电法勘探

高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法，其原理与普通电阻率法相同，所不同的是在观测中设置了高密度的观测点，是一种阵列勘探方法。野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。当测量结果送入微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种物理解释的结果。显然，高密度电阻率勘探技术的运用与发展，使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。

高密度电阻率法是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和电测仪便可实现数据的快速和自动采集。当测量结果传送至电脑后，对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种物理解释的结果。相对于常规电阻率法而言，它具有以下特点：

1、电极布设是一次完成的，这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰，而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。

2、能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量，因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。

3、野外数据采集实现了自动化或半自动化，不仅采集速度快（大约每一测点需2～5s），而且避免了由于手工操作所出现的错误。

4、可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态，脱机处理后还可以自动绘制和打印各种成果图件。

5、与传统的电阻率法相比，成本低、效率高、信息丰富、解释方便、勘探能力显著提高。

在电法勘探中，当电极排列向大地供入或切断电流的瞬间，在测量电极之间总能观测到随时间缓慢变化的附加电场，称为激发极化效应。

激发极化法（或激电法）就是以岩、矿石激发极化效应的差异为基础来解决地质问题的一类勘探方法。在实际地质应用方面，初期的激电法主要用于勘查硫化金属矿床，后来发展到诸多领域，如氧化矿床、非金属矿床、工程地质问题等。近年来，激电法找水效果十分显著，被誉为“找水新法”。

地壳是由不同的岩石、矿体和各种地质构造所组成，它们具有不同的导电性、导磁性、介电性和电化学性质。根据这些性质及其空间分布规律和时间特性，人们可以推断矿体或地质构造的赋存状态（形状、大小、位置、产状和埋藏深度）和物性参数等，从而达到勘探的目的。电法勘探具有利用物性参数多，场源、装置形式多，观测内容或测量要素多及应用范围广等特点。电法勘探利用岩石、矿石的物理参数，主要有电阻率（ρ）、导磁率（μ）、极化特性（人工体极化率η和面极化系数λ、自然极化的电位跃变Δε）和介电常数（ε）。

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）；按观测空间可分为航空电法、地面电法、地下电法；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 ； 按观测内容可分为纯异常场法、总合场法等。中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。

可控源音频大地电磁法是在大地电磁法（MT）和音频大地电磁法（AMT）基础上发展起来的一种可控源频率测深方法。CSAMT采用可控制人工场源，测量由电偶极源传送到地下的电磁场分量，两个电极电源的距离为1～2km，测量是在距离场源5～10km以外的范围进行，此时场源可以近似为一个平面波。

CSAMT法一出现就展示了比较好的应用前景，尤其是作为普通电阻率法和激发极化法的补充，可以解决深层的地质问题，如在寻找隐伏金属矿、油气构造勘查、推覆体或火山岩下找煤、地热勘查和水文工程地质勘查等方面，均取得了良好的地质效果。

瞬变电磁法是利用不接地或接地线源向地下发送一次场，在一次场的间歇期间，测量由地质体产生的感应电磁场随时间的变化。根据二次场的衰减曲线特征，就可以判断地下不同深度地质体的电性特征及规模大小等。

由于该方法是观测纯二次场，消除了由一次场所产生的装置偶合噪音，具有体积效应小、横向分辨率高、探测深度深、对低阻反映灵敏、与探测地质体有最佳偶合、受旁侧地质体影响小等优点。 2100433B

电法勘探仪器一般由场源和接收测量两大部分构成。场源多数是人工建立的，由仪器的供电部分或发送部分产生，少数是用天然场。由于电法勘探的探测方法及分支方法多达数十种，因此，电法仪器的名称及种类也很多。分类上一直没有统一的准则，根据仪器所采用的测量技术及工作程式，可将电法仪器归为直流电法仪、频率域电法仪及时间域电法仪3大类。

电法勘探仪器直流电法仪

主要包括用于直流电阻率法，直流充电法和自然电场法的仪器。为了在地下建立起足够强的电流场，直流电法仪的供电部分常采用干电池组或带整流、滤波部件的交流发电机电源装置，通过电缆送至相应的接地供电电极，将电流供入大地。利用天然场源的自然电场法仅需测两测量电极间的电位差(ΔUMN)，其他方法都要求所使用的仪器既能测ΔUMN，又能测供电电流I的大小。为减少测量误差,一般是用测ΔUMN的同一电位差仪测量串接在供电回路中的取样电阻上的电压降的方法求出电流I 的数值。因此，直流电法仪的测量部分,本质上就是一种直流电位差测量仪。不过,在仪器部件的构成方面，比一般的电位差仪多了一个极化补偿器。这部分的作用是产生连续可变的某一直流电压，并将它串接在测量回路中，以补偿未向大地供电前测量电极间存在的电位差（极差）。直流电法仪现时采用的多为灵敏度较高（μV级），输入电阻较高 (101～103MΩ),能自动跟踪极差变化的高性能直流数字式电压表。作为直流电法仪的测量传感器主要有金属（铜、不锈钢）电极和不极化电极两种。

电法勘探仪器频率域电法仪

包括用于频率域电磁法（包括地质雷达）和频率域（频谱）激电法的各种仪器。这类仪器之所以冠以“频率域”之称，主要是由于这类仪器的发送器能提供不同频率的谐变电磁场源，同时，测量部分所测量的是大地在这类谐变电磁场作用下所产生的各种电磁响应或电化学响应的频谱物性。频率域电法仪使用的工作频率范围很宽，为10-3～108赫兹。由于探测任务及选用的方法不同，具体使用的工作频率范围也有不同。常用的有4个范围：超低频段──数赫兹以下,最低可达10-4赫兹,主要用于大地电磁法MT；低频(或音频)段──10～104赫兹,用于多种常规电磁法;甚低频(VLF)段──104～3×104赫兹；射频段──106～108赫兹,主要用于电波法和地质雷达。

这类仪器的发送器主要由多频正弦波发生器，功率放大器及输出装置组成。当需要建立传导电流场时，发送器的输出装置同接地供电电极连接。若要以感应方式建立交变电磁场，发送器的输出就应同发送线圈（或回线）连接。为了尽可能多地得到大地电磁（电化学）响应的各种信息，频率域电磁法和激电法要求相应的仪器能观测多种电磁或电化学响应的要素，例如：空间不同方向的电磁分量的振幅谱(EX，EY，HX，HY，HZ与频率f的关系)和相位谱(嗘EX,嗘EY,嗘HX,嗘HY,嗘EZ与f 的关系)；或它们的实分量谱和虚分量谱；电磁场椭圆极化的各要素；电磁场各空间分量和时间分量间的相互关系等。尽管要测的参数既有标量，又有矢量和张量，有的要进行多道测量，但仪器的接收测量部分都具有大致相同的基本工作模式或结构组成，即测量传感器（测量电极，感应线圈或其他交变磁场传感器）把待测的物理量转变成电压, 然后将它送至测量放大部分进行频谱分析，以获得所需的各种参数的频谱。最后，将这些数据以不同的方式显示或记录下来,或者存入存储器,待计算机对这些数据进行各种解释和处理。为了对被测信号进行频谱分析，在采用人工场源进行工作时，都以发送电流为参考基准。发送和接收间的同步方式有有线同步、无线同步和石英钟同步 3种。而当采用天然场源进行工作时，常用一个或数个远参考站同步方式（例如大地电磁法MT所用）或以电磁场某一分量作为参考基准(甚低频 VLF法所用)。频率域电法仪的数据显示，记录或存储方式分别有模拟量显示、数字量显示、监示器监测、磁带记录、磁盘存储、半导体固态存储、打印机输出等。

电法勘探仪器时间域电法仪

包括用于时间域激电法和时间域电磁法（或称瞬变电磁法）的各种仪器。这类仪器的工作程序大抵如下:发送器将其产生的各种时变函数信号,即各种时变波形的电流，通过供电电极或者线圈去激发大地或准备研究的目的物。仪器的接收测量部分在一次场不存在时，即发送电流停止工作的时段内，将测量电极或感应线圈，及其他类似的磁场传感器所接收到的大地或目的物的瞬变响应（常以衰变电压的形式出现）传送至宽频带测量放大器进行放大和处理，最后显示、记录或者存入存储器。时间域电法仪是采用分时、顺序方式进行工作的，即激发时，不进行测量，停止激发时，测量工作开始，直至下一次激发到来之前为止，并如此循环工作。瞬变电磁仪所使用的时变电流的重复频率通常为数赫兹至数十赫兹。测量所占用的时间间隔为数毫秒至数百毫秒。时间域激电仪所使用的时变电流的重复周期常为数秒至数十秒。时间域电法仪对瞬变（衰变）响应的测试和记录并不是连续的，而是按照一定的时间间隔进行离散采样。一般，激电仪的采样间隔较宽，采样的数目较少，并且起始采样的时间亦较晚。而瞬变电磁仪则不同,它的起始采样时间很早（约n×101微秒）,采集的样品数目较多（可达数十个），采样的时间间隔也较窄。仪器工作时所用的同步方式多为石英钟同步。当对测量精度要求不很高时，也可用发送电流停止工作时的脉冲信号进行同步。

与频率域电法仪相比，时间域电法仪对测量技术的要求更高，更复杂。这主要反映在：要求整个测试系统具备有高精度、高稳定度的时间基准；要求在数毫秒的时间范围内,不失真地放大幅度变化范围为105～106倍的电信号；在宽带放大的前提下提取强噪声背景下的微弱信号；发送器瞬时最大发送电流需达数十安培至 100～200安培。 　电法仪器今后可能会沿着两个截然相反的方向发展。一是全能的、集数据采集、处理和自动解释为一身的大系统；一是小、巧、优的智能化专用仪器。2100433B

全书共分为4章。本书可作为高等学校本科地球物理专业、勘查技术与工程专业物探方向的“电法勘探”课程教材，适合学时约70学时，也可作为从事地质工作的技术人员的参考书。 {zzjj}