中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院地球物理学201X级
葫芦岛市兴城市应用地球物理学生产实习报告书
图3：兴城-葫芦岛地区构造纲要图
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第二篇 电法勘探
第一章 实习任务、目的与安排
1.1 实习目的与意义
地球物理生产实习是地球物理专业本科的重要组成部分，在为期4周的生产实习过程中，通过电法勘探、地震勘探、重力勘探和磁法勘探的实习，对课堂所学理论知识加以延伸和补充，熟悉重磁电震等地球物理方法工作的流程，培养学生实际操作能力、分析和解决实际问题的能力，以及科学的思维方式和开拓创新精神。为进一步学习物探理论、参加生产实践与科研实践奠定必要的基础。
电法勘探实习分为四小部分，包括： ①直流电测深勘探实习；
②直流电法中间梯度装置剖面勘探实习； ③二维高密度电阻率法剖面勘探实习； ④瞬变电磁法剖面勘探实习。 1.2 实习任务与安排
本次电法勘探实习的主要任务有： ①根据地质任务进行野外工作设计，收集葫芦岛市兴城市首山地区的地理、地质以及地球物理资料；
②在明确地质目的的前提下，学会合理设计各类电法地球物理勘探的观测系统； ③学会选择适当探测参数，以达到探测深度、精度的要求；
④学习E60D电法仪、PROTEM47瞬变电磁仪的操作，并掌握各类探测方法、各种装置的探测手段；
⑤在此基础上进行野外踏勘、野外数据采集、野外标本物性测量、数据质量评价、数据处理与解释；
⑥综合分析地质，岩矿石物性和物探数据，掌握用地球物理方法来解决测区的地质问题；
⑦掌握物探成果报告的初步编写方法。 本次电法实习共涉及直流电法测深、直流电法中间梯度装置剖面、二维高密度电阻率法剖面、瞬变电磁法偶极剖面四种勘探方法，可分为两种大类方法：直流电法、瞬变电磁法。
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具体时间安排如下：
第一天：室内理论教学，确定试验勘探区位置，设计观测系统、装置方案、采集参数等，室外瞬变电磁数据采集；
第二天：重新测试瞬变电磁参数，室外基地区域电测深与高密度电法数据采集、处理及解释成图；
第三天：野外电测深、中梯、瞬变电磁数据采集； 第四天：室内数据处理；
第五天：室内数据处理、撰写报告； 第六天：撰写报告。
表2.1-1 实习任务分工表
组长 主机操作人员 班报记录 布线 电极移动、瞬变电磁 指导教师 第二章 电法勘探原理
2.1 直流电测深法原理
在电测深中常用的装置为对称四极装置。
装置形式为AMNB沿测线对称O点分布（如图2所示）。记录点取在MN的中点O。当AM=MN=NB时，这种对称等距排列，被称为温纳装置。
图2.2-1 对称四级装置示意图
该装置供电极距主要根据工区基岩顶板或探测对象顶部的平均埋藏深度或疏松层的平均厚度来确定，供电极距AB至少应为探测对象顶部埋深的4-6倍；测量极距MN应不小于探测对象顶部深度，但也不宜超过AB长度的1/3。
对称四级装置系数K的计算公式为：
?????????
????对称四级测深通常用于了解基岩起伏，不同岩性接触面和古河道等。其特点是曲线
??=???
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形态简单、易识别、异常幅度小，受表土不均匀性和地形影响小、效率高。
由于电测深装置的测量结果是表示在模数为6.25 cm的双对数坐标纸上，为使各电极距在取对数后间隔均匀，分布大约为lcm，相邻两极距的比值通常选择为1.5。最小极距AB/2应小于第一层的厚度，并至少用2－3个极距来测得该层的电阻率，以保证出现左支渐近线，在选择最大的 极距时，必须使被研究的标准层清晰地表现在测深曲线上。例如:对于高阻层，近45°的尾支渐近线上至少应有三个点。通常测量电极距与相应供电电极距的比值关系为AB/30≤MN≤AB/3。电极排列方向一般应沿着岩层的走向布置，并适当考虑通行、接地和施工方便。在同一测区的电测深点的电极排列方向应大体相同，并和剖面方向一致。当地形坡度较大时，应尽量使电极排列方向与地形等高线平行。电测深法主要用于研究地电断面的垂向变化情况，确定水平或倾角小于20°的地层的埋藏深度和产状，研究第四纪覆盖层厚度及基岩起伏情况。 2.2 中间梯度法原理
中间梯度装置，如图3所示，属于四极不对称装置。供电电极AB固定，测量电极MN在AB中间的1/3或1/2范围内逐点移动测量，且可以一线供电多线测量，但最远的测线与供电线之间的距离不允许超过AB/6。
图2.2-2 中间梯度装置示意图
供电极距AB的选择，最好通过已知点上的电测深实验结果确定。通常AB为覆盖层厚度的70-80倍。测量极距MN通常取AB的1/50－1/30。当须移动装置来完成整条测线的观测时，在相邻装置的结合部位应有2-3个重复观测点。
主剖面上的中间梯度装置系数的计算公式为：
???????????????????
??=2??? ?????(?????????+?????????)中间梯度法由于AB电极中间部位电场较均匀，对于直立高阻岩脉，产状平缓的低阻矿体的视电阻率异常较为明显。鉴于该方法每铺设一次供电电极，可以同时沿几条相邻剖面进行测量，工作效率高，常用于面积性普查。由于供电电极距大，要求供电电源功率较大，故供电装置较笨重。
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2.3 高密度电阻率法原理
高密度电阻率法是一种在方法技术上有较大进步的电阻率法。就其原理而言，它与常规电阻率法完全相同。但由于它采用了多电极高密度一次布极并实现了跑极和数据采集的自动化，因此相对常规电阻率法来说，它具有许多优点：
①由于电极的布设是一次完成的，测量过程中无须跑极，因此可防止因电极移动而引起的故障和干扰；
②在一条观测剖面上，通过电极变换或数据转换可获得多种装置的????断面等值线图； ③可进行资料的现场实时处理与成图解释； ④成本低、效率高。
由于高密度电阻率法与常规电阻率法相比有以上一些优点，因此自20世纪80年代初由日本引进该法后，经国内长春地质学院等单位对方法、仪器的研制开发与生产，很快在水、工、环等领域中等领域中得到了推广应用并取得良好效果。 2.4 瞬变电磁法原理
瞬变电磁法（TEM）是利用不接地回线向地下发射脉冲式一次电磁场（简称： “一次场”），在其激发作用下，地下地质体中激励起的感应涡流将产生随时间变化的感应电磁场（简称“二次场”）。二次场包含地下地质体丰富的地电信息，因此，在一次场脉冲的间歇期间，利用线圈观测二次场，可达到探测地下地质体的目的。
瞬变电磁法工作过程： ①在地面铺设不接地回线，发射线圈里通以脉冲阶跃电流向地下发送一次脉冲磁场，达到稳定的状态；
②当发射线框中的电流突然断开时，根据楞次定律，地下的良导体在一次脉冲磁场的激发下为了维持电流断开前已经存在的磁场，就会引起感应涡流场；
③激发出的涡流场（二次场）随着时间延迟将以等效涡流环的形式向下传播与向外扩散，即像“烟圈”一样随着时间的延迟逐渐扩散到大地深处；
④通过对感应涡流场（二次场）感应电动势的测量，对地下进行探测。 “烟圈”的传播是随着时间的延迟逐渐扩散到大地深处，它的半径会随着时间的推移而增大，速度与电导率成反比，深度也随着时间而不断变深。二次磁场在地下传播的过程也会伴随着衰减，二次场会随着时间延迟按指数规律衰减变化，衰减的快慢由地质体的体积形态、结构构造、电性参数等因素影响来决定。
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