电法勘探
第4章 电法勘探-2013
h3为无穷大。
(a) H 型
1)H 型对应于ρ1>ρ2<ρ3 的地电断面
曲线前段渐近线决定于ρ1 ，尾段渐近线决定于ρ3 ，
但中段ρs 值则决定于三个电性层的综合影响。
H型曲线具有极小值ρsmin ，且>ρ2 ，只当 h2 >>h1
时，ρsmin 才趋于ρ2 ，此时ρs 曲线中段出现宽缓的极
小值段。
都有关的物理量。用符号 ρs 表示，并称之为视电阻率。
即
视电阻率实质上是在电场有效作用范围内各种地质
体电阻率的综合影响值。
虽然前两式等号右端的形式完全相同，但左端的 ρ 和 ρs 却是两个完全不同的概念。 只有在地下介质均匀且各向同性的情况下， ρ 和 ρs 才是等同的。
影响视电阻率的因素有：
(1) 电极装置的类型及电极距；
岩、矿石的电阻率值越大，其导电性就越差；反之，
则导电性越好。 在 SI 制中，电阻率的单位为 Ω • ｍ ( 欧姆 • 米 ) 。
2．电阻率公式及视电阻率
(1) 电阻率公式
电阻率法工作中，通常是在地面上任意两点用供
电电极A、B供电，在另两点用测量电极 M、N测定电
位差。
电阻率计算公式
上式是利用四极装置测定均匀各向同性半空间电阻 率的基本公式。K 称为装置系数 ( 或排列系数 ) ，它
用同样的方法可以分析 ρsB 曲线，由于 A、M、N 自 左至右移动与 M、N、B 自右至左移动时视电阻率曲线的 变化规律相同。因此，只须将 ρsA 曲线绕薄脉转动
180°，即可得到 ρsB 曲线。
在直立良导薄脉顶部上方， ρsA 和ρsB曲线相交，且 在交点左侧， ρsA >ρsB ，交点右侧， ρsA <ρsB 。这种 交点称为联合剖面曲线的“正交点”。 在正交点两翼，两条曲线明显地张开，一条达到极大 值，另一条达到极小值，形成横“ 8 ”字形的明显特征。
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1-岩矿石电性
1、岩、矿石电阻率与其成分和结构的关系
大多数岩石和矿石，可视为均匀相连的 胶结物和不同形状的矿物颗粒所组成。 岩、矿石的电 阻率决定于这些胶结物和 矿物颗粒的电阻率、形状及其百分含量。 研究不同结构岩、矿石的电阻率与其成 份和含量的关系：
假设胶结物的电阻率为ρ1，矿物颗粒的 电阻率为ρ2 ，矿物颗粒的百分体积含量 为V。根据等效电阻率的近似理论： 矿物颗粒为球形的岩、矿石(如砂岩、砾 岩、浸染状的金属矿石)电阻率为：
几乎所有的天然岩石都或多或少地含有水分。 这些存在岩石裂隙或孔隙中的水分(统称孔隙 水)通常对岩、矿石的导电性质有影响。 纯的蒸馏水的导电性极差，几乎可以看成是缘 绝体。 但是，天然岩石中的孔隙水总是在不同程度上 含有某些盐份(电解质)，当电解质溶于水形成 电解液时，其中一部分电解质的正、负离子会 彼止分开，并可在溶液中互不依赖地自由运动， 即所谓电离或离解。
孔隙中充满水分的砂、砾石的电阻率ρ与 其体积含水量(湿度)和孔隙水电阻率ρ水 的关系：
水
3
式中： ρ水为孔隙水的电阻率，ω为岩石 的体积含水量，并有ω＝1－V
对于孔隙未被水充满的岩石，电阻率与 ω和ρ水的关系比较复杂，但总的规律仍 是岩石电阻率与ρ水成正比，并随ω增大 而减小。 因此，岩石所含水分的多少和孔隙水电 阻率的高、低乃是决定含水岩石电阻率 的两个基本因素。
各地的地温增加率是不同的，在我国平 均为40m左右增高1℃。这样，在地下 1600m深处的地温将比地面约高40℃。在 那里金属矿物的电阻率增高20%，而含水 岩石的电阻率差不多降低一半。 通过对深部岩石电阻率的观测，给出某 地区地下温度场的变化特征，可用于寻 找地热资源或研究 地质构造。
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。
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：
电法勘探介绍
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
电法勘探整理(仅供参考版)
电法勘探整理（仅供参考版）三、名词解释：1．视电阻率：在地下岩石电性分布不均匀(有两种或两种以上导电性不同的岩石或矿石)或地表起伏不平的情况下，若仍按测定均匀水平大地电阻率的方法和计算公式求得的电阻率称之为视电阻率，以符号表示。
实质：视电阻率不是地下某一种岩石的真电阻率，而是电场作用范围内地下电性不均匀体的综合反映。
视电阻率值与地下不同导电性岩石(或矿体)的分布状况（厚度、埋深、形状等）有关，与装置类型、大小、装置相对于电性不均匀体的位置及地形有关.2．高密度电法：高密度电法是以岩/土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地中传导电流分布规律的一种电探方法。
3．中间梯度法：中间梯度法是电阻率剖面法中一种常用的重要方法。
该法的两个供电电极相距不远，而观测是在其中间1/3地段进行。
4．地电断面：按电阻率差异来划分的断面，地球真正的地电断面非常复杂，实用中采用简化模型：一维、二维和三维模型。
地电断面基本模型：一维模型是广泛使用的模型，不均匀的大地断面用水平均匀断面代换，在水平均匀断面内，电阻率仅是深度Z的函数。
5．电法勘探（简称电法）：是地球物理勘探方法中的一种。
它是以岩石、矿石的导电性、电化学活动性、介电性和导磁性的差异为物质基础，使用专用的仪器设备。
观测和研究地壳周围物理场的变化和分布规律。
进而达到解决地质问题的目的的一组地球物理勘探方法。
四、简答1．影响矿，岩石电阻率因素：1）矿物成分、含量及结构。
随金属矿物含量增加，电阻率下降，结构上：侵染状>细脉状2）岩矿石的孔隙度、湿度。
随孔隙度、含水量增加，电阻率下降，风化带、破碎带，含水量增加，电阻率下降3）水溶液矿化度，随水溶液矿化度增加，电阻率下降。
4）温度，温度T上升，溶解度变大，离子活性增加，电阻率下降；结冰时，电阻率显著升高5）压力压力增加，孔隙度减小，电阻率增加；超过压力极限，岩石破碎，电阻率减小6）岩石电阻率与层理的关系，层理构造是大多数沉积岩和变质岩的典型特征，如砂岩、泥岩、片岩、板岩以及煤层等，它们均由很多薄层相互交替组成。
电法勘探名词解释
电法勘探名词解释电法勘探是一种地球物理勘探方法，通过测量地下电阻率的变化来获取地下结构和性质的信息。
它利用地下不同材料的导电能力差异来推断地下的岩石类型、含水层、矿产资源等。
在电法勘探中，常用的术语包括电阻率、电流、电极、电阻率剖面、电极排列等。
首先，电阻率是指材料阻碍电流流动的能力。
不同地下物质具有不同的电阻率，如岩石、土壤和水等。
电阻率通常以欧姆/米（Ω·m）为单位。
通过测量不同地下层的电阻率变化，可以推断地下材料的性质和边界。
其次，电流是指通过地下电极的电子流动。
在电法勘探中，电流会通过一对电极（一正一负）注入地下，通过测量地下电压差来计算电阻率。
电流的大小和方向对勘探结果有重要影响。
电极是用于注入电流和测量电压的设备。
一般来说，电极有不同的形状和排列方式，如直线电极、正方形电极、四极电极等。
根据勘探目的和地下条件的不同，选择合适的电极排列方式对结果的准确性和解析能力具有重要影响。
电阻率剖面是通过电阻率测量数据绘制的地下剖面图。
通过将不同观测点的电阻率值绘制在剖面上的相应位置，可以直观地了解地下构造的变化。
电阻率剖面常用于解释地下岩石性质、地下水位和矿产资源等。
最后，电极排列是指电极在地下的布置方式。
常见的电极排列方式有直线排列、正方形排列、四极排列等。
不同的电极排列方式具有不同的解析能力和精度，选择合适的电极排列方式对获得准确的勘探结果至关重要。
总结起来，电法勘探是一种通过测量地下电阻率变化来推断地下结构和性质的地球物理勘探方法。
在电法勘探中，电阻率、电流、电极、电阻率剖面和电极排列是常用的术语。
电法勘探在地质、水文和矿产资源勘探等领域具有广泛应用，并为工程建设和资源开发提供了重要的地下信息。
电法勘探-基础知识
电法勘探-基础知识电法勘探是一种利用地下电性差异来探测地下地质和矿产资源的方法。
它基于地下不同物质的电导率和电阻率不同的特点，通过施加电场和测量地下电场响应来进行地质勘探。
电法勘探广泛应用于地质工程、水文地质、环境地质和矿产勘查等领域。
电法勘探的原理是利用电场在地下介质中的传播和变化规律来推断地下结构和物性。
在电法勘探中，常用的电法参数有电阻率和电导率。
电阻率是指单位体积内的电阻大小，而电导率是指单位体积内的电流通过能力。
地下不同物质的电阻率和电导率差异很大，因此可以通过测量地下电场的强度和变化来获取地下结构信息。
电法勘探的仪器设备包括电极、电源和电阻率仪。
电极用于施加电场和测量地下电场响应，电源提供电流，电阻率仪用于测量电阻率和电导率。
电极的布置方式有不同的配置，常见的有正、负极间距相等的直线布置和中心极周围环状布置等。
根据勘探目的和地质条件的不同，选择合适的电极布置方式可以提高勘探效果。
电法勘探的方法有直流法、交流法和自然电场法等。
直流法是最常用的电法勘探方法，它通过施加直流电场来测量地下电场响应。
直流法适用于浅层勘探，可以获取较高分辨率的地下结构信息。
交流法是利用交流电场进行测量，适用于深部勘探，可以获取较深部位的地下信息。
自然电场法是利用地球自身的电场来进行测量，适用于大范围的勘探。
电法勘探的数据处理和解释是获取地下结构信息的关键。
常用的数据处理方法有滤波、去噪、叠加和反演等。
滤波可以去除数据中的噪声和干扰，提高数据质量。
去噪是指去除数据中的随机干扰信号，使数据更加清晰。
叠加是将多个测量数据叠加在一起，增加信号强度。
反演是根据测量数据推断地下结构，常用的反演方法有正演反演和反演反演等。
电法勘探在地质工程中的应用非常广泛。
它可以用于勘探地下水资源、探测地下河流和岩溶洞穴、评估地下土层的稳定性等。
在矿产勘查中，电法勘探可以用于探测矿体边界和矿体内部的物性变化，帮助矿产资源的开发和利用。
电法勘探是一种有效的地质勘探方法，通过测量地下电场的响应来获取地下结构和物性信息。
电法勘探-基础知识
目录
• 电法勘探概述 • 电法勘探的基本方法 • 电法勘探的步骤与流程 • 电法勘探的优缺点 • 电法勘探的发展趋势与展望
01
电法勘探概述
定义与特点
定义
电法勘探是一种地球物理勘探方法， 通过研究地壳中岩石的电学性质差异， 来探测地下的地质构造和矿产资源。
特点
电法勘探具有高精度、高分辨率和高 效率的特点，能够快速准确地确定地 下地质体的位置和形态，为矿产资源 开发和地质灾害防治提供重要的依据。
02
电法勘探过测量地下岩层电阻率差异来推断地质构造的方法。
详细描述
电阻率法利用地下岩层电阻率的差异，通过布置电极，测量电位差，计算电阻率，从而推断地下的地质构造和岩 层分布。该方法适用于不同岩性、不同水文地质条件的勘探。
激发极化法
总结词
利用岩石激电效应来探测地下电化学活动和地质构造的方法 。
电磁法
总结词
利用电磁感应原理进行地质勘探的方法。
详细描述
电磁法通过向地下发送交变磁场，利用电磁感应原理，测量磁场和电场的变化，推断地下的地质构造 和岩层分布。该方法适用于金属矿、油气田等领域的勘探。
03
电法勘探的步骤与流程
现场踏勘与资料收集
确定勘探目标
了解勘探目的、任务和要求，明确勘探目标和范 围。
应用领域
矿产资源勘探
电法勘探在矿产资源勘探中应用广泛，可以用于寻找金属矿、非 金属矿和石油等资源。
地质构造研究
通过电法勘探可以研究地壳中的断裂、褶皱等地质构造，为地震预 测、工程地质和环境地质等领域提供重要信息。
地下水勘察
电法勘探也可以用于地下水勘察，通过研究地下水层的电性特征， 可以确定地下水资源的分布和储量。
电法勘探 electrical prospecting
电法勘探electrical prospecting根据地壳中各种岩石和矿体之间存在的电磁学性质的差异，通过对电磁场观测，以探查地质构造和寻找有用矿产。
电法勘探主要利用岩石的导电性、介电性、导磁性和电化学性质(见岩石物理性质)。
当地下岩层和矿体的电学性质沿水平方向和垂直方向发生变化时，地面观测到的电磁场空间分布便相应地发生变化。
根据电磁场空间分布的异常特征，人们可以推断地质构造或矿体的存在状态，包括大小、形状、位置、埋藏深度和物性参数等，从而达到勘探的目的。
电法勘探的方法有许多种，常用的方法有电阻率法、充电法、激发极化法、自然电场法、大地电磁法和电磁感应法等。
电法勘探的应用范围很广，主要用于寻找金属和非金属矿床，勘查地下水和能源资源，并解决一些工程地质问题。
发展简史电法勘探自19世纪初开始实验研究。
1835年福克斯(R. W.Fox)用自然电场法找到了第一个硫化矿。
19世纪末期提出的利用人工场源的电阻率法，到20世纪初已较成熟。
20世纪初确立了电阻率法和温纳尔装置。
激发极化效应的电化学过程是1920年发现的，经各国学者的深入研究，形成了激发极化法。
电磁感应法于1917年提出，并于1925年首次获得找矿效果。
中国的电法勘探工作始于30年代，1949年以后才取得迅速发展。
1, 电阻率法此法利用岩石、矿石电阻率的差异，观测地面上人工电流场（稳定的或准稳定的）的分布规律。
许多国家用此法寻找石油、煤田、地下水和金属矿床，都取得一定成效。
图1为电阻率法原理示意。
由电源通过地面上一对金属电极A、B向地下输入强度为I的电流，使地中建立稳定电流场,在地面上另外两个测量电极M、N之间观测电位差△U，并按公式: ,计算视电阻率ρs。
通常以MN中点为测点，标示出ρs值，便知ρs沿测线的变化情况。
K称为电极排列系数,它与A、B、M、N四个电极的相对位置和间距有关。
对于一定的电极排列,K为常数。
当地下只有一种电阻率为ρ 的均匀各向同性介质时,ρs=ρ；当地下为非均匀介质时, ρs则取决于围岩、矿体、测点位置和电极排列等因素。
3-1-电法勘探原理
2 R( ) R( ) ( 2 ) R( ) 0 由于U ( x, y, t )是单值函数，V ( , ) R( )Q( )也 必定是单值函数，Q( )是以2 为周期的周期函数， 这就决定了只能取如下的数： 0，22， ，m 2 , 1，
x2 y 2 R2
V 0
0的非零解
将上述方程写成极坐标的形式： 2V 1 V 1 2V 2 V 0, R 2 2 V
R
0
令V ( , ) R( )Q( )
第三部分 电法勘探
将V ( , ) R( )Q( )代入Helmholtz方程得到： Q( ) Q( ) 0
k 0
第三部分 电法勘探
将y x c (a0 a1 x a2 x 2 ak x k )代入 d2y dy 2 x x ( x 2 m2 ) y 0得到 dx 2 dx
k 0 2
(c k )(c k -1) (c k ) ( x 2 - m 2 ) ak x c k 0
2 1 csc x x x , e e shx e x e x chx cot x x x , e e shx Ym ( x) cot m J m ( x) csc m J m ( x) J m ( x) cos m J m ( x) (m 整数) sin m 而且，Ym ( x)与J m ( x)线性无关。
2
第三部分 电法勘探
四. 水平层状介质中点电流源的电场
U(r,z)=C1 J 0 (mr ) D1e mz D2e mz Ae mz Be mz J 0 (mr ) 由于m的任意性,电位拉普拉斯方程的通解为: Ae mz Be mz J 0 (mr )dm U(r,z)= 0 A(m)和B(m)是待定系数
电法勘探
第三章 电法勘探电法勘探是以地壳中岩（矿）石的电（磁）性质的差异为主要的物理基础，利用电（磁）场（天然和人工的）的空间和时间的分布规律，研究地质构造和寻找有用矿产的一组地球物理勘探方法---电法。
物理基础：岩、矿石的导电性、激电性（电化学特性），介电性、导磁性。
方法：（1）天然场法----自然电场法（2）人工场法：直流电法、交流电法、电磁场法 目前的分类方法主要是分为两大类： （1）传导类电法；（2）感应类电法传导类电法：是以地中传导电流（交、直流、天然、人工）为主的工作方法。
感应类电法：利用地中涡旋感应电流为主的工作方法。
本章主要讲述传导类电法，其分为两大类：电阻率法、激电法。
方法各有五种：电剖面法、中间梯度法、电测深法、充电法、自然电场法。
自然电场法只用MN 两测量电极观测A 供电电极 M 测量电极 N 测量电极B 供电电极在解决地质问题时视地质任务的需要而选定用什么方法。
取决于合理选择方法、技术外，还决定于是否与其它物探方法（磁、重等）和化探以及地质钻探等多种相邻学科勘探手段的密切配合。
主要原因是地球物理场的异常是多解的，单独用一种方法是不易获得肯定的地质结果的。
§3-1 电阻率法一、基础知识(一) 有关电阻率的知识1、 电阻率：某种物质的电阻率为电流流过1m 3该物质组成的立方体时所表现的电阻值。
单位Ω.m （欧姆.米）。
注意：R=ρS Lρ=R L Sρ的单位，在中学时学的是Ω.mm 2.m -1我们这的单位是Ω.m 提问：电阻率小导电性如何？ （大） 电导 S=1/R2、 纵向电阻率与横向电阻率)(b i假设：许多导电纸的迭成如图，各层导电纸的电阻率为ρ1.ρ2...ρm（1）通入电流a 时:各层导电纸的整体显现的电阻是并联 即：1/R t =1/R 1+1/R 2+………+1/R mR i =ρi S L =ρi ii hL L即 111h R ρ=, 222h R ρ=… mmm h R ρ=mmtmi ih h h hρρρρ+⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=∑=22111则:→=∑∑==mi iimi it h h 11ρρ 定义为纵向电阻率纵向电导tmi it t h R S ρ∑===11 （2）通入电流b 时:整体电阻显现为各层电阻之合，即为串联m n R R R R +⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=21mmmi inh h h hρρρρ+⋅⋅⋅⋅⋅⋅++=∑=22111则→=∑∑==mi imi i in hh 11ρρ定义为横向电阻率横向电导nmi i n n h R S ρ∑===11提问t n ρρ哪个大?(t n ρρ〉)（3）ρt 和ρn 与地质上的关系：层状构造岩石的电阻率即存在ρt 和ρn由于沉积的旋回和构造挤压，往往使得两种或更多种矿物成份不同的薄层交错成层。
测绘技术中的物探勘察方法详解
测绘技术中的物探勘察方法详解引言：测绘技术是一门重要的学科，它涉及到地理信息、地形测量和地质勘察等多个领域。
在测绘过程中，物探勘察方法起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍测绘技术中的物探勘察方法，包括电法勘探、地震勘探和地磁勘探三个方面。
一、电法勘探电法勘探是一种利用电流在地下的传导特性来探测地下结构的方法。
它通过在地表上设置电极，通过施加电压和测量电流的方式来获取地下信息。
电法勘探在地质勘察和矿产资源勘探中被广泛运用。
电法勘探的主要原理是根据地下不同材料的电导率差异来判断地下结构。
一般来说，导体的电导率较高，而绝缘体的电导率较低。
通过测量地下电流的分布情况和电阻率的变化，可以推测地下是否存在矿藏或岩层。
在电法勘探中，常用的测量方法有直流电法、交流电法和中心极化电法等。
直流电法是最基本的电法勘探方法，它通过施加直流电压来测量地下电阻率。
交流电法则是通过施加交流电压，并测量电流和电压的相位差来判断地下的电导率。
二、地震勘探地震勘探是一种利用地震波在地下传播的特性来推断地下结构的方法。
它通过记录地震波在地下的传播速度和振幅变化，进而了解地下的岩层、断层和地下水等信息。
地震勘探在地质灾害预测和石油勘探中有着广泛的应用。
地震勘探的基本原理是地震波在地壳中传播的速度和路径会受到地下结构的影响。
不同材料对地震波的传播有不同的阻碍作用，因此可以通过分析地震波在地下的传播特性来推断地下结构。
地震勘探中的主要方法包括折射波法和反射波法。
折射波法是利用地震波在不同岩层间的折射现象来判断地下结构。
反射波法则是通过记录地震波在地下岩层反射的情况来分析地下结构。
三、地磁勘探地磁勘探是一种利用地球磁场的变化来获取地下信息的方法。
地球磁场在地下的分布情况受到地下结构的影响，因此可以通过测量地磁场的变化来推断地下的磁性物质和矿产资源。
地磁勘探在矿产勘探和环境地质中有重要应用。
地磁勘探的基本原理是地球磁场在地下不同材料中的磁导率差异会引起地磁场的变化。
电法勘探知识点总结
电法勘探知识点总结1. 电法勘探原理电法勘探利用地球电磁场和地下电阻率差异来探测地下构造和矿产。
当地球磁场对地球内部导体和非导体地层产生影响时，会在地下产生电磁信号。
通过测量这些电磁信号的特性，可以确定地下电阻率差异，从而识别地下介质的性质和构造。
2. 电法勘探方法电法勘探常用的方法包括电阻率法、电磁法和地电磁法。
电阻率法通过测量地下电阻率分布来识别矿产和地质构造。
电磁法则是利用地下导体对地球磁场的感应和响应进行测量。
地电磁法则是综合利用电磁法和电阻率法的特点进行地下构造的识别。
3. 电法勘探仪器电法勘探仪器包括电阻率仪、电磁仪和地电磁仪等。
这些仪器能够测量地下介质的电阻率、电磁响应和地电磁信号，从而获取地下构造的信息。
4. 电法勘探数据处理与解释电法勘探数据处理和解释是电法勘探的重要环节。
通过对采集到的数据进行处理和分析，可以获得地下构造和矿产的信息，并进行解释和评价。
常用的数据处理方法包括滤波、噪声去除、层析反演和三维成像等。
5. 电法勘探在矿产勘探中的应用电法勘探在矿产勘探中有着举足轻重的作用。
通过电法勘探可以识别地下矿体的形状、大小和性质，确定矿产的成矿构造和展布规律，为矿产勘探提供重要的地质信息。
6. 电法勘探在地质灾害预测中的应用电法勘探也被广泛应用于地质灾害预测和防治工作中。
通过对地下构造和地质体进行电法勘探，可以发现地下水、断层、裂缝等构造异常，预测地质灾害的发生风险，为灾害防治提供科学依据。
7. 电法勘探在环境地质勘查中的应用电法勘探也被应用于环境地质勘查和污染治理领域。
通过电法勘探可以识别地下地质体的性质和分布，发现地下水文条件和地下污染的情况，为环境地质勘查和保护提供信息支持。
8. 电法勘探技术发展趋势随着科学技术的不断发展，电法勘探技术也在不断创新和改进。
未来的电法勘探技术将更加智能化、精准化和高效化，可以应用于更复杂、更深部的地质勘探和矿产勘探任务。
电法勘探作为一种重要的地球物理勘探方法，对于探测地下矿产和地质构造具有独特的优势和潜力。
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是一种地质勘探方法，利用地下电阻率差异来推断地下结构和岩石性质。
电法勘探方法主要包括直流电法、交流电法和自然电场法。
直流电法是最常用的电法勘探方法之一。
它通过在地下埋设电极，将直流电流注入地下，然后测量地下电位差来推断地下的电阻率分布。
直流电法常用的电极配置方式有Wenner、Schlumberger和地接法等。
交流电法是利用交流电流在地下的传播特性来进行勘探的方法。
它通过在地下埋设电极，在地下注入交流电流，然后测量地下的电流和电压相位差来推断地下的电阻率分布。
交流电法常用的电极配置方式有四电极法、测压法和饱和法等。
自然电场法是利用地球的自然电场进行勘探的方法。
地球的自然电场是由地下的电荷分布和地球表面的电离层活动所产生的，其频率范围从直流到几百赫兹。
自然电场法主要通过测量地上不同位置的电势差来推断地下的电阻率分布。
除了上述方法外，还有一些衍生的电法勘探方法，如剖面电法、大地电磁法和电磁波法等。
这些方法在电流注入、电压测量和数据处理等方面有所不同，但原理都是基于电阻率差异进行地下勘探。
电法勘探方法在地质勘探、矿产勘探和水资源勘探等领域有着广泛的应用。
它可以提供地下结构、地层厚度、岩石性质和地
下水含量等信息，为工程建设和资源开发提供重要参考。
然而，电法勘探方法也存在一些限制，如对地下介质特性的假设、电极布设的要求和数据解释的复杂性等。
因此，在实际应用中需要综合考虑各种因素，选择合适的电法勘探方法，并结合其他地质勘探方法进行综合解释。
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3
• 电法勘探 一 引言
物理性质
地球物理方法
速度 密度 磁性(磁导率/磁化强度)
地震√ 重力√ 磁法√
地壳
大地水准面上
p
海洋
H
真实的地球
电阻率/介电性/磁化率 电法
极化率
激发极化
?
?
• 电法勘探
设 想
人工或天然地震方法
ρ(x,y,z)
v(z) T
4
一 引言
类似于地震的方法--用电流激发地球
• 电法勘探
5
一 引言
设 类似于地震的方法---用电流激发地球 想
v n*102 ~ n*103 m / s
x(t)
ve shift
j ne
n *10 1mm / s
I M
A(+)
s(r)
N
B(-)
1
v1
1
2
v2
2
3
v3
3
• 电法勘探
设 地壳
想
大地水准面上
p
6
一 引言
海洋
真实的地球
H
天然场激励的方法? 重力:重力场为地球固有的; 磁法:地磁场为地球固有的; 地震:天然地震为地球所固有; 电法:地球有固有的电磁辐射吗?没有。 但有来自太空的电磁辐射。
• 激发极化法（IP,Induced Polarization）
Current I(amp)
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
0
4
8
12
16
20
Time (s)
3、交流电磁法（频率域电磁场）
1.0 0.5
Current I(amp)
0.0
• 大地电磁测深法（MT,Magnetotelluric Sounding）
ZM MMM
Z
来自太空的电磁辐射照射地球，进入地球内部，并被部分的 反射回地面，（类似于地震反射波）反射至地面的电磁波携带有 地球内部电性结构的信息。
• 电法勘探
11
一 引言
电法勘探:在天然或人工电流场\电磁场源的激发 下,地下地质体（构造、地层状况或矿藏）产生电磁 感应，形成异常电流场\电磁场并叠加在原有的电流 场\电磁场之上。通过探测叠加的或异常的电流场\电 磁场的时间域和\或空间域的分布，达到研究地下地 质体（地层、构造 、矿体等）的空间赋存状况（形 状、大小、位置、产状和埋藏深度）和电性参数等的 一类地球物理勘探方法的总称。
Ti 1 (m) Ti 1 (m)
Ti 1 (m) Ti 1 (m)
e2mHi e2mHi
VIM
TN (m) N
• 电法勘探
34
三、直流垂向电测深法
各向同性水平均匀层状介质两个异性点电流源的稳定电流场
T1 (m)
1
1 1
1 1
1 1
T2 (m) T2 (m)
T2 (m) T2 (m)
为电阻率转换函数，T1(m)与各层电阻率及厚度有关，与 r 无关，它是表征地电
断面性质的函数。
s(r) - Apparent resistivity
T1(m) - Resistivity transfer function
J1(mr) - Bessel function of the first kind
cos
I
r 2
cos
1 (h / r)2
0.1 01
jh0 jO0
1
cos
(h / r
)
2
1 [1 (h / r)2 ]3/ 2
当I、h一定时，r 增加，
10 h/r jh0 jo0 也增加，所以勘探深度加大
• 电法勘探
21
三、直流垂向电测深法
AB中点O下方h的P点处的电流密度为(水平方向):
又称“电磁辐射、电子烟雾”，是能量的一种，
电磁波为横波；电磁波的磁场、电场及其行进方向 三者互相垂直，振幅沿传播方向的垂直方向作周期 性交变。
• 电法勘探
9
一 引言
• 电法勘探
设
E0
H0
想
vEM
c
11 1
2
1
4
2
1
2
2
2
2.n *108 m / s
mmm
10
一 引言
X Z1 Z2 Zm-1 Zm
• 电法勘探
14
二、电法勘探的物性基础
电阻率的单位是 m(欧姆 米)
Resistivity Ranges
煤 板岩
页岩 砂岩 石灰岩 杂砂岩 白云岩 混合岩 硅质粘土岩
冰川土 砂岩
泥灰 黄土 肥土 砂砾 粘土
Unconsolidated sediments
15
Consolidated sediments Wide ranges = fine parameter distinction
• 电法勘探
30
三、直流垂向电测深法
各向同性实际地球表面上两个异性点电流源的稳定电流场
I
MN
A(+)
B(-)
21
1
2
当地下不是均匀的介质(如水平层状的)时，
s
K
U MN I
称s为“视电阻率”。
• 电法勘探
31
三、直流垂向电测深法
各向同性水平均匀层状介质两个异性点电流源的稳定电流场
Ⅰ I
Y
r=AB/2
SZL18
• 电法勘探
16
三、直流垂向电测深法
均匀各向同性半空间点电流源的稳定电流场
一个点电源的电场分布
电流方向
• 电法勘探
17
三、直流垂向电测深法
均匀各向同性半空间点电流源的稳定电流场
恒定电流I
对地下任一点
电阻率 阻碍电流通过的能力
电流密度
j
I
2
r2
电场强度
E
j
I 2 r 2
电位
I UM 2 r
jh0
I (r2
h2 )
cos
I
r 2
1
cos
(h / r
)
2
jh0 cos
1
jO0 1 (h / r)2 [1 (h / r)2 ]3/ 2
可见，AB垂线中任一点P处的电流大小，除了与供电强度
有关外，还与该点的深度和电极距大小有关。
h 时，jh0
0；h 0时，jh0
jO0
I
r 2
令 jh0 0 AB 2r 2h r
I 2
1 rAM
1 rBM
• 电法勘探
20
三、直流垂向电测深法
均匀各向同性半空间两个异性点电流源的稳定电流场
I
单电极的电流密度: j 2r 2
A r OrB
jh0
h
AB中点O处的电流密度:
jO0
I
r 2
jO0
1
P
jh0
AB中点O下方h的P点处的电流密 度(水平方向)为:
jh0
I (r2
h2 )
• 电法勘探
23
三、直流垂向电测深法
均匀各向同性半空间两个异性点电流源的稳定电流场----一个简单的物理实验
MN之间的电位差U MN
UM
U A M
U B M
I 2
1 rAM
1 rBMFra bibliotekVIM
UN
U
A N
U
B N
I 2
1 rAN
1 rBN
U MN 观测装置图
U MN
UM
UN
I 2
1 rAM
1 rAN
1 rBM
V
A
M
N
X
B
ρ2
┋
i-1
i
i+1
h1
2
↑
i-1
Hi
↓ i
i+1
N
N+1 =
N
N+1 ∞
Z
s
K
U MN I
视电阻率
也称响应函数，
s
在水平层状介质情况下，
s与电性层的关系怎样?
(正演公式?)
• 电法勘探
32
三、直流垂向电测深法
各向同性水平均匀层状介质两个异性点电流源的稳定电流场
设地下有 N 层水平层状地层（即一维介质，将各层电阻率和厚度分别记为：
r
- AB/2
m - Intergral variable
• 电法勘探
33
三、直流垂向电测深法
各向同性水平均匀层状介质两个异性点电流源的稳定电流场
s (r) r 2
0 T1(m)J1(mr )mdm
其中T1(m)由Ti1(m)至Ti (m)的递推公式求取
Ti
(m)
i
1 1
i i
i i
• 电法勘探
设 想
7
一 引言
来自太空的电磁辐射照射地球，进入地球内部，并被部分的 反射回地面，（类似于地震反射波）反射至地面的电磁波携带有 地球内部电性结构的信息。
• 电法勘探
8
一 引言
电磁波（Electromagnetic wave) 电可以生成磁，磁也能带来电，变化的电场和
变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就 是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电 磁波；
三、直流垂向电测深法
各向同性实际地球表面上两个异性点电流源的稳定电流场
s
1
V MN
Ex 1 jx
Ex
dU dx
U MN MN