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湖南省山水地质勘探设备有限公司

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电法勘探方法种类及优缺点

文章出处:www.lanfeipk.com │ 网站编辑:山水地质 │ 发表时间:2016-09-08

可控源音频大地电磁法(CSAMT)

利用人工场源激发地下岩石,在电流流过时产生的电位差,接收不同供电频率形成的一次场电位,由于不同频率的场在地层中的传播深度不同,所反映深度也就与频率构成一个数学关系,不同电导率的岩石在电流流过时所产生的电位和磁场是不同的,CSAMT方法就是利用不同岩石的电导率差异观测一次场电位和磁场强度变化的一种电磁勘探方法。

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 以外的范畴进行.此时场源可以近似为一个平面波。

2、优点

由于该方法的探测深度较大(通常可达2km),并且兼有剖面和测深双重性质,因此具有诸多优点:

第一。使用可控制的人工场源,测量参数为电场与磁场之比—— 卡尼亚电阻率.增强了抗干扰能力,并减少地形的影响。

第二,利用改变频率而非改变几何尺寸进行不同深度的电测深。提高了工作效率。一次发射可同时完成7个点的电磁测深。

第三.探测深度范围大,一般可达1~2km。

第四,横向分辨率高。可以灵敏地发现断层。

第五,高阻屏蔽作用小,可以穿透高阻层。与MT和AMT法相同,CSAMT法也受静态效应和近场效应的影响。可以通过多种静态校正方法来消除“静态效应”的影响。

3、前景

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

频率测深法

[频率测法]frequency sounding method 是指频率在几十周/秒到几万周/秒的音频范围内,通过改变交变磁场频率的办法探测岩层电阻率随深度的变化以了解地质构造和找矿的一种人工场源电磁法。由于岩石的电磁感应作用,交变电磁场在地下的分布随岩石电阻率和场源频率的变深化而变化。

频率低、岩石的电阻率高电磁波穿透深度大;频率高、岩石电阻率低穿透深度浅。所以,只要改变场的频率,在地面上某一定点观测电磁场的有关分量,根据观测结果计算视电阻率值就能反映出不同深度的地地质情况。可见,在交变电磁场的有效作用深度内,频率可以控制不同的勘探深度。高频作用深度浅,低频作用深度大。这种方法的优点是;对地电断面的分辨能力高,节省人力、效率高;有时用不接地磁偶极子场源,所以对高阻覆盖层和高阻岩层穿透能力强。

瞬变电磁法

瞬变电磁法,是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场,从而探测介质电阻率的一种方法。其基本工作方法是:于地面或空中设置通以一定波形电流的发射线圈,从而在其周围空间产生一次电磁场,并在地下导电岩矿体中产生感应电流:断电后,感应电流由于热损耗而随时间衰减。

1、原理

瞬变电磁法也称时间域电磁法(Time domain electromagnetic methods),简称TEM,它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。简单地说,瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分,衰减快,趋肤深度小;而晚期成分则相当于频率域中的低频成分,衰减慢,趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律,可得到不同深度的地电特征。

2、优点

瞬变电磁法探测具有如下优点

⑴由于施工效率高,纯二次场观测以及对低阻体敏感,使得它在当前的煤田水文地质勘探中成为首选方法;

⑵瞬变电磁法在高阻围岩中寻找低阻地质体是最灵敏的方法,且无地形影响;

⑶采用同点组合观测,与探测目标有最佳耦合,异常响应强,形态简单,分辨能力强;

五分时时彩 ⑷剖面测量和测深工作同时完成,提供更多有用信息。

3、应用

概述

根据瞬变电磁法对低阻体反应敏感的特点,将其用于煤矿井下水文勘查还是近几年的事情。瞬变电磁法是一种极具发展前景的方法,可查明含水地质如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等。瞬变电磁法在提高探测深度和在高阻地区寻找低阻地质体是最灵敏的方法,具有自动消除主要噪声源,且无地形影响,同点组合观测,与探测目标有最佳耦合,异常响应强,形态简单,分辨能力强等优点。

装置及原理

瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流,产生一个瞬变的电磁场,该磁场垂直发射线圈向两个方向传播,通常是在地面布设发射线圈,依据半空间的传播原理,把地面以上的忽略。当磁场沿地表向深部传播,当遇到不同介质时,产生涡流场或着遵照量子力学原理使活泼的碱金属产生能级跃迁或使含有大量氢原子的液体的氢原子核沿磁场方向产生定向排列。

当外加的瞬变磁场撤销后,这些涡流场的释放或者活泼的碱金属要恢复原有的能级,释放跃迁产生能量。以及含有大量氢原子的液体的氢原子核恢复原有的排列时,均以磁场的形式释放能量所获的能量。利用接收线圈测量接收到的感应电动势v2。该电动势包含了地下介质电性特征,通过种种解释手段(一维反演,视电阻率等)得出地下岩层的结构。由于采用线圈接收V2,故对空间的电磁场或其它人文电磁场敏感,也就是通常所说的干扰。为了减少此类干扰,采用尽量的发射大的电流,以获取最大的激励磁场,增加信噪比,压制干扰。

接收装置通常分为分离回线,中心回线和重叠回线3类,以重叠回线得到的信息最为完整,其它次之。

局限性及解决办法

瞬变电磁法的工作效率高,但也不能取代其它电法勘探手段,当遇到周边有大的金属结构时地面或空间的金属结构时,所测到的数据不可使用,此时应补充直流电法或其它物探方法(见金属结构物对测量的影响一文)。同时在地层表面遇到大量的低阻层矿化带时(例如在陕西南部某地铅锌矿区,地层表面充满石墨层)瞬变电磁法也不能可靠的测量,因此在选择测量时要考虑地质结构。

在测量过程中,要随时记录地表可见的岩石特征,装置的倾角以及高程,以便在后续的解释中,准确的划分地层构造.同时在一个工区工作之前,要做实验,选择合理的装置以及供电电流,一经确定,不能在测量中变更装置和供电电流,否则对解释造成影响。在进入工区前尽量寻找已知地层的基准点对仪器进行校准(类似于重力或磁法测量的基点校正和仪器一致性试验)。以确保测量的准确性(以后将有专题论述)。

测量结果表达

五分时时彩 瞬变电磁法的解释,通常分为2种:定性解释和定量解释。定性解释一般是观察测线多道剖面,通过多道剖面可以定性的看出地层的分布情况(参见供5000A电流 EMPS-1电磁勘探仪一文中给出的地层多道剖面对比图),同时应排除晚期道的干扰假象.对双峰异常要多加关注(参见瞬变电磁法寻找地下热水实例和瞬变电磁法金属矿探测实例)。

定量解释:一维反演是目前解释中最为准确的手段之一,但是要求输入初始模型。对初始模型的求取,通常有以下几种手段。1在矿区已有的地质资料(电测井)或者区域地质资料。2用直流电法在工区作一个电测深,以该测点的电测深电阻率作为初始模型。3也可用视电阻率和其它全域电阻率计算方法得出初始模型,但要保证其计算的结果的正确性。当计算出地层电阻率后,要进行地形改正和倾角校正,用测量时记录的高程和倾角改正(参见瞬变电磁法金属矿探测实例)。最后做出地质拟断面图。

当进行井下或坑道测量时,要考虑全空间的响应(和地面半空间有很大的区别),解释方法需要用全空间的解释算法,而不能简单的利用地面半空间解释方法。

其它方面:在工程勘探时,寻找地下空洞时,会有两种情况,一是充水空洞呈现低阻特征,二是未充水,呈高阻特征。如有钢筋水泥结构支撑或回填塌陷后空洞的则情况比较复杂需要仔细判断。同时要排除地下供水管暖气管的影响。

中国地域辽阔,地质结构不尽相同,地质结构的区域性使得不同地区的成矿,成水条件的不一致。在解释资料时,一定要参考所在区域的地质资料和前人成果,以及其它方法的配合,特别是地质方面的配合。切不可随意套用其它地区的解释经验,做出错误的判断。

大地电磁测深

通过观测天然变化的电磁场水平分量,将电磁场信号转换成视电阻率曲线和相位曲线,然后反演求得各地层的电阻率和厚度值。

1、大地电磁测深,是一种物理勘探的手段。

大地电磁测深(magnetotelluric sounding)

五分时时彩 它是探测岩石层电性结构的主要方法。大陆普遍存在地壳内和上地幔高导层。壳内高导层大多出现在中地壳,有些高导层与壳内低速层有较好相关性,主要反映脱水相变和部分熔融。一些强震区的中地壳也发育高导层。高导层的分布与地球动力学过程密切相关。上地幔高导层顶部深度变化较大,

主要反映软流层起伏。有些埋深较浅的上地幔高导层不同于高导软流层。中国在20世纪70年代初开始大地电磁测深试验,现已完成几百个大地电磁测深点。

五分时时彩 2、大地电磁测深的工作原理

从上世纪50年代末第一台MT仪在前苏联问世至今已50多年。在此阶段,世界很多国家包括美国、加拿大、德国、法国、瑞典、中国等都研发了MT仪或频率域电磁系统。最近德国Metronix公司新研制成功的GMS-07是频率域电磁仪的最新代表。

激发极化法

[激发极化法]induced polarization method; 是根据岩石、矿石的激发极化效应来寻找金属和解决水文地质、工程地质等问题的一组电法勘探方法。它又分为直流激发极化法(时间域法)和交流激发极化法(频率域法(SIP))。常用的电极排列有中间梯度排列、联合剖面排列、固定点电源排列、对称四极测深排列等。也可以用使矿体直接或间接允电的办法来圈定矿体的延展范围和增大勘探深度。

1、应用范围

激发极化法的应用范围已日益广泛,除寻找铜矿床外,在找铁(山西式铁矿、沉积型锰铁矿,镜铁矽)、找煤(小而浅的煤矿,煤矿外围的隐伏、半隐伏煤田)、找铅锌矿,在超基性岩区找镍铬矿和找金矿等都取得了—定的地质效果。在国外,在五十年代初期,激发极化法在矿产普查勘探中发挥了重要作用,找到了一些大型低品位的硫化矿体(其他物探方法是难以奏效的)。从趋势来看,除研制新仪器外,加大电源功率是另—个途径。如果有足够功率,可以探测埋深达1.6~3.2公里的大型低品位的工业矿体(只需要加大电极距和提高电源功率)。当前,已广泛采用频率域激发极化法(变频法)。其优点是输出功率(只要几百瓦)相对时间域激发极化法(几千瓦)要低得多,同时操作技术亦为简便。在国外,激发极化法的应用还扩大到寻找油气田方面。仪器已向轻便、自动,记忆、多参数测量方向发展。

2、地质应用

在实际地质应用方面.初期的激电法主要用于助A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”。早在上世纪60年代,国外学者Victor Vacquier(1957)等提出了用激电二次场衰减速度找水的思想。在该思想的启迪下。我国也开展了有关研究,并将激电场的衰减速度具体化为_半衰时、衰减度、激化比等特征参数,这些参数不仅能较准确地找到各种类型的地下水资源,而且可以在同一水文地质单元内预测涌水量大小,把激电参数与地层的含水性联系起来。

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