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。（导出和用法） 五 电阻率法的勘探深度问题（1学时）

由稳定电流场中电流随深度变化的特征来讨论，并导出电流密度随供电电极距的变化规律。即：AB何值时，h深度的电流密度最大。

由以上关系得出结论：

·决定电阻率法勘探深度的因素是供电极距

·影响电阻率法勘探深度的因素是断面电阻率达分布。 §1.2 电阻率法的仪器和装备 （2学时）

阐述电阻率法仪器的特点及发展，目前的情况，拟讲四个方面的内容： 一， 对电测仪的要求。 二， 具有代表性电测仪器的工作原理简介。

1， DDC－系列电子自动补偿仪的工作原理。

2， DWD－系列（北京地质仪器厂生产）微机电测仪的工作原理。 三， 电阻率法主要装备

1， 供电电极。 2，供电电源。 3，测量电极。 4，导线和线架。 5，通讯设备。 6，记录，计算用具。

§1.3电阻率剖面法

介绍什么是剖面法及剖面法特点。这部分内容是电阻率法中较重要的内容。 一，剖面法概述 （1学时）

（一）装置类型。二极，三极，联合三极等 视电阻率表达式：ksdflkasdf

（二） 装置间的关系 1，和三极之间的关系。（推导公式引出） 2，三极和四极之间的关系。

二，三极，联合三极，对称四极跑面法子各类地质体上的视电阻率异常（3～4学时）。 （一）垂直接触面上三极，联合三极，对称四极的异常。 1 三极装置视电阻率表达式

用镜像法求出位函数表达式，沿剖面方向微分求出场强，进而求出视电阻率表达式。将AMN排列和MNB排列第視参数画在同一坐标便得到联合三极，过垂直接触面上的视电阻率异常。由联合三极与对称四极的关系便又可求出对称四极装置的视电阻率异常。 （二）球体上联合三极，对称四极大视电阻率异常。

1 由点源场中的导电球体的场论问题，求出此问题的电位函数表达式，导出视电阻率

表达式。

1讨论低阻球体和高阻球体的联合三极异常形态，给出“低阻正交点”和“高阻反交点”的概念。利用三极和四极大关系得出对称四极球体上的异常规律。 （一）脉状地质体上联合三极，对称四极视电阻率异常 1 直立情况与球体相似，曲线对称。

2 倾斜情况，要进行仔细分析，然后给出倾斜脉体的联合三极，对称四极大异常情况。 三、偶极剖面法 （1学时）

（一）球体上的偶极剖面法视电阻率异常 1 视电阻率解析表达式

求法类似于三极中的求法。

2 视电阻率曲线特征

要特别强调，异常形态与n（间隔系数）有关。当n>3时，异常形态有单峰值异常变化成双峰值异常，这为介绍野外实例异常带来一定困难。 四、中间梯度法 （1学时）

强调一下中间梯度与其它装置的异同点，方法的特点：异常简单，工作效率高，适合于普查。

（一） 球形地质体上的中梯视电阻率异常

1， 由均匀场中球体的场论问题，求出位函数表达式，求场强，利用微分公

式求解析表达式。 2， 视电阻率异常特征

3， 视电阻率异常与相对电阻率达关系

得出：只要地质体与围岩有一个级次的电阻率差异，即可获得明显异常。视电阻率异常不随异常增大而无限增大。

4， 利用视电阻率曲线特征点确定球心埋深的方法。

五、剖面法的应用

1， 应用前提。 2， 方法的选择。 3， 电极距的选择。

A， 三极。AO》h顶

b，中间梯度：AB＝（8－10）h顶 4， 应用实例。

§1.4 高密度电阻率法 （2学时） 一、概述。

由工程环境调查的特殊性发展起来的一种电阻率剖面方法，有如下特征： 1， 电极一次性布设完成，可减少故障和干扰，测量速度快。 2， 可采样多种组合方式，兼有一定深度的测试功能。 3， 采集自动化，半自动化，减轻了劳动强度。 4， 效率较高。

二、基本原理及装置结构。 （一）、原理

高密度电阻率法的理论与前面所讲的剖面法理论相同，测量参数也相同。不同的

是观测阶段，数据处理和成图与传统的剖面法有区别。

（二）、三电位电极系。

1、温纳装置。2，偶极装置。3，微分装置。

由这三种装置可换算出有利于分辨低阻体的参数λ和有利于分辨高阻体的T参数。

三、野外工作方法

一次布设电极（供电，测量）测量单一装置或多种装置多种极距的视电阻率。应注意的 是，要保证每一根电极与电缆连接。 四、测量仪器。

国内第一台高密度电阻率仪器始于长春地质学院。目前，国内有多家厂商生产该仪器，有北京地质仪器厂，重庆地质仪器厂。

注：仪器测量原理及测量参数与常规仪器相同，所不同的是，必须配合多路电极转换仪。 五、 密度电阻率法的应用。 1、应用条件

工程地质，勘探深度浅的地质问题。 2、具体应用实例 （1）探测煤矿采空区 （2）桥梁，水文选址。 六、反演解释（简要介绍）。

左迪反演，模拟退火反演，层析成像等（发展方向）。