【工程物探化探】电勘探法
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。
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：
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
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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
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。
工程物探-第五章电法勘探
工程物探-第五章电法勘探
电法勘探
定义
电法勘探
电法勘探是以不同岩、矿石间的电性差异为基础， 通过观测和研究天然电磁场和人工电磁场的空间与 时间分布规律进行地质勘查和找矿的一种物探方法。
电法勘探
实质 以岩、矿石之间电磁学性质及电化学性质差异为基 础，通过观测和研究电(磁)场在地下的分布规律， 探查地质构造和矿产资源
主要用途 探查深部和区域地质构造、寻找油气田和煤田、金 属非金属矿产、地下水、工程地质和环境勘 察等。
电法勘探
应用前提
物性差异：电法勘探是以岩(矿)石间电磁学性质及电化 学的差异为前提条件。
电法勘探所利用的主要电性参数：
导 电 性：电阻率（ρ）或电导率（σ）
激发极化性：极化率（η）
导 磁 性：磁导率（μ） 介 电 性：介电常数（ε）
(1)电磁剖面法： 不接地回线法、电磁偶极剖面法、航空电磁法、甚低频法 (2)电磁测深法： 大地电磁测深法(MT)、频率测深法、瞬变测深法等
分类 二) 按建场的方式分
天然场源(被动源)法
自然电位法、大地电流法、大地电磁法等。
人工场源(主动源)法
电阻率法、激发极化法、电磁法等。
电法勘探
分类
三) 按观测的场所分为
2> 变质岩的电阻率值 也较高,变化范围与火 成岩类似
只是部分岩石如泥质板 岩和石墨片岩稍低些。
几种岩石电阻率值的分布范围曲线
电法勘探
5.1 电阻率法基础
5.1.1 岩石和矿石的导电性
2. 岩矿石的电阻率
第5章 电阻率法的基础知识
3> 沉积岩电阻率值最低
如粘土的电阻率约为 100~101欧姆·米; 砂岩的电阻率约为 102~103欧姆·米; 而辉岩的电阻率则较 高些。
物探技术在探测煤矿地质中的应用
物探技术在探测煤矿地质中的应用
一、电法勘探
电法勘探是一种利用电流在地下不同介质中的传播特性来推测地下构造和矿石分布的方法。
在煤矿地质中，电法勘探可以用于确定煤矿矿体的位置、形态和规模等。
利用电法勘探可以对煤矿地层进行分层分析，推测煤层厚度、倾角以及与周围地质构造的关系，并根据电导率差异分析煤与顶板或底板的接触情况。
电法勘探还可以用于检测煤与矿体中的石灰岩或沙石夹层等，为矿井开采提供地质信息。
重力法勘探是一种利用地球重力场的变化来推断地下构造和岩石密度的方法。
在煤矿地质中，重力法勘探可以用于探测煤炭矿体与周围岩层的界面，根据密度差异判断煤与其他地质构造的关系。
重力法还可以发现地质构造中的隐伏矿体，为煤矿的开发提供定位依据。
四、地震勘探
地震勘探是一种利用地震波在岩石中的传播特性来推测地下构造和岩层的方法。
在煤矿地质中，地震勘探主要用于煤层的厚度、速度和结构的研究。
地震勘探可以通过测量地震波的传播时间和能量衰减情况，确定煤层的厚度和速度分布。
结合地震震源和接收器的布设，还可以研究煤层的结构和构造特征，为煤矿的开发提供依据。
物探技术在探测煤矿地质中起到了重要的作用。
不同的物探方法可以提供丰富的地质信息，帮助煤矿工程师更好地了解煤矿矿体的分布和性质。
由于煤矿地质常常受到地下水位、地形地貌和其他地质因素的影响，对物探技术的应用也提出了挑战。
在煤矿地质勘查中，需要综合多种物探方法并结合地质地貌调查等其他技术手段，才能更准确地勘察和评估煤矿资源。
电法勘探原理与方法
电法勘探原理与方法电法勘探是一种利用地下电阻率、电导率等物理特性来探测地下构造和岩石性质的地球物理勘探方法。
它通过在地表或井下布设电极，施加电流，测量地下的电场分布和电位差，从而推断地下介质的性质和构造。
电法勘探广泛应用于地质、水文、环境等领域，成为一种重要的地球物理勘探手段。
电法勘探的原理是利用地下介质的电阻率和电导率特性来推断地下构造和岩石性质。
地下介质的电阻率和电导率与其含水量、孔隙度、渗透性、矿物成分等有关，因此可以通过测量地下的电阻率和电导率分布来推断地下的构造和岩石性质。
电法勘探的原理基于欧姆定律和电场分布规律，通过施加电流产生电场，测量地下的电位差，从而推断地下介质的性质和构造。
电法勘探的方法主要包括直流电法、交流电法、自然场法等。
直流电法是通过在地表或井下布设电极，施加直流电流，测量地下的电位差来推断地下介质的性质和构造。
交流电法是通过施加交流电流，测量地下的电场分布和相位差来推断地下介质的性质和构造。
自然场法是利用地球自然电场的变化来推断地下介质的性质和构造。
这些方法各有特点，可以根据实际勘探需求选择合适的方法进行勘探。
电法勘探在地质勘探中有着广泛的应用。
它可以用于矿产勘探，通过测量地下的电阻率和电导率分布来推断矿体的位置和性质。
同时，电法勘探也可以用于地下水资源的勘探，通过测量地下的电阻率和电导率分布来推断地下水的分布和含量。
此外，电法勘探还可以用于环境勘探，通过测量地下的电阻率和电导率分布来推断地下的岩土性质和地下构造，为工程建设和环境保护提供重要的参考。
总之，电法勘探是一种重要的地球物理勘探方法，它利用地下介质的电阻率和电导率特性来推断地下构造和岩石性质。
通过选择合适的方法和参数，可以实现对地下构造和岩石性质的准确勘探，为地质、水文、环境等领域提供重要的信息和数据支持。
在未来的地球物理勘探中，电法勘探将继续发挥重要作用，为人类认识地球、利用地球资源和保护地球环境做出贡献。
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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。
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
国内电磁法在方法和仪器在近年来取得极大发展。目前 直流电法仪已经国产化，地质雷达、瞬变电磁仪国内也 均有生产。
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、无损等特点会在各行业会得到更广泛的应用。
发展方向
➢原始数据的有效性、工作环 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
➢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
工程物探化探
电法勘探
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。
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。
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。
一、电阻率法的基础知识
1、岩土介质的电阻率
a、矿物的电阻率 b、岩矿石的电阻率 c、影响电阻率的因素
2、均匀介质中的稳定电流场 3、非均匀介质中的稳定电流场 4、视电阻率的概念及分析方法 5、电阻率法的仪器设备
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ห้องสมุดไป่ตู้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
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。
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：