电法勘探

电法勘探 ~~~444 出品 ~~~
名词解释 电法勘探：是以岩石中导电性的差异为基础，研究人工、天然电场的时空规律 来解决地质问题的一类勘探方法。 视电阻率：实际勘探中地下介质是不均匀的，仍按均匀大地电阻率的计算公式 U MN 计算的电阻率。 K I 极化率：二次电位占总电位的百分比。 充电法：目标体加上电源，良导体认为是等电位体，通过观察地表的电场分布 解决目标体的范围、大小、空间产状的方法。 激发极化效应：在供电过程中，电位缓慢上升，断点以后电位不是马上变为 零，而是缓慢衰减的现象。 介质电磁系数：介质中传导电流与位移电流幅度比。 瞬变电磁法：通过阶跃电流或脉冲电流激励，产生瞬变磁场，观测瞬变磁场的 衰减特性来研究地电分布的方法。 趋肤深度：电磁场在导电媒质中传播由于热损耗，电磁场幅度衰减，将幅度衰 1 减为初始值的 时传播的距离。 e 积累电荷：在传到电流场作用下，根据电流连续性原理，在不均匀介质面上积 累的电荷。 地电断面：以导电率、介电常数等电性参数划分的地质断面。 直流电阻率测深：通过改变电极距大小达到探测地质体随深度变化。 接地电阻：从电极表面到无穷远处呈现的电阻。 自然电场法：基于研究自然的分布规律达到找矿或解决地质问题的方法。 电阻率剖面法：以电阻率差异为基础，电极排列固定，沿测线移动，研究电阻 率沿剖面的横向变化解决地电断面的横向变化的方法。 偶极 -偶极装置：供电偶极子和测量电偶极沿测线同线排列的一种测量方法。 物理模拟：通过建造物理模型的方法研究电磁场的分布。 正演问题：已知地下物性、源的分布求解场的分布。 简答题 2.简述影响岩矿石电阻率的因素。 ①与成分和结构的关系：电阻率取决于胶结物和颗粒的电阻率、形状及相对含 量； 与湿度、孔隙度关系：含水量越多，电阻率越低，孔隙度变大，电阻率减 小； 与温度的关系：一般表现为温度升高，电阻率降低； ④地球深部岩石电阻率：地球内部压力和温度随深度增加而变大升高，深部岩 石电阻率受高温和高压影响较大； ⑤与频率的关系：导电性与位移电流密度和传到电流密度有关，不同情况下二
s
U 2 100% U
2

503

f
，在电阻率不变的情况下，趋肤深度随频率增
由
可求出 U ，求出 U 后将其代入视电阻率公式
s ＝k* U/I ，因 s ＝200 m 则 I＝k* U/ s ,其中 k= AM*AN/MN ， 可求出 I
2. 有如下地电断面 （20 分） 求： （1） 、绘出对称四极测深曲线,并确定曲线类型
1.试用视电阻率的微分形式 s 低阻球体的视电阻率曲线形态。
jMN MN ，分析并绘出中间梯度装置高阻球体和 j0
视电阻率 s 与测量电极 MN 间的岩石电阻率值 MN 及电流密度 jMN 成正比。左 边均匀段 jMN = j0 ，所以 s = 1 ，在高阻体顶上，由于高阻排斥电流，使测量电 极 MN 的电流密度 jMN > j0 ，故 s > 1 ，在高阻体顶上出现大于正常背景的极大 值，在高阻体两侧，由于 jMN < j0 ，故 s < 1 ，在高阻体两侧出现小于正常背景 不明显的两个极小值；低阻体上，由于低阻吸引电流，顶部 j0 > jMN ，有 1 >
2 =20 m
3 =300 m
电法勘探 ~~~444 出品 ~~~
答：1）曲线为 H 型； （2）S2 ＝1/2； （3）无变化，因为满足 S2 等价条件； （4）曲线尾枝渐近线与横轴交角为 45°； （5）T(2)= 2 ( cthmh2 +cth-1 3 / 2 ) 3. AB=200 米，MN/2=10 米的对称四极视电阻率测量中，测得供电电流为 0.314，电位差为 20mv，求视电阻率？若供电电流加大一倍时，结果有无变 化？为什么？ 答：利用视电阻率公式进行计算，注意公式中的 K= *AM*AN/MN ，单位是 米，若供电电流增大一倍，结果无变化，因为电流增大电位差也线性增大但其 比值保持不变，所以结果不变。 4. 计算当 AO=100 米、MN=10 米时，若测得 Umn=100mv、I=150mA，已知
导电煤质中 大而减小。 5. 地形影响能否引起视电阻率异常，能否引起激电异常，为什么。 地形影响会使电场分布产生畸变，产生视电阻率异常，不会产生激电异常，但 会影响激电异常的形态。 三、计算题 1. 某工区已知围岩电阻率为 200 m，极化率为 3 %，在进行激电中梯测量 时，已知供电极距为 1000 m，测量极距为 40 m。为保证 U2 不低于 3 mV，试 估算至少需多大的供电电流？ 答：将围岩电阻率 200 m 和极化率为 3%作为已知条件，利用视电阻率和视极 化率公式计算
电法勘探 ~~~444 出品 ~~~
分析题 1.电剖面法装置类型，说明其应用范围并比较优缺点。 主要装置类型有对称四级、中梯、联合剖面、偶极- 偶极，它们对地质体有不同 的分辨能力。 2.测定岩矿石标本电阻率，对于导电均匀的标本，若将标本置于水中或者埋入 土中，测量的结果是否为标本的真电阻率，为什么。 在水中或者土中测量到的不是标本的真电阻率，电阻率法是体积效应，是探测 范围内水合标本或者土和标本的综合反映。 3.大地电测测深天然场源认为是垂直入射大地的电磁波，设大地电导率 1 ，波 i t bz i t bz 数 1 i 1 a ib ， y 0 y e az e ， x ox e az e ， 0 y 、 ox 是电磁波在地表的场强值， 2 f 是角频率，设大地电阻率 100 m ，分别计 算 10HZ 和 4000HZ 的趋肤深度，相速度，波长。 频率： 10HZ 4000HZ 79.6m
2
趋肤深度： 1591.5m 相速度： 波长：


503

f
100000 m/s 10000m
2000000 m/s 500m
V

T
f

107 f
频率越高趋肤深度越小，相速度越快，波长越短 大地电磁法：以天然大地电磁场为场源，场源均以平面波垂直入射大 地，通
过在大地表面观测正交的电场和磁场水平分量来估计不同频率的波阻抗，得到 不同频率的电阻率，根据不同频率对应的趋肤深度，得到大地的电性分布。 中间梯度装置：AB 极距较大并固定，MN 仅在其中的二分之一到三分之一处移 动的装置，水平均匀电场。 电测频率测深：通过改变频率探测电性层随深度变化，利用不同深度 度不同。 趋肤深
Hale Waihona Puke Baidu
电法勘探 ~~~444 出品 ~~~
s ，低阻体顶上出现小于正常背景的极小值，两侧因为 jMN > j0 ，故 s > 1 ， 在低阻两侧出现大于正常背景的不明显的两个极大值。 2. 试分析直流电测深和频率电测深的异同。 相同点都是利用了介质的导电性差异。 不同点，直流电测深法通过改变供电电极距，探测电性层随深度的变化；频率 测深利用不同频率的趋肤深度不同，通过改变频率探测电性层随深度的变化。 直流电测深法探测深度不大，而频率测深可以达到很大的勘探深度。 3. 电阻率法中采用棒状电极供电，分析采取哪些措施可以降低野外工作的接地 电阻，又采取那些措施保证视电阻率的观测精度。 采取打深、浇水、多根电极降低野外工作接地电阻；采取电极定点精度、电位 测量精度、加大电流、减小接地电阻保证观测精度。 4. 分析电磁波在导电煤质中传播趋肤深度与电导率和频率的关系。
电法勘探 ~~~444 出品 ~~~
者的所起作用不一样。 3.电磁波在导电介质传播幅度减小的规律。 电磁波在导电介质中由于做功和能量转化，因而幅度会逐渐减小，与电磁波频 率和导电介质电导率有关。 4.简述电子导体激发极化机理。 电子导体与围岩通过扩散作用，在导体表面形成双电层，当有外电场作用时， 双电层会在外电场作用下重新分布，产生过电位，当外电场撤销后，过电位通 过导体和围岩放电直到双电层回到平衡态。 5.试述充电法基本原理。 当目标体与围岩电阻率差异较大时，给目标体的露头充电可使目标体成为等位 体或非等位体，其在空间产生电场，电场的大小及分布与目标体的大小、形 态、导电性及埋深有关，通过观测和研究充电场，解决目标体的属性称为充电 法。 6.试述谐变电磁场的椭圆极化现象，有何指示意义。 在谐变电磁场作用下，当有良导体存在时，会感应产生二次磁场，总场为 H1 H 2 ，其 H1 与 H 2 的振幅不同、相位不同，由于二次场的实部相位与一次场 相反，二次场的虚步相位落后一次场 90 度，因而总场的矢端的轨迹为一椭圆成 为椭圆极化，椭圆极化指示来良导体的存在。 7.什么是激发极化效应，激发极化可以在时间域和频率域测量，写出时间域极 化率和频率域频散率的表征参数，说明测量方法和特点。 激发极化是由电流在地下物质中所激发的一种电现象，表现为可观测到的延迟 的电压响应，把这种向地下岩矿石供电以及断电过程中，由于电化学作用引起 的随时间缓慢变化的附加电场的现象称为激发极化效应。时间域中极化率是参 数，观测断电前的总场和断电后某一时刻的二次场，计算二次场与总场的百分 比
s =5%，求 s =？ 答：计算公式为 s =K* U1 /I K= *AM*AN/MN=777.2 米 由 s = U2/ U1*100% 求出 U2=5mv U1 = Umn- U2 =95mv 最后得 s =492 米 5. 已知 f=1000Hz，介质电阻率 =10 m， r =36，求电磁系数 m，在此条件 下能否忽略位移电流？电磁波的穿透深度及波长各为多少？ 答：m=1.8*1010 /103 *36*10=5*104 可以忽略位移电流 穿透深度： 503 p / f =50.3m =136m 四、绘出下列条件的视参数曲线 1 良导极化球体上联剖装置的 s 、 s 曲线 2 直立良导薄脉上（z、z）装置 H2z 的异常曲线
1 =100 m
h1 =30m h2 =10m
（2） 、中间层纵向电导 S2 等于多少？ （3） 、当 h 2 =5 m， 2 =10 m 时，曲线 有无变化？为什么？ （4） 、若 3 时，曲线尾枝将如何变化？ 绘出变化后的曲线。 （5） 、写出转换函数 T2 (m)表达式
电法勘探 ~~~444 出品 ~~~
题型
名词解释 16（4 个） 简答题 计算题 35（5 个） 10（1 个）
公式推导 24（16+8） 论述题 15 其中李老师占 27 分，1 名词、1 简答、1 公式推导
考点
第一章
主要部分为第一章内容： 1、 电性差异影响因素 2、 几种岩矿石电阻范围 3、 点电源的场 推导直电阻率与视电阻率的范围 4、 装置系数 K 推导 5、 设备注意事项，漏电 仪器好坏 测定电压 进度 6、 剖面法 联合剖面 7、 倾斜板状体，顺低阻，逆高阻 8、 地形影响 克服方法 比值法 9、 曲线解释 10、 偶极剖面异常 11、 12、 测深曲线 考三层以上 高密度特点、优势、劣势（不能任意极距…）
U 2 (T , t ) 100% ；频率域观测参数是频散率，分别或同时测量两个频率 U (T , t )
的电位差，计算两个频率电位差的变化量与高频电位差的百分比，

U D U G 100% 极化率是二次场，信号弱，需要大电流供电，频散率观 U G
测的是总场，信号强。二者的物理实质是等价的。 8.简述 TEM 的原理及应用。 发射阶跃波- 稳定的磁场- 断电- 磁场消失- 磁电感应- 产生 z z ， z 代有地下 目标体的信息，通过研究 z 的衰减规律，了解地下电阻率分布。 9.电磁感应法勘探利用率导电煤质的哪些电磁学性质，写出它们与电磁场的本 构关系。 导电性、导磁性、介电性差异 j 、 、 D r
第二章
1、概念：充电法 自然电场法形成机理 2、激发极化法两种类型 曲线（四个参数）
第三章
极化率 频散率——随时间变化快慢
补充
1、 论述题需要描述清楚各个拐点、极值、零点等，分段描述 2、 视电阻率微分式 3、 频谱分析
电法勘探 ~~~444 出品 ~~~ 4、 激发极化率 一次场 二次场叠加 所占比例 电阻容抗 5、 麦克斯韦方程（必考） 6、 激电模型 两种 7、 电阻率法前提条件 限制性 多解性 8、 充电法应用条件 9、 测深剖面异同 10、 测深公式不推导，但需要知其物理含义 11、 电阻率法 物性条件 参数差异 电阻参数