罗延钟-电法勘查若干基本概念

陡 立 低 阻 薄 板 的 温 纳 装 置 视 电 阻 率 拟 断 面 图 X (m) 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 ρ s(Ω m) 1060 1000 960 900 840 800 760 740 720 700 680 660 640 620
二次场 电磁感应电流
• 发送回线中供入交变电流产生交变电磁场（一次场） • 一次场在导电体中产生电磁感应电流 ，形成二次场
地中涡旋电流(感应电流)的另一个例子
（b）均匀大地中的感应电流
感应 电流
在地面发送线圈中供入阶跃电流； 电流有一个形成过程； 同时，地中生成感应电流从浅向深扩散。
地中涡旋电流（感应电流）的例子
200
0
-200
-400 5000 3500 2000 -600 1500 1200 1000 -800 700 600 500 -1000 400 300 200 -1200 100 50 30 -1400 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0
瞬变电磁法视电阻率计算举例
• 地大电法科研组 建立了适用于多 种方波类型和有 较大断电后沿的 全时域视电阻率 算法。 • 算例说明全时域 视电阻率计算的 六层地电断面上中心回线装 置的早期(黑线)、晚期（蓝线） 必要性。
10 10
4 6
全区视电阻率 早期视电阻率 晚期视电阻率
10
2
10
0
10
-2
10
为避免在过渡区和近区ρs畸变，应该计 q 算全区视电阻率，记为 s
远区
过渡区
CSAMT
远区视电阻率
CSAMT
全区视电阻率
MT视电阻率
Q型三层大地的CSAMT视电阻率测深曲线
ρ1＝100，ρ2＝10，ρ3＝2 Ωm；h1=100，h2=500 m
远区
过渡区
近区
CSAMT
远区视电阻率
CSAMT
全区视电阻率 MT视电阻率
电法勘查的基本观测方法
发送系统
电流源
接收系统
电位仪
I
I
ΔU
发送传感器
地面
接收传感器
电法勘查通常采用一定的“观测装置”测量地球电流场的 电位差（传统电法）或感应电动势（电磁法） “场
实测场参数通常不能直观和形象地 反映大地的电性分布
s K
U I
< >
瞬变电磁法也有类似情况
HK型四层地电断面算例 ρ1＝100，ρ2＝10，ρ3＝100，ρ4＝10 Ωm； h1＝50， h2＝150， h3＝300 m。
电 法 勘 查
传导类电法
导电性σ ，导磁性 μ，电化学极化性
导电性(电导率σ或电阻率ρ)
自电法，激电法……
导电性σ ，电化学极化性
电磁法
辐射类电法
介电性ε，导电性 σ，导磁性μ
导电性σ，导磁性μ
电法勘查若干基本概念
• 电法勘查的定义和分类 • 作为电法勘查基础的电参数
• 视电阻率的定义、算法和意义 • 关于电法数据的反演
(km)
视电阻率s越大、频率f 越低， 越大 。
s＝900Ωm， f ＝1 Hz时， ＝15 km
卡尼亚电阻率举例
• 频率域电磁法经常计算远区视电阻率 2 卡尼亚电阻率 1 Ex
s H y
• MT的场源通常很远（电离层70km）, MT 可认为总满足远区条件，记为 s • CSAMT可能不满足远区条件 r>3 。
多种多样的视电阻率
• 电阻率法的视电阻率计算最 U s K 简（便）单（一）： I • 时间域电磁法的视电阻率与 采样时间 t 有关： 5 V a 中心 早期视电阻率ρe──利用早期 e 3ST S R I 渐近公式计算的电阻率 晚期视电阻率ρl ── 利用晚期 5 2 1 0 3 ST SR I 3 渐近公式计算的电阻率 l ( ) ( ) 全时域视电阻率──从均匀大 t 20 V 地的严格表达式，计算适合 于全部时间段的视电阻率
（a）局部体中的感应电流 （b）均匀大地中的感应电流
电法勘查的分类
有源电流（感荷电流）
电 电 流 法 的勘 分查 类
传导电流
传导类电法:
传统电法: 电阻率法，充电法……
自电法，激电法……
位移电流
辐射类电法： 无线电波透视法 探地雷达……
涡旋电流（感应电流）
电磁法： 频率域MT,CSAMT…… 时间域瞬变电磁法
位移电流
2 E E 2 E 2 0 t t 2 H H 2 H 2 0 t t
电磁场满足波动方程
E E 0 t H 2 H 0 t
2
不同电法勘查方法依据的电性参数
传统电法
电阻率法，充电法……
什么是“电法勘查” ？
传统的地质勘查方法
江西枫林铜矿地质勘查剖面图
什么是“电法勘查” ？
A
M N
B
低电阻率 高极化
高电阻率、不极化
江西枫林铜矿地电断面图
由电流场观测数据整理出电法图件
ma (ms)
推断地下存 在铜矿体
低电阻率 高极化
高电阻率、不极化
电法勘查的定义
电法勘查是以地下介质电性差异为基础，通过观 测和研究地球电流场，推断地下电性分布，进而 达到地质或其它勘查目的的一类勘查方法。
等比测深能避免“视电阻率陷阱”？
斯 伦 贝 谢 装 置 视 电 阻 率 拟 断 面 图
x(m) 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
ρ
(Ω m) 1000 960 920 880 840 800 760 720
理 论 模 型 120 m 200 m 围 岩 ρ =1000 Ω m 异 常 体 ρ =100 Ω m
AM (m)
-500 -1000 -1500 理 论 模 型
120 120 m 200 200 m 围 ρ 岩 =1000 Ω m 异 ρ 常 体 =100 Ω Ω m m
等比测深也有“视电阻率陷
CSAMT的“视电阻率陷阱”1
红透山小西堡区42线可控源电阻率断面图
比例尺 1：10000
上部静态效应 的“挂面条” 异常，使中部 的低阻异常形 态畸变。
电法勘查若干基本概念
• 电法勘查的定义和分类 • 作为电法勘查基础的电参数
• 视电阻率的定义、算法和意义 • 关于电法数据的反演
电法勘查的分类
有源电流（感荷电流）
位场 电位满足泊松方程
电 流 的 分 类
传导电流
U I A (r rA ) /
2
(1 )

涡旋电流（感应电流）
“视电阻率陷阱” • 引入视电阻率是为了“比实 测电流场更形象地反映地下 电性分布”。 • 但“视电阻率”毕竟不是 “本征电阻率”，常常形成 地电分布的假象，导致推断 解释错误
“视电阻率陷阱”举例1
斯 伦 贝 谢 装 置 视 电 阻 率 拟 断 面 图
x(m) 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
100
缓 陡
80
60
40
缓
0.1 1 10 Sampling time (ms)
20 rho2=rho4=10 Om.m 0
100
0
200
400 600 Apparent Depth / m
800
1000
视电阻率比实测场参数能更形象地反映地下电性分布
大多数传导类电法都可计算视电阻率
包括：电阻率法，时间域电磁法和频率域电磁法 原因：这些方法的主要“电性基础”是“导电 性”，实测场参数V主要与电导率σ或电阻率ρ有 关。 视电阻率的计算思路： • 均匀大地 都可以写出V和ρ的数学关系式：V=F(ρ)； 都可由实测V算出均匀大地的电阻率ρ=F-1(V)。 • 非均匀大地时 ? 仍用均匀大地的算法，由实测V计算 =F-1(V) ρs ?具有电阻率量纲的参数，称为“视电阻率”
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中国地质大学 电法科研组 罗延钟 yluo@
电法勘查若干基本概念
中国地质大学 电法科研组
罗延钟 yluo@
电法勘查若干基本概念
• 电法勘查的定义和分类 • 作为电法勘查基础的电参数
• 视电阻率的定义、算法和意义 • 关于电法数据的反演
1000
Normalized inductive EMF (uV/A)
100 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 1E-005 1E-006 0.01
陡
Apparent Resistivitu / Om.m
1பைடு நூலகம்0
h1=50 m h1+h2=200 m h1+h2+h3=500 m rho1=rho3=100 Om.m
某区AMN装置视电阻率拟断面图
X/m 200 0 600 1000 1400 1800
0.5AO / m
-200 -400 -600 -800 -1000
5600 5000 4400 3800 3200 2600 2000 1400 800 200
ρs(Ωm)
正确认识和使用 视电阻率和本征电阻率这两个词
-4
10
-6
10
-8
10
-7
10
-6
10
-5
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
和全时域视电阻率（红线）