电法勘探教程
电法勘探原理与方法
电法勘探原理与方法刘国兴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”这一词教案的概念，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—5_1
5 其它电法勘探方法充电法：充电法原理及应用条件，野外工作方法，充电体参数的确定，地下水流速、流向测定。
自然电场法：自然电场的成因及分布规律，野外工作方法，自然电场法的实际应用。
激发极化法：岩、矿石的激发极化效应及其成因，激发极化特性及测量参数，在找水中的应用。
§5.1 充电法充电法是在被勘探的矿体上或其它良导电性地质体的天然或人工露头接上供电电极（A）进行充电（用直流电源，也可用交流电源），另一供电电极(B)置于远离充电体的地方。
供电时充电体为一等位体或似等位体，电流由充电体流入围岩，形成稳定电流场，该电场的分布特征与充电体的形态、大小和产状等因素有关。
在地面、钻井或坑道中对其电场的空间分布进行观测和研究，以了解矿体或其它良导体的赋存情况，获得所需要的地质资料。
充电法最初主要用于良导金属矿的勘探，查明矿体的产状、分布及其与相邻矿体的连接情况等。
此后，充电法在水文、工程地质调查中被用来测定地下水流速、流向，追索岩溶发育区的地下暗河等。
自学要求：1、充电法的原理和工作条件。
2、充电法有几种野外观测方法，各种方法的优缺点。
3、导体的充电法异常有何特点？4、几种简单形状良导体的充电法定量解释（方法、公式）。
5、如何用充电法测定地下水的流向、流速？5.1.1 充电法的基本理论电阻率为零的导电体称为超导体（理想导体）。
当理想导体位于一般导电介质中时，向其上任意一点供电（或称“充”）后，电流便遍及整个理想导体，然后垂直于导体表面流向周围介质。
电流在理想导体内流过时，不产生电位降，导体内电位处处相等，故又称理想导体为等位体。
理想导体的充电电场与充电点的位置无关，只决定于充电电流大小、充电体的形状、产状、大小、位置及周围介质的电性分布情况。
许多金属矿体及某些高矿化度的地下，相对其围岩而言，电阻率较低，可近似地图1 充电法工作原理图看成是理想导体。
这样，当它们局部在地表出露或被某种勘探或开挖工程揭露时(图1)，如果向这种天然或人露头充电，并观测其充电电场的分布，便可据此推断整个地下良导电地质体（矿体或高矿化度地下水）及其周围岩石的电性分布情况，解决某些特定的地质问题。
第三章 电法勘探：电剖面法(2)
（2）工作效率高（一线供电，多线测量）
（三）对称剖面法 1、装置形式及 S 公式
A
A'
M O
N
B'
B
A、B、M、N四个电极排列在一条直线上，并且相对 于MN的中点O对称分布，AO=BO，NO=MO，AMNB 又称为“对称四极剖面法”。
U MN s k I
AM AN k MN
还可以对称于“O”点再增加两个供电电极A′和B′， 且AB>A′B′该装置称为“复合对称四极剖面法”。
某古河道两侧以及下 部岩石由砂粘土组成， 电阻率较低。而古河 床中充填的砂卵石则 为高阻。
例2. 用复合对称四极剖面法确定基岩的相对起伏
某地为查明基岩起伏以便为工程地质提供有用资料， 为此做了复合对称四极剖面法见下图。
两个异性点电源：两个异性点源场的叠加 （电位为标量叠加；电场强度为 矢量叠加；电流密度为矢量叠加）
五、装置与装置系数
复 习 ： 几 个 基 本 概 念
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 装置系数k：表征各电极空间位置的物理量， 单位m，k
V k I
k
2 1 1 1 1 AM AN BM BN
五、视电阻率（2）：
复 习 ： 几 个 基 本 概 念
V 测量公式： s k I jMN MN 微分形式： s j0
影响因素：
（1）电极装置类型及电极距
J0为地下介质均匀时 的电流密度； jMN为 MN电极间的实际电 流密度； ρMN为MN 电极间的真电阻率；
（2）测点位置（装置相对于地质体的位置） （3）电场作用范围内地质体的分布（形状、大小埋深、 厚度及相互关系） （4）地质体实际电阻率的大小 （5）地形起伏
《电法勘探原理与方法》课程实验教学大纲
吉林大学实验教学大纲教学单位名称：地球探测科学与技术学院课程名称：电法勘探原理与方法课程编码：08262020课程类别:学科基础课程课程性质:必修课学时/学分:48/3(其中实验10学时）面向专业：勘查技术与工程(应用地球物理方向）一、实验课程的教学任务、要求和教学目的《电法勘探原理与方法》课程是应用地球物理主干专业课程中的一个重要方向，是勘探地球物理中的重要方法之一.电法勘探实验教学是验证理论教学结论、由理性认识向感性认识转化、学习仪器操作技能的重要环节,在本课程中占有重要位置。
电法勘探实验教学是通过物理模拟手段在实验室中实现电法勘探各种方法的模拟训练.在教师指导下独立完成各种实验.独立完成实验数据的分析与解释及实验报告的编写.使学生在实验中学习各种工作方法和电测仪器的使用,认识和掌握不同方法在不同地质体上的异常规律，能够熟练运用各种电测方法。
二、学生应掌握的实验技术及基本技能：1、在教师的指导下能正确的布置实验、正确使用实验设备；2、学会各种电测仪器的使用;3、掌握各种电测方法的正确实施及在不同地质体上的异常规律；4、对电测异常能进行初步分析和简单的地质解释；5、通过本实验教学使学生在实际工作中能熟练运用所学过的电测方法.三、实验项目内容、学时分配和每组人数四、实验教材或指导书或主要参考资料刘国兴主编：电法勘探原理与方法实验指导书;刘国兴主编：《电法勘探原理与方法》教材，北京，地质出版社，2008.9（二版）。
五、考核要求、考核方式及成绩评定标准实验成绩通过实验报告（含测试数据、数据成图及实验结果分析和总结）考核而定,实验成绩占学生学期总成绩的25%—30%。
六、制定人、审核人、日期制定人:刘国兴审核人：审核日期:2009年9月七、学院审定记录学院于2009年10月20日审定实验项目卡片实验项目卡片注:本实验可选择时间域激电或频率域激电.。
“电法勘探”实验指导书
“电法勘探”实验指导书欧东新、韦柳椰编著实验一WDDS-1数字电阻率仪测量均匀大地的电阻率一、实验目的与要求1、认识WDDS-1数字电阻率仪及掌握其使用方法。
2、掌握在水槽中测量均匀半空间视电阻率的方法。
3、掌握各种装置的视电阻率K值计算方法。
二、实验仪器及材料准备WDDS-1数字电阻率仪一台，万用表一台，电池箱一个，带鳄鱼夹导线若干，大头针若干，水槽跑极装置一套。
记录纸一张，直尺一把，铅笔，橡皮。
三、实验步骤1. WDDS-1数字电阻率仪认识及参数设置（一）熟悉仪器的面板（图1.1）。
图1.1 WDDS-1面板图1.2水槽WDDS-1测量视电阻率装置图（二）检查仪器。
（1）开机，按“↑↓”键，调节液晶屏对比度。
（2）按“电池”键，检查仪器电池电压。
当电池电压< 9.6 V 时，更换8节2号或3号1.5V 电池。
（3）按“设置”键，设定供电时间仪器默认为0.2秒（显示数字为2），实验一般选用0.5秒，输入数值5后按“确认”键。
2. 按照 图1.2 接好实验装置。
测线布置在水槽中间，测点距10cm ，一直延伸到水槽边沿。
3. 测量（以对称四极电剖面为例）。
（1）按“电源”键开机。
（2）按“排列”键输入线号 ，如：NL=01。
按“确认”键后，显示排列方式。
（3）排列方式共有9种。
按“↑↓”选择对称四极电剖面，不用按“确认”键确认。
9种排列方式如下： 1.4P-VES 四极电测深2.3P-VES 联合电测深（含三极电测深）3.4P-PRFL 对称四极电剖面4.3P-PRRL 联合剖面（含三极动源电剖面）5.RECTGL 中间梯度装置6.DIPOLE 偶极—偶极装置7.IP-BUR 井－地电法8.INPUT K 传送K 值9.5P-VES 5极纵轴电测深 （4）按“极距”输入极距号，如：NO=01,按“确认”键，显示：AB/2=XXXX,MN/2=XXXX,输入数据（单位为m ）并按“确认”键，再按“停止”键，显示：K=XXXX.利用式（1-1）验算K 值。
勘探地球物理学基础(第三章电法勘探)-2015-讲稿
第3章 电法勘探
电法勘探（ electrical prospecting） 是以地壳中不同岩（矿）石之间的电性差异为基础，通过观测和研究天然或人工电场的变化与 分布，以查明地质构造和寻找有用矿产的物探方法。
应用领域： 研究区域和深部地质构造，也可以研究局部地质异常体。在石油勘探中主要用于探查与油气生 成、运移和聚集有关的各种地质构造，如沉积盆地的基底起伏，盖层内部的构造形态，盐丘 、侵入体等局部地质现象，也可以直接研究油气藏。
E
400
ZK8 121006
41 Q
1 3
φ
Ⅶ
△V/m
20 00V 130 140
150 160 170 180 74ZK测线
-
73 6
200-
φ
Ⅰ
400 ZK
37
4680
81Q45 Ⅱ
P
Ⅴ
φ
464线自电、地质综合剖面图
Q 第四系覆盖 P 板岩 Φ 超基性岩 Ⅴ 矿体
488线自电、地质综合剖面图
本章的主要内容
铁路
观测 流点向位 方位 等水 位线
自然电场法确定某区域地下水的流向
§3.1.3 自然电场法的应用
自然电位法进行矿产勘探 地点：青海某矿区 矿种：已知铜矿点； 普查：发现12个异常体； 钻探：验证8个为矿致异常。
△V/m
20
001V30 140
150
160
170 测线
-
N35°
200-
ZK30
§3.1 自然电场法 §3.2 电阻率法 §3.3 充电法 §3.4 激发极化法 §3.5 电磁法
§3.2 电阻率法
第四章电法勘探部分PPT课件
1）对各个测点的ρsA与ρsB值取其 比值，分别计算出FA和FB。
Fi A
si A si B
Fi B
si B si A
2）绘制F曲线剖面图。
表土电阻率不均匀对联合剖 面ρs曲线的影响及其消除
（a）F与F曲线；（b）ρsA与ρsB曲线
1
4.2.1.2 联合剖面法（续2）
2. 几种规则形状地质体联合剖面ρS曲线 分析
（1） 良导直立薄脉ρs曲线分析及其特征 a.当电极装置位于点1位置时， jMN=j0,
ρMN=ρ1，ρsA=ρ1。 b.随着电极逐渐向矿脉接近并处于处于
点 2 位 置 时 ， 与 点 1 相 比 jMN>j0 ， MN 极 仍 在ρ1介质中，所以ρMN=ρ1，因此ρsA>ρ1。
直立岩层接触面ρs曲线
有浮土覆盖时，由于良导性浮土的 影响使岩层接触面处ρs曲线变化较平缓， 两种岩层接触界面的位置与ρsA曲线极 大值下降三分之一的地方相对应，即与 2/3ρsA极值点的横坐标位置相对应。
浮土下直立岩层接触面ρs曲线
.
7
4.2.1.2 联合剖面法（续8）
3.地形及表土不均匀对联合剖面曲线的影响 （1） 表土电阻率不均匀对ρs曲线的影响 表土不均匀的影响：
c.电极装置继续向矿脉靠近处于点3的位 置，矿脉吸引电流线的作用较点2更加强 烈，ρSA仍大于ρ1且比点2还大，这时ρSA取 得极大值。
良导直立薄脉联合剖面曲线
.
2
4.2.1.2 联合剖面法（续3）
（ 1） 良 导 直 立 薄 脉 ρs曲 线 分 析 及 其 特征
d.电极装置于点4位置时， A极发出 的电流线均被矿脉吸引，因此经过MN 极的电流线将急剧的减少，所以ρsA亦 随之减小，此时获得ρsA极小值。
第四章_电法勘探
I E 2r 2
微观欧姆定律：电场强度等 于电流密度与介质 电阻率的乘积， 其方向与电流密度方向相同，电 场强度是矢量。 E= ρ j
一个点电源电场 虚线—电流线；实 线—等位线
4.1.1.2 均匀各向同性介质半空间点电源电场（续4）
（3）电位 电位：表示将单位正电荷从无限远处移 至电场中某一点处，外力反抗电场力所做的 功，它是标量仅有大小而无方向。 在均匀各向同性介质中，由点电源A（+I） 形成的电场在M点处的电位可用下式表示
(1)岩（矿）石电阻率与矿物成分的关系 矿物是组成岩石的基本单位，每种岩石或矿石都是由许 多种矿物组成的，而矿石中金属矿物的含量往往较岩石要大 的多，这就是造成岩石与矿石间电阻率差异的根本原因。岩 矿石中含导电矿物越多其电阻率越低。
4.1.1.1 岩（矿）石的电阻率及其影响因素（续5）
(2)岩（矿）石电阻率与组成矿物结构的关系 当导电矿物呈致密块状或细脉相连时，则便于电流流通， 其电阻率就小，反之当导电性矿物呈浸染状分布时，由于导电 性矿物被不导电性矿物隔开，其电阻率就高。 另外，当导电性矿物呈细脉或片状定向排列时，如电流方 向平行细脉方向，电阻率则小，电流方向与细脉垂直时，电阻 率则大。岩（矿）石电阻率随通电方向而变化的这种性质，称 为导电介质的“各向异性” ,如果岩（矿）石电阻率不随通电 方向变化而变化，则称“各向同性”。
两个异性点电流源的电场 （a）电场强度及电位曲线； （b）和（c）实线为等位线，虚 线为电流线
4.1.1.3 均匀各向同性介质电阻率的测定
测量方法 由A(+I)及B(-I)电极供电，
建立的人工电场，由电法仪器
测出MN电极间的电位差及供 电回路电流I，量取AM、AN、 BM、BN之间的距离，经过计 算可求得被电场控制均匀岩石 均匀各向同性岩石电阻 率测定
环境与工程物探：电法勘探(充电法)
充电法的基本理论
•
• 当导电球体的规模不大或埋藏较深时， 可用“简单加倍”的方法近似考虑地 表—空气分界面 对水平地表电场的影响， 理想导电球体的充电电场实际上与位于 球心的点电源场没有区别。
• 由于电位梯度曲线较电位曲线有较强的 分辨能力，所以应用较多。
• 若导电球体位于电阻率为ρ的均匀岩石中， 球心埋深为ｈ０，对球体的充电电流强 度为I，则按地下点电流源场可写出地表 电位的表达式:
将充电法的测量结果绘制成如下图件：
1、电位剖面图 2、电位剖面平面图 3、电位平面等值线图 4、电位梯度剖面图 5、电位梯度剖面平面图 6、电位梯度平面等值线图。
（三）充电法资料的解释
※根据等电位线的形状及密集带，可判定充电体在地 面上投影的形状和走向，并初步圈定其边界；
※根据剖面电位曲线：
利用其极值点推断充电体的顶部位置；利用其拐点 推断充电体的边界位置；利用其对称性推断充电体 的倾向。
（二）充电法的装备及工作方法
1、装备
B(∞)
与电阻率法相同
2、工作方法
（1） 电位观测法：Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ置
基N点
于距充电体足够远的某一
固定基点上。M极沿测线
逐点移动，观测各测点相
对于固定基点的电位差，
即为该点的电位值）V。
（2）电位梯度观测法：MN置于同一测线上，保持相 对位置和间距不变，沿测线逐点移动，计算电位梯度 Δv /Δx = ΔvMN /MN
第二节 充电法和自然电场法
一、充电法
什么是充电法： 对地面上、坑道内或者钻孔中已经揭露的良导体直 接充电，以解决某些地质问题的一种电法勘探方法。
充电法的提出： 详查及勘探阶段，良导性地质体有露头但不知道其分 布情况，如矿体是否相连；矿体走向、产状；盲矿； 地下水流速、流向；滑坡
电法勘探教程
<<电法勘探教程>> 程志平绪言1 电阻率法电阻率法基础岩石的电阻率及其影响因素稳定电流场的基本规律均匀大地电阻率的测定及视电阻率的基本概念常用电阻率法测量装置电阻率法野外工作的几个问题电阻率剖面法概述联合剖面法和对称四极剖面法中间梯度法电剖面法的地形影响和校正.电阻率测深法概述电阻率测深法原理水平层状大地对称四极电阻率测深曲线水平层状大地对称四极电阻率测深曲线的解释非水平层地电断面电阻率测深思考题2 自然电场法.充电法自然电场法自然电场的成因自然电场法的野外工作方法自然电场法的应用充电法充电法的基本理论充电法的野外工作方法充电法的应用思考题3 激发极化法激发极化法基本理论激发极化效应及其机理激发极化场的正演计算方法常用装置的激电异常激发极化法的野外工作方法及其应用激发极化法的野外工作方法激发极化法的资料整理与解释激发极化法的应用思考题4 电磁法电磁法理论基础电磁场定解问题岩土在交变电磁场中的电磁学性质模拟准则,均匀介质中平面电磁波的传播交变电磁场中局部导体的异常场两种常用场源的电磁场地面电磁法大地电磁测深法频率测深法瞬变电磁法电磁偶极剖面法思考题附录附录1 水平层状大地表面垂直磁偶极子的电磁场附录2 水平层状大地表面水平谐变电偶极子的电磁场练习与思考电法勘探1.什么是电法勘探方法电法勘探方法有哪些分类？2. 2. 电法勘探方法与重力、磁法勘探方法有何异同点？3. 3. 什么是岩矿石的电阻率简述岩矿石电阻率的特点及影响因素。
4. 4. 解释下列专业名词：（1）均匀各向同性半空间（2）无穷远极（3）点电源。
5. 5. 请描述一下一个点电源、两个异性点电源的电场。
6. 6. 为什么加大供电极距可以增加探测深度？7.7. 什么是最佳电极距？8.8. 解释下列名词：（1）装置系数；（2）地电断面；（3）联合剖面法正交点、反交点。
9.9. 什么叫视电阻率为什么要引入视电阻率概念什么情况下视电阻率等于真电阻率？10.10. 简述电阻率法的仪器装备。
第一部分 电法勘探111
AO最佳 =0.5(L+d) 最佳 MN=（1/3-1/5）AO （ ）
L:矿脉走向长 d:矿脉倾向长
AO小
变小，曲线变缓，分异性变差。 变小，曲线变缓，分异性变差。 一般来讲，对一定埋深和一定大小 一般来讲， 的良导矿脉而言,当电极距AO很小 的良导矿脉而言,当电极距AO很小 时，随AO的增大，异常明显增大， AO的增大 异常明显增大， 的增大， 曲线歧离带越明显，但当AO增大到 曲线歧离带越明显，但当AO增大到 一定程度后，异常不再增加，反而 一定程度后，异常不再增加， 开始下降，当AO很大时，异常将趋 很大时， 开始下降， AO很大时 于零，两条曲线基本重合， 于零，两条曲线基本重合，更没有 歧离带可言。 歧离带可言。
第二节 电阻率剖面法
电阻率剖面法是电阻率法的一大类，它探测地下大致同 一深度范围内，导电性不同的地质体，沿剖面方向移动， 逐点观测MN间的电位差∆V和供电电流I 逐点观测MN间的电位差∆V和供电电流I，求出视电阻率 值 。由于电极距固定不变，勘探深度就基本不变，因而 曲线就可以把地下某一深度以上不同电阻率的地质体沿 剖面方向的分布情况反映出来。根据供电电极AB和测量 剖面方向的分布情况反映出来。根据供电电极AB和测量 电极MN的排列方式，电剖面法又可分为多种方法，不同 电极MN的排列方式，电剖面法又可分为多种方法，不同 装置类型的电剖面法所解决的地质问题也有差异。联合 剖面法；中间梯度法；对称四极剖面法；
一、联合剖面法
联合剖面法对于寻找低阻、 联合剖面法对于寻找低阻、 陡倾的矿脉（ 陡倾的矿脉（或含水断裂破 碎带）有较好的效果， 碎带）有较好的效果，采用 不同极距的联合剖面测量可 以了解矿体向深部延伸的情 况。 在直立良导矿脉上， 在直立良导矿脉上，联剖两 ρ a 条曲线对称， 条曲线对称，并在矿脉上方 相交，得到一个明显的“ 相交，得到一个明显的“正 ρ1 交点”及两侧横8 交点”及两侧横8字的歧离 正交点的特点是： 带。正交点的特点是：交点 ρ ρ ＜ρ 左面 ＞ρ ，右面 绘图时规定A极在左， （绘图时规定A极在左，B ρ 极在右）。 ）。图中蓝色曲线为 极在右）。图中蓝色曲线为 的平均值， 和 ρ 的平均值，它和相应 电极距的对称四极一样。 电极距的对称四极一样。
第三章 电法勘探
1、点电源电场 电阻率法是将直流电通过导线及接地电极将电 流送入地下，这样在地下就建立起了人工电场，如果 在被电场控制范围内的岩石具有相同的电阻率，并且 电阻率的大小不随电流的方向而改变，此时称形成的 电场为均匀各向同性介质中的电场或正常电场。又因 地面以上的空气是不导电的，所以这种电场仅存在于 地下，因此我们称它为均匀各向同性半空间电场。
图3.1.3 高阻体ρｓ曲线
(2)在电阻率为ρ1的介质中存在一个电阻率 为ρ2的高阻体: 由图3.1.3可见，因高阻体阻碍电 流通过，因此电流线被挤向低阻岩层中通过， 所以电流线向地面或地下弯曲再不能继续保持 其水平直线状态，此时电场因高阻体的存在而 产生了畸变。
当测量电极MN位于高阻体上方时， jMN﹥j0，但MN是在ρ1介质中，故ρMN =ρ1，由 (3.1.12)式可知ρs﹥ρ1，即在高阻体上方视电 阻率大于其围岩电阻率ρ1，即产生了视电阻率 异常。随MN向球体两侧不断地移动，高阻体
(二)视电阻率及电阻率法的物理实质 1、视电阻率 前面得到的岩石电阻率，是在地下电场控制的 范围内仅存在一种岩石，并且它的导电情况是 均匀各向同性时测得的，这个电阻率就是岩石 的真电阻率。
然而在自然条件下像这种理想的情况是不 存在的。一般的来讲，被电场控制的范围内的 岩石均存在几种不同的岩石，那么测得的电阻 率就不是其中某一种岩石的电阻率或另外一种 岩石的电阻率，而是电场范围内各种岩石电阻 率综合影响的结果，为了与真电阻率相区别， 我们称它为视电阻率，并以符号ρs来表示。
各种电法勘探方法是适应不同地质任务的需要而 发展起来的，它们广泛地应用于各种地质工作中。在 小比例尺地质填图中，可以探测结晶基底的起伏、划 分大地构造单元、研究沉积岩构造、追索大断裂；在 大比例尺地质填图中，可确定岩层接触带和浮土厚度 ，圈定岩体、构造破碎带和断层，指示成矿远景区； 在普查找矿中，可圈定成矿带、矿化带，寻找有工业 意义的矿体；在勘探阶段可进一步确定矿体的位置及 产状、划分矿层。在水文地质、工程地质、环境地质 工作中，电法勘探也是一种必不可少的勘查手段。近 年来，一些新方法，如高密度电法、瞬变电磁法、探 地雷达，井中无线电波法等得到了可喜的发展。此外 ，电法勘探还用于地壳及上地幔的研究之中。
电法勘探教程
<<电法勘探教程>> 程志平绪言1电阻率法1.1电阻率法基础1.1.1岩石的电阻率及其影响因素1.1.2稳定电流场的基本规律1.1.3均匀大地电阻率的测定及视电阻率的基本概念1.1.4常用电阻率法测量装置1.1.5电阻率法野外工作的几个问题1.2电阻率剖面法1.2.1概述1.2.2联合剖面法和对称四极剖面法1.2.3中间梯度法1.2.4电剖面法的地形影响和校正.1.3电阻率测深法1.3.1概述1.3.2电阻率测深法原理1.3.3水平层状大地对称四极电阻率测深曲线1.3.4水平层状大地对称四极电阻率测深曲线的解释1.3.5非水平层地电断面电阻率测深思考题2自然电场法.充电法2.1自然电场法2.1.1自然电场的成因2.1.2自然电场法的野外工作方法2.1.3自然电场法的应用2.2充电法2.2.1充电法的基本理论2.2.2充电法的野外工作方法2.2.3充电法的应用思考题3激发极化法3.1激发极化法基本理论3.1.1激发极化效应及其机理3.1.2激发极化场的正演计算方法3.1.3常用装置的激电异常3.2激发极化法的野外工作方法及其应用3.2.1激发极化法的野外工作方法3.2.2激发极化法的资料整理与解释3.2.3激发极化法的应用思考题4电磁法4.1电磁法理论基础4.1.1电磁场定解问题4.1.2岩土在交变电磁场中的电磁学性质4.1.3模拟准则,4.1.4均匀介质中平面电磁波的传播4.1.5交变电磁场中局部导体的异常场4.1.6两种常用场源的电磁场4.2地面电磁法4.2.1大地电磁测深法4.2.2频率测深法4.2.3瞬变电磁法4.2.4电磁偶极剖面法思考题附录附录1水平层状大地表面垂直磁偶极子的电磁场附录2水平层状大地表面水平谐变电偶极子的电磁场练习与思考电法勘探1.什么是电法勘探方法？电法勘探方法有哪些分类？2. 电法勘探方法与重力、磁法勘探方法有何异同点？3. 什么是岩矿石的电阻率？简述岩矿石电阻率的特点及影响因素。
3勘探地球物理教程-电法
一、地球表层岩、矿石的电阻率
（二）影响地球表层岩石电阻率的因素 埋于地下的岩石，其电阻率的大小与其组成成分有关，当岩石中 含有良导电矿物时，电阻率将随良导矿物含量增加而降低。此外，岩 石的结构在一定条件下也影响其电阻率，如导电矿物含量相同的情况 下，浸染状结构的矿石与细脉状结构矿石相比，前者的电阻率高于后 者，其原因是前者的导电矿物互不连接，而后者的导电矿物将是电流 的通道。岩石的孔隙度、含水性及含水矿化度等因素也都明显的影响 其电阻率，当岩石中孔隙度大而含水时，其电阻率往往随含水矿化度 的增高而降低。对于层状结构的岩石，各层电阻率不同时，将会出现 垂直于层面测得的电阻率大于沿层面测得的电阻率，这种现象就是岩 石电阻率的各向异性。 总之，影响岩、矿石电阻率的因素是多方面的。在沉积岩区，为 勘查石油、煤田以及水文、工程等地质调查中，岩石的孔隙度、含水 饱和度及矿化度是主要因素。在变质岩、火成岩区的金属矿产普查及 勘探中，岩石中良导矿物的含量及结构是决定性因素。
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勘探地球物理教程
——电法勘探
授课人：孟令顺
1
主要内容
1
2 3 4 5 6 5 7 8 96 5 106
前
言
第一节 地球介质的电学性质 第二节 地球中的电磁场 第三节 利用人工直流电场的电阻率法 第四节 激发极化法 第五节 利用天然电磁场的大地电磁测深
第六节 利用人工场源的频率测深
第七节 瞬变电磁法 第八节 可控源音频大地电磁测深 第九节 电法应用实例
（一）高温高压下岩石的电阻率
地球深部的岩石是处于高温、高压的环境中，其电阻率可通过高温、 高压模型实验来研究，其结果表明，岩石电阻率是按指数关系随温度升高
而降低的，但不同温度段变化梯度不同，高温区变化梯度较低温区大。玄
电法勘探实验讲义 (1)
电法勘探实验讲义实验一 电阻率剖面法模型实验一、实验目的1. 掌握电阻率剖面法的工作布置及观测方法； 2．掌握WDJD-1/WDJD-2电法仪的操作方法；3. 了解各种电阻率剖面法在良导体或高阻体上的视电阻率异常特征。
二、实验内容本实验在2米×1.5米×1.1米的水槽内进行，以水为围岩，水中置入铜板为良导体，胶木板为高阻体，装置的大小根据表一进行，在进行工作布置时，应注意下列几点：(1)各模型顶部入水深度约2～3cm ；(2)模型中心正上方应定为座标的原点；(3)应选用不极化电极，电极的入水深度在2～3mm 之间；(4)AMNB 四极装置或其它装置应距离准确，在移动电极时其四极相对位置不能有变化；(5)无穷远极应选在和测线垂直的水槽边上。
三、实验步骤1.按实验要求，工作之前做好各项准备工作，如仪器电源检查，外接线路，模型布设等。
2.根据所采用的工作布置选择极距，结合测点计算装置系数，同时应记下模型参数和装置参数。
各装置的测点和装置系数见表。
3.逐点观测△V 和I ，对于联合剖面法，应有两组△V A ,I A 和△V B ,I B ，计算视电阻率并将原始记录记入表中。
4.将观测结果绘制成s ρ剖面图，并及时检查可疑点。
值得注意的是，观测、记录、计算和绘制s ρ剖面曲线应同时进行。
5.观测质量检查：测量过程中每隔3～5个点，应改变供电电流25%以上进行重复观测，并计算相对误差：%10022121⨯+-=SS SS ρρρρδ (1-1)实验时，要求δ≤6%四、实验报告的内容1.每个实验组完成一种装置整条剖面的观测、记录和草图的绘制工作；2.实验结束后，各组交流实验结果并讨论；3.定性分析异常曲线的分布特征；4.比较各装置的优缺点。
五、思考题1.说明装置系数的物理意义；2.在电阻率法中为什么引入视电阻率的概念；3.在对称四极剖面法中，良导薄板上方为什么出现视电阻率的微弱极大值异常?附表：实验二 室外对称四极装置电阻率测深法实验(设计性实验）一、实验目的1.掌握电阻率测深的工作原理；2.掌握电阻率测深法的工作布置及观测方法；3.掌握各种电阻率测深法视电阻率曲线特征。
5实验五电法勘探实验(电剖面法)
实验五 电法勘探实验（对称四极剖面法）一、实验原理电剖面法是用以研究地电断面横向电性变化的一类方法。
一般采用固定的电极距并使电极装置沿剖面移动，在各个测点观测电位差和电流强度，计算视电阻率值，这样便可得到在一定深度范围内视电阻率沿剖面的变化。
电剖面法的装置形式一般有：二极装置、三极装置、联合剖面装置、对称四极装置、偶极装置、中间梯度装置等。
电剖面法常用剖面图和平面剖面图对所测断面进行定性解释。
A M O N B如上图为对称四极装置：AM ＝NB ，取MN 的中点O 为测量记录点，装置视电阻率为：AB MN s ABU K Iρ∆= 其中，装置系数K AB 为： AB AM AN K MNπ⋅= 如果AM ＝MN ＝NB ，则装置称为Wenner 装置。
对称四极装置布极特点：对称四极剖面法的供电电极距，主要是根据工作地区基岩顶 板的平均埋藏深度或疏松覆盖层的平均厚度来确定。
为了在同一条剖面上研究两种不同深度上的电性特征，通常采用两种供电电极距（A 1B 1和A 2B 2 ）。
A 2A 1MNB 1B 2（所谓“复合对称四极剖面法”）的电极距与覆盖层的平均厚度（H ）关系如下：1122(2~4)(6~10)A B HA B H==而测量电极距MN 应满足13MN AB ≤本次实验仅使用对称四极装置，不涉及复合对称四极装置。
对称四极装置通常用于了解基岩起伏，不同岩性接触面和古河道等。
基特点是曲线形态简单、易识别、异常幅度小，受表土不均匀和地形影响小、效率高。
二、实验目的1.了解对称四极装置的原理；2.了解对称四极装置的工作布置及观测方法；3.了解对称四级装置在高阻体和低阻体上的视电阻率异常特征。
三、实验仪器DZD －6多功能直流电测系统。
DZD －6多功能直流电测系统由DZD －6主机、供电电极、测量电极、直流电源、传导导线和导线线架等组成。
四、实验步骤1.在工区布设测线在工区布设测线，原则：由南向北、由西向东测线号与测点号依次增大。
电法勘探-直流电法-测深法工作方式
U I
MN
k
AM AN MN
k－随电极距地逐次扩大而改变。
3.电测深曲线
视电阻率ρs随着供电极距（AB/2）变化的曲线，称之 为电测深曲线。 电测深曲线的特点： （1）每个电测深点均可以得到一条电测深曲线 （2）该曲线通常以AB/2为横坐标，以ρs为纵坐标，绘 制在模数为6.25cm的双对数坐标纸上。
• 对于“电测深法”应重点掌握如下3点
• 1）电测深法的应用条件
• 2）根据地电断面能确定电测深曲线的类型，并能定性 的绘出电测深曲线；
• 3）对单独一条电测深曲线，能判断出其类型，并能根 据其类型推断地下电性层的层数、各相邻层间电阻率的 相对大小及第一层和底层的电阻率值。
作业： 定性画出下列所给剖面上NO1、NO2、NO3三个测深点处的电测深
在模数为6.25cm的双对数坐标纸上，以AB/2为横坐标，以ρs为纵 坐标，将同一测点上不同AB极距所对应的ρs标上并连成曲线，就 构成了一条电测深实测曲线。见下图
4、电测深资料的解释
解释分为：定性与定量解释。 1.定性解释 目的：通过定性解释可以了解工作的区的地电断层的类型及变化情 况。 单独一条电测深曲线的解释： ①电性层的数目； ②各层电阻率的相对大小；
更多的层则以此类推。当n层时，则
电测深曲线类型数为:
N 2
n 1
( 如 n 4 , N 8 , n 5 , N 16 )
注意：只要地电断层中底层的电阻率相当大（即
ρ底→∞），则电测深曲线尾部的渐近线总是与横
轴相交成45。
3、电测深的工作方法及资料整理
1. 在实际工作中，AB逐渐增大，会使M、N间的电位差 逐渐减小，为了取得可靠地电位差，MN也应按一定 的比例关系增大。 2. 电测深ρs曲线绘制在模数为的双对数坐标纸。横坐标 为AB/2，纵坐标为ρs 3. 井旁电测深曲线：从已知区推广到未知区 4. 十字测深：了解地层横向上的变化情况
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2 自然电场法.c充电法
2.1 自然电场法 2.1.1 自然电场的成因 2.1.2 自然电场法的野外工作方法 2.1.3 自然电场法的应用 2.2 充电法 2.2.1 充电法的基本理论 2.2.2 充电法的野外工作方法 2.2.3 充电法的应用
思考题
3 激发极化法 3.1 激发极化法基本理论 3.1.1 激发极化效应及其机理 3.1.2 激发极化场的正演计算方法 3.1.3 常用装置的激电异常 3.2 激发极化法的野外工作方法及其应用 3.2.1 激发极化法的野外工作方法 3.2.2 激发极化法的资料整理与解释 3.2.3 激发极化法的应用
思考题
4 电磁法
4.1 电磁法理论基础 4.1.1 电磁场定解问题 4.1.2 岩土在交变电磁场中的电磁学性质
4.1.3 模拟准则,1
4.1.4 均匀介质中平面电磁波的传播 4.1.5 交变电磁场中局部导体的异常场 4.1.6 两种常用场源的电磁场 4.2 地面电磁法 4.2.1 大地电磁测深法 4.2.2 频率测深法 4.2.3 瞬变电磁法 4.2.4 电磁偶极剖面法 思考题
直流电法勘探的革命――超高密度电法
澳大利亚阿德莱德大学·地球物理·博士 折京平 （西安澳立华勘探技术开发有限公司，西安， 710075） 直流电法是一种最简单，最流行的物探方法，它被广泛用于找水， 找矿，找溶洞，找地质构造，找墓，找地质灾害点等很多方面。在过去 的一百年里，这种方法帮我们找到了一些用肉眼无法找到的地下地质 体。 随着计算机技术和电子技术的迅速发展，从上个世纪后期出现了反 演算法和多通道、多电极的数据采集方法。这两个技术的出现给直流电 法勘探的精度和效率带来了一个质的飞跃。这可以称之为超高密度电 法-电法勘探的革命。下面就从以下几个方面做一论述。 1、反演技术 超高密度电法彻底抛弃了传统的视电阻率概念。而将所采集到的数 据直接反演成真电阻率剖面，可真实的反映出地质异常体的位置和大 小。反演技术是超高密度电法的基础。它已开始被广泛的用于电法勘探 中，这是个必由之路。 2、数据采集方法 由于超高密度电法基于反演技术，不用视电阻率图做解释,所以在 数据采集上再也不用沿袭传统的数据采集方式，而可以随心所欲的在反 演网格上布电流点和电势点。为了避免数据采集的片面性，我们采集了 几乎所有可能的电流点和电势点的组合。这样既不用顾及某种数据采集 方式上的优缺点，也使数据采集标准化。更重要的是这种方式使直流电 法的井地勘探和井井透视成为可能。我们提出的超高密度方法，就是利 用以上的不受限制的数据采集方式来大量的采集数据，使数据量比常规 电法（包括高密度电法）多出几十倍。这就使得数据反演结果的可靠性 大大提高。 3、多通道数据采集技术--大大提高数据采集效率 如此大量的数据，如用高密度电法仪采集，可能需要数天才能完 成。而我们的61道多通道采集方式，仅用一个小时就可以完成，效率 是高密度电法仪的几十倍。目前世界上道数最多的商用电法仪仅为10 道。 下面就举两个例子来说明此方法在井地和井井透视勘测两个方面的 独特优势。 实例1: 大连市轻轨三号线桥基勘测 甲方准备在26米深的桩基孔中建筑桥基，但事先没有做钻孔勘 探，所以不能确定26米以下的基岩中是否有溶洞存在。委托我们公司
方法
电法勘探的方法，按场源性质可分为人工场法（主动源法）、天 然场法（被动源法）；按观测空间可分为航空电法、地面电法、地下 电法；按电磁场的时间特性可分为直流电法（时间域电法）、交流电 法（频率域电法）、过渡过程法（脉冲瞬变场法） ； 按产生异常电 磁场的原因可分为传导类电法、感应类电法 ； 按观测内容可分为纯 异常场法、总合场法等。中国常用的电法勘探方法有电阻率法、充电 法、激发极化法、自然电场法、大地电磁测深法和电磁感应法等。
高密度电法
指的是直流高密度电阻率法，但由于从中发展出直流激发极化 法，所以统称高密度电法。高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方 法，野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后 利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动 采集。当测量结果送入微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电 断面分布的各种物理解释的结果。显然，高密度电阻率勘探技术的运 用与发展，使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。
<<电法勘探教程>> 程志平
绪言 1 电阻率法 1.1 电阻率法基础 1.1.1 岩石的电阻率及其影响因素 1.1.2 稳定电流场的基本规律 1.1.3 均匀大地电阻率的测定及视电阻率的基本概念 1.1.4 常用电阻率法测量装置 1.1.5 电阻率法野外工作的几个问题 1.2 电阻率剖面法 1.2.1 概述 1.2.2 联合剖面法和对称四极剖面法 1.2.3 中间梯度法 1.2.4 电剖面法的地形影响和校正. 1.3 电阻率测深法 1.3.1 概述 1.3.2 电阻率测深法原理 1.3.3 水平层状大地对称四极电阻率测深曲线 1.3.4 水平层状大地对称四极电阻率测深曲线的解释 1.3.5 非水平层地电断面电阻率测深
重力勘探地球物理勘探方法之一。是利用组成地壳的各种岩体、矿 体间的密度差异所引起的地表的重力加速度值的变化而进行地质勘探的 一种方法。它是以牛顿万有引力定律为基础的。只要勘探地质体与其周 围岩体有一定的密度差异，就可以用精密的重力测量仪器（主要为重力 仪和扭秤）找出重力异常。然后，结合工作地区的地质和其他物探资 料，对重力异常进行定性解释和定量解释，便可以推断覆盖层以下密度 不同的矿体与岩层埋藏情况，进而找出隐伏矿体存在的位置和地质构造 情况。 磁法勘探是地球物理勘探方法之一。自然界的岩石和矿石具有不同 磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化， 出现地磁异常。利用仪器发现和研究这些磁异常，进而寻找磁性矿体和 研究地质构造的方法称为磁法勘探。磁法勘探是常用的地球物理勘探方 法之一。它包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁测等。磁法勘探主 要用来寻找和勘探有关矿产（如铁矿、铅锌矿、铜锦矿等）；进行地质 填图；研究与油气有关的地质构造及大地构造等问题。我国建国以来大 多数铁矿区、多金属矿区及油气田等都进行了大量的磁法勘探工作，取 得了良好的地质效果。磁法勘探也是基本地球物理手段，国家已纳入在 全国范围内进行系统测量的计划，并已基本覆盖了全国重要地区。 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、 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。 地震勘探是近代发展变化最快的地球物理方法之一。它的原理是利 用人工激发的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘探地下的地质情 况。在地面某处激发的地震波向地下传播时，遇到不同弹性的地层分界 面就会产生反射波或折射波返回地面，用专门的仪器可记录这些波，分 析所得记录的特点，如波的传播时间、振动形状等，通过专门的计算或 仪器处理，能较准确地测定这些界面的深度和形态，判断地层的岩性， 是勘探含油气构造甚至直接找油的主要物探方法，也可以用于勘探煤 田、盐岩矿床、个别的层状金属矿床以及解决水文地质工程地质等问 题。近年来，应用天然震源的各种地震勘探方法也不断得到发展。
电法勘探历史久远。20世纪20年代，法国科学家什柳姆别尔热等创立 和发展了电法勘探的理论。1924年，在原苏联著名地球物理学家彼德罗 夫斯基领导下，组成了世界上的第一个电法勘探队，并开展了多种电法 方法的试验和研究，他们为推动电法勘探做出了重要贡献。
电法勘探是一个大家庭，根据供电电流的性质可分为直流电法和交流 电法两类。如果将电法勘探比作一棵大树，可谓枝繁叶茂。直流电阻率 法是电法勘探家族中的重要成员，在20世纪4法叫交流电法，它们可利用天然的或人工产生 的交变电磁场作为场源研究交变电磁场的分布规律和时间的变化关系， 并可用来解决地质问题和寻找矿床。
附录
附录1 水平层状大地表面垂直磁偶极子的电磁场 附录2 水平层状大地表面水平谐变电偶极子的电磁场 练习与思考
电法勘探
1. 什么是电法勘探方法？电法勘探方法有哪些分类？ 2. 电法勘探方法与重力、磁法勘探方法有何异同点？ 3. 什么是岩矿石的电阻率？简述岩矿石电阻率的特点及影响因素。 4. 解释下列专业名词：（1）均匀各向同性半空间（2）无穷远极（3）点电源。 5. 请描述一下一个点电源、两个异性点电源的电场。 6. 为什么加大供电极距可以增加探测深度？ 7. 什么是最佳电极距？ 8. 解释下列名词：（1）装置系数；（2）地电断面；（3）联合剖面法正交点、反交点。 9. 什么叫视电阻率？为什么要引入视电阻率概念？什么情况下视电阻率等于真电阻率？ 10. 简述电阻率法的仪器装备。 11. 什么是联合剖面法？联合剖面法适合寻找哪一类地质体？ 12. 试分析联合剖面法装置通过直立良导脉时地下电流密度变化及视电阻率曲线的变化情 况。 13. 为什么不同极距的联合剖面曲线可以判断地质体的倾向。 14. 简述联合剖面法的应用。 15. 在电法勘探中，是不是接地电阻越大越好或越小越好？ 16. 什么是中间梯度法？中间梯度法适合寻找哪一类地质体？ 17. 什么是电测深法？ 18. 试分析二层地电断面的电测深曲线。 19. 请画出H型、A型、K型和Q型三层电测深曲线。 20. 简述电测深法的应用。 21. 什么是充电法？充电法的应用是什么？ 22. 什么是自然电场法？自然电场法的成因是什么？ 23. 什么是不极化电极？试叙述它的结构。 24. 什么是激化极化法？极化率？视极化率？ 25. 激化极化法适合寻找哪一类地质体？
电法勘探 electrical prospecting
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）和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、电磁场或电