電法勘探感應(yīng)類(lèi)

電法勘探感應(yīng)類(lèi)第1頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一電法勘探－感應(yīng)類(lèi)第一節(jié)電磁感應(yīng)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(cè)深法第四節(jié)瞬變電磁法第五節(jié)航空電磁法第2頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一定義：

電磁法也叫電磁感應(yīng)法，是以地殼中巖、礦石的導(dǎo)電性ρ與導(dǎo)磁性μ差異為物理基礎(chǔ)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理觀測(cè)和研究電磁場(chǎng)在空間與時(shí)間上的分布規(guī)律，從而尋找地下良導(dǎo)電礦體或解決其他地質(zhì)問(wèn)題的一組電法勘探方法。分類(lèi)：（理論基礎(chǔ)和野外方法基本相同，地質(zhì)效果各有特點(diǎn)。）1）頻率域電磁法：利用多種頻率的連續(xù)諧變電磁場(chǎng)；2）時(shí)間域電磁法：利用不同形式的周期性脈沖電磁場(chǎng)；頻率范圍：1Hz-100kHz第一節(jié)電磁感應(yīng)法理論基礎(chǔ)第3頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)電磁感應(yīng)法理論基礎(chǔ)一、頻率域和時(shí)間域電磁場(chǎng)的基本特點(diǎn)１．頻率域電磁場(chǎng)的基本特點(diǎn)利用交流發(fā)射裝置，在地下和空氣中建立諧變電磁場(chǎng)，激發(fā)方式有接地式和非接地式（感應(yīng)式）兩種。在頻率域中，常用的諧變場(chǎng)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，如其中φH，和φE為初始相位。

接地方式是用Ａ，Ｂ兩個(gè)電極將交流電送入地下，地下分散的電流和Ａ，Ｂ導(dǎo)線中的電流共同在其周?chē)a(chǎn)生一次電場(chǎng)和磁場(chǎng)，由于供電導(dǎo)線和大地具有電阻和電感，供入地下的一次電流場(chǎng)在相位上與電源相位發(fā)生位移。如果地下介質(zhì)不均勻，在良導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)；流入地下的電流線穿過(guò)電阻率界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生積累電荷，這兩種異常源都為開(kāi)展物理探測(cè)提供了物理基礎(chǔ)。(嚴(yán)格講，還有超低頻率時(shí)產(chǎn)生激發(fā)極化場(chǎng)和超高頻率時(shí)產(chǎn)生的位移電流場(chǎng)，太小忽略。)第4頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

非接地方式（感應(yīng)方式）是在地表敷設(shè)不接地線圈－－磁偶極子，在線圈周?chē)a(chǎn)生交變一次電磁場(chǎng)，它能激發(fā)地下二次電磁場(chǎng)。地下二次電磁場(chǎng)的頻率與激發(fā)場(chǎng)的頻率相同，但相位發(fā)生位移。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?？傠妶?chǎng)（或磁場(chǎng)）矢量端點(diǎn)隨時(shí)間變化的軌跡為橢圓，因此叫橢圓極化場(chǎng)。第5頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一２.時(shí)間域電磁場(chǎng)的基本特點(diǎn)

時(shí)間域電磁場(chǎng)，是指那些在階躍變化電流作用下，地下產(chǎn)生的過(guò)渡過(guò)程的感應(yīng)電磁場(chǎng)，也叫瞬變場(chǎng)。因?yàn)檫@一過(guò)渡過(guò)程的電磁場(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)大變化電磁場(chǎng)作用下，良導(dǎo)介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生渦流場(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。描述瞬變電磁場(chǎng)的基本參數(shù)是時(shí)間，這個(gè)時(shí)間依賴于巖石的導(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）；而良導(dǎo)地層中，這一過(guò)程變得緩慢。由此可見(jiàn)，研究瞬變電磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律，可以探測(cè)具有不同導(dǎo)電性的地層分布。也可以發(fā)現(xiàn)地下賦存的較大良導(dǎo)體。瞬變電磁場(chǎng)的激發(fā)源即一次磁場(chǎng)，是通過(guò)兩種途徑傳播到觀測(cè)點(diǎn)的。第一種途徑是電磁能量經(jīng)過(guò)空氣瞬時(shí)傳播到觀測(cè)點(diǎn)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(jìn)的或由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的）。隨著時(shí)間的推移，這兩種場(chǎng)疊加在一起，即形成瞬變電磁場(chǎng)。在晚期第一種場(chǎng)實(shí)際上衰減殆盡，第二種場(chǎng)則占優(yōu)勢(shì)。第一節(jié)電磁感應(yīng)法理論基礎(chǔ)第6頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第二節(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(gè)矩形回線（0.5km×0.3km或1km×0.5km）作為一次諧變磁場(chǎng)的發(fā)射源，固定不動(dòng)，然后在回線內(nèi)、外布置的測(cè)線上逐點(diǎn)進(jìn)行磁場(chǎng)觀測(cè)的一種電磁剖面法。一般一個(gè)頻率沿測(cè)線形成一條電磁剖面。在不接地回線法中根據(jù)觀測(cè)參數(shù)的不同，又有實(shí)、虛分量法、振幅－相位法和振幅比相位差法等多種方法?；鼐€場(chǎng)源優(yōu)點(diǎn)：在異常中不包含傳導(dǎo)電流場(chǎng)，較便于利用頻率特性研究異常性質(zhì)；缺點(diǎn)：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(jiǎn)稱T；接收線圈，receiver，簡(jiǎn)稱R第7頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第8頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）實(shí)、虛分量法實(shí)、虛分量法按接收線圈所處方位的不同，可沿測(cè)線逐點(diǎn)觀測(cè)交變磁場(chǎng)的垂直分量或沿剖面方向的水平分量。即可觀測(cè)這些分量的實(shí)部和虛部，也可觀測(cè)它們的振幅和相位。剖面法野外觀測(cè)要點(diǎn)：

主要由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分組成。（1）發(fā)射機(jī)是由固定頻率的交流發(fā)電機(jī)或信號(hào)發(fā)生器以諧振形式向回線饋送電流。（2）接收機(jī)則因視觀測(cè)參數(shù)的不同而有很大差別。當(dāng)只觀測(cè)振幅時(shí)，由接收線圈、選頻放大和指示器組成；當(dāng)觀測(cè)實(shí)、虛分量時(shí)，尚需增加移相器和參考線。第9頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一實(shí)例：廣東某磁鐵礦區(qū)回線法觀測(cè)結(jié)果工作時(shí)選用500m×200m的矩形回線?；鼐€內(nèi)中心測(cè)線上的垂直分量振幅和水平虛分量觀測(cè)結(jié)果第10頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）振幅比－相位差法指觀測(cè)相鄰兩點(diǎn)磁場(chǎng)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(cè)法）。工作中通常保持兩接收線圈水平，即觀測(cè)磁場(chǎng)垂直分量的振幅比和相位差。如果將第n個(gè)測(cè)點(diǎn)的磁場(chǎng)（諧變場(chǎng)）垂直分量記為：式中~號(hào)表示磁場(chǎng)為復(fù)量，不帶~號(hào)的H為振幅，φ為相位，則相鄰兩點(diǎn)磁場(chǎng)垂直分量的比為：

在普查工作中或當(dāng)?shù)V體產(chǎn)狀較陡時(shí)，常將測(cè)線延伸到回線以外進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果，振幅比－相位差法的最佳線框距約為二倍目標(biāo)體埋深。第11頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一異常特點(diǎn)：（1）當(dāng)工作頻率較低時(shí)（220Hz及660Hz），異常主要反映導(dǎo)電性較好的黃鐵鉛鋅礦體（16號(hào)點(diǎn)附近的異常），干擾背景較低。（2）當(dāng)工作頻率為1125Hz時(shí)，在導(dǎo)電性較差的鉛鋅礦上（13號(hào)點(diǎn)）開(kāi)始出現(xiàn)異常。（3）隨著工作頻率的增高，淺部覆蓋層干擾異常疊加到有用異常上，形成復(fù)合異常，其幅度隨頻率增高而增大。實(shí)例：廣西某鉛鋅礦振幅比－相位差法野外結(jié)果第12頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.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(shí)也采用A、B接地裝置。）這些方法的基本特點(diǎn)是：裝置輕便，使用靈活，工作效率高；可選擇與多種有較強(qiáng)耦合關(guān)系的發(fā)射方式，從而提高探測(cè)能力；但勘探深度較淺。幾個(gè)概念：1)工作裝置或觀測(cè)系統(tǒng)——指發(fā)、收線框間的空間相互位置關(guān)系。2)動(dòng)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(shí)移動(dòng)逐點(diǎn)觀測(cè)的裝置。3)同線裝置——指發(fā)、收線框在同一條測(cè)線上工作的裝置。4)旁線裝置——指收、發(fā)線框分別在兩條測(cè)線同號(hào)點(diǎn)上工作的裝置。5)定源式工作裝置——發(fā)射線框在測(cè)線外某一點(diǎn)上固定不動(dòng)，而接收線框在測(cè)線上逐點(diǎn)移動(dòng)的裝置。6)垂直線框裝置——用直立線框作場(chǎng)源的裝置。7)水平線框裝置——用水平框作場(chǎng)源的裝置。作如下規(guī)定：X指測(cè)線方向，Y指垂直于測(cè)線的水平方向，Z指鉛垂方向。如旁線XZ裝置，前一個(gè)字母表示發(fā)射磁矩指向X方向，后一個(gè)字母Z表示接收線框法指向Z方向，即接收磁場(chǎng)的垂直分量。觀測(cè)值的記錄點(diǎn)定為發(fā)射和接收的中心處。第二節(jié)頻率電磁剖面法第13頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

在實(shí)際工作中，發(fā)射磁距可指向X、Y、Z三個(gè)方向，接收線框也可接收X、Y、Z三個(gè)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)。第14頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一實(shí)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第15頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)頻率電磁測(cè)深法概念：

頻率電磁測(cè)深法____通過(guò)改變頻率達(dá)到了解地表以下介質(zhì)空間分布的一類(lèi)電磁方法?？煞譃殡娕荚础⒋排荚春吞烊粓?chǎng)源三種方法。

頻率電磁測(cè)深法與直流電阻率測(cè)深法主要區(qū)別____１）頻率電磁測(cè)深是通過(guò)改變頻率的方法來(lái)控制探測(cè)深度，而直流電測(cè)深是通過(guò)增大供電電極距ＡＢ的方法控制探測(cè)深度，前者較后者輕松；２）勘探深度很大，等值現(xiàn)象作用范圍窄。第16頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一電磁波傳播原理：在電偶源頻率測(cè)深法中，地表電偶極源產(chǎn)生的電磁場(chǎng)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?yàn)轭l率測(cè)深用的是長(zhǎng)波和超長(zhǎng)波，故向上傳播的天波不會(huì)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(gè)近于水平的波陣面，進(jìn)而形成垂直向下傳播的水平極化面波（S*波）。第17頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一“趨膚深度”____一般認(rèn)為地下電磁場(chǎng)振幅衰減為地表強(qiáng)度的ｅ倍時(shí)的深度，也稱電磁波穿透深度，上式δ就稱為趨膚深度。“卡尼亞電阻率”____用互相垂直的電場(chǎng)水平分量和磁場(chǎng)水平分量計(jì)算的視電阻率。即第18頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)瞬變電磁法0：基本原理瞬變電磁法測(cè)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(guò)程可以劃分為發(fā)射、電磁感應(yīng)和接收三部分。根據(jù)電磁感應(yīng)理論，發(fā)射回線中穩(wěn)定電流突然變化必將在其周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)稱為一次磁場(chǎng)。一次磁場(chǎng)在周?chē)鷤鞑ミ^(guò)程中，如遇到地下良導(dǎo)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(chǎng)），當(dāng)發(fā)射回線中的穩(wěn)定電流突然切斷后，一次場(chǎng)消失，但渦流不回立即消失，由于渦流為時(shí)變電流，在其衰減的過(guò)程中，產(chǎn)生磁場(chǎng)并向地下傳播，此磁場(chǎng)又在其周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng)……，于是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，渦流逐漸向下擴(kuò)展。。由于良導(dǎo)電礦體內(nèi)感應(yīng)電流的熱損耗，二次磁場(chǎng)大致按指數(shù)規(guī)律隨時(shí)間衰減，形成的瞬變磁場(chǎng)。二次磁場(chǎng)主要來(lái)源于良導(dǎo)電礦體內(nèi)的感應(yīng)電流，因此它包含著與礦體有關(guān)的地質(zhì)信息。第19頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第20頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1、劃分地層結(jié)構(gòu)與隱伏構(gòu)造

應(yīng)用實(shí)例在4號(hào)點(diǎn)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(qiáng)風(fēng)化白云巖，12.9～15.8米斷層破碎帶，15.8～26.3米中風(fēng)化白云巖。

第21頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2、界定地下水位在點(diǎn)號(hào)530、550、570處進(jìn)行了鉆孔驗(yàn)證地下水位線大約在125米深度處。

第22頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3、探測(cè)地下金屬礦藏經(jīng)鉆探驗(yàn)證：圖中紅色區(qū)域?yàn)楦咂肺汇U鋅礦。第23頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一在3#點(diǎn)處經(jīng)某防化兵團(tuán)負(fù)責(zé)人證實(shí)，探測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況相符。

4、探測(cè)戰(zhàn)爭(zhēng)年代遺留的炮彈

第24頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第五節(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(lái)的一種空中測(cè)量的電磁法系統(tǒng)，1950年在加拿大開(kāi)始生產(chǎn)飛行，目前國(guó)外已經(jīng)發(fā)展到幾十種類(lèi)型，1980年以后，我國(guó)研制的航電系統(tǒng)有兩種：HDY-2,M-1。對(duì)飛機(jī)要求：能適于低空飛行的輕型固定翼飛機(jī)或直升機(jī)，前者優(yōu)點(diǎn)速度快、飛行時(shí)間長(zhǎng)、成本低，缺點(diǎn)不易在山區(qū)工作；后者與前者正好相反。方法原理：1.硬架系統(tǒng)介紹2.頻率域航電系統(tǒng)介紹；3.時(shí)間域航電系統(tǒng)介紹；應(yīng)用范圍：大范圍普查找礦或地質(zhì)填圖。頻率范圍：中低頻nHz~n×1000Hz第25頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第26頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期一航空電磁法硬架介紹1）硬架系統(tǒng)：發(fā)射、接收線圈分別安裝在同一“剛性”硬架上，如圖所示,圖（a)的收、發(fā)線圈安裝在一個(gè)大吊艙內(nèi)，線圈距9m,直升飛機(jī)飛行高度約50m，吊艙高度約25m。收、發(fā)線圈可以直立共軸（b）、直立共面(c)、正交等幾種方式。

硬架系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是：由于收-發(fā)