相应的校正，称为日变改正。
勘探地球物理电磁法
地球物理勘探是一种通过对地球内部各种物理参数的测量来揭示地下物质结构和性质的方法。
其中，电磁法是一种常用的测量方法之一，它通过在地表放置发射线圈和接收线圈，利用交变电流在地下产生的感应电场或磁场进行测量，从而获得地下介质的电性或磁性信息。
本文将从电磁法的原理、仪器设备、数据处理和应用四个方面进行介绍。
一、电磁法的原理电磁法是基于麦克斯韦方程组的电磁感应定律和安培环路定理。
当地下存在电性或磁性异质性时，交变电流在地下会产生感应电场或磁场。
与此同时，这些感应场又会影响到地面上的发射线圈和接收线圈，从而形成测量信号。
根据不同的场强和频率范围，电磁法可以分为低频电磁法、中频电磁法和高频电磁法等多种类型。
二、电磁法的仪器设备电磁法的仪器设备主要包括发射线圈、接收线圈、控制器和数据采集系统等。
发射线圈是用来产生电流场或磁场的装置，可以分为单极子、双极子和多极子等多种类型；接收线圈则是用来接收地下感应电场或磁场信号的设备，一般采用同轴线圈或磁芯线圈；控制器主要用来控制发射线圈的电流强度和频率等参数；数据采集系统则用来采集和记录接收线圈接收到的信号，并进行后续的数据处理。
三、电磁法的数据处理电磁法的数据处理过程通常包括数据校正、滤波去噪、反演和图像重建等多个步骤。
数据校正主要是对采集到的原始数据进行校正，使其符合物理规律和实际测量要求；滤波去噪则是用来去除数据中的噪声和干扰信号，提高数据的信噪比；反演则是利用数学模型对采集到的数据进行拟合和反演，从而得到地下介质的电性或磁性信息；图像重建则是将反演得到的数据以可视化的形式呈现出来，便于分析和解释。
四、电磁法的应用电磁法在地质勘探、环境监测、资源开发等领域都有着广泛的应用。
在地质勘探中，电磁法可以较为准确地探测到地下岩层、矿体、水文地质构造以及地下溶洞等信息；在环境监测中，电磁法可以用来检测地下水位、污染物扩散范围以及地下沉降等问题；在资源开发中，电磁法可以用来寻找地下油气藏、矿产资源和地热资源等。
如何进行电磁法测量与勘探
如何进行电磁法测量与勘探电磁法测量与勘探是一种常见且重要的地球物理勘探方法，通过测量地下的电磁响应信号来获取地下结构资料。
本文将从电磁法测量原理、仪器设备、数据处理以及应用领域等方面进行探讨。
1. 电磁法测量原理电磁法测量原理基于地下的电磁响应特性。
当电磁波传播到地下材料时，会在材料中产生感应电流，进而产生磁场和电场，形成地下层位的电磁响应信号。
这些信号可以通过测量接收电磁波的幅度和相位来获取地下结构信息。
2. 电磁法测量仪器设备电磁法测量通常使用一对电磁线圈：发射线圈和接收线圈。
发射线圈产生变化的电流，激发地下材料产生电磁响应信号。
接收线圈测量地下的电磁响应信号，通过幅度和相位信息来分析地下结构。
另外，为了确保测量质量，还需要使用参考线圈进行校正工作。
3. 电磁法测量数据处理电磁法测量得到的原始数据需要进行一系列的处理才能获得地下结构信息。
首先，需要进行数据采集和存储，将测量到的电磁响应信号记录下来。
接下来，对数据进行预处理，包括数据去噪和对齐等操作。
然后，通过计算和模型拟合，可以得到地下结构的物理参数，如电导率、磁导率等。
4. 电磁法测量应用领域电磁法测量在地质勘探、水文地质、矿产资源评价等领域有广泛应用。
在地质勘探中，电磁法可以帮助探测地下岩性和构造信息，对石油、天然气等资源勘探起重要作用。
在水文地质中，电磁法可以用来探测地下水资源的分布和流动状况，为水资源管理提供依据。
在矿产资源评价中，电磁法可以用于识别矿体的位置和规模，为矿产资源开发提供指导。
5. 电磁法测量技术的发展趋势随着科技的不断进步，电磁法测量技术也在不断发展。
一方面，仪器设备不断更新，传感器的灵敏度和分辨率提高，测量的精度和深度得到提升。
另一方面，数据处理方法也在不断改进，新的算法和模型可以更准确地解释地下的电磁信号。
此外，电磁法与其他勘探方法的组合应用也成为发展的热点，通过多种方法的综合利用，可以获取更全面、精确的地下结构信息。
地球物理勘探电法电磁法
Hale Waihona Puke （4）固体电解质：离子导电，绝大多数造岩矿物，
如石英、云母、方解石、长石等，电阻率高
4、主要岩矿石电阻率及其变化范围
● ρ沉 < ρ变 < ρ火
● 沉积岩： 10 ~102Ω · m
● 火成岩： 102 ~106Ω · m
● 变质岩：介于两者之间。
5、影响电阻率的主要因素 （1）矿物成分、含量及结构 金属矿物含量↑，电阻率↓ 结构：侵染状 > 细脉状 （2）岩矿石的孔隙度、湿度 孔隙度↑，含水量↑，电阻率↓ 风化带、破碎带，含水量↑，电阻率↓ （3）水溶液矿化度 矿化度↑，电阻率↓
电化学活动性（η） 介电性（ε） 导磁性（μ）
直流电（稳定场） 人工场源
②利用场源多 天然场源
交电流（交变场）
传导类电法勘探（直 流电法）研究稳定电 流场 ③方法
电阻率法* 充电法
自然电场法 激发极化法 低频电磁法
种类多
感应类电法勘探（交 频率测深法 流电法）研究交变电 甚低频法 流场 电磁波法 大地电磁法
U MN s k I
ρ3
ρ1 ρ2
※ 视电阻率 —— 在电场有效作用范围内 各种地质体电阻率的综合影响值。
（3）影响视电阻率的因素
电极装置—供电电极（A、B）及测量电极（M、N） 的排列形式和移动方式 ① 电极装置类型及电极距的大小 ② 测点相对于地质体的位置； ③ 电场有效作用范围内各种地质体的真电阻率； ④ 各地质体的分布状态（即形状、大小、埋深及相 对位置）
地球物理勘探 电法、电磁法
什么是电法勘探：
它是以岩、矿石的电学性质（如导电性）差异为基 础，通过观测和研究与这些电性差异有关的（天然或 人工）电场或电磁场分布规律来查明地下地质构造及 有用矿产的一种物探方法，称为“电法”。
物探--2电法勘探
电法勘探是以岩石或矿石与围岩之间的电性差异为基础，对 天然产生的或人工建立起来的电场或电磁场的空间的或时间 的分布特征进行观测，以查明地质构造和有用矿产的一种物 探方法。
电法勘探分类 根据供电电源的性质可分为：直流电法和交流电法。 按场源分为：天然场源（被动）和人工场源（主动）。 按工作方法分为：电阻率法、天然电场法、充电法、激发极
电地面
电源
A
MN
B
地面
高阻体
电阻率法
度梯半 度空 法间 视中 电存
曲阻在 率低 与阻 电体 位中
线梯间
电均
阻匀
率半
与 电 位 梯
空 间 中 间 梯
度度
曲法
线视
岩矿石的电阻率（1）
电阻率（ρ）：电阻率是表征物体导电性能的一个最基本的物理量。 数值上为对边长各为1米的正方体物质，垂直于一对横截面通电时， 所产生电阻的大小。其单位为：欧姆.米（Ω.m）。
ρo
图2 探测远离示意图
图３ 探测方法剖面图
I
2r 2 ( E )
4r 2
( u ) r
4r 2
c r2
得 c I 2
则 U＝ I 2r
或 ＝2r U
I
E U I r 2r 2
j I
2r 2
在上式中：设I＝20mA p=3.14Ω·m I 100
2
r=0.1 m
U=1000mV
r=1.0 m U=100mV
系中，
E du r dr r
在直角坐标系中
E EX i EY j EZ k
而
EX
U X
EY
U Y
EZ
U Z
由前几个式子得：
电法勘探部分习题答案
第一章电阻率法1、哪些因素对岩石电阻率有影响，其中哪些因素影响比较重要？⑴矿物成分、含量及结构金属矿物含量↑，电阻率↓结构：侵染状＞细脉状⑵岩矿石的孔隙度、湿度孔隙度↑，含水量↑ ，电阻率↓风化带、破碎带，含水量↑，电阻率↓⑶水溶液矿化度矿化度↑ ，电阻率↓⑷温度温度T↑，溶解度↑，离子活性↑，电阻率↓结冰时，电阻率↑⑸压力压力↑ ，孔隙度↓ ，电阻率↑超过压力极限，岩石破碎，电阻率↓⑹构造层的问题这种层状构造岩石的电阻率，则具有非各向同性，即岩层理方向的电阻率小于垂直岩层理方向的电阻率主要影响因素为岩石的孔隙度，含水性及水的矿化度。
当岩石含金属矿物、碳质和粘土等良导性矿物时，矿物成分对电阻率的影响明显。
2、岩石结构和构造如何影响岩石的电阻率？岩、矿石中某种组成部分对整体岩、矿石电阻率影响的大小，主要决定于它们的连通情况：连通者起的作用大，孤立者起的作用小。
例如，浸染状金属矿石，胶结物多为彼此连通的造岩矿物，故整个矿石表现为高阻电性；又如含水砂岩，其胶结物为彼此相连、导电性好的孔隙水，故含水砂岩的电阻率通常低于一般岩石的电阻率。
3、岩石电阻率的分布规律？1、质地致密、孔隙度低的火成岩、变质岩和沉积岩中的灰岩、白云岩、砾岩电阻率最高，其变化范围大约在；大多数沉积岩因为具有中等孔隙度，因而也具有中等电阻率，大约在数百左右；孔隙度比较高、又富含粘土矿物的第四系粘土、页岩、泥岩的电阻率比较低，一般在；致密硫化矿体、海水、石墨的电阻率最低，仅有。
2、同类岩石的电阻率并不完全相同，而是有一两个数量级的相当大的变化范围。
3、不同类型岩石的电阻率变化范围往往相互重叠。
103~10510~10210-2~10、列举求解稳定电流场电位时的边界条件。
、何谓电阻率，何谓视电阻率，说明它们的异同。
当地表不水平或者地下电阻率分布不均匀时（存在两种或者两种以上介质），仍然采用均匀介质中的供10.根据地下电流场变化规律，定性分析三级装置B‐MN在过直立接触面时的视电阻率曲线。
环境与工程物探之电法勘探介绍课件
1
案例背景：某地区地质构造复杂，需要进行地质构造探测
应用领域：广泛应用于地质灾害预警、地下水资源勘探等领域
电法勘探方法：采用电阻率法、激发极化法等电法勘探方法
探测结果：成功探测出地下地质构造，为工程设计提供依据
4
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
矿产资源探测
案例一：某地区金矿探测
案例二：某地区铜矿探测
案例五：某地区稀土矿探测
案例四：某地区煤矿探测
案例三：某地区铁矿探测
案例六：某地区石油探测
技术进步
仪器设备：更加轻便、高效、智能化
数据处理：更加快速、准确、自动化
勘探方法：更加多样化、适应性强
应用领域：更加广泛，如地下水、矿产、地质灾害等
01
02
03
04
应用领域拓展
地质灾害监测与预警
地下水资源勘探与评价
城市地下空间探测与规划
工程地质勘察与评价
03
电离层反射法：利用电离层反射信号进行勘探，如地震勘探、地磁勘探等
04
电法勘探应用
地质勘探：用于寻找矿产、地下水资源等
工程勘察：用于确定地下结构、地下障碍物等
环境监测：用于监测地下水污染、土壤污染等
考古研究：用于寻找地下文物、古墓等
城市规划：用于评估地下空间开发利用可行性
灾害预警：用于监测地质灾害、地震等
02
电法勘探的主要方法有电阻率法、激发极化法、电磁感应法等。
03
电法勘探的优点是无污染、速度快、成本低，可以广泛应用于地质调查、矿产勘探、工程勘察等领域。
04
电法勘探方法
电阻率法：通过测量地层电阻率来推断地下地质构造
01
自然电场法：利用天然电场进行勘探，如磁力勘探、重力勘探等
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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 还可以自动绘制和打印各种成果图件；
5）与传统的电阻率法相比，明显具有成本低、效率高、获取 信息丰富、解释方便等优点，其勘探能力显著提高。
2.1.2 高密度电阻率法
图2-3 平行低阻脉 上联合剖面异常
第一节 高密度电阻率法
2.1.1 有关电法勘探的一些基本概念的回顾 (二) 对称剖面法
图2-4 对称剖面法电极装置示意图
第一节 高密度电阻率法
2.1.1 有关电法勘探的一些基本概念的回顾
(三) 中间梯度法
S
KUMN I
K
2
1 11 1
AM AN BM BN
均值、方差； 计算电极调整
系数； 视参数分级。
图2-21坝址左岸测线高密度电法反演断面图
四.高密度电阻率法的资料处理及正演模拟
(一)资料处理 2、比值换算方法 3、滤波处理方法，自己看看书，不讲。 4、资料处理系统简介(高密度电阻率法资料
处理程序框图见图2-22 )
(二)正演模拟(略)
图2-22 资料处理系统程序框图
(三)激发极化法
激发极化法在工程地球物理勘探中主要用于 寻找地下水。
1. 激发极化场的时间特性
图2-14 岩、矿石的充、放电曲线
(三)激发极化法
2. 激发极化场的频率特性
图2-15黄铁矿人工标本的激电频率特性曲线
(三)激发极化法
3.激发极化的测量参数
(1)视极化率（ s ）
((32))视衰频减散度率（（DP）s ）
第二章 工程电法与电磁法勘探
第一节 高密度电阻率法
2.1.1 有关电法勘探的一些基本概念的回顾
一.电剖面法 电剖面法是用以研究地电断面横向电性
变化的一类方法。此类方法一般采用固定的 电极距并使电极装置沿剖面移动，以观测一 定深度范围内视电阻率沿剖面的变化。根据 装置形式的不同，剖面法又分成联合剖面法、 对称剖面法和中间梯度法等。
图2-20 同一模型上方视电阻率参数及视比值参数T断面等值线图
(二)高密度电法系统结构
高密度电阻率法勘探系统一般由两步分组成： 1）数据采集系统：
包括：电极系、多芯电缆、电极转换开关、电测仪
2）资料实时处理系统：
该部分后面专门讲。
三. 高密度电阻率法的野外工作方法技术
野外工作
1、测区的选择和测网的布设
(1)测区的选择
(2)测网的布设
2、装置的选择和极距的确定
(1)装置的选择
(2)极距的确定
(3)导线敷设（简述）
(4)测点分布
高密度电阻率法的测量 系统
以重庆地质仪器厂 生产的高密度电法测量 系统为例介绍一下。
四.高密度电阻率法的资料处理及正演模拟
(一)资料处理 1、统计处理方法 滑动平均； 计算统计参数：
由此可见，对于该深 度范围内的地质体， 在地表用五极纵轴测 深法进行观测所获得 的电位异常将比采用 对称四极测深法的观 测值要大得多。
图2-7 电流密度随深度的变化 (虚线:五级纵轴测深;实线:对称四极测深)
五极纵轴测深曲线的空间分布
图2-8 五 极纵轴测 深曲线
五极纵轴测深的应用实例
图2-9 柳州三 水源五极纵轴 测深成果图
二.高密度电阻率法的基本原理及系统结构 (一)基本原理
图2-16 高密度电阻率法勘探系统结构示意图
1.三电位电极系
三电位电极系 是将等间距的 对称四极（温 纳）、偶极及 微分装置按一 定的方式组合 所构成的一种 测量系统。
图2-17 三电位电极系 点距x=1m, 极距a=2x， 隔离系数n=2
五.高密度电阻率法资料的反演
(一)左迪法简介 左迪法的基本思想：先假定地层的层数
与实测曲线上的点数一样多。在初始模型中， 第一层的电阻率就采用实测曲线上的第一个 视电阻率，第二层采用实测曲线上的第二个 点的视电阻率，整条曲线依此类推。每一层 的平均深度采用测得相应视电阻率的电极距 再乘以某一常数。(见图2-23)
第一节 高密度电阻率法
2.1.1 有关电法勘探的一些基本概念的回顾 三.其它电探方法 (一)充电法
图2-10 充电法原理示意图
充电法实际应用
图2-11 充电法测定地下水的流速、流向 图2-12 充电法追索地下暗河
(二)自然电场法
图2-13 用自然电场法确定地下水与地表水的补给关系 (a)地下水补给地表水；（b）地表水补给地下水
(一)左迪法简介
1—实测数据； 2—初始分层； 3—模型曲线； 4—改正后分层； 5—最终分层.
图2-23 电测深曲线佐迪反演示意图
五.高密度电阻率法资料的反演
(二)高密度电阻率资料的层析成像 思路：输入地形参数，所测剖面的网格
化，然后用2.5维有限元法作正演计算求 拟断面的理论电阻率值，得到理论拟断面。 将理论拟断面与实测数据比较，用左迪法 的思想调整该模型每个网格单元的电阻率， 整个过程交替重复直至二者的均方根误差 降至预定水平。
第一节 高密度电阻率法
2.1.1 有关电法勘探的一些基本概念的回顾
(一) 联合剖面法 1.基本原理
第一节 高密度电阻率法
2.1.1 有关电法勘探的一些基本概念的回顾
(一) 联合剖面法 2.联合剖面法的干扰分析及校正 (1)比值参数的概念及应用
图2-2 直立低阻脉上联合剖 面视电阻率曲线及入曲线
2.视参数及其特点
(1)视电阻率参数
根据上述三电位电极系的概念，显然其视电
阻率参数及其计算公式依次为：
s
2a
U I
s
6aU
I
s
3a U
I
图2-18 高密度电阻率法测点分布示意图
2.视参数及其特点
(2)视比值参数
A s
(
i
)
(i, i 1)
B s
(
i
)
A s
(i
1)
B s
(i
1)
图2-19在同一地电模型上方视电阻率参数及视比值参数的断面等值线图
4. 激发极化法在水文地质调查中的应用(例) (1)用视极化率判别水异常 (2)用二次场衰减特性找水
2.1.2 高密度电阻率法
一. 高密度电法的特点: 1）其电极的布设使一次完成的，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自动采集提供 了条件；
2）观测的密度大，且可以进行多种电极排列方式的扫描测量， 故可获得丰富的关于地电断面结构特征的信息；
第一节 高密度电阻率法
2.1.1 有关电法勘探的一些基本概念的回顾
二.电测深法 (一)对称四极电测深法 (二)三极测深法 (三)环形测深法(见图2-5) (四)五极纵轴测深法(见图2-6)
图2-5 环形测深极形图
(四)五极纵轴测深法基本原理
图2-6 五极纵轴测深电极排列示意图
五极纵轴测深与对称四极测深的比较