第4章 电法勘探-2013
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。
电法勘探原理与方法
电法勘探原理与方法教案刘国兴2003．5总学时64，讲授54学时，实验10绪论：（1学时）绪论中讲5个方面的问题1.对电法勘探所属学科及具体定义。
2.电法勘探所利用的电学性质及参数。
3.电法勘探找矿的基本原理。
在此主要解释如何利用地球物理（电场）的变化，来表达找矿及解决其它地质问题的原理。
4.电法勘探的应用。
1)应用条件2)应用领域3)解决地质问题的特点4)电法勘探在勘探地球物理中所处的位置第一章电阻率法本章为电法勘探的常用成熟的方法，在地质勘察工作中发挥着重要作用，是学习电法勘探的重点之一。
本章计划用27学时，其中理论教学21学时，实验教学6学时。
§1.1 电阻率法基础本节计划用7学时，其中讲授5学时，实验2学时。
本节主要讲述如下五个问题一、矿石的导电性（1学时）讲以下3个问题：1)岩，矿石导电性参数电阻率的定义及特性。
2)天然岩，矿石的电阻率矿物的电阻率及变化范围，岩石电阻率的变化范围。
3)影响岩，矿石电阻率的因素。
I.与组成的矿物成分及结构有关。
II.与所含水分有关。
III.与温度有关。
二稳定电流场的基本性质。
主要回顾场论中有关稳定电流场的一些知识，给出稳定电流场的微分欧姆定律公式电流的连续性（克希霍夫定律）；稳定电流场是势场三个基本性质。
三均匀介质中的点源电场及视电阻率的测定主要讲述三个内容：1)导出位场微分方程（拉氏方程）及的位函数的解析解法。
2)点电流源电场空间分布规律。
3)均匀大地电阻率的测定方法。
电法勘探中测量介质电阻率的方法由此问题引出，开始建立电法勘探中“装量”这一词的概念，本节重点：稳定电流场的求法及空间分布；均匀大地电阻率的公式的导出及测定方法。
以上内容两学时四非均匀介质中的电场及视电阻率（1学时）阐述4个问题1)什么是非均匀介质中的电场？特点，交代出低阻体吸引电流，高阻体排斥电流的概念2)非均匀电场的实质：积累电荷的过程。
3)什么是视电阻率？如何定义？4)视电阻率微分公式。
电法勘探原理与方法课程设计
电法勘探原理与方法课程设计一、课程设计目的本课程设计旨在通过对电法勘探原理与方法的学习，使学生掌握电法勘探的基本理论和方法，了解电法勘探在资源勘探领域中的应用，为学生今后参与实际电法勘探工作打下基础。
二、课程设计背景电法勘探是一种地下物质探测方法，通过测量地下电阻率分布来识别地下物质组成和分布情况。
它广泛应用于矿产资源勘探、地质灾害预警、环境工程等领域。
因此，掌握电法勘探原理和方法对于矿产资源开发和环境保护具有重要意义。
三、课程设计内容3.1 电法勘探基本理论1.电磁场基本原理2.电场与磁场的柏赛尔定律3.线性理论与非线性理论3.2 电法勘探仪器及测量技术1.电极的选择和布置2.不同电法勘探仪器的适用条件3.电法勘探的测量技术3.3 电法勘探数据处理和解释1.数据的处理和分析2.二维电阻率成像（二维ERT）技术3.三维电阻率成像（三维ERT）技术四、课程设计方法本课程设计采用课堂讲解、案例分析和实验演示相结合的教学方式。
1.课堂讲解：由教师进行电法勘探的基本理论阐述，让学生了解电法勘探的基本原理和相关技术。
2.案例分析：教师引入实际案例，通过学生讨论分析来加深学生对电法勘探原理和方法的了解。
3.实验演示：通过实验让学生亲身体验电法勘探仪器的使用和数据处理流程，加深学生对电法勘探的认识。
五、课程设计成果学生能够基本掌握电法勘探的理论知识和技术，了解电法勘探的应用场景和发展趋势，具备初步的数据处理和解释能力。
六、课程设计考核方式本课程设计采用考查+实验报告的方式进行考核。
1.考核方式：学期末闭卷考试。
2.实验报告：学生需要进行一次电法勘探实验，并撰写相关实验报告。
七、参考教材1.《电法勘探实例与练习》（刘文贵等编，科学出版社）2.《电磁法勘探技术及应用》（周文波等编，煤炭工业出版社）。
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。
电法勘探实验报告
电法勘探实验报告一、引言电法勘探是一种通过测量地下电阻率来获取地质信息的技术方法。
它基于电流通过地下岩石和土壤时的电阻特性不同，通过测量电阻率的变化，可以推断出地下的岩石类型、层位结构、液体含量等地质信息。
本实验旨在通过对电法勘探实验的具体操作和数据分析，加深对该方法的理解，提高实际应用能力。
二、实验目的1. 学习电法勘探的基本原理和方法。
2. 掌握电法勘探实验仪器的使用和操作技巧。
3. 进行电法勘探实验，收集并分析实验数据。
4. 根据实验结果推断地下地质结构，判断可能存在的地下水和矿产资源。
三、实验仪器与原理本次实验所使用的电法勘探仪器包括：电源、电极、电流控制仪和电阻率测量仪。
原理基于地下岩石的电阻率与其类型、含水量和孔隙度等因素相关。
导流电极用于通过电流，而测量电极用于测量电位差。
在实验中，电流从导流电极注入地下，经过不同类型的地层，通过测量电位差，可以计算出地下岩石的电阻率。
四、实验步骤1. 准备工作：确定实验区域，清理测量点的地表杂物，布置测量线路。
2. 确定电极布置：根据实际情况，确定导流电极和测量电极的布置方式，确保电流均匀注入地下，以及获得较好的电位差测量结果。
3. 连接仪器：将电源、电流控制仪和电阻率测量仪连接好。
4. 设定参数：根据实验要求，设定合适的电流强度和测量时间。
5. 开始测量：将电流通过导流电极注入地下，保持电流稳定后，进行电位差测量。
记录测量数据。
6. 移动电极：根据需要，移动测量电极的位置，重复步骤5，直至完成整个测区的覆盖。
7. 数据处理：根据测量数据，计算不同测点的电阻率，并绘制电阻率剖面图。
8. 结果分析：根据电阻率剖面图，分析地下地质结构、液体含量以及可能存在的地下水和矿产资源。
五、实验数据与结果根据实验采集的数据，经过计算和处理，得到如下电阻率剖面图：(在此插入电阻率剖面图)根据电阻率剖面图分析，我们可以推断出该区域的地质结构特征。
例如，电阻率较低的区域可能存在水体，电阻率较高的区域可能是岩石层或矿物矿床。
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。
地球物理勘探-第四章电法勘探
总场
绝对测量 相对测量
辐射场
异常场
地质雷达 甚低频法
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
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
瞬变脉冲电磁法
天然场
天然音频磁场航空电法
航
空
连续波航空电法
人工场
瞬变脉冲航空电法
影响视电阻率的因素有： （1）电场作用范围内地电断面——本身的电阻率分布，如断面中 各地层或地质体的电阻率、形状、规模、厚度、埋深等； （2）电极装置的类型、电极距的大小、测点位置、电场有效作用 范围等。
3.电阻率法的物理实质
s
j0
jMN
cos
MN
s
jMN j0
MN
地下电阻率为均匀的介质
• 一般来讲，对一定埋深和一
定大小的良导矿脉而言,当电极
AO小
距AO很小时，随AO的增大，异
α=0°
常明显增大，曲线歧离带越明显
AO中Βιβλιοθήκη ，但当AO增大到一定程度后，异
α=30°
常不再增加，反而开始下降，当 AO大 α=60°
AO很大时，异常将趋于零，两条
曲线基本重合，更没有歧离带可
A a
言。
α=90°
三、电测深法
1．概述 电测深法是探测电性不同的岩层沿垂向分布情况的电阻率
方法。该方法采用在同一测点上多次加大供电极距的方式， 逐次测量视电阻率ρs的变化。
电测深法适宜于划分水平的或倾角不大(<20°)的岩层，在 电性层数目较少的情况下，可进行定量解释。
地球物理勘探概论复习重点（安徽理工大学版）
地球物理勘探概论复习重点（安徽理⼯⼤学版）第1 章岩( 矿)⽯物性与各类矿床的地球物理特征1.简述岩矿⽯的密度特征及影响岩矿⽯密度的因素。
答：（1）⽕成岩的密度：它主要取决于矿物成分及其含量的数值⼤⼩，由酸性⾄中性⾄基性⾄超基性岩，随着密度⼤的铁镁暗⾊矿物含量的增多，密度逐渐增⼤。
此外，成岩过程中的冷凝、结晶分异作⽤也会造成不同岩相带岩⽯的密度差异；不同成岩环境也会造成同⼀类岩的密度有较⼤差异。
（2）沉积岩的密度：沉积岩⼀般具有较⼤的孔隙度。
这类岩⽯密度主要取决于孔隙度⼤⼩，⼲燥的岩⽯随孔隙度减少密度呈线性增⼤；孔隙中如有充填物，则充填物的成分及充填物占全部孔隙的⽐列也明显地影响密度值。
此外，随成岩时代的久远及埋深的加⼤，压实作⽤也会使密度值变⼤。
（3）变质岩的密度：这类岩⽯的密度变化很不稳定，要具体情况具体分析。
其密度与矿物成分、矿物含量和孔隙度均有关，这主要由变质的性质和程度来决定。
2.简述岩矿⽯的磁性特征及影响岩矿⽯磁性的因素。
答：（1）沉积岩的磁化率⽐⽕⼭和变质岩的磁化率低⼏个数量级，在⽕⼭岩类的侵⼊岩中随着岩⽯的基本增强⽽磁性增⼤，基性岩的磁性最强，酸性岩磁性弱或⽆磁性。
喷出岩与同类侵⼊岩有相近的磁性，但磁化率离散性较⼤。
（2）变质岩的磁性决定与原岩的磁性及变质过程中矿物成分的变化，若原岩是花岗岩或沉积岩则变质后⼀般不显磁性，若原岩是基性喷出岩或侵⼊岩，则变质后的岩⽯⼀般都有中等磁性。
影响因素：1.铁磁性矿物含量。
2.磁性矿物颗粒⼤⼩、结构。
3.温度、压⼒3.简述岩矿⽯的电性特征及影响岩矿⽯电性的因素。
答：（⼀）岩⽯、矿⽯的导电机制（1）固体矿物的导电机制：各种天然⾦属属于⾦属导体；⼤多数⾦属矿物属于半导体，其电阻率⾼于⾦属导体；绝⼤多数造岩矿物在导电机制上属于固体电解质。
（2）孔隙⽔的导电机制：孔隙⽔的电阻率⼀般都远⼩于造岩矿物。
影响因素：1.岩矿⽯成分和结构2.岩矿⽯所含⽔分3.温度4.压⼒4.简述岩⽯与地层的波速特征及影响岩⽯与地层波速的因素。
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
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
物探复习资料整理
第一章绪论物探的定义:以地壳表层不同岩土介质的物性差异为基础，利用天然存在或人工建立的地球物理场的变化来解决地质问题的一类探测方法。
物性差异：不同岩土介质由于其组成成份不同而造成的其地球物理性质上的差异。
包括：磁性差异、弹性差异、电性差异、放射性差异、密度差异。
地球物理场：地球周围存在的具有物理作用的空间。
包括：地磁场；地电场；重力场；弹性波场；放射性场。
物探方法特点：通过观测研究地球物理场的变化来解决地质问题－－－间接方法。
１）可透过覆盖层解决隐伏地质问题。
２）与钻孔等直接勘探手段相比具有经济快速特点。
３）用专门的仪器。
４）异常具多解性。
５）存在干扰异常。
地质因素可引起场的变化—有用异常;非地质因素也可引起场的变化—干扰异常。
物探应用条件：（１）探测对象周围岩土介质有明显物性差异。
（２）探测对象有一定规模和较小的埋深，能产生用现有仪器可测到的场的变化。
（３）各种干扰场相对有效场要足够小或能够分离。
物探异常具有多解性－－尽量多种方法同时使用；结合地质资料进行解译。
第二章重力勘探重力勘探：重力勘探是以岩、矿石密度差异为物质基础，由于密度差异会使地球的正常重力场发生局部变化（即产生重力异常），观测和研究重力异常，就能达到解决地质问题的目的。
重力异常：在重力勘探中，由地下岩（矿）石密度分布不均匀所引起的重力变化称为重力异常。
重力勘探应用条件：1）探测对象与围岩要有一定的密度差。
2）岩层密度必须在横向上有变化，即岩层内有密度不同的地质体存在密度不同的地质体存在，或岩层有一定的构造形态3）剩余质量不能太小（即探测对象要有一定的规模一定的规模）4）探测对象不能埋深过深。
5）干扰场不能太强或具有明显的特征岩（矿）石的密度及地球密度分布Ⅰ、岩（矿）石密度的一般规律：岩浆岩密度＞变质岩密度＞沉积岩密度根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密度的主要因素为：1、组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少2、岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分3、岩石所承受的压力等一、地形校正：（校正原因or定义）地形起伏往往使得测点周围的物质不能处于同一水准面内，对实测重力异常造成干扰，必须通过地形校正予以消除，又称为地改。
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4-激发极化法
综上所述，各种交流激电参数和直流激 电参数均可相互联系起来，即相位和频 散率及极限极化率和实测极化率参数间， 都近似地存在正比关系。 研究其中某种参数的性质便可代表其余 参数的有关特征。
4.激发极化法的工作方法
采用不极化电极
激发极化法装置的选取
原则上讲，电阻率法的各种电极装置都可用于 激电法，不过，这些装置在激电法中的特点和效 能各不相同，故应根据激电法的地质任务、工区 地电条件和仪器、设备情况，合理选用装置类型。 现对激电法中几种常用装置的特点和效能作些对 比性的讨论，以供选择装置时参考。
极化率的影响因素
体极化岩、矿石的极化率除了与观测时的充放 电时间有关外，还和岩、矿石的成分、含量、 结构及含水性等多种因素有关。 我国物探工作者对大量矿化岩、矿石标本作了 系统观测 ，研究了多种因素对岩、矿石极化 率的影响规律，研究结果表明，在上述诸多因 素中，影响 岩、矿石极化率的主要因素是电 子导电矿物的含量和岩、矿石的结构、构造。
(3) 非矿化岩石的激发极化效应
不含电子导电矿物的非矿化岩石，属纯离子导体， 在电流激发下的激发极化都发生在细小岩 石颗 粒与周围溶液的界面上，也是体极化。 但其激电性质又与矿化岩石不同： ①岩石的极化率通常很低，一般不超过1～2%， 少数能达到4～5%。 下面列举了一些岩石和矿石极化率的实测数据的 统计结果，它表明了一般情况下，岩、矿石极化 率的数量概念。
U t 2 1000 (T , t ) 0 U (T )
极化率为用百分数表示的无量纲参数
为简单起见，我们将长时间供电(T→ ∞，即充 电达饱和)和断电瞬间(t→0)测得的饱和极化率 η（∞，０）定义为极化率 ，记为η。
电法勘探实例
电法勘探实例介绍电法勘探是一种利用电场测量来探测地下结构和岩矿体的方法。
它通过测量地下电阻率的变化来识别不同岩矿体的存在和分布情况。
本文将介绍电法勘探的基本原理，并结合实例探讨其应用。
基本原理电法勘探利用地下介质的电导率和电阻率的不同来推断岩矿体的存在和性质。
在电法勘探中，通常会采用两种电法来进行测量：直流电法和交流电法。
直流电法直流电法是通过在地下注入一定电流后测量地表上的电位差来进行测量的。
电流通过地下介质时，会因为不同岩矿体的电导率和电阻率不同而产生电位差。
通过测量不同位置上的电位差，可以推断出地下结构以及其中的岩矿体分布情况。
交流电法交流电法是通过在地下注入一定频率的交流电流后测量地表上的电位差来进行测量的。
交流电场在地下传播时，会因为不同岩矿体的电导率和电阻率不同而产生相位差。
通过测量不同位置上的相位差，可以推断出地下结构以及其中的岩矿体分布情况。
应用实例：地下水资源勘探地下水资源勘探是电法勘探的常见应用之一。
地下水储量丰富的地区往往有着较好的电导率，而地下水位下降或水文条件退化的地区则往往有着较差的电导率。
通过使用电法勘探，可以快速而准确地判定地下水资源的分布情况，为水资源的开发和利用提供有力支持。
实例步骤1.地表电极的布设：在需要勘探的区域，根据特定的要求和设计方案，将电极布设于地表。
电极之间的距离可以根据勘探深度和分辨率要求来确定。
2.电流注入：将一定的直流电流通过电极注入地下，确保电流能够在地下传播。
3.电位差测量：使用电位差仪器测量不同位置上的电位差，记录下相应的数据。
4.数据分析与解释：根据电位差数据，利用电场测深法、电场剖面法等手段进行数据分析与解释。
5.结果评估与验证：根据分析和解释的结果，对地下水资源的分布情况进行评估并进行实地验证。
优势与局限性电法勘探作为一种地质勘探方法，具有以下优势和局限性。
优势1.非破坏性：电法勘探可以在不破坏地下环境的前提下进行，对环境没有显著影响。
地球物理勘探---电法勘探
和研究与这种电性差异有关的电场和电磁场的分布特点和变化
规律，来查明地下构造或寻找有用矿产的一类地球物理勘探方 法。
2 特点： 可用“三多”、“两广”来概括 三多： ①可利用的物 性参性多
导电性（ρ或σ） 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
1、一个点电源的电场 在距点电源A为rAM的M点的电流密 度为： I r j 2 2rAM r 根据微观欧姆定律得到M点的场强为：
I r E j 2 2rAM r
由于任一点的电位只与该点到场源的 距离有关，则得：
I dU E dr dr 2 2r
由法国数学家皮埃尔-西蒙· 拉普拉斯首先提出而得名。求解 拉普拉斯方程是电磁学、天文学和流体力学等领域经常遇到的一 类重要的数学问题，因为这种方程以势函数的形式描写了电场、 引力场和流场等物理对象（一般统称为“保守场”或“有势场”） 的性质。
点电源的场 为了研究方便，首先将条件理性化：假定大地是水平的， 且与不导电的空气相接触，地下介质充满整个下半空间，电阻 率在介质中处处相等，即其导电性质与空间方向无关——“均 匀各向同性半空间”。
③湿度（含水量） 湿度对岩石的电阻率有很大的影响，含水岩石的电阻率 远比干燥的岩石低，因此同一区域雨后观测到的电阻率会大 大降低。 ④温度 温度的变化会引起水溶液中离子活动性的变化，因此岩 石中水溶液的电阻率也将随温度的升高而降低，在地热勘探 中，正好是利用这一特征来圈定地热异常的。而冬季勘探时， 地下岩石中的水溶液冻结会呈现极高的电阻率，应予以重视。
⑥矿化度 水溶液的电阻率与其矿化度有密切的关系。地下水的矿化 度变化范围很大，淡水的矿化度约为0.1g/L，咸水的矿化度则 高达10g/L。显然，岩石中所含水溶液的矿化度越高，其电阻率 就越低。因此，在岩性变化不大的条件下，有可能在地面和井 中应用电阻率的差异来划分有咸、淡水的层位。
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。
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坝基勘查方面发挥了重要作用。
第 1 节
一、 电阻率法理论基础
电阻率法
电阻率法是传导类电法勘探方法之一。它建立在地
壳中各种岩 ( 矿 ) 石之间具有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，达到查明地下地质构造或寻找矿产资源之 目的。 工作方法： 1、电剖面法；2、电测深法；3、高密度电阻率法。
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；
2. 地下磁性体与其磁异常场平面和剖面上曲线分布有何对
应关系？ 注：学号尾数为单做第1题，学号尾数为双做第2题。
jMN s MN j0
(1) 当电极 A、M、N 在良导薄脉左侧且与之相距较远时， 薄板对电流分布影响很小，jＭＮ＝j0 ，由于ρＭＮ＝ρ1 ， 故 ρsA ＝ρ1 ( 曲线上点 1) ；
(5) 当 A、M、N 都越过脉顶后，低阻脉向左 “吸引”电流。随着电极向右移动，“吸引”作 用逐渐减弱，故jＭＮ逐渐增大， ρsA 曲线上升 (曲线上点5) ；
(6) A、M、N 继续右移，当远离低阻脉时，薄脉对电流的 “吸引”十分微弱，因而对电流的畸变作用可以忽略不计， jＭＮ≈j0 ，故ρsA曲线逐渐趋于ρ1(曲线上点 6) 。
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。
三、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先生所开创。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。
第 4 章
电法勘探
第 0 节
概 述
一、什么是电法勘探(electrical prospecting )？ 电法勘探是根据所测得的地下电场或电磁场的分布
规律来查明地下地质构造和寻找有用矿产的一种常用物
探方法。 电法勘探是地球物理勘探方法中的重要分支。
二、电法勘探分类
按场源性质等为依据可对电法勘探进行分类:
两条 ρs 曲线也有一个交点，交点左侧 ρsA<ρsB ， 右侧ρsA>ρsB ，与低阻薄脉恰好相反，称为“反交点”， 但反交点并不明显， ρsA和ρsB 曲线近于重合，各自呈 现一个高阻峰值，且交点两侧 ρsA 和ρsB 曲线靠得很拢， 没有明显的横“ 8 ”字形特征。这是因为对于高阻薄脉而 言，无论 M、N 在哪一侧，ρs 值都是降低的。
如果ρ3→∞，则 H 型曲线尾部将呈斜线上升，其渐
近线与横轴成 45°相交。
(b) A 型
2)A 型对应于 ρ1<ρ2<ρ3 的三层断面 其特点是ρs 曲线由ρ1 值开始逐渐上升， 达ρ2值时形成一个转折，第二层愈厚，转折愈明 显，最后趋于ρ3值 。 在ρ3→∞时，A型曲线尾部渐近线也与横轴成 45°相交。
线的中垂线上，与测线的距离大于 AO 的 5 倍。 工作中将 A、M、N、B 四个电极沿测线一起移动，并 保持各电极间的距离不变。在每个测点上分别测出 A、C 极供电和B、C 极供电时的电位差 、电流强度 ，然后分
别求得两个视电阻率值。
因此，联合剖面法有两条视电阻率曲线。
2. 联合剖面法 ρs 曲线分析
G 型曲线
D 型曲线
二层地电断面具有两个电性层，设第一层厚度为h1， 第二层厚度h2为无穷大，电阻率分别为ρ1和ρ2 。
按ρ1 和ρ2 组合关系，将地电断面分为 ρ1>ρ2 和
ρ1<ρ2 两种类型。
与二层断面相对应的电测深曲线称为二层曲线。
对应于 ρ1>ρ2 断面的曲线定名为 D 型曲线，对应于 ρ1<ρ2 断面的定名为 G 型曲线 。
实验
1. 岩矿石密度实验
分别测出岩浆岩，沉积岩和变质岩各2个岩样标本的 密度。
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。
(c) K 型
3) K 型对应于ρ1<ρ2>ρ3 的三层断面 其特点是有ρs 极大值ρsmax，一般ρsmax <ρ2 。 只有当 h2>>h1时，ρsmax才趋于ρ2 。
(d) Q 型
4)Q 型对应于ρ1>ρ2>ρ3 的三层断面 其特点是ρs 曲线由ρ1 值开始逐渐下降， 达ρ2 值时形成一个转折，最后趋于ρ3值
由此可见： 虽然利用联合剖面法在直立高阻薄脉上也有异常显
示，但其效果比在直立低阻薄脉上差，加之与其它对高
阻薄脉同样有效的电剖面法相比，它的效率又低，因此， 一般都不用联合剖面法寻找高阻地质体。
四、电测深法
1．概述
电测深法是探测电性不 同的岩层沿垂向分布情况的 电阻率方法。
适当加大供电极距可以增大勘探深度，在同一测点上
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。
(4) 当 M、N 靠近并越过脉顶时，薄脉向下“吸引”电流， 使得 M、N 间电流密度反而减少，即jＭＮ＜ j0，ρsA 开始 迅速下降。当 A 和M、N 分别在薄板两侧移动时，绝大部 分电流被“吸引”到薄脉中去，由于薄脉的屏蔽作用，造 成 M、N 间的电流密度更小，因而 ρsA 曲线出现一段平 缓的低值带 ( 曲线上点 4 附近一小段 ) ；
围内不同电性物质的分布情况。
1．联合剖面法装置形式及视电阻率公式 联合剖面法是用两个三极装置 AMN∞ 和 ∞MNB 联
合进行探测的一种电剖面方法。
A、M、N、B 四个电极位于同一测线上，以 M、N 之
间的中点为测点，且 AO=BO、 MO=NO 。
电极 C 是两个三极装置共同的无穷远极，一般在测
联合剖面法主要用于寻找产状陡倾的层状或脉状低
阻体或断裂破碎带。
当供电极距大于这些地质体的宽度时，可以把它们
视为薄脉状良导体，因此，我们主要分析良导薄脉的联 合剖面 ρs 曲线特征。
视电阻率和电流密度之间的关系:
jMN s MN j0
j0：介质完全均匀时的电流密度。
课堂作业
1. 什么是重力异常布格校正？ 地形对重力异常影响为什 么恒为正？
1．电阻率
岩 ( 矿 ) 石间的电阻率差异是电阻率法的物理
前提。从物理学中可知，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。
式中比例系数 ρ 称为该导体的电阻率。
电阻率在数值上等于电流垂直通过单位立方体截面 时，该导体所呈现的电阻。
(2) 当 A、M、N 逐渐移近良导薄脉时，薄脉向右“吸引” 由 A 极发出的电流，使M、N 间的电流密度增大，即
jＭＮ＞j0 ，故 ρsA ＞ρ1，曲线上升 (曲线上点 2) ；
(3) 随着 A、M、N 继续向右移动，良导薄脉对电流的 “吸引”逐渐增强，致使 ρsA 曲线继续上升，并达到极 大值 (曲线上点 3);
注意：
由于电测深法是在同一测点上每增大一次极距 AB ， 就计算一个 K 值，因此，其 K 值是变化的，这与对称剖
面法中 K 为恒值不同之处。
2．电测深曲线类型
为便于分析解释电测深曲线，可以按地电断面的类型，
将电测深曲线分为以下几种类型： （1） 二层断面的电测深曲线类型
二层地电断面 具有ρ1和ρ2 两 个电性层。
G 型曲线
D 型曲线
(a) H 型
(b)A 型
(c)K 型
(d)Q 型
（3）多层断面的电测深曲线类型
由四个电性层组成的地电断面，按相邻各层电阻率 之间的组合关系，其测深曲线可以有 8 种类型。 每种类型的电测深曲线用两个字母表示。第一个字 母表示断面中前三层所对应的电测深曲线类型，第二个 字母表示断面中后三层所对应的电测深曲线类型。
(2) 测点位置； (3) 电场有效作用范围内各地质体的电阻率； (4) 各地质体的分布状况，包括它们的形状、大小、厚度、 埋深和相互位置等。