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物探方法
电磁勘探的技术
电法助探是根据各类岩石或地质体的电磁学性质(如导电性、导磁性、介电性)和电化学特性的差异,通过对人工或天然电场、电磁场或电化学厂的空间分布规律和时间特性的观测和研究,查明地质构造、解决工程地址问题的地球物理勘探方法。
电法勘探的方法按场源性质可分为人工场法(主动源法)、天然场法(被动源法);按电磁场的时间特性可分为直流电法(时间域电法)、交流电法(频率域电法)、过渡过程法(脉冲瞬变场法);按产生异常电磁场的原因可分为传导类电法、感应类电法。目前我国常用的电法勘探方法有电阻率法、充电法、激发极化法、自然电场法、大地电磁测深法和电磁感应法等。本章主要介绍直流类电法勘探方法技术。
直流电阻率法
将直流电通过电极接地供入地下,建立稳定的人工电场,在地表观测某点垂直方向(电测深法)或沿某一测线的水平方向(电剖面法)的电阻率变化,从而了解岩土介质的分布或地质构造特点的方法,称电阻率法。
为解决不同的地质问题,常采用不同的电极排列形式和移动方式(称为装置),根据装置的不同,可将电阻率法分为电测深法、电剖面法和高密度电阻率法。
电阻率法的应用范围与条件
应用范围
1)电测深法主要用于解决与深度有关的地质问题,包括分层探测如基岩面、地层层面、地下水位、风化层面等的埋藏深度以及电性异常体探测如构造破碎带、喀斯特、洞穴等。
2)电剖面法主要用于探测地层、岩性在水平方向的电性变化,解决与平面位置有关的地质问题,如断层、破碎带、岩层接触界面、喀斯特洞穴位置等。
3)高密度电法具有电测深和电剖面的双重特点,探测密度高、信息量大、工作效率高。
应用条件
1)被探测目的层的分布相对于装置长度和埋深近水平无限,被探测目的体相对于猫置长度和埋深有一定的规模。被探测目的层与相邻地层或目的体与周边介质有电性差异电性界面与地质界面对应。
2)地形起伏不大。采用电极接地测量方式时要求被探测目的层或目的体上方没有极 高电阻屏蔽层。采用线框或天线测量方式时要求被探测目的层或目的体上方没有极低电阻屏蔽层。
3)各地层及目的体电性稳定,异常范围和幅值等特征可以被测量和追踪。
4)测区内没有较强的工业游散电流、大地电流或电磁干扰。
5)水上工作时,水流速度较缓。
6)电测深法要求地下电性层次不多,被探测各层与供电极距相比水平无限,且具有一定厚度,电性标志层稳定;适用于层状和似层状介质的勘探,下伏基岩面或被探测目的层面与地面交角应小于200;有一定数量的中间层电阻率资料;在各种测量装置中,四极对称装置能更准确并经济地解决问题,应用较为广泛,其他装置的应用条件则相对较为严格。
7)电剖面法探测的地质界面或构造线与地面交角应大于30°。
电阻率法的基本原理和装置
基本原理
不同岩层或同一岩层由于成分和结构等因素的不同,而具有不同的电阻率。通过接地电极将直流电供入地下,建立稳定的人工电场,在地表观测某点垂直方向或某剖面的水平方向的电阻率的变化,从而了解岩层的分布或地质构造的特点。
电法勘探的方法按场源性质可分为人工场法(主动源法)、天然场法(被动源法);按电磁场的时间特性可分为直流电法(时间域电法)、交流电法(频率域电法)、过渡过程法(脉冲瞬变场法);按产生异常电磁场的原因可分为传导类电法、感应类电法。目前我国常用的电法勘探方法有电阻率法、充电法、激发极化法、自然电场法、大地电磁测深法和电磁感应法等。本章主要介绍直流类电法勘探方法技术。
直流电阻率法
将直流电通过电极接地供入地下,建立稳定的人工电场,在地表观测某点垂直方向(电测深法)或沿某一测线的水平方向(电剖面法)的电阻率变化,从而了解岩土介质的分布或地质构造特点的方法,称电阻率法。
为解决不同的地质问题,常采用不同的电极排列形式和移动方式(称为装置),根据装置的不同,可将电阻率法分为电测深法、电剖面法和高密度电阻率法。
电阻率法的应用范围与条件
应用范围
1)电测深法主要用于解决与深度有关的地质问题,包括分层探测如基岩面、地层层面、地下水位、风化层面等的埋藏深度以及电性异常体探测如构造破碎带、喀斯特、洞穴等。
2)电剖面法主要用于探测地层、岩性在水平方向的电性变化,解决与平面位置有关的地质问题,如断层、破碎带、岩层接触界面、喀斯特洞穴位置等。
3)高密度电法具有电测深和电剖面的双重特点,探测密度高、信息量大、工作效率高。
应用条件
1)被探测目的层的分布相对于装置长度和埋深近水平无限,被探测目的体相对于猫置长度和埋深有一定的规模。被探测目的层与相邻地层或目的体与周边介质有电性差异电性界面与地质界面对应。
2)地形起伏不大。采用电极接地测量方式时要求被探测目的层或目的体上方没有极 高电阻屏蔽层。采用线框或天线测量方式时要求被探测目的层或目的体上方没有极低电阻屏蔽层。
3)各地层及目的体电性稳定,异常范围和幅值等特征可以被测量和追踪。
4)测区内没有较强的工业游散电流、大地电流或电磁干扰。
5)水上工作时,水流速度较缓。
6)电测深法要求地下电性层次不多,被探测各层与供电极距相比水平无限,且具有一定厚度,电性标志层稳定;适用于层状和似层状介质的勘探,下伏基岩面或被探测目的层面与地面交角应小于200;有一定数量的中间层电阻率资料;在各种测量装置中,四极对称装置能更准确并经济地解决问题,应用较为广泛,其他装置的应用条件则相对较为严格。
7)电剖面法探测的地质界面或构造线与地面交角应大于30°。
电阻率法的基本原理和装置
基本原理
不同岩层或同一岩层由于成分和结构等因素的不同,而具有不同的电阻率。通过接地电极将直流电供入地下,建立稳定的人工电场,在地表观测某点垂直方向或某剖面的水平方向的电阻率的变化,从而了解岩层的分布或地质构造的特点。
从理论上讲,在各向同性的均质岩层中测量时,无论电极装置如何,所得的电阻率应相等,即岩层的真电阻率。但实际工作中所遇到的地层既不同性又不均质或地表起伏不平,若按式(2.1.1)进行计算,所得电阻率则称为视电阻率,是不均质体的综合反映。
对于某一个确定的不均匀地电断面,若按一定规律不断改变装置大小或装置相对于电性不均匀体的位置,测量和计算视电阻率值,则所测得的视电阻率值将按一定规律变化。电阻率法正是根据视电阻率的变化,探查和发现地下导电性不均匀体的分布,从而达到解决工程地质问题的目的。
对于某一个确定的不均匀地电断面,若按一定规律不断改变装置大小或装置相对于电性不均匀体的位置,测量和计算视电阻率值,则所测得的视电阻率值将按一定规律变化。电阻率法正是根据视电阻率的变化,探查和发现地下导电性不均匀体的分布,从而达到解决工程地质问题的目的。
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