电法勘探介绍
电法勘探
第三部分 电法勘探第一节 电法勘探简介 一、什么叫电法勘探电法勘探就是以岩石的电性差异为依据，并通过观测和研究天然的或人工的电场（或电磁场）来解决各种地质问题的地球物理勘探方法的总称。
二、油气勘探常用哪些电法勘探方法目前用于油气田勘探的主要有直流电阻率法和大地电磁测探法。
三、电法勘探在油气勘探中的主要目的A 、解决区域地质问题B 、解决局部构造问题C 、直接找油 第二节 直流电阻率法的一些基本知识 一、有关术语的理解电阻率、视电阻率、地电断面、电性标准层、电流密度、电场强度、电位 1、岩石的电阻率(ρ) （1）定义：P282电流平行柱轴通过横截面为一平方米，长度为一米的岩柱时所呈现的电阻。
即（如右图）：（2）实用单位电阻率是描述物体导电性能的一个物理量，其实用单位是欧姆•米（Ω• m) 2、岩石的视电阻率(ρs) （1）定义：P294由上式计算出的电阻率值称为岩石的视电阻率。
式中：K 电极装置系数；ΔVMN 为测量电极之间的电位差； I 为供电电极之间的电流（2）实用单位：欧姆•米（Ω• m) （3）实质：ρs 是在电流场作用范围内，各种岩石电阻率的 综合反映。
3、地电断面（P287） （1）概念：根据岩层的电学（或电磁学）性质来划分的地质界面。
（2）注意：A 、 地质界面与地电断面不一定存在一一对应关系。
(P287图3.1.5所示)B 、地电断面能客观地反映工区地质构造的基本特征，可以利用电测井资料来建立地电断面。
C 、在绝大多数情况下，常以电阻率划分地电断面。
4、电性标准层 P288 （1）概念：是指地电断面中那些在电性上和围岩差别大，本身电性稳定，分布范围广，而且厚度较大的能在整个测区对比追踪的具有代表性的电性层。
（2）注意： 1）、 电性标准层可与地震标准层作一对比来理解； 2）、 在一个地区进行电法勘探之前，应根据该地区的地质断面及其他物探资料，选择可能存在的电性标准层。
5、电流密度（ j ) P288（1）定义：垂直穿过导体横截面上单位面积的电流强度。
电法勘探简介
什么是电法勘探？电法勘探（electrical prospecting）是根据岩石和矿石电学性质（如导电性、电化学活动性、电磁感应特性和介电性，即所谓“电性差异”）来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。
它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。
电法勘探分为两大类。
研究直流电场的，统称为直流电法，包括有电阻率法、充电法、自然电场法和直流激发极化法等；研究交变电磁场的，统称为交流电法，包括有交流激发极化法、电磁法、大地电磁场法、无线电波透视法和微波法等。
按工作场所的差别，电法勘探又分为地面电法、坑道和井中电法、航空电法、海洋电法等。
电法勘探的发展历史电法勘探方法可以追溯到19世纪初P.Fox在硫化金属矿上发现自然电场现象，至今已有100多年的历史。
我国电法勘探始于20世纪30年代，由当时北平研究院物理研究所的顾功叙光生所开创。
经过70余年的发展，我国的电法勘探无论在基础理论、方法技术和应用效果等方面都取得了巨大的进展，使电法成为应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、适应性最强的一门分支学科。
同时，经过广大地球物理工作者不懈努力，在深部构造、矿产资源、水文及工程地质、考古、环保、地质灾害、反恐等领域，电法已经和正在发挥着重要作用。
限于篇幅，本文仅对其中几种主要方法，如：高密度电法、激发极化法、CSAMT等作简要介绍，并就这些方法在水文和工程地质中的应用进行阐述，供广大水文和工程地质、工程物探人员参考电法勘探原理电法勘探是根据岩石和矿石电学性质（如导电性、电化学活动性、导磁性和介电性，即所谓“电性差异”）来找矿和研究地质构造的一组地球物理勘探方法。
它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律，达到找矿勘探的目的。
电法勘探分为两大类研究直流电场的，统称为直流电法，就是研究与地质体有关的直流电场分布特点和规律来找矿和解决某些地质问题，包括电阻率法、充电法、自然电场法和直流激发极化法等研究交变电磁场的，统称为交流电法，就是研究与地体有关的交变电磁场的建立、分布、传播特点和规律来找矿和解决某些地质问题。
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。
地球物理勘探---电法勘探
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：10²~10 Ω ·ｍ 变质岩：介于两者之间
6
（二）、影响电阻率的因素 ①岩、矿石矿物成分（良导金属含量） 一般来说，岩、矿石中良导金属含量增高，电阻率就 降低。但 相比之下岩石的结构更具有关键性的影响。 ②结构
U E
AB M
U U
A M
B M
I 1 1 ( ) 2 AM BM
AB M
I 1 AM 1 BM ( ) 2 2 2 AM AM BM BM
结论： ①靠近电极，电位变化越大 ②在A极（正极）附近，电位迅速升高；在B极（负极）附近， 电位迅速下降。在 AB（正负极）中点 电位为零。 ③在AB中部（1/2— 1/3）地段，电位梯 度很小，场强也较均 匀，在AB中点电位 为零，电场强度为一 常数。（中间梯度法 的原理）
介绍最基本的电阻率法
电阻率法是传导类电法勘探方法之一。建立在地壳中各种岩 矿石具有各种导电性差异的基础上，通过观测和研究与这些差异 有关的天然电场或人工电场的分布规律，从而达到查明地下构造 或者寻找有用矿产的目的。
第一节
一、电阻率法的理论基础
电阻率法
（一）、岩土介质的电阻率 岩土介质的电阻率差异是电阻率法的物理前提，电阻率是 描述物质导电性能的一个电性参数，从中学物理中我们知道， 当电流沿着一段导体的延伸方向流过时，导体的电阻R与其长 度L成正比，与垂直于电流方向的导体横截面积S成反比，即 R=ρl/s 式中比例系数ρ成为该导体的电阻率。因此电阻率在数值 上等于电流垂直通过单位面积立方体截面时，该导体所呈现的 电阻。 电阻率的倒数即为导电率ν，直接表征了岩石的导电性能。
电法勘探原理
电法勘探原理电法勘探是一种利用地下电阻率差异来探测地下构造和岩矿成分的地球物理勘探方法。
它通过在地表施加人工电场，测量地下不同介质对电场的响应，从而获取地下结构信息。
电法勘探原理主要包括电场分布、电流传播、电位分布和测量方法等几个方面。
首先，电场分布是电法勘探的基础。
在电法勘探中，通过在地表布设电极，形成人工电场。
电场的分布受地下介质电阻率分布的影响，不同的地下结构会对电场产生不同的响应。
因此，通过测量地表电场分布的变化，可以推断地下结构的变化。
其次，电流传播是电法勘探的重要环节。
在电场作用下，地下介质中会产生电流。
电流的传播受地下介质电阻率的影响，电阻率高的地层会对电流产生阻碍，而电阻率低的地层则会对电流产生导通。
因此，通过测量地下电流的分布，可以推断地下不同介质的分布情况。
另外，电位分布也是电法勘探的重要内容。
在电场作用下，地下介质中会产生电位。
不同的地下结构对电位的响应也会有所不同。
通过测量地表的电位分布，可以推断地下不同介质的分布情况。
除了以上几个基本原理外，电法勘探还涉及到一些测量方法，如大地电阻率法、大地电磁法、大地电磁测深法等。
这些测量方法在实际勘探中有着不同的应用场景和适用范围。
总的来说，电法勘探原理是通过在地表施加人工电场，利用地下介质的电阻率差异来探测地下结构的一种地球物理勘探方法。
它在矿产勘探、地质灾害预测、水资源勘探等领域有着广泛的应用。
通过深入理解电法勘探的原理，可以更好地指导实际勘探工作，提高勘探效率和准确性。
在实际应用中，需要根据具体的勘探目标和地质条件，选择合适的电法勘探方法，并结合其他地球物理勘探方法进行综合应用，以获取更全面、准确的地下结构信息。
同时，还需要加强对电法勘探仪器和数据处理方法的研究和应用，不断提高电法勘探的技术水平和勘探效果。
综上所述，电法勘探原理是一种重要的地球物理勘探方法，它通过测量地下电阻率差异来探测地下结构信息。
在实际应用中，需要充分理解电法勘探的原理和方法，结合地质条件和勘探目标，选择合适的勘探方案，并加强仪器和数据处理方法的研究和应用，以提高勘探效率和准确性。
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。
电法勘探的原理及应用领域
电法勘探的原理及应用领域1. 前言电法勘探是一种重要的地球物理勘探方法，通过测量地下电阻率的分布情况，来研究地下介质的性质和分布规律。
本文将介绍电法勘探的基本原理以及其在不同领域的应用。
2. 原理2.1 电法勘探的基本原理电法勘探是利用地下电阻率的差异来推断地下介质的性质和分布情况。
地下介质的电阻率与其物理性质有着密切的关系，不同的岩石、土壤、地下水等具有不同的电阻率。
电法勘探通过测量地下电场和电流在不同位置的分布，来计算地下电阻率的分布情况，从而推断地下介质的性质。
2.2 电法勘探的仪器和方法电法勘探通常使用地下电阻率测量仪器进行测量。
常用的仪器包括电极、电缆、电源和电阻率测量仪等。
电法勘探可以分为直流法和交流法两种。
直流法是通过施加直流电流，测量地下电场的分布情况，来推断地下介质的电阻率。
交流法是施加交流电流，通过测量地下电场和电流之间的相位差和幅值，来计算地下介质的电阻率。
2.3 电法勘探的数据处理与解释电法勘探采集到的数据需要进行处理和解释才能得到地下介质的电阻率分布情况。
常用的数据处理方法包括数据滤波、数据拟合和正演模拟等。
数据解释主要依靠地球物理学家的经验和理论知识，在分析地下电阻率分布的基础上，推测地下介质的性质和分布。
3. 应用领域3.1 矿产勘探电法勘探在矿产勘探领域有着广泛的应用。
不同的矿产具有不同的电阻率特征，通过电法勘探可以推测出不同矿体的位置和规模。
电法勘探可以用于寻找金属矿、非金属矿、石油和天然气等矿产资源。
3.2 水资源勘探电法勘探可以用于水资源勘探，通过测量地下水层的电阻率分布情况，来推测地下水的储量和分布。
电法勘探可以用于寻找地下水资源、指导水井和水库的选址，以及评估水资源的可利用性。
3.3 地质工程勘察电法勘探可以用于地质工程勘察，如地基与基础工程、地下洞室和地下隧道等。
通过测量地下岩层和土壤的电阻率分布情况，可以判断地下岩层的性质和稳定性，并指导地质工程的设计和施工。
电法勘探知识总结(精华)
（二）均匀各向同性半空间点电源的电场
在物理学中，恒定电场是用三个相互有联系的物理量V（电位） 、E（电场强度）和 j（电流密 度）来描述的，其间的关系为：
dv=-Edr
,
E=j ·ρ
设地面水平，与不导电的空气接触，介质充满整个地下半空间，且电阻率在介质中处处相等， 称这样的介质模型为均匀各向同性半空间。 （地面水平、地下为均匀、无限、各向同性介质）
判断矿体是否相连相邻不相连导电矿脉上两个相邻且相连导电矿脉上的的电位梯度异常曲线电位梯度异常曲线充电法电位平面等值线图判断矿体倾向充电法判断相邻两露头矿体是否相连一自然电场法自然条件下无需向地下供电通过一定的装置形式地面两点间通常也能观测到一定大小的电位差这表明地下存在天然电流场简称自然电场
电法勘探
s
jM N MN j0
在分析一些理论计算、模型实验及野外 地面观测结果时，经常要用到它。
重新分析：
S
(a)
s
jM N j0
M N
1
X
A(+I) (b)
B(-I)
2
1
3
结论：当地下只有一种岩石时，两式是相同的，故按视电阻率的计算式算得的ρs 值等于
岩石真电阻率ρ值。ρs 剖面曲线乃为一条数值等于 p 的直线。
B M
A(I)
L h
o
L
B(-I)
jA h =
I 2(L + h )
2 2
= jB M
jB M
j h 2 j hA cos
jh 的方向平行于地表
Iຫໍສະໝຸດ L ( L2 h 2 ) 3 / 2
M
jh
jA M
上式表明，AB 中垂线上任意一点 M 处 j 的大小，除与 I 有关外，还与 M 点的深度（h） 及电极距大小有关 当 h→∞, jh → 0
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随着人们对物探方法认识、认知程度的提高，物探方法 因其高效、无损等特点会在各境的适应性、解决地质问题的 可靠性采集智能化、高效、适 应各种条件、数据量越来越大
电磁法的类型比较多，不下几十种，类型多的原因有如下三个方面: ➢ 场源的种类多：建立一次场的场源，可分为人工场源和天然场源两大类。
人工场源： （1）连续波场或谐变场（低于数万赫兹）：连续波场可分为回线场、动源偶极场、半定源 偶极场和长导线场，偶极场又有近区（感应区）和远区（波区）之分； （2）瞬变脉冲场：瞬变脉冲场也有回线场和偶极场； （3）辐射场：辐射场主要按波段分，目前已利用的有长波电台的辐射场；频率范围为10k －400k，地下井中透视的发射场，频率范围在1.5－200Mhz以及雷达波。 天然场源：天然音频磁场和大地电磁场。
➢二维软件已越来越多、三维 软件正在发展
➢大量的数据+三维处理解释 软件==精度、准确性提高
Receiver
Transmitter coil attached to lattice frame
电法勘探的应用
电法勘探——传导类电法（直流）
一、电阻率法的基础知识 二、电测剖面法 三、电测深法 四、充电法 五、自然电场法 六、激发极化法
电法勘探的基本实质与主要内容
2．电法勘探的主要研究内容是什么？
➢ 目标体产生的地球物理场的分布特征
—— 正演理论 ➢ 观测地球物理场的技术方法
—— 仪器、技术措施 ➢ 地球物理异常信息识别
—— 数据处理 ➢ 地球物理异常解释
—— 反演理论
电法勘探的分类
电法勘探的种类很多，一般有以下几种分类方法： 一、按观测空间或观测的场所：航空电法、地面电法、海洋电法、地
到60年代，我国科研人员开始研究以绝对测量为特点 的电磁感应类方法；
至70年代，则以相对测量为主，并在80年代有较大的 进展。
到90年代，数字化、图形图象化等技术的引进，使得 电法勘探技术有了飞跃的发展，逐步形成了集设计、 采集、处理解译、成果提交一体化工作模式。
发展前景
随着我国经济的发展，环境问题越来越引起人们的重视。 电法、电磁法在水、工、环物探方面发挥着重要的作用。 如滑坡、采空区等各种灾害地质的勘查，各种工程质量 缺陷的检测，各种有害物质（如公路融雪剂、输油管道 漏油）对土壤、水源的污染监测等。
下或井中电法； 二、按地质目标体：金属电法、石油电法、煤田电法、水（文）工
（程）电法； 三、按场源性质：人工场法（或主动源法）、天然场法（或被动源法） 四、按使用和观测电磁场的时间特性分：直流电法、交流电法、过渡
过程场法（瞬变）； 直到目前为止，还没有一个公认的和统一的分类方案，因为各种电法
之间，既有不同的方面，又有相同的方面，因此很难作出一个标准化的固 定分类方案。根据本专业当前电法的发展现状，可将其简化的分为两大类：
连续波场 辐射场
总场
异常场
地质雷达 甚低频法
绝对测量 相对测量 相对测量
瞬变场
异常场
绝对测量
连续波电磁测井 瞬变脉冲电磁测井 井中无线电波透视
天然音频磁场航空电法
连续波航空电法 瞬变脉冲航空电法 甚低频航空电法
频率电磁测深法 多频振幅相位法 多频振幅法 水平线圈法 倾角法 椭圆极化法 振幅比相位差法 虚分量法
电法勘探的分类
（1）传导类电法勘探 以利用地中的传导电流（交流的或直流的；天然的或人工的）为主。利用导电性、激电性、导 磁性、极化性；目前主要有五种方法：
① 中间梯度法； ② 电测剖面法； ③ 电测深法；④ 充电法；⑤ 自然电场法；⑥ 激发极化 法；
（2）感应类电法勘探 以利用地中涡旋感应电流为主。
电法勘探的基本实质与主要内容
1．什么是电法勘探？
顿牟掇芥，磁石引针，皆以其真是，不假他类
今人梳头，解著衣，有随梳解结，有光者，亦有声
电法勘探的基本实质与主要内容
1．什么是电法勘探？
根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质（如导电性、导磁性、介 电性、极化特性）和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、 电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找 不同类型有用矿床和查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探 方法。主要用于寻找金属、非金属矿床、勘查地下水资源和能源、 解决某些工程地质及深部地质问题。
瞬变脉冲电磁法
电法勘探的特点
电法勘探的特点：可用“三多”、“两广”来慨括
①可利用的物 性参数多
②利用场源多 ③方法种类多
①应用空间广 ②应用范围广
电法勘探的发展概况
新中国的电法勘探工作起始于50年代初，主要是引进 前苏联的方法技术，以直流电法为主；随后又逐渐引 进、发展了电化学方法，如激发极化法；
电法勘探的学科背景
地球物理学：用物理学的原理和方法，对地球的各 种物理场分布及其变化进行观测，探索地球本体及 近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化，研 究与其相关的各种自然现象及其变化规律。
著名地球物理学家赵九章先生引用白居易《长 恨歌》诗，这样形容地球物理学的——“上穷碧落下 黄泉、两处茫茫皆不见”。
电阻率法的定义
为了探测地下地质对象的存在与分布，首先要在 地下半空间建立人工电流场，然后研究由地质对 象所产生的电场的变化，从而达到找矿或探测地 下构造的目的。探测对象与围岩间的电阻率差异 是电阻率法的应用前提。施加人工电流场并采用 一系列的探测技术，是电阻率法的外部条件。
电法勘探的分类
➢ 观测方法的多样性
观测方法
绝对测量
总场 异常场
振幅和相位角 实虚分量 倾角 椭圆极化率
虚分量 断电后的衰减曲线
相对测量
两测点间的总场振幅比和相位差或同一测点两分量的比值
电法勘探的分类
➢观测的空间范围大：
空中
地面
地
井中
面
电 磁 法
井 中
航 空
天然场
人工场 人工场 天然场 人工场
大地电磁测深法 磁大地电流剖面法 音频磁场法