電法勘探專(zhuān)題考查題VIP

1、1、 闡述激發(fā)極化法中等效電阻率的基本原理，分別設(shè)計(jì)兩個(gè)二維極化體模型（低阻高極化、高阻低極化），采用等效電阻率方法計(jì)算視極化率，并繪制極化率斷面圖和視電阻率斷面圖?；驹恚涸O(shè)均勻體極化大地的電阻率為，極化率為。當(dāng)在地面用點(diǎn)電源A（+I）和B(-I)向地下供電時(shí)，則在地面M和N點(diǎn)之間產(chǎn)生的一次場(chǎng)電位差已知為： (1.1)電阻率為，式中當(dāng)供電時(shí)間T，極化場(chǎng)達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，M和N點(diǎn)之間的總場(chǎng)電位差為： (1.2)此時(shí) (1.3)，稱(chēng)為等效電阻率或極化電阻率。根據(jù)極化率定義：；由以上關(guān)系可以寫(xiě)出： （1.3） (1.4)于是 （1.5） （1.6）通常把利用代替一次場(chǎng)中的去求解體極化總場(chǎng)的方法稱(chēng)為“

2、等效電阻率法”。模型斷面圖：低阻高極化：視電阻率：視極化率：高阻低極化：視電阻率：視極化率：2、 井中激發(fā)極化法包括哪幾種方法，其各自的特點(diǎn)是什么，建立一個(gè)二維盲礦體模型，分別用井地、地井、井井以及地面激發(fā)極化法，進(jìn)行正演模擬，分別比較計(jì)算結(jié)果。1）地表-井中IP方法：地-井方式的基本特點(diǎn)在于，它利用鉆孔是測(cè)量電極MN接近礦體，因而能是觀測(cè)到的礦體激電異常大大增加。同時(shí)，它又能通過(guò)把A極布置在不同位置上而改變礦體的極化方向和強(qiáng)度。由于A的位置不同，井旁盲礦的極化方向和強(qiáng)度也就各不相同，因而各方位上測(cè)得的激電異常曲線形態(tài)和強(qiáng)弱也就不一樣，利用這種差異就可以推斷井旁盲礦體相對(duì)于鉆孔所在的方位。2）

3、井中-地表IP方法：井-地方式是將A極置于井內(nèi)某一選定的深度上，B極在地面“無(wú)窮遠(yuǎn)”處，測(cè)量電極MN布置在地面并沿測(cè)線進(jìn)行測(cè)量。 在井-地方式中常用刷子電極作為A極，將它放到鉆孔的某一位置上進(jìn)行充電?！盁o(wú)窮遠(yuǎn)”B極至測(cè)區(qū)的距離必須足夠大，并使“無(wú)窮遠(yuǎn)”極至井的連線垂直與測(cè)線。當(dāng)井旁存在礦體時(shí)，“無(wú)窮遠(yuǎn)”B極應(yīng)布置在遠(yuǎn)離礦體的方向上，否則B極的電場(chǎng)將對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，從而造成解釋上的誤差，并降低勘探深度和勘探范圍。3）井中-井中IP方法：?jiǎn)尉?井方式是將供電裝置和測(cè)量裝置同時(shí)放入一個(gè)鉆空中，因此它只需一個(gè)鉆孔就能進(jìn)行工作。單井井-井方式包括激發(fā)極化測(cè)井、大電極距三極梯度排列、偶極體度排列、中

4、間梯度排列等測(cè)量方法。 雙井井-井方式需要同時(shí)具有兩個(gè)鉆孔才能進(jìn)行工作，其排列方式較多，歸納起來(lái)大致可分為：固定單極供電移動(dòng)雙極測(cè)量，固定雙極供電移動(dòng)雙極測(cè)量，中間梯度排列，雙極供電和雙極測(cè)量等深同步移動(dòng)四種。模型結(jié)果：地井選一段作圖：視電阻率圖：視極化率圖：井地選一段作圖：視電阻率圖：視極化率圖：井井選一段作圖：視電阻率圖：視極化率圖：根據(jù)以上測(cè)量模型曲線圖可以看出地井模型看上去能較好的反映地下盲礦體的位置。對(duì)于井井模型，當(dāng)激發(fā)電極在礦體的上方時(shí)，極大值為與礦體的上方；對(duì)于井地模型，極大值始終位于礦體的左側(cè)，而在礦體上方對(duì)應(yīng)的是極小值。3、 試述激發(fā)極化法在金屬礦勘探中的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

5、由于激發(fā)極化法具有對(duì)金屬礦體特別是浸染狀的金屬礦體均能顯示明顯異常，而且異常受地形起伏的干擾較其他電測(cè)方法為小等優(yōu)點(diǎn)，所以其在國(guó)內(nèi)外發(fā)展較為迅速，成為尋找金屬礦產(chǎn)的一種行之有效的物探方法，并在國(guó)內(nèi)外金屬礦區(qū)得到廣泛應(yīng)用。激發(fā)極化法的種類(lèi)較多，但是根據(jù)激發(fā)極化場(chǎng)的理論性質(zhì)和基本工作方法，可分為直流激發(fā)極化法和交流激發(fā)極化法兩類(lèi)。直流激發(fā)極化法為我國(guó)當(dāng)前生產(chǎn)中采用的主要方法。但是，在野外勘探中仍存在許多需要特別注意的問(wèn)題：供電回路和測(cè)量回路間存在電容耦合和電感耦合；充放電頻率大小的選擇；在不同地質(zhì)情況下裝置類(lèi)型的選擇；供電電流的控制；觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量問(wèn)題。4、 頻域電磁法和時(shí)間域電磁法的各種特點(diǎn)是什

6、么，有何異同1）頻率域電磁場(chǎng)的基本特點(diǎn)在頻率域電磁法中常用的電磁場(chǎng)是諧變場(chǎng)。其中場(chǎng)強(qiáng)、電流密度以及其他量均按余弦或正弦規(guī)律變化, 如 這里和為初始相位。借助于交流電的發(fā)射裝置, 在地中及空氣中建立諧變場(chǎng)。激發(fā)方式一般有接地式的和感應(yīng)式兩種。 除這兩種場(chǎng)外, 隨著供電電源頻率的不同, 在地中還產(chǎn)生另一種起因的電場(chǎng): 超低頻率時(shí)產(chǎn)生激發(fā)極化場(chǎng); 超高頻率時(shí)產(chǎn)生位移電流場(chǎng)。如果地下介質(zhì)不均勻, 則在覆蓋層、圍巖及局部導(dǎo)體中均能產(chǎn)生渦旋電場(chǎng), 其電流密度大小取決于各地質(zhì)體的電阻率, 即由歐姆定律決定。除渦旋電場(chǎng)外, 被電流線穿過(guò)的電阻率分界面上還將產(chǎn)生積累電荷并在具有不同磁導(dǎo)率的分界面上產(chǎn)生感應(yīng)磁荷。

7、這些也是電磁法的異常源。交變電磁場(chǎng)的第二種激發(fā)方式是在地表敷設(shè)通有交變電流的不接地回線或者多匝的小型發(fā)射線圈磁偶極子。在回線或線圈周?chē)a(chǎn)生交變一次磁場(chǎng),由它激發(fā)地中的二次電磁場(chǎng)。感應(yīng)激發(fā)方式多半用于接地條件較差的地區(qū), 這時(shí)可徹底擺脫接地的困難。發(fā)射源的一次磁場(chǎng)和地中二次磁場(chǎng)疊加在一起形成總合磁場(chǎng)。地中二次電、磁場(chǎng)的頻率與激發(fā)它們的一次電、磁場(chǎng)的頻率相同, 且它們之間有相位移。相位移的出現(xiàn)是與地下介質(zhì)的電阻性和電感性發(fā)生聯(lián)系的。由于一次場(chǎng)和二次場(chǎng)在觀測(cè)點(diǎn)上的空間取向不同, 所以這兩種場(chǎng)的合成結(jié)果必然形成橢圓?？偞艌?chǎng)( 或總電場(chǎng))矢量端點(diǎn)隨時(shí)間變化的軌跡為橢圓的場(chǎng)叫做橢圓極化場(chǎng)。2）時(shí)間域電磁場(chǎng)

8、的基本特點(diǎn) 時(shí)間域電磁法中的瞬變場(chǎng), 是指那些在階躍變化電流作用下, 地中產(chǎn)生的過(guò)渡過(guò)程的感應(yīng)電磁場(chǎng)。因?yàn)檫@一過(guò)渡過(guò)程的場(chǎng)具有瞬時(shí)變化的特點(diǎn), 故取名為瞬變場(chǎng)。與諧變場(chǎng)情況一樣,其激發(fā)方式也有接地式和感應(yīng)式兩種。在階躍電流( 通電或斷電) 的強(qiáng)大變化磁場(chǎng)作用下, 良導(dǎo)介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生渦旋的交變電磁場(chǎng), 其結(jié)構(gòu)和頻譜在時(shí)間與空間上均連續(xù)地發(fā)生變化。瞬變電磁場(chǎng)狀態(tài)的基本參數(shù)是時(shí)間。這一時(shí)間依賴(lài)于巖石的導(dǎo)電性和收-發(fā)距。在近區(qū)的高阻巖石中, 瞬變場(chǎng)的建立和消失很快( 幾十到幾百毫秒) ; 而在良導(dǎo)地層中, 這一過(guò)程變得緩慢。在遠(yuǎn)區(qū)這一過(guò)程可持續(xù)到幾秒到幾十秒, 而在較厚的導(dǎo)電地質(zhì)體中可延續(xù)到一分鐘或更長(zhǎng)。

9、由此可見(jiàn), 研究瞬變電磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律, 可探測(cè)具有不同導(dǎo)電性的地層分布(各層的縱向電導(dǎo)或地層總的縱向電導(dǎo)) 。也可以發(fā)現(xiàn)地下賦存的較大的良導(dǎo)礦體。相同點(diǎn)：從理論上講，頻率域電磁法和時(shí)間域電磁法都是電磁感應(yīng)方法，都是利用介電與電磁波相互作用來(lái)進(jìn)行勘探的勘探方法。他們的理論依據(jù)都是法拉第電磁感應(yīng)定律，場(chǎng)源在導(dǎo)電的地球內(nèi)部感生電流，測(cè)量者電流的電磁特性，可以得到地下電導(dǎo)率的分布信息。因此，其原理和實(shí)質(zhì)是相同的，兩者的結(jié)果可以通過(guò)傅里葉變換來(lái)轉(zhuǎn)換。不同點(diǎn)：頻率域電磁法與時(shí)間域電磁法之間的主要差異是在方法技術(shù)上和地質(zhì)效果上，例如所使用的源不同，觀測(cè)的參數(shù)不同，頻率域電磁法屬于相對(duì)測(cè)量，而時(shí)間域電磁

10、法屬于絕點(diǎn)測(cè)量。所以時(shí)間域電磁法具有較高的異常能力和信噪比。另外，時(shí)間域電磁法是通過(guò)改變觀測(cè)時(shí)間來(lái)達(dá)到測(cè)深的目的，觀測(cè)的是各種頻率的電磁波與介質(zhì)相互作用的總和；而頻率域電磁法是根據(jù)不同頻率的電磁波有不同的趨附深度，通過(guò)改變頻率來(lái)達(dá)到測(cè)深的目的，觀測(cè)到的是介質(zhì)與某個(gè)頻率的電磁波相互作用的結(jié)果。5、 詳述CSAMT的基本原理，分析近場(chǎng)效應(yīng)產(chǎn)生的原因基本原理：這種方法使用接地導(dǎo)線或不接地回線為場(chǎng)源，在波區(qū)測(cè)量相互正交的點(diǎn)、磁場(chǎng)切向分量，并計(jì)算卡尼亞電阻率，以保留AMT法的一些數(shù)據(jù)解釋方法。近場(chǎng)效應(yīng)產(chǎn)生的原因：，或時(shí)，叫近區(qū)響應(yīng)。電場(chǎng)E的水平分量在近區(qū)直接正比于地下電阻率，并且與頻率無(wú)關(guān)；磁場(chǎng)H與電阻

11、率和頻率二者均無(wú)關(guān)。E和H與頻率無(wú)關(guān)叫做測(cè)深曲線的飽合部分。阻抗與頻率無(wú)關(guān)的事實(shí)指出，阻抗的數(shù)據(jù)不再是測(cè)深。因此，在近區(qū)進(jìn)行CSAMT測(cè)量是有問(wèn)題的。除非只是根據(jù)電場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算視電阻率。而且，近區(qū)視電阻率是r的函數(shù)，因?yàn)镋和H分別按和衰減 。區(qū)測(cè)量的實(shí)際結(jié)果是與直流電阻率測(cè)深相類(lèi)似，測(cè)量結(jié)果和穿透深度，由排列的幾何參數(shù)決定。所以在真正的近區(qū)最好是不測(cè)H只測(cè)E，就象在標(biāo)準(zhǔn)電阻率法和激發(fā)極化法中那樣，改變排列的幾何尺求來(lái)改變測(cè)深深度。6、 在實(shí)際勘探中，如何確定CSAMT的最小收發(fā)距在CSAMT測(cè)量中，收發(fā)距是以趨膚深度為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，若已知測(cè)區(qū)大地平均電阻率和最小工作頻率，可根據(jù)圖下圖估計(jì)大小。確

12、定最小收發(fā)距的列線圖7、 分別建立H型和K型地電模型，改變相關(guān)參數(shù)（電阻率及厚度、埋深等），繪制測(cè)深曲線，分析MT對(duì)低阻層和高阻層的分辨能力，并試著總結(jié)相關(guān)的規(guī)律H型：K型：比較H型與K型結(jié)果曲線圖可知，MT方法對(duì)低阻層的分辨能力比對(duì)高阻層的分辨能力強(qiáng)。8、 頻域電磁法的靜態(tài)位移產(chǎn)生機(jī)理是什么？如何識(shí)別校正靜態(tài)效應(yīng)？采用二維模擬軟件，分別建立高阻和低阻靜態(tài)體模型，改變模型相關(guān)參數(shù)，繪制電阻率測(cè)深曲線及斷面等值線圖，分析總結(jié)靜態(tài)位移特征。產(chǎn)生機(jī)理：一般，它主要是由于近地表的電性橫向不均勻性或地形起伏引起的，并且可能在某種程度上影響所有的電場(chǎng)測(cè)量。在不均勻體的界面上，所有穿過(guò)邊界的場(chǎng)和位都是連續(xù)的

13、，只有電感應(yīng)強(qiáng)度的法向分量不連續(xù)： 此處qs為物體表面的面電荷密度, 利用D=E 根據(jù)，并假定頻率依從關(guān)系為e-iwt， 得到： 在準(zhǔn)靜態(tài)情況下 這個(gè)表面電荷密度是很小的，然而它對(duì)電場(chǎng)的作用卻不可忽略，它是所謂靜態(tài)位移的物理原因。 靜態(tài)效應(yīng)的識(shí)別： 根據(jù)靜態(tài)效應(yīng)的特點(diǎn)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，受靜態(tài)影響的測(cè)點(diǎn)曲線與不受靜態(tài)影響的曲線形態(tài)不變，結(jié)合地下電性連續(xù)變化的特點(diǎn)，將觀測(cè)點(diǎn)的全部頻點(diǎn)的視電阻率值看成是一組數(shù)據(jù)系列，同樣參考點(diǎn)的全部頻點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的視電阻率值也是一組數(shù)據(jù)系列，將這兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)匹配，求取兩者之間的互相關(guān)系數(shù)，認(rèn)為如果曲線形態(tài)相同或者相近，則它們的互相關(guān)系數(shù)大，說(shuō)明這是由靜態(tài)效應(yīng)引起數(shù)

14、據(jù)偏移，予以校正；反之，相關(guān)系數(shù)小，則判定為時(shí)由異常引起的反映地下電性的真實(shí)數(shù)據(jù)。一般選取臨近測(cè)點(diǎn)且有明顯數(shù)值差異的視電阻率數(shù)據(jù)，或者是通過(guò)其他手段獲得的區(qū)域背景視電阻率值數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)。由靜態(tài)效應(yīng)的特征，相位曲線形態(tài)不同，電阻率曲線形態(tài)不同，必是異常；相位曲線形態(tài)相似，電阻率曲線形態(tài)不同時(shí)異常體，電阻率曲線形態(tài)相似則是靜態(tài)體。9、 什么是張量阻抗，為什么要引進(jìn)張量阻抗，試推導(dǎo)二維介質(zhì)任意坐標(biāo)系下各張量阻抗的表達(dá)式，什么是傾子，它有何意義？1） 張量阻抗：在各向異性或二維、三維介質(zhì)中，導(dǎo)電率是一張量。這時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度E與電流密度j之間的關(guān)系由下式給出： 其中等為張量導(dǎo)電率的元素。由上式可見(jiàn)，j與

15、E的方向不在相同，但磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向總與J的方向垂直，由此導(dǎo)致電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不在與磁場(chǎng)方向垂直。這時(shí)，水平電磁場(chǎng)分量之間關(guān)系變?yōu)橛上率矫枋?寫(xiě)成矩陣形式為： 其中【Z】稱(chēng)為張量阻抗。2） 引入張量阻抗的原因：迄今為止，討論過(guò)的介質(zhì)都是一維的，即介質(zhì)的電性只在一個(gè)方向有變化，具體地說(shuō)只沿垂向方向有變化，而沿水平方向是均勻的。但實(shí)際的地質(zhì)體，一般來(lái)說(shuō)，電性可能沿兩個(gè)方向或三個(gè)方向都有變化。我們把電性在兩個(gè)方向都變化的地質(zhì)體稱(chēng)為二維介質(zhì)。把電性在三個(gè)方向都變化的地質(zhì)體稱(chēng)為三維介質(zhì)。對(duì)二維介質(zhì)，通常認(rèn)為在垂向和一個(gè)水平方向電性發(fā)生變化，而另一個(gè)水平方向電性不變化。把這個(gè)電性不變化的方向稱(chēng)為二維介質(zhì)的走向

16、方向。在直角坐標(biāo)中，一般z表示垂向方向，x表示走向方向（對(duì)二維介質(zhì)）。這就是說(shuō)，對(duì)二維介質(zhì)，在z和y方向電性發(fā)生變化。對(duì)三維介質(zhì)，在z、x和y三個(gè)方向電性都發(fā)生變化。在非一維情況下，標(biāo)量阻抗已不再適用，將要引入張量阻抗的概念。3） 推導(dǎo)二維介質(zhì)任意坐標(biāo)系下各張量阻抗的表達(dá)式設(shè)以x,y,z表示任意方位直角坐標(biāo)系中三個(gè)坐標(biāo)軸的方向，它與地質(zhì)體走向x1,y1,z1之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：z和z1重合都鉛垂向下，水平坐標(biāo)軸x,y相對(duì)x1,y1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了角，則旋轉(zhuǎn)后坐標(biāo)系中的電磁場(chǎng)分量可用原電磁場(chǎng)分量表示成： （1）上式可以寫(xiě)成矩陣形式為： （2）當(dāng)然對(duì)于磁場(chǎng)強(qiáng)度也有： 其中【v】稱(chēng)旋轉(zhuǎn)矩陣，由上兩式可得到

17、： (4)由于【v】是正交矩陣，故有： 因此可有： （3）把帶入（2）式中得： 在把（4）的下半式帶入上式得： 將的值帶入上式得到： 其中： 注意：上式中的為坐標(biāo)系與走向一致時(shí)的阻抗，為任意方向時(shí)的阻抗，上式給出了兩種坐標(biāo)系中阻抗的轉(zhuǎn)換關(guān)系。3） 傾子：在三維模型大地電磁場(chǎng)場(chǎng)分量有這樣一個(gè)關(guān)系 4） 傾子的意義：聯(lián)系垂直磁場(chǎng)與水平磁場(chǎng)之間的復(fù)系數(shù)線性關(guān)系。10、 地表有低阻層或高祖層覆蓋，對(duì)勘探目標(biāo)有何影響？分別用大地電磁一維和二維模型舉例說(shuō)明（需要進(jìn)行數(shù)值模擬） 由以下四個(gè)模型可以進(jìn)行對(duì)比看出：低阻覆蓋和高阻覆蓋比較成圖時(shí)低阻覆蓋較好，能比較準(zhǔn)確的描繪出地下異常的位置。高阻時(shí)，根據(jù)圖可以看出

18、，可能由于屏蔽效應(yīng)，所以地下低阻體呈現(xiàn)的并不是很好。特別根據(jù)二維正演可以發(fā)現(xiàn)，高阻覆蓋時(shí)出現(xiàn)了一點(diǎn)點(diǎn)假值。而由于低阻覆蓋，電流分散，所以地下低阻體呈現(xiàn)的范圍較大。一維模型：二維模型：低阻覆蓋：高阻覆蓋：11、 談?wù)勲姶欧ǖ陌l(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，你對(duì)電磁法的認(rèn)識(shí)及對(duì)該課程的學(xué)習(xí)心得和建議發(fā)展現(xiàn)狀： 近20多年來(lái)，為了適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)發(fā)展的需要，各種電磁技術(shù)的研究和應(yīng)用都得到前所未有的高速發(fā)展，新的技術(shù)不斷出現(xiàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在我國(guó)正在研究和應(yīng)用的地球電磁技術(shù)有近20種，如大地電磁（包括MT、CEMAP等）、可控源音頻大地電磁（CSAMT）、瞬變電磁（TEM）、電阻率成像（DC）、激發(fā)極化（IP/SIP）、探地雷達(dá)（GPR）、核磁（NMR）、地磁測(cè)深（GDS）、磁剖面（MV）、自然電位（SP）、井間、井地電磁（LOGGING）、網(wǎng)式電磁（NET-WORK_MT）等等。世界上已有的或者新發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，我國(guó)幾乎都在進(jìn)行研究并投入應(yīng)用。我國(guó)所進(jìn)行的電磁法勘探工作量是世界上最大的，僅以油氣電磁勘探為例，每年的工作量比世界上其他所有國(guó)家工作量之和還要大很多。在解釋技術(shù)方面 ,一維反演和二維電阻率成像是較成熟、 實(shí)用的方法 ,仍是目前的主要常用解釋手段。二維