地球物理勘探电法电磁法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

地球物理勘探地球物理勘探电法、电磁法电法、电磁法第1页 它是以岩、矿石它是以岩、矿石电学性质（如导电性）差异电学性质（如导电性）差异为基础，为基础，经过观察和研究与这些电性差异相关（天然或人工）经过观察和研究与这些电性差异相关（天然或人工）电场或电磁场分布规律来查明地下地质结构及有用矿电场或电磁场分布规律来查明地下地质结构及有用矿产一个物探方法，称为产一个物探方法，称为“电法电法”。什么是电法勘探：什么是电法勘探：第2页电法勘探特点：可用电法勘探特点：可用“三多三多”、“两广两广”来慨括来慨括三多：三多：导电性（或）电化学活动性（）介电性（）导磁性（）可利用物性可利用物性参数多参数多利用场源多利用场源多人工场源天然场源直流电（稳定场）交电流（交变场）第3页传导类电法勘探（直传导类电法勘探（直流电法）研究稳定电流电法）研究稳定电流场流场感应类电法勘探（交感应类电法勘探（交流电法）研究交变电流电法）研究交变电流场流场电阻率法电阻率法*充电法充电法自然电场法自然电场法激发极化法激发极化法方法方法种类多种类多低频电磁法低频电磁法频率测深法频率测深法甚低频法甚低频法电磁波法电磁波法大地电磁法大地电磁法第4页两广两广应用空间广应用空间广应用范围广应用范围广航空航空地面地面海洋海洋井中井中金属和非金属矿金属和非金属矿油气勘探油气勘探地质填图地质填图水文与工程水文与工程深部结构（地壳、地幔）深部结构（地壳、地幔）第5页第一节第一节 电阻率法电阻率法什么是电阻率法：什么是电阻率法：电阻率法是电阻率法是传导类传导类电法勘探方法之一。建立电法勘探方法之一。建立在地壳中各种岩矿石含有各种在地壳中各种岩矿石含有各种导电性差异导电性差异基基础上，经过观察和研究与这些差异相关天然础上，经过观察和研究与这些差异相关天然电场或人工电场分布规律，从而到达查明地电场或人工电场分布规律，从而到达查明地下结构或者寻找有用矿产目标。下结构或者寻找有用矿产目标。第6页一、电阻率法理论基础一、电阻率法理论基础（一）岩、矿石电阻率（一）岩、矿石电阻率1、电阻率基本公式、电阻率基本公式Isl2、电阻率单位、电阻率单位SI制中制中电阻电阻R（）长度（长度（m）截面积（截面积（m2）电阻率电阻率（m）第7页3、导电机制、导电机制（1）溶液：带电离子）溶液：带电离子（2）金属导体：自由电子，）金属导体：自由电子，如自然铜、金、银和石墨，电阻率低如自然铜、金、银和石墨，电阻率低（3）半导体：）半导体：“空穴空穴”导电，导电，大多数金属硫化物，金属氧化物体，电阻率较低大多数金属硫化物，金属氧化物体，电阻率较低（4）固体电解质：离子导电，绝大多数造岩矿物，）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，电阻率高如石英、云母、方解石、长石等，电阻率高第8页4、主要岩矿石电阻率及其改变范围、主要岩矿石电阻率及其改变范围 细脉状细脉状（2）岩矿石孔隙度、湿度）岩矿石孔隙度、湿度孔隙度孔隙度，含水量，含水量，电阻率，电阻率风化带、破碎带，含水量风化带、破碎带，含水量，电阻率，电阻率（3）水溶液矿化度）水溶液矿化度矿化度矿化度，电阻率，电阻率第11页（4）温度）温度温度温度T，溶解度，溶解度，离子活性，离子活性，电阻率，电阻率结冰时，电阻率结冰时，电阻率（5）压力）压力压力压力，孔隙度，孔隙度，电阻率，电阻率超出压力极限，岩石破碎，电阻率超出压力极限，岩石破碎，电阻率（6）结构层影响）结构层影响这种层状结构岩石这种层状结构岩石电阻率，则含有电阻率，则含有非各向同性非各向同性，即沿层理方向电阻率即沿层理方向电阻率小于小于垂直沿层理方向电阻率垂直沿层理方向电阻率1 2 n t第12页（二）均匀各向同性半空间点电源电场（二）均匀各向同性半空间点电源电场设大地是水平，与不导电空气接触，介质充满整个地下半空间，且电阻率在介质中处处相等，称这么介质模型为均匀各向同性半空间均匀各向同性半空间。即：。即：地面空气空气0在物理学中，恒定电场是用三个相互有联络物理量V（电位）、E（电场强度）和 j（电流密度）来描述，其间关系为：dv=-Edr,E=j 第13页地面空气空气0AB为了建立地下电场，总是用两个电极（比如A、B）向地下供电。这两个接地电极（A、B）称为“供电电供电电极极”。当供电电极供电电极大小比它们与关测点距离小得多时，可把两个供电电极供电电极看成两个“点点”，故又将它们称为“点电源点电源”P第14页1、一个点电源电场、一个点电源电场地面空气空气AB Mr设在地面A点向地下供电，电流强度为I，地下半空间电阻率为。地下距A为点M处电流密度为：电场强度为：电位为：第15页对上式两边积分得：当r，V=0，则C=0代入上式得第16页2、两个异性点电源电场、两个异性点电源电场第17页在任意点M处，可按场叠加原理知：-地下电流场在供电电极附近分布极不均匀，其值趋于无限大；而在两极中央地段，场分布较均匀，改变较平缓。在AB中点，V=0，中点左边V为正，右边为负；AB中点上，E出现极小值。第18页（三）地下电流沿深度分布规律（三）地下电流沿深度分布规律A(I)B(-I)MhoLL=+jh方向平行于地表上式表明，AB中垂线上任意一点M处j 大小，除与I 相关外，还与M点深度（h）及电极距大小相关当h，0当h0，第19页而在即当（或者）时，h深度电流密度最大，该供电电极距称为“最正确电极距最正确电极距”。比如：要使100m深处电流密度最大，则AB应大于或等于140m。第20页（四）电阻率公式及视电阻率（四）电阻率公式及视电阻率1、（均匀大地）电阻率公式、（均匀大地）电阻率公式地面空气空气ABMN第21页M、N处电位为：式中AM、BM、AN、BN分别A、B与M、N间距离。上两式相减可得M、N两点间电位差：则-第22页令则均匀大地电阻率公式式中k称为装置系数装置系数（或布极常数），单位为“米”。因为地下为均匀各向同性介质，故与k、I值无关。上面所讨论情况是在地形水平、地下仅有单一均匀各向同性介质。然而实际中，地下岩石导电性往往是不均匀、且地形亦不是水平，所以有必要深入讨论非均匀条件下非均匀条件下地地中电流场分布情况中电流场分布情况。第23页2、非均匀介质中地下电流场及视电阻率、非均匀介质中地下电流场及视电阻率“地电断面地电断面”依据地下地质体电阻率差异电阻率差异而划分界划分界限断面限断面。（1）非均匀介质中地下电流场由图可见：高阻体高阻体含有向周围排斥电流排斥电流作用。低阻体低阻体含有向其内部吸引电流吸引电流作用。第24页（2）视电阻率）视电阻率当地表不水平或者地下电阻率分布不均匀时（存在两种或者两种以上介质），依然采取前述均匀介质中供电方式及测量方式，仍由前述公式计算“电阻率值”，不过，这时计算出“电阻率值”，既不是1，也不是2和3，而是与三者都相关一个量，称为“视电阻率”，用符号s表示，即 视电阻率视电阻率 在电场有效作用范围内在电场有效作用范围内各种地质体电阻率综合影响值。各种地质体电阻率综合影响值。231第25页（3）影响视电阻率原因）影响视电阻率原因电极装置电极装置供电电极供电电极（A、B）及测量电极测量电极（M、N）排列形式和移动方式电极装置类型及电极距大小测点相对于地质体位置；电场有效作用范围内各种地质体真电阻率；各地质体分布状态（即形状、大小、埋深及相对位置）第26页3、视电阻率定性分析公式、视电阻率定性分析公式视电阻率与电流密度关系式，即式中测量电极M、N 间任意点电流密度和介质真电阻率。j 为均匀各向同性介质中M、N 间电流密度。0上式表明，s与M、N间介质电阻率MN和电流密度jMN 成正比。第27页1234567剖面曲线改变曲线改变能清楚地反应出地下导电性不均匀体位导电性不均匀体位置置及电阻率相对高低电阻率相对高低。s第28页第29页第30页第31页第一节第一节 电阻率法电阻率法二、电阻率法仪器和装备二、电阻率法仪器和装备由视电阻率计算公式可知，其仪器功效就是测量出供电电流I及测量电极M、N间电位差UMN即可。除仪器外，其它装备还有：供电电极铁棒或铜棒铁棒或铜棒测量电极铜棒、导线及供电电源铜棒、导线及供电电源。第32页电阻率法仪器种类很多，右图是电阻率法仪器种类很多，右图是DZD4多功效直流电法仪，它含有以下功效多功效直流电法仪，它含有以下功效:（1）高密度电阻率法测量）高密度电阻率法测量;（2）视电阻率法和激发极化法同时测量）视电阻率法和激发极化法同时测量;（3）实时大屏幕液晶汉字显示实测曲线）实时大屏幕液晶汉字显示实测曲线;（4）信号增强技术，不但适合用于野外勘查，也适合用于城市勘）信号增强技术，不但适合用于野外勘查，也适合用于城市勘查。查。第33页电阻率法惯用电极装置类型电阻率法惯用电极装置类型 在电法勘查中，为了处理不一样地责问题，常在电法勘查中，为了处理不一样地责问题，常采取不一样装置。采取不一样装置。当前，我国惯用电阻率装置类型有电剖面法、当前，我国惯用电阻率装置类型有电剖面法、中间梯度法和电测深法。中间梯度法和电测深法。电阻率剖面法简称为电剖面法。它包含许多分电阻率剖面法简称为电剖面法。它包含许多分支装置：支装置：二极装置、三极装置、联合剖面装置二极装置、三极装置、联合剖面装置 对称四极装置和偶极装置等。对称四极装置和偶极装置等。第34页第35页第一节第一节 电阻率法电阻率法三、电剖面法三、电剖面法装置特点装置特点：各电极间距离保持不变，使整个或部分装置沿着测线移动，逐点测量视电阻率值。所得到s曲线是反应测线下某一深度范围内不一样电性物质沿水平方向分布情况。电阻率法电阻率法联合剖面法联合剖面法中间梯度法中间梯度法对称剖面法对称剖面法分类：分类：偶极剖面法偶极剖面法第36页（一）联合剖面法（一）联合剖面法1、装置特点及s公式ABCMNO(I)(-I)AO=BOMO=NOOC5AO在测量时，在测量时，C极固定不动，极固定不动，A、M、N、B间保持距离不变，四间保持距离不变，四个极沿测线同时移动，逐点进行测量，测点为个极沿测线同时移动，逐点进行测量，测点为M、N中点中点O。每个点测量两次，得两个每个点测量两次，得两个s值值因为因为C极为无穷远极，它在极为无穷远极，它在M、N处产生电位很小，故可忽略不处产生电位很小，故可忽略不计，所以，联合剖面法电场可视为一个计，所以，联合剖面法电场可视为一个“点电源点电源”电场。电场。第37页2、联合剖面法s 曲线特征分析讨论直立低阻薄脉上联合剖面法直立低阻薄脉上联合剖面法s 曲线特征曲线特征：第38页由图可见：在直立良导薄脉顶部上方，与相交，且,交点右侧,交点右侧AB该装置称为“复合对称四极剖面法复合对称四极剖面法”。利用该装置能够了解同一剖面上同一剖面上两种深度范围内导两种深度范围内导电性有差异地质体分布情况电性有差异地质体分布情况。第50页 依据场叠加原理，易证实对称剖面法为联合剖面法两个视电阻率（和）值平均值，即：对称剖面法与中间梯度法都属于两个异性点电源场两个异性点电源场，测量电极都为于剖面中部，属均匀场，s 异常曲线特点与中间梯度法类似。但s曲线比中间梯度曲线复杂、生产效率低些。所以，普通能用中间梯度法处理问题，就不用对称所以，普通能用中间梯度法处理问题，就不用对称四极剖面法。四极剖面法。第51页 由图可见：显然低阻薄脉上对称剖面法由图可见：显然低阻薄脉上对称剖面法 异常不如联异常不如联合剖面法异常反应显著。合剖面法异常反应显著。所以，普通不用对称四极剖面所以，普通不用对称四极剖面法寻找低阻薄脉状地质体法寻找低阻薄脉状地质体。第52页在探测基岩起伏探测基岩起伏以及地下只有一个电性界面背斜或向斜背斜或向斜结构结构时，往往在不一样地质情况下得到类似类似对称四极剖面法s曲线。112212sssABsABsABsAB高阻向斜（基岩凹陷）低阻背斜（基岩隆起）对称剖面法s曲线（1）判断基岩相对覆盖层是高阻还是低阻）判断基岩相对覆盖层是高阻还是低阻（2）依据大极距曲线形态勾画基岩起伏）依据大极距曲线形态勾画基岩起伏第54页利用复合对称四极剖面法复合对称四极剖面法有利于处理基底起伏问题。若基岩为高阻向斜，曲线在曲线下方；若基岩为低阻背斜，曲线在曲线上方；这是因为小极距时曲线反应较浅处岩层电性较浅处岩层电性情况。2、对称四极剖面法实际应用、对称四极剖面法实际应用用用“对称剖面法对称剖面法”研究研究覆盖层下覆盖层下基岩起伏基岩起伏（向斜（向斜或背斜）和对水文、工程地质提供相关或背斜）和对水文、工程地质提供相关疏松层中电性疏松层中电性不均匀体分布不均匀体分布以及以及疏松层下地质结构疏松层下地质结构、划分、划分接触带、接触带、寻找寻找厚岩层（矿体）厚岩层（矿体）等。等。第55页第56页应用实例应用实例例1：用对称四极剖面法寻找地下古河道某古河道两侧以及下部岩石由砂粘土组成，电阻率较低。而古河床中充填砂卵石则为高阻。第57页例例2.用复合对称四极剖面法确定基岩相对起伏用复合对称四极剖面法确定基岩相对起伏 某地为查明基岩起伏方便为工程地质提供有用资料，某地为查明基岩起伏方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列图。为此做了复合对称四极剖面法见下列图。第58页第一节第一节 电阻率法电阻率法四、电测深法四、电测深法前述电剖面法电剖面法是在测量过程中保持AB不变，使整个或部分装置沿测线移动，逐点观察，以了解某一深度范围内不一样电性体沿水平方向沿水平方向分布。而电测深法电测深法是在同一点上同一点上逐次扩大供电电极距，使探测深度逐步增大，以此来得到观察点处沿垂直方向沿垂直方向上由浅到深s改变情况。（一）电测深法概述（一）电测深法概述第59页最正确电极距最正确电极距地下电流沿深度分布规律地下电流沿深度分布规律L/h第60页1、电测深法原理什么是电测深法：什么是电测深法：简称电测深，又名电阻率垂向测深电阻率垂向测深。是利用岩矿石导电性差异为基础，分析电性不一样岩层沿垂向分沿垂向分布布情况一个电阻率方法。特点：特点：采取在同一测点上逐次扩大供电极距，使探测深度逐步加大，从而得到观察点处视电阻率s沿垂直沿垂直方向方向上改变情况电测深法主要用于探测水平（或倾角不超出电测深法主要用于探测水平（或倾角不超出20）产状产状不一样电性层分布（如断裂带、含水破碎带等）不一样电性层分布（如断裂带、含水破碎带等）第61页2、装置形式及视电阻率公式OABMNk随电极距逐次扩大而改变。通常采取对称四级装置AO=BO;MO=NO第62页3、电测深曲线视电阻率s伴随供电极距（AB/2）改变曲线，称为电测深曲线。电测深曲线特点：（1）每个电测深点每个电测深点均能够得到一条电测深曲线（2）该曲线通常以AB/2为横坐标，以s为纵坐标，绘制在模数为6.25cm双对数坐标纸双对数坐标纸上。第63页3、电测深曲线第64页（二）电测深曲线类型（二）电测深曲线类型1、二层断面电测深曲线类型第65页（二）电测深曲线类型（二）电测深曲线类型1、二层断面电测深曲线类型211122hhhh221121321321213AB/2AB/2AB/2AB/2333312222111HKAQ第67页3、多层断面电测深曲线类型、多层断面电测深曲线类型每种电测深曲线类型由两个字母两个字母表示。第一个第一个字母字母表示断面中前三层前三层（即第一、二、三层）所对应电测深曲线类型，第二个字母第二个字母表示断面中后三层后三层（即第二、三、四层）所对应电测深曲线类型。由四层四层电性层组成地电断面，按相邻各层电阻相邻各层电阻率组合关系率组合关系，其电测深曲线有8种不一样类型种不一样类型第68页1234h1h2h3h4HKHA比如:HK（124）HA（1234）这8种类型分别为：HK、HA、KH、KA、AA、AK、QQ、QH。第69页地电断面电性层很多（比如：大于三层）时，每增加一层，则表示电测深曲线类型字母就增加一个。如“五层”则用“三个字母”来表示，比如：HKH、HKQ等。更多层则以这类推。当为n层时，则电测深曲线类型数为：N=2n-1（如n=4,N=8;n=5,N=16)注意，只要地电断面中底层电阻率相当大（即底），则电测深曲线尾部渐近线总是与横轴相交成45第70页（三）电测深工作方法及资料整理（三）电测深工作方法及资料整理1、在实际工作中，AB逐步增大，会使M、N间电位差逐步减小，为了取得可靠电位差，MN也应按一定百分比关系增大。2、电测深s曲线绘制在模数为6.25cm双对数坐标纸。横坐标为AB/2，纵坐标为s3、井旁电测深曲线：从已知区推广到未知区4、十字测深：了解地层横向上改变情况第71页在模数为6.25cm双对数坐标纸上，以AB/2为横坐标、以s为纵坐标，将同一测点上不一样AB极距所对应s标上并连成曲线，就组成了一条电测深实测曲线。见下列图。第72页（四）电测深资料解释（四）电测深资料解释解释分为：定性与定量解释。1、定性解释、定性解释目标：经过定性解释能够了解工作区地电断面类型及地电断面类型及改变情况改变情况。单独一条电测深曲线解释：单独一条电测深曲线解释：电性层数目；各层电阻率相对大小；预计第一层和底层电阻率值。面积性电测深资料定性解释面积性电测深资料定性解释需要绘制各种图件，以此来反应测区内不一样电性层分布及改变情况，从而了解工区地质结构或电性层形态。第73页电测深曲线类型图第75页视电阻率断面等值线图视电阻率断面等值线图AB/2测深点AB/2AB/2第76页以三层地电断面为例，来说明纵向电导含义。以三层地电断面为例，来说明纵向电导含义。设第一层电阻率为1、厚度为h1，第二层为2、h2，当第三层电阻率3时，则电流线分布下列图（a）所表示。在测点附近取长、宽各为1米、厚度H=h1+h2体积单元。见图（b）。因为电流平行层面流动，故1层和2层呈并联关系。按照关系知：第77页令G称为总纵向电导，G1、G2分别为第一、二层纵向电导，于是有：同理，对于nn层地电断面，有-现在把第一层至第n-1层视为统一电性层，其厚度为H，纵向电阻率为L，则有G=HL式中H=-第78页总纵向电导实质上表示是电流水平地流过顶面为1m、高度为H（m）方柱体侧面时，该柱体电导。G单位为S（西门子），1S=1/（1/欧姆）。由式可见，若工区内L值基本稳定，则G与基底埋深H成正比正比。G=HLAB/211s521010GG可依据各测深点电测深曲线（见右图）求得。由G值可绘出G剖面图或G等值线平面图。G值小，说明基底埋藏深度小；反之，说明基底埋藏深度大。从而可清楚地显示出高阻基底起伏情况。见下列图。第79页纵向电导平面等值线图纵向电导平面等值线图第80页2、定量解释（1）量板法（2）计算机自动解释法（3）图解法（四）电测深资料解释（四）电测深资料解释第81页应用条件：地层应基本水平（地层倾角小于20）；各层间有较显著电阻率差异；地形起伏不大。（五）电测深法应用（五）电测深法应用第82页第83页第84页第85页第86页第87页第88页对于对于“电测深法电测深法”应重点掌握以下应重点掌握以下3点点电测深法应用条件依据地电断面能确定电测深曲线类型，并能定性绘出电测深曲线；对单独一条电测深曲线，能判断出其类型，并能依据其类型推断地下电性层层数、各相邻层间电阻率相对大小及第一层和底层电阻率值。第89页第二节第二节 充电法和自然电场法充电法和自然电场法一、充电法一、充电法什么是充电法：什么是充电法：对地面上、坑道内或者钻孔中已经揭露对地面上、坑道内或者钻孔中已经揭露良导体良导体直接充直接充电，以处理一些地责问题一个电法勘探方法。电，以处理一些地责问题一个电法勘探方法。充电法提出：充电法提出：详查及勘探阶段，详查及勘探阶段，良导性良导性地质体地质体有露头但不知道其分有露头但不知道其分布情况布情况，如矿体是否相连；矿体走向、产状；盲矿；，如矿体是否相连；矿体走向、产状；盲矿；地下水流速、流向；滑坡地下水流速、流向；滑坡第90页（一）充电法基本原理（一）充电法基本原理 对钻井、坑道等人工揭露对钻井、坑道等人工揭露或天然露头良导体上接一或天然露头良导体上接一供电电极（供电电极（A），另一供），另一供电电极（电电极（B）置于离充电）置于离充电体很远地方（称为无穷远体很远地方（称为无穷远极），对充电体进行充电。极），对充电体进行充电。进而查明充电体进而查明充电体空间分布空间分布形态、产状及延伸形态、产状及延伸。第91页1、理想条件下（即、理想条件下（即0=0或或0 )，将不产生电位降，将不产生电位降，电位在导体内及表面处处相等，故导体为一个电位在导体内及表面处处相等，故导体为一个“等位等位体体”，其表面为，其表面为“等电位面等电位面”。在充电体表面附近，电位面形状与充电体形状一致。远离充电体，等位面趋于圆形。电位V为对称曲线；电位梯度V/X为反对称曲线，即在充电体顶部中心，电位梯度为零，其正、负极值对应于充电体边缘部分。第92页电位曲线极大点极大点与电位梯度零值零值点点均向倾斜方向位移。电位曲线在倾斜一边曲线平缓，在倾斜相反方向曲线较陡；电位梯度曲线在倾斜一边曲线平缓，梯度绝对值小；在倾斜相反方向曲线陡，梯度绝对值大。2、脉状体倾斜、脉状体倾斜时，电位曲线电位曲线及及电位梯度电位梯度曲线曲线均不对称第93页3、自然界中，导体都不是等位体（即、自然界中，导体都不是等位体（即0 0），），对其对其充电后，充电体上各点电位并非都相等。充电后，充电体上各点电位并非都相等。（1）当充电点位于不等位体边缘时，电位及电位梯度曲线都）当充电点位于不等位体边缘时，电位及电位梯度曲线都不对称；不对称；（2）当充电点位于不等位体中心时，电位及电位梯度曲线均）当充电点位于不等位体中心时，电位及电位梯度曲线均成对称分布（极难与等位体区分开来）成对称分布（极难与等位体区分开来）第94页所以，在解释中，必须充分考虑到：所以，在解释中，必须充分考虑到：充电导体本身电阻率（是否满足理想导体条件）充电导体本身电阻率（是否满足理想导体条件）充电体与围岩电阻率差异（是否满足充电体与围岩电阻率差异（是否满足0 围围）；）；充电点位置。充电点位置。第95页（二）充电法装备及工作方法（二）充电法装备及工作方法1、装备装备与电阻率法相同2、工作方法工作方法（1）电位观察法：N极置于距充电体足够远某一固定基点上。M极沿测线逐点移动，观察各测点相对于固定基点电位差，即为该点电位值）V。B()N基点基点（2）电位梯度观察法：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v/x=vMN/MN第96页将充电法测量结果绘制成如下列图件：1、电位剖面图、电位剖面图2、电位剖面平面图、电位剖面平面图3、电位平面等值线图、电位平面等值线图4、电位梯度剖面图、电位梯度剖面图5、电位梯度剖面平面图、电位梯度剖面平面图6、电位梯度平面等值线图。、电位梯度平面等值线图。第97页（三）充电法资料解释（三）充电法资料解释依据等电位线依据等电位线形状及密集带形状及密集带，可判定充电体在地面，可判定充电体在地面上投影上投影形状和走向，并初步圈定其边界形状和走向，并初步圈定其边界；依据剖面电位曲线：剖面电位曲线：利用其极值点推断充电体利用其极值点推断充电体顶部位置；顶部位置；利用其拐点推利用其拐点推断充电体断充电体边界位置；边界位置；利用其对称性推断充电体利用其对称性推断充电体倾向。倾向。依据电位梯度曲线：电位梯度曲线：利用曲线零值点推断充电体利用曲线零值点推断充电体顶部位置；顶部位置；依据依据正、正、负极值点位置确定负极值点位置确定充电体充电体边界位置；边界位置；若梯度曲线若梯度曲线不对称，则充电体向极值绝对值小、且曲线缓一不对称，则充电体向极值绝对值小、且曲线缓一侧倾斜。侧倾斜。第98页（四）充电法应用（四）充电法应用1、应用条件应用条件探测对象应为良导体良导体探测对象最少有一点出露。探测对象不能埋藏太深，且有一定规模。圈定矿体范围及倾向；处理相邻两露头矿体在深部是否相连问题；在已知矿体附近找盲矿体；在追踪地下金属管线；2、应用应用第99页充电法应用实例：判断矿体是否相连充电法应用实例：判断矿体是否相连相邻不相连导电矿脉上相邻不相连导电矿脉上电位梯度异常曲线电位梯度异常曲线两个相邻且相连导电矿脉两个相邻且相连导电矿脉上电位梯度异常曲线上电位梯度异常曲线第100页充电法判断相邻两露头充电法判断相邻两露头矿体是否相连矿体是否相连充电法电位平面等值线充电法电位平面等值线图判断矿体倾向图判断矿体倾向第101页第二节第二节 充电法和自然电场法充电法和自然电场法一、自然电场法一、自然电场法自然条件下，无需向地下供电自然条件下，无需向地下供电，经过一定装置形，经过一定装置形式，地面两点间通常也能观察到一定大小电位差，式，地面两点间通常也能观察到一定大小电位差，这表明地下存在这表明地下存在“天然电流场天然电流场”简称简称“自然自然电场电场”。自然电场法自然电场法经过研究经过研究自然电场自然电场在地面分布规在地面分布规律来处理地责问题一个电法勘探方法。律来处理地责问题一个电法勘探方法。第102页常见自然电场自然电场有两类两类：呈区域性分布不稳定电场呈区域性分布不稳定电场大地电磁场（与大地电磁场（与地壳表层结构相关）；地壳表层结构相关）；呈局部性分布稳定电场（与地下一些金属矿、呈局部性分布稳定电场（与地下一些金属矿、非金属矿或地下水运动相关）。非金属矿或地下水运动相关）。第103页（一）自然电场成因（一）自然电场成因1、电子导体与围岩溶液间电化学作用、电子导体与围岩溶液间电化学作用当电子导体与溶液接触时，金属上负电荷吸引溶液中正离子，使之分布于界面附近，形成双电层。水溶液导体+-若导体和溶液都是均匀，则双电层不产生外电场。当导体或溶液不均匀不均匀时，双电层呈不均匀分布，产生极化极化，并在导体内、外产生电场，引发自然电流。第104页（一）自然电场成因（一）自然电场成因1、电子导体与围岩溶液间电化学作用、电子导体与围岩溶液间电化学作用潜水面附近良导体：潜水面上方氧化环境和潜潜水面附近良导体：潜水面上方氧化环境和潜水面下方还原环境，使良导体处于极化状态，水面下方还原环境，使良导体处于极化状态，表面双电层不均匀分布，形成自然电场表面双电层不均匀分布，形成自然电场第105页（一）自然电场成因（一）自然电场成因2、岩石中地下水运移电动效应（过滤电场）、岩石中地下水运移电动效应（过滤电场）因为岩石颗粒对水溶液中负离子有因为岩石颗粒对水溶液中负离子有吸附作用吸附作用，岩石颗粒，岩石颗粒与溶液间形成双电层。当地下水与溶液间形成双电层。当地下水静止静止时，整个系统呈电时，整个系统呈电性平衡，不产生外电场。地下水性平衡，不产生外电场。地下水流动流动时，带走溶液中部时，带走溶液中部分分正离子正离子，水流上游，水流上游有多出有多出“负离子负离子”，而在水流下游，而在水流下游有多出有多出“正离子正离子”，形成极化，从而形成自然电场，形成极化，从而形成自然电场第106页.。.。+-.。.。+-+裂隙渗透电场上升泉电场山地电场+-+-地下水补给河水河水补给地下水V00000+VVVV-第107页（一）自然电场成因（一）自然电场成因3、岩石中不一样浓度溶液离子扩散作用、岩石中不一样浓度溶液离子扩散作用低高+-Cl-Na+当两种当两种浓度不一样浓度不一样溶液相互接触时，会产生扩散现象。带溶液相互接触时，会产生扩散现象。带电离子由浓度高溶液向浓度低溶液里扩散。但正、负离子电离子由浓度高溶液向浓度低溶液里扩散。但正、负离子扩散速度不一样扩散速度不一样，使两种不一样离子浓度溶液分界面上分，使两种不一样离子浓度溶液分界面上分别含有过量正离子或负离子，形成电位差。这种由扩散作别含有过量正离子或负离子，形成电位差。这种由扩散作用引发自然电场称为扩散电场。用引发自然电场称为扩散电场。第108页（二）自然电场法装备及工作方法（二）自然电场法装备及工作方法装备特点：装备特点：工作方法：工作方法：与充电法相同，“电位观察法电位观察法”和“电位梯度观察电位梯度观察法”。不需要电源和供电电极测量电极不用铜棒，而是“不极化电极不极化电极”。防止电极极化作用以及两电极间本身产生电位差第109页将观察结果绘制成电位剖面图电位剖面图、电位剖面平面图电位剖面平面图、电位平电位平面等值线图面等值线图。电位法观察自然电场工作布置图电位法观察自然电场工作布置图第110页（三）自然电场法资料解释（三）自然电场法资料解释其定性解释方法与中间梯度曲线解释类似。自然电位曲线在矿体顶部为负极小值负极小值。对于倾斜板状体或脉状体或倾斜极化等轴状体，其自然电位曲线呈不对称，在导体倾斜方向或极化轴倾斜方向上曲线陡，且出现很小正值。+-+-第111页1、寻找金属硫化物矿床（铜矿、黄铁矿）、石墨和无烟煤；123456782、在水文地质和工程地质方面应用确定地下水与河水间补给关系确定地下水流向（过滤电场方向与地下水流向相关）确定水库、堤坝漏水点（位置）寻找含水破碎带或确定断层位置（四）自然电场法应用（四）自然电场法应用第112页我国黄河某段附近自然电场法实测结果我国黄河某段附近自然电场法实测结果“8”字形电位曲字形电位曲线长轴方向指示了线长轴方向指示了该区地下水流总方该区地下水流总方向为北东向。地下向为北东向。地下潜水补给黄河。潜水补给黄河。第113页第三节第三节 激发极化法激发极化法什么是激发极化法？什么是激发极化法？激发极化法，简称激电法，是以地下岩、矿石在激发极化法，简称激电法，是以地下岩、矿石在人工人工电场作用下电场作用下发生发生物理和电化学效应（激发极化效应）物理和电化学效应（激发极化效应）差异差异为基础为基础 一个电法勘探方法。一个电法勘探方法。激发极化分类：激发极化分类：（1）直流电）直流电直流（时间域）激发极化法直流（时间域）激发极化法（2）低频交流电）低频交流电交流（频率域）激发极化法交流（频率域）激发极化法第114页与其它电法勘探方法相比：与其它电法勘探方法相比：激发极化法（激发极化法（IP）优点：）优点：能寻找能寻找浸染状矿体浸染状矿体。能区分能区分电子导体和离子导体产生异常电子导体和离子导体产生异常。地形起伏不会产生地形起伏不会产生假异常假异常。激发极化法（激发极化法（IP）缺点：）缺点：矿化（黄铁矿化、石墨化岩层）岩层产生强激矿化（黄铁矿化、石墨化岩层）岩层产生强激电异常电异常 电磁藕合干扰给交流激电法资料解释带来困难。电磁藕合干扰给交流激电法资料解释带来困难。第115页岩矿石激发极化现象岩矿石激发极化现象第116页通常将供电时，地下电场随时间增加过程称为充电过充电过程程，断电后，电场随时间衰减过程称为放电过程放电过程。这种在充、放电充、放电过程过程中，因为电化学作用产生随时间改变附加电场现象称为“激发极化效应激发极化效应”。一、激发极化法理论基础一、激发极化法理论基础第117页（一）岩矿石激发极化效应成因（一）岩矿石激发极化效应成因 1、电子导体激发极化效应成因、电子导体激发极化效应成因（a）导体表面为均匀双电层，在周围不形成电场；导体表面为均匀双电层，在周围不形成电场；（b）当有电流流过上述电子导体）当有电流流过上述电子导体溶液系统时，导体内溶液系统时，导体内部电荷将重新分布，自然双电层发生改变，导体受部电荷将重新分布，自然双电层发生改变，导体受到极化作用，为到极化作用，为充电过程充电过程；（c）断去供电电流，为）断去供电电流，为放电过程放电过程第118页（一）岩矿石激发极化效应成因（一）岩矿石激发极化效应成因 1、电子导体激发极化效应成因、电子导体激发极化效应成因在外电场作用下，“致致密块状密块状”电子导体与溶液接触时，其激发极化效应产生在导体与溶液接触面上接触面上称为“面极面极化化”；I-+-对于“浸染状”电子导体或矿化岩石与溶液接触时，其激发极化效应产生在每一个电子导体颗粒与溶液接触面上接触面上称为“体极化体极化”。I-+-尽管每个小颗粒与围岩接触面很小，但它们接触面积总尽管每个小颗粒与围岩接触面很小，但它们接触面积总和却相当大。所以，尽管浸染状矿体与围岩电阻率差异和却相当大。所以，尽管浸染状矿体与围岩电阻率差异很小，依然可产生显著很小，依然可产生显著激发极化效应激发极化效应。第119页（一）岩矿石激发极化效应成因（一）岩矿石激发极化效应成因 2、离子导体激发极化效应成因、离子导体激发极化效应成因“薄膜极化薄膜极化”假说假说（a）未加电场前孔隙通道；）未加电场前孔隙通道；（c）加电场后孔隙通道）加电场后孔隙通道1离子堆积带，离子堆积带，2离子不足带离子不足带第120页（二）岩、矿石激发极化时间及极化率（二）岩、矿石激发极化时间及极化率在直流激发极化法中，用极化率极化率来表示岩、矿石激发极化特征，即第121页（三）岩、矿石激发极化频率特征及频散率（三）岩、矿石激发极化频率特征及频散率在交流激发极化法中，用频散率频散率P来表示岩、矿石激发极化特征，即第122页（三）激发极化法测定参数（三）激发极化法测定参数1、极化率、极化率和频散率和频散率P频散率频散率P极化率极化率（1）岩、矿石和P除了与观察时充、放电时间相关外，还与岩矿成份、含量、结构及含水性相关。（2）金属矿、石墨化和碳化地层和P都较高，可达nn10%；岩石（不含电子导体）和P通常很低，普通为23%，少数能达45%。第123页不一样岩矿石极化率对比表不一样岩矿石极化率对比表第124页 第四节 高密度电阻率法1、基本原理高密度电阻率法是二十世纪八十年代才发展起来一个新型阵列勘探方法，是基于静电场理论，以探测目标体电性差异为前提进行。该方法采集数据信息量大，可进行层析成象计算，成图直观，可视性强，采集装置种类多，仪器轻便。该方法在不一样领域受到广泛应用。第138页第四节 高密度电阻率法 第139页第四节 高密度电阻率法第140页第四节 高密度电阻率法第141页第四节 高密度电阻率法第142页第四节 高密度电阻率法2、工作方法技术 详细测量方法为：首先以固定点距沿井下巷道测线布置一系列电极，电极经过多芯电缆经转换开关接到仪器上，经过转换开关改变装置类型，一次完成该测点上各种装置形式观察，一个测点观察完后，经过开关转换到下一相邻测点对应电极，以相同方法进行该点观察，直到某一电极间距整条剖面观察完为止。改变电极间距，重复以下观察，直到有所不一样电极间距剖面观察完为止。点距选择主要依据探测精度要求，精度要求越高应越小。最大电极距大小，决定于预期探测深度，探测深度越深，要求越大，但普通隔离系数 最大值不超出15为好，当然，因为一条剖面测点总数是固定，所以当极距扩大时，反应不一样勘探深度测点数将依次降低。第143页第四节 高密度电阻率法 3、资料处理和正演模拟4、高密度电阻率资料反演 （图见下页）第144页第四节 高密度电阻率法第145页第146页