電法勘探-感應類課件

電法勘探－感應類應用地球物理概論電法勘探－感應類第一節(jié)電磁感應法理論基礎(chǔ)第二節(jié)頻率域電磁剖面法第三節(jié)頻率域電磁測深法第四節(jié)瞬變電磁法第五節(jié)航空電磁法定義：

電磁法也叫電磁感應法，是以地殼中巖、礦石的導電性ρ與導磁性μ差異為物理基礎(chǔ)，根據(jù)電磁感應原理觀測和研究電磁場在空間與時間上的分布規(guī)律，從而尋找地下良導電礦體或解決其他地質(zhì)問題的一組電法勘探方法。分類：（理論基礎(chǔ)和野外方法基本相同，地質(zhì)效果各有特點。）1）頻率域電磁法：利用多種頻率的連續(xù)諧變電磁場；2）時間域電磁法：利用不同形式的周期性脈沖電磁場；頻率范圍：1Hz-100kHz第一節(jié)電磁感應法理論基礎(chǔ)

非接地方式（感應方式）是在地表敷設(shè)不接地線圈－－磁偶極子，在線圈周圍產(chǎn)生交變一次電磁場，它能激發(fā)地下二次電磁場。地下二次電磁場的頻率與激發(fā)場的頻率相同，但相位發(fā)生位移。由于一次場和二次場在觀測點上的空間取向不同，所以這兩種場的合成結(jié)果必然形成橢圓?？傠妶觯ɑ虼艌觯┦噶慷它c隨時間變化的軌跡為橢圓，因此叫橢圓極化場。２.時間域電磁場的基本特點

時間域電磁場，是指那些在階躍變化電流作用下，地下產(chǎn)生的過渡過程的感應電磁場，也叫瞬變場。因為這一過渡過程的電磁場具有瞬時變化的特點，故取名為瞬變場。與諧變場情況一樣，其激發(fā)方式也有接地式和感應式兩種。在階躍電流（通電或斷電）的強大變化電磁場作用下，良導介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生渦流場，其結(jié)構(gòu)和頻譜在時間與空間上均連續(xù)地發(fā)生變化。描述瞬變電磁場的基本參數(shù)是時間，這個時間依賴于巖石的導電性和收－發(fā)距。在近區(qū)的高阻巖石中，瞬變場的建立和消失很快（幾十到幾百毫秒）；而良導地層中，這一過程變得緩慢。由此可見，研究瞬變電磁場隨時間的變化規(guī)律，可以探測具有不同導電性的地層分布。也可以發(fā)現(xiàn)地下賦存的較大良導體。瞬變電磁場的激發(fā)源即一次磁場，是通過兩種途徑傳播到觀測點的。第一種途徑是電磁能量經(jīng)過空氣瞬時傳播到觀測點處。第二種途徑是，由發(fā)射裝置直接將電磁能量傳入地中（從接地電極流進的或由電磁感應產(chǎn)生的）。隨著時間的推移，這兩種場疊加在一起，即形成瞬變電磁場。在晚期第一種場實際上衰減殆盡，第二種場則占優(yōu)勢。第一節(jié)電磁感應法理論基礎(chǔ)第二節(jié)頻率電磁剖面法在頻率域電磁剖面法中，常用的方法有不接地回線法和電磁偶極剖面法。1.不接地回線法不接地回線法是用鋪在地面上的一個矩形回線（0.5km×0.3km或1km×0.5km）作為一次諧變磁場的發(fā)射源，固定不動，然后在回線內(nèi)、外布置的測線上逐點進行磁場觀測的一種電磁剖面法。一般一個頻率沿測線形成一條電磁剖面。在不接地回線法中根據(jù)觀測參數(shù)的不同，又有實、虛分量法、振幅－相位法和振幅比相位差法等多種方法?；鼐€場源優(yōu)點：在異常中不包含傳導電流場，較便于利用頻率特性研究異常性質(zhì)；缺點：布置回線麻煩，有效工作面積小，故一般用于詳查工作。發(fā)射線圈，Transmiter，簡稱T；接收線圈，receiver，簡稱R1）實、虛分量法實、虛分量法按接收線圈所處方位的不同，可沿測線逐點觀測交變磁場的垂直分量或沿剖面方向的水平分量。即可觀測這些分量的實部和虛部，也可觀測它們的振幅和相位。剖面法野外觀測要點：

主要由發(fā)射機和接收機兩部分組成。（1）發(fā)射機是由固定頻率的交流發(fā)電機或信號發(fā)生器以諧振形式向回線饋送電流。（2）接收機則因視觀測參數(shù)的不同而有很大差別。當只觀測振幅時，由接收線圈、選頻放大和指示器組成；當觀測實、虛分量時，尚需增加移相器和參考線。實例：廣東某磁鐵礦區(qū)回線法觀測結(jié)果工作時選用500m×200m的矩形回線?；鼐€內(nèi)中心測線上的垂直分量振幅和水平虛分量觀測結(jié)果2）振幅比－相位差法指觀測相鄰兩點磁場振幅比及相位差的一種電磁剖面法，亦稱雙框法或土拉姆法（或者叫梯度觀測法）。工作中通常保持兩接收線圈水平，即觀測磁場垂直分量的振幅比和相位差。如果將第n個測點的磁場（諧變場）垂直分量記為：式中~號表示磁場為復量，不帶~號的H為振幅，φ為相位，則相鄰兩點磁場垂直分量的比為：

在普查工作中或當?shù)V體產(chǎn)狀較陡時，常將測線延伸到回線以外進行觀測。根據(jù)模型實驗結(jié)果，振幅比－相位差法的最佳線框距約為二倍目標體埋深。2.電磁偶極剖面法電磁偶極剖面法的供電和接收裝置多半采用小型多匝線框。（有時也采用A、B接地裝置。）這些方法的基本特點是：裝置輕便，使用靈活，工作效率高；可選擇與多種有較強耦合關(guān)系的發(fā)射方式，從而提高探測能力；但勘探深度較淺。幾個概念：1)工作裝置或觀測系統(tǒng)——指發(fā)、收線框間的空間相互位置關(guān)系。2)動源式工作裝置——指發(fā)射和接收線框保持一定距離（收－發(fā)距）同時移動逐點觀測的裝置。3)同線裝置——指發(fā)、收線框在同一條測線上工作的裝置。4)旁線裝置——指收、發(fā)線框分別在兩條測線同號點上工作的裝置。5)定源式工作裝置——發(fā)射線框在測線外某一點上固定不動，而接收線框在測線上逐點移動的裝置。6)垂直線框裝置——用直立線框作場源的裝置。7)水平線框裝置——用水平框作場源的裝置。作如下規(guī)定：X指測線方向，Y指垂直于測線的水平方向，Z指鉛垂方向。如旁線XZ裝置，前一個字母表示發(fā)射磁矩指向X方向，后一個字母Z表示接收線框法指向Z方向，即接收磁場的垂直分量。觀測值的記錄點定為發(fā)射和接收的中心處。第二節(jié)頻率電磁剖面法

在實際工作中，發(fā)射磁距可指向X、Y、Z三個方向，接收線框也可接收X、Y、Z三個分量。故同線和旁線裝置分別有九種組合方式。如同線XZ與同線ZX裝置。野外常用的裝置主要有：同線ZZ（水平共面）、旁線XZ及定源垂直、水平線框裝置。在航空電磁法中常用旁線XX（直立共面）、同線XX（直立共軸）和同線ZX（正交）系統(tǒng)。實例：湖北某矽卡巖黃鐵礦床圍巖電阻率：100。m礦石電阻率：1～10。m覆蓋層電阻率：20～40。m工作裝置：垂直線框，水平線框，旁線XZ頻率：400Hz1200Hz3600Hz電磁波傳播原理：

在電偶源頻率測深法中，地表電偶極源產(chǎn)生的電磁場均向四面八方傳播（圖2-4-17），其傳播路徑可分為天波、地面波（S0）和地表波（S1）。因為頻率測深用的是長波和超長波，故向上傳播的天波不會被電離層反射回地面，因此不必考慮它。由于地面波和地表波的波程差別，便在地面附近形成一個近于水平的波陣面，進而形成垂直向下傳播的水平極化面波（S*波）。“趨膚深度”____一般認為地下電磁場振幅衰減為地表強度的ｅ倍時的深度，也稱電磁波穿透深度，上式δ就稱為趨膚深度?！翱醽嗠娮杪省盻___用互相垂直的電場水平分量和磁場水平分量計算的視電阻率。即第四節(jié)瞬變電磁法0：基本原理瞬變電磁法測量裝置由發(fā)射回線和接收回線兩部分組成。瞬變電磁法工作過程可以劃分為發(fā)射、電磁感應和接收三部分。根據(jù)電磁感應理論，發(fā)射回線中穩(wěn)定電流突然變化必將在其周圍產(chǎn)生磁場，該磁場稱為一次磁場。一次磁場在周圍傳播過程中，如遇到地下良導電的地質(zhì)體，將在其內(nèi)部激發(fā)感生電流或渦流（二次電流場），當發(fā)射回線中的穩(wěn)定電流突然切斷后，一次場消失，但渦流不回立即消失，由于渦流為時變電流，在其衰減的過程中，產(chǎn)生磁場并向地下傳播，此磁場又在其周圍產(chǎn)生電場……，于是隨著時間的延長，渦流逐漸向下擴展。。由于良導電礦體內(nèi)感應電流的熱損耗，二次磁場大致按指數(shù)規(guī)律隨時間衰減，形成的瞬變磁場。二次磁場主要來源于良導電礦體內(nèi)的感應電流，因此它包含著與礦體有關(guān)的地質(zhì)信息。1、劃分地層結(jié)構(gòu)與隱伏構(gòu)造

應用實例在4號點鉆探結(jié)果：0～1.7米耕植土，1.7～3.0米含碎石粘土，3.0～12.9米強風化白云巖，12.9～15.8米斷層破碎帶，15.8～26.3米中風化白云巖。

2、界定地下水位在點號530、550、570處進行了鉆孔驗證地下水位線大約在125米深度處。

3、探測地下金屬礦藏經(jīng)鉆探驗證：圖中紅色區(qū)域為高品位鉛鋅礦。第五節(jié)航空電磁法航空電磁法是在地面電磁法原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種空中測量的電磁法系統(tǒng)，1950年在加拿大開始生產(chǎn)飛行，目前國外已經(jīng)發(fā)展到幾十種類型，1980年以后，我國研制的航電系統(tǒng)有兩種：HD