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石家庄经济学院电法勘探21讲视频教程下载

石家庄经济学院电法勘探21讲视频
  • 主讲:由刘国辉 吕继东主讲

石家庄经济学院电法勘探21讲视频.png


    第一章 直流电阻率法
    第一节 岩、矿石的电阻率
    一.岩、矿石电阻率的一般特点
    矿物按其导电性可分为金属导体,半导体和离子导体。其电阻率值依次变大;三大类岩石中火成岩和变质岩电阻率偏高,沉积岩偏低。
    二. 影响岩、矿石的电阻率的主要因素
    影响岩、矿石的电阻率的主要因素有:成分和结构,含水量,温度。
    第二节 电阻率法的基本理论
    一.下半空间均匀介质中点源稳定电流电场
    分析单点电流源和异性点电流源电场的分布规律,
    二. 视电阻率的概念与电阻率法的实质
    推导出下半空间均匀介质条件下的电阻率计算表达式,引入非均匀介质条件下的视电阻率的概念。推导出视电阻率的微分表达式,分析决定视电阻率的主要因素,特别要强调包含了地下一定深度范围内的地电信息。
    三. 下半空间非均匀介质中稳定电流场的计算与物理模拟方法
    首先,给出下半空间非均匀介质中稳定电流场的定解问题。计算方法可分:解析法和数值计算法,物理模拟方法重点介绍水槽法。
    实验一:电法仪器认识
    提示:了解岩、矿石的导电性及影响岩、矿石电阻率的因素,重点掌握电阻率公式的导出、视电阻率概念及视电阻率微分公式。
    第三节 电阻率法的仪器设备与工作方法
    一.电阻率法的仪器设备
    电位测量采用自动补尝原理,输入阻抗高,可提高观测精度。此外,还有电源,连接导线,铁电极,铜电极和不极化电极。
    二. 电阻率法的类型
    按供电电极和测量电极的排列方式可分:电剖面法,电阻率测深法和高密度电阻率法。电剖面法又可进一步分为:二极、三极、四极、偶极、联合剖面法和中间梯度法,每种方法的装置系数不同,但一些装置的视电阻率值存在着内在联系。
    ①岩、矿石的电阻率资料的收集与整理,②电极的接地电阻,③仪器、导线漏电,④观测精度,⑤电极电位,⑥测网布置,⑦观测资料的整理与图示。
    提示:了解电阻率法仪器测量原理及特点,各类装置的视电阻率值存在着内在联系和接地电阻的概念。
    第四节 电阻率剖面法
    它是一组探测在某一深度范围内地电介质沿剖面分布的电法勘探方法
    • 三极、联合剖面法、对称四极剖面法
    分析地下均匀围岩介质条件下球体视电阻率异常的理论曲线,板状体视电阻率异常的物理模拟实验曲线,建立起视电阻率异常特征与异常体的电性、埋深、形状和产状的关系。一般联合剖面法对低阻体异常反映效果好,对称四极剖面法对高阻体异常反映效果好。此外,采用复合对称四极剖面法还有助于异常解释。
    • 中间梯度法
    分析地下均匀围岩介质条件下球体视电阻率异常的理论曲线,板状体视电阻率异常的物理模拟实验曲线,建立起视电阻率异常特征与异常体的电性、埋深、形状和产状的关系。该方法是用于追索陡立高阻板状体的有效方法。
    实验二:联合剖面法模型实验
    提示:通过电阻率常用装置了解电法勘探的灵活性,了解各种场源形式在球体上方电阻率解析式的推导方法,重点掌握联合三极装置、对称四极装置、中间梯度装置在不同电性异常体上的异常规律及其应用。
    第五节 电阻率测深法
    它是探测观测点处地电介质沿垂向分布的电法勘探方法。由稳定电流场的定解问题,利用分离变量法解出水平层状介质条件下的点源电位表达式,导出对称四极电测深视电阻率表达式,分析不同地电断上的电测深曲线类型和分布规律,提出定性解释方法。同时,讨论电测深曲线等值现象。
    利用T函数变换理论建立正演拟合定量解释方法。并对复杂条件下的电测深曲线特征进行讨论。
    提示:重点掌握电测深法的理论基础和资料解释。了解电测深曲线的数值解释法的原理和具体过程,熟悉电阻率测深法在探查石油、金属非金属矿床、水文地质及工程地质中的应用。
    第六节 高密度电阻率法
    高密度电阻率法可实现一次布极,可探测一定深度范围的断面地电介质分布,一次观测多个装置类型参数,并可实现参数之间的互算;其系统结构包括:数据采集和数据实时处理两个系统。野外工作方法包括:测线布置,装置几何参数和装置类型的设定,设置测试参数等方面。
    资料处理有:D比值参数法,H参数法,λ参数法,T参数法和数字滤波技术,反演解释采取电阻率成像技术。
    实验三:高密度电阻率法实验
    提示:重点掌握高密度电阻率法的理论基础和资料解释。了解数值解释法的原理和具体过程,熟悉方法法在水文地质及工程地质中的应用。
    第二章 充电法和自然电场法
    第一节 充电法
    充电法基于对地下均匀围岩介质中的理想导体充电后,其充电导体外稳定电流场只决定于充电电流大小,充电导体的形状、产状、大小、位置及围岩介质的电性分布,与充电点无关。
    理想良导球体、椭球体的地表电位表达式,可给出电位异常特征点与良导体的几何形状、产状、大小和埋深的关系。同时分析非理想良导体充电电流场的特点。
    应强调充电法的应用条件和充电法的解释方法。特别是在研究地下水流速和流向方面的原理和应用。
    第二节 自然电场法
    自然电场的成因分为:电子导体的自然极化和离子导体的自然极化成因机制。以球体自然电场的理论分析为例,介绍自电异常定性和定量解释。
    自然电场主要应用于硫化金属矿和石墨矿,以及水文地质和工程地质之中。
    提示:重点掌握以上两种方法的原理及在特殊地质勘探工作中的应用。
    第三章 激发极化法
    第一节 激发极化法基础
    一. 激发极化的成因
    激发极化的成因主要有:电子导体的电极极化效应,离子导体的薄膜效应和偶电层变形效应。
    二.岩、矿石的激发极化特性
    岩、矿石的激发极化特性可分为两大类:面极化和体极化。面极化属致密金属矿和石墨类极化特性,具有时间特性和非线性性;体积极化属于侵染状矿、石墨矿化、离子导体类极化特性,具有时间特性,线性性,体积激发极化强度决定于电子导体矿物的体积含量及其结构。
    将岩、矿石在稳定电流场中的激发极化效应称为“时间域”激电效应,在交变电流场中的激发极化效应称为“频率域”激电效应。而“频率域”激电效应幅值与频率成反比。
    三.激电参数
    视极化率,视频散率,复电阻率和等效电阻率。
    四.激发极化电流场的计算
    对球形极化体分别从面极化场和体极化场定解问题出发,利用分离变量法(在体极化场求解过程中利用等效电阻率概念)求其二次场电位的表达式。分析决定二次场电位强度的主要因素。并对其视极化率异常进行讨论。
    提示:了解激发极化机理的形成过程及性质,熟悉时间域、频率域测量参数的定义及表达式,明确视极化率的物理意义。
    第二节 激发极化法仪器设备与工作方法
    一. 发极化法仪器设备
    发极化法仪器由电源,输出电流控制单元,程序控制部分,时间域的电位测量系统或频率域的振幅和相位的测量系统组成。此外,应采用不极化测量电极。
    工作方法与电阻率法相同。
    提示:重点掌握激发极化法仪器设备的特殊性,仪器工作原理,不极化电极的作用。双频激电的优势。
    第三节 常用装置的激电异常
    分析几种规则形体的中梯激电异常,联剖激电异常和激电测深异常,并建立起各类异常分布特征与极化体的形状、大小、产状和埋深关系。
    实验四:激电中梯装置模型实验
    提示:掌握简单地电条件下极化电流场的分布规律。掌握几种常用的激电方法在各种极化体上的异常曲线的分布规律。
    第四节 激发极化法的应用
    激发极化法广泛应用于固体矿产勘查,寻找地下水,油气和热田勘查。
    提示:本节主要了解激发极化法的野外工作方法和技术及在地质找矿工作中的实际应用。
    第四章 电磁感应法
    第一节 电磁感应法的理论基础
    • 岩、矿石在交变电磁场中的电磁学性质
    岩、矿石在交变电磁场中不仅要考虑其导电性,而且还要考虑介电性和导磁性,不仅有传导电流,而且有位移电流。介质导电性与频率有关,
    二. 电磁感应法的模型
    按其应用频率不同可分为感应场和辐射场模型,前者研究感应二次场分布与地下介质导电性的关系,其地下交变电磁场的结构一般为谐变场和瞬变场;后者研究辐射场传播规律与地下介质导电性和介电性的关系。
    • 电磁感应二次场的特征
    对感应场模型进行定量分析,给出了其频率特征,时间特性和极化场特征。
    • 均匀交变电磁场在导电介质中的传播
    传播规律服从麦克斯韦方程,由频率和介质导电性不同可分别演变为扩散方程与波动方程,对于谐变场而言,其满足亥姆霍兹方程。其趋肤深度与介质电阻率成正比,与频率成反比。由波阻抗式可推出视电阻率公式。
    • 平面电磁波在两种不同介质界面上的传播特征
    平面电磁波在两种不同介质界面上的反、透射系数主要决定于两种不同介质的复介电常数和电磁波的入射角。
    • 交变电磁场的物理模拟原理
    为使物理模拟得到的异常场与实际的异常场具有相同的幅值和规律,频率域和时间域分别有不同的模拟准则。
    提示:了解电磁法场源类型和一次场的空间分布,频率域与时间域的转换关系。掌握电磁场求解和传播规律。
    第二节 频率域电磁剖面法
    一. 定源回线法
    利用敷设地面上的回线通一谐变电流,在其中间区域产生均匀谐变一次磁场,不同的地电条件将对应不同的频响、感应二次磁场及其相位差的分布。通过沿剖面观测二次磁场及其相位差的分布,可推断出地下地电介质沿剖面的分布。
    二. 电磁偶极剖面法
    介绍动源式工作装置,又可分为:同线装置和旁线装置;按其测量参数又分为:虚分量和相位测量法。并建立介质导电率与二磁场之间的线性关系式。
    三. 甚低频法
    利用已有的频率为十几或二十几KHz的导航电台所发射的电磁波,若勘探区相距发射台较远的条件下,该电磁波视为平面电磁波。勘探区不同的地电条件将对应不同的频响、感应二次磁场及其相位差的分布,通过沿剖面观测二次磁场及其相位差的分布,可推断出地下地电介质沿剖面的分布。
    提示:本节主要掌握电磁剖面法的工作方式,在导电导磁体上的异常规律和特点,熟悉对电磁剖面法异常的解释方法。
    第三节 大地电磁测深法
    以天然电磁场为场源,该场源视为垂直入射的水平极化的平面波,同点处在确定频率上所观测到一对正交电磁场分量Ex和H y,便可由视电阻率公式计算视电阻率的频散幅值和相值。并建立相应的反演解释方法。
    提示:重点掌握大地电磁测深法的原理和基本理论、工作方法以及对资料的定性解释。
    第四节 人工场源频率域测深法
    以接地的水平电偶极源,或不接地的垂直磁偶极源作为场源,按观测点离场源距离的大小可分波区和S区。不同区段观测得到不同频点的视电阻率测深曲线,将用不同的解释方法。
    提示:重点掌握电磁测深的原理和基本理论、工作方法以及对资料的定性解释。
    第五节 瞬变电磁测深法
    利用位于地面上的人工瞬变电场、或磁场作为场源,接收地下感应场随时间的强度变化,基于感应场的持续时间与感应体的埋深呈正比,其感应强度与感应体的电导率呈相关性,从而到垂向测深的目的。
    提示:本节主要掌握近区瞬变电磁剖面法和瞬变电磁测深法的工作方式,在导电导磁体上的异常规律和特点,熟悉对电磁剖面法异常的解释方法。
    第六节 探地雷达法
    以不接地的人工电偶极源向地下发射超高频电磁波,通过观测和研究电磁波的传播规律,进行地下不同介电界面的划分。介绍工作方法,资料处理与解释。
    提示:重点介绍探地雷达技术的工作原理,探测特点,极其对工作条件的要求。
    电法勘探实验
    实验一:电法仪器认识
    电法仪器的认识和基本操作。掌握现有仪器的基本性能。
    实验二:联合剖面法模型实验
    水槽内模拟电阻率联合剖面法 ,观测不同规则形体、不同导电性的异常曲线,建立起异常场与地下不均匀体之间的感性认识。
    实验三:高密度电阻率法实验
    通过现场测线布置,仪器参数设置及测量,初步掌握高密度电阻率法的工作方法,了解次测过程。
    实验四:激电中梯装置模型实验
    水槽内模拟激电中梯装置法 ,观测不同规则形体、不同激电体的异常曲线,建立起激电异常场与地下不均匀激电体之间的感性认识。
    实验五:探地雷达测量实验
    进行探地雷达模拟测量,初部了解探地雷达仪的操作,测量方法,建立起异常场与地下不均匀体之间的感性认识。


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