電法勘探的應用

1、電法勘探的應用v電法勘探是根據巖石和礦石電學的性質來尋找礦藏和研究地質構造的一種地球物理勘探方，主要是通過過儀器觀測人工的、天然的電場或交變電磁場等手段來勘探礦脈，目前，它已經成為尋找礦產、煤田、油氣藏和地下水的有效方法，近年來其應用領域又逐漸擴展到地質工程、工程勘查、環(huán)境監(jiān)測等各個領域，與國民經濟建設、人民社會生活的關系越來越密切。v本報告主要闡述電法勘探在尋找地下地質體（包括礦體和水資源、巖溶等）、地下隱伏斷層、尋找地熱資源、及城市地下管道非開挖探測中的應用。一、隱伏斷層的探測 v隱伏斷層是指在地表無出露,潛伏地表以下的斷層。隱伏的原因可能是：切穿基巖的斷層被新沉積物覆蓋；斷層被侵位巖體占

2、據；形成于地下深處,斷層面沒有切穿至地表的盲斷層。一般隱伏斷層要通過地質和物化探方法尋找，而直接用肉眼根本無法判斷。 一、隱伏斷層的探測v電法探測隱伏斷層主要考慮隱伏斷層的電性特征,因此探測主要分以下步驟進行: v(1) 首先要收集探測區(qū)的地質與構造資料,以對本區(qū)斷層可能的表現(xiàn)形式及電性結構有一個大致的了解; v(2) 對測區(qū)的巖性電阻率進行標定,以便對探測剖面進行地質結構解譯; v(3) 選擇合適的探測方法及電極距、裝置參數,以使探測能最大程度的體現(xiàn)可能出現(xiàn)的隱伏斷層的異常; v(4) 合理布置測線并進行探測; 一、隱伏斷層的探測v(5) 探測資料處理與解譯。 v探測工作中,會有明顯地電阻率

3、差異的斷層,如破碎帶寬、活動新、含水量大的斷層及斷層兩側有明顯電阻率差異的斷層,其在高密度、聯(lián)剖及其他裝置方式中均有清晰顯示;而有些有干擾的測試斷面,在一種探測方式中由于干擾異常使斷層顯示不清,但在另一探測方式中干擾能被壓制使斷層能有明顯表現(xiàn);有些情況則是干擾造成的斷層假象,這些都需要用多種方式綜合判定。 二、尋找地下地質體（包括礦體和水資源、巖溶等） v1.電法尋找地下水v尋找地下水是電法勘探最有優(yōu)勢且效果最好的應用領域，因為地下巖石的電阻率較水的電阻率要大得多，所以有水的地下巖石視電阻率剖面異常會十分明顯。主要應用的方法有：高密度電阻率法、激發(fā)極化法、瞬變電磁法、可控源音頻大地電磁法和地質

4、雷達等。v電法勘探方法在水文和工程地質勘探領域有著廣泛的應用, 歸結起來有以下幾方面: v(1) 高密度電法由于其高效率, 深探測和精確的地電剖面成像, 成為水文和工程地質勘查中最有效的方法?？紤]到該方法分辨率不高, 在具體的應用中可以結合其他電法勘探、電測井等方法, 達到精細地質解釋的目的。 v(2) 在水文勘探中, 激發(fā)極化法和可控源音頻大地電磁法是首選的電法勘探方法, 如果將激發(fā)極化法和高密度電法結合起來尋找地下水資源, 效果會更好。 v(3) 瞬變電磁法在水文地質和工程地質勘探中都有著廣泛的應用, 尤其是大功率瞬變電磁儀不僅可以在深部地質勘探中發(fā)揮作用, 還具有較高分辨能力。如果將該方

5、法與高密度電法結合使用, 有望解決深部精細地質勘探問題。 v(4) 地質雷達主要用于各類工程地質勘探,是工程地質勘探首選的電法勘探方法。同時, 該方法可以借用地震勘探中已有的資料處理和解釋技術, 使其迅速發(fā)展, 可以在更多領域發(fā)揮作用。 2、電法尋找地下巖溶構造 v實施大致步驟： v用高密度電法分別依次圈定非可溶巖區(qū)、勘察基巖斷裂構造、圈定基巖淺部巖溶、落水洞。 v圈定非可溶巖區(qū)主要是利用前人在此地區(qū)已經做過地質工作所得到的地質資料來劃分區(qū)域，減小工作區(qū)范圍。進一步提高區(qū)域范圍的精度則是用高密度電法溫納裝置來繪制斷面圖確定。 v第二步圈定基巖斷裂構造則是用聯(lián)合剖面法測量，v得到如下圖像： v結

6、合鉆探結果顯示，聯(lián)剖曲線反映的可溶巖與非可溶巖的界線是準確的。聯(lián)剖曲線與高密度電法斷面反映的地層電性變化情況基本吻合, ZK1 孔未見斷裂與巖溶應是對聯(lián)剖異常深度估算偏淺所致, 較深部位有巖溶發(fā)育。通過對比兩種方法測量效果, 顯見高密度電法小點距、高密度、斷面數據量大的特點使其能較準確地反映地下電性異常體的縱、橫向展布位置與形態(tài)。v第三步圈定基巖淺部巖溶、落水洞運用高密度電法溫納裝置對側線樁號分別繪制斷面圖。v從上例可以看出，高密度電法最大的特點是數據采集密度大, 所以能較準確反映基巖埋深并能較直觀地反映巖溶、斷裂等地下電性異常體的形態(tài); 高密度電法還具有自動化程度高, 數據采集完成后可在現(xiàn)場

7、給出初步結果, 工作效率高。 三、電法尋找地熱資源 v電法勘探是勘查地下熱水的一種比較簡便的方法，近年來應用范圍逐漸擴大，主要用于探測地下熱水的成因和來源、分布范圍及地質斷裂構造的具體位置等。此處簡要介紹可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）找地熱資源的效果。 vCSAMT 法勘探水資源工作效率高，勘探深度大，勘探環(huán)境適應范圍寬，在研究地下熱水方面優(yōu)勢明顯。地下熱水為地熱的重要來源，利用 CSAMT 方法勘查地下熱水為主的地熱資源可以圈定賦水區(qū)域以及查清熱源或導熱通道。CSAMT 方法對低阻異常體有很強的敏感性，通過分析 CSAMT 斷面圖、擬斷面等資料就能夠精確劃定地下水賦存部位、規(guī)模及其連

8、通性。但值得注意的是根據可控源音頻大地電磁測深資料反演獲得的電阻率模型只是地層電性特征綜合效應的反映。電性層的電阻率變化與地層界線之間不存在一個完全的對應關系。因此，在沒有鉆孔資料作標定的情況下，僅依靠電法資料就進行地層劃分，可能會造成較大誤差，甚至是錯誤。所以想要高精度的探測，還需結合鉆探等資料，此外反演模型的選擇也十分重要。 四、電法在城市地下管道非開挖無損檢測中的應用 v當今隨著城市的不斷開發(fā)與建設, 城市管道的鋪設工程也日益增多。采用非開挖技術可以克服人工開挖鋪設管道造成的費時、費力又阻塞交通的缺點, 從而得到低能、環(huán)保、降耗的效果, 因此非開挖鋪設城市管道技術在市政工程建設中得到了越

9、來越多的應用。然而在城市改建、擴建工程中不可避免地存在地下障礙物, 要使非開挖鋪設管道能順利鋪設到位, 必須清楚管道穿越地段地層的巖性及厚度, 使管道穿越地段地層的巖性及障礙物一目了然。并能根據測量出各層巖性的深度與厚度及障礙物的大小, 制定科學的鋪設方法, 使用高密度電法這一技術手段能有效的解決這方面的難題。 v工作裝置的選擇 v高密度電阻率法實際上是一種陣列勘探方法。在現(xiàn)場測量時, 它只需要在預先選定的測線和測點上, 將全部電極設置在一定間隔的測點上, 然后通過特制的電極轉換裝置根據需要將這些電極組合成指定的電極裝置和電極距, 快速完成多種電極裝置和多電極距在觀測剖面的多個測點上的電阻率法

10、觀測。再配上相應的數據處理、成圖和解釋軟件, 便可以及時完成給定的地質勘查任務。其中, 高密度電法勘探施貝裝置排列, 最小間隔系數n(M IN ) = 1, 最大間隔系數n(MAX ) = 16。 v 極距的選擇 v極距的選擇應視施工目的的要求及被測對象的規(guī)模、埋深及電性來選定, 一般采用四極對稱的電測深方法, 極距在0. 5 1. 0 m 范圍內,視具體合同作業(yè)要求來定，以確保探測到薄層巖層及地下較小的障礙物。 v資料處理 v野外實測的數據經編輯、調整后, 進一步對曲線或繪圖單元進行圓滑處理, 以達到消除干擾、突出異常、提高解釋精度之目的。實測數據處理后可獲得高密度電法視電阻率斷面圖。通過對

11、比分析掌握管道穿越地段的視電阻率變化特征及不同電阻率介質層的分布形態(tài), 進而判別管道穿越地段是否有障礙物或其它不良結構現(xiàn)象的存在。當管道穿越地段的巖性均勻, 無不良結構現(xiàn)象存在時, 視電阻率等值線有規(guī)律的均勻分布, 近水平層狀。當管道穿越地段的巖性無上述類型存在時則視電阻率等值線將發(fā)生變化, 表現(xiàn)為成層性差, 梯度變化大, 出現(xiàn)高阻或低阻閉合圈等異常形態(tài)。 v后續(xù)工作 v通過繪制視電阻率斷面圖，得到管道穿越地段地層的巖性及厚度, 使管道穿越地段地層的巖性及障礙物一目了然。并能根據測量出各層巖性的深度與厚度及障礙物的大小。再結合之后的一系列工程結構力學上的計算，包括偏心距、承載力等，就可以比較準確的實施地下管線的改建、擴建了。 小結v從以上內容可以知道，電法在很多領域都有其一技之長，上面的應用只是其典型應用的一部分，其他還有諸如判定流體運動方向以便知道污染源位置，甚至在探測地球內部問題和地震預報方面（震電效應與壓電效應）都有文章可以做。然而，電法如今雖然得到了比較充分的應用，但在其部分方法技術已經比較成熟的情況下卻對該方法的基本原理了解的并不透徹，即用某個電學方法可以效果比較好的來解決一類實際問題，但對于為什么可以這么做，這么做的原理機制卻不了了之。尤其是當下的中國電法勘探業(yè)界內的人都過于重應用、輕理論，就