论电法勘探在水文地质勘察中的应用

来源：职称驿站所属分类：地质论文
发布时间：2012-12-28浏览：65次

　　摘要：本文简要叙述了我国发展较快，应用较广的几种点发勘探方法及其在水文地质勘察中的应用。

　　关键字：水文,地质,电法勘探

　　自从19世纪初期，P.Fox在硫化金属矿中发现了自然电场现象开始，电法勘探的方法至今已有一百多年的历史了。20世纪30年代，当时还在北平研究院物理研究所的顾功叙先生开创了我国的电法勘探事业。时至今日，在70余年的发展下，我国在电法勘探的基础理论、方法技术等方面取得了巨大进展，电法勘探已成为我国应用地球物理学中应用面最广泛、方法种类技术最多样化、对各类状况适应性最强的一门学科。与此同时，经过历代工作者的不断努力，这一技术已经深入到社会生活，科学研究的方方面面。

　　一、高密度电法

　　集合了电测谈法与电剖面法的高密度电法，除在观测中需设置高密度观测点外，其他原理基本与普通的电阻率法相同，属于阵列勘探方法。

　　在进行野外测量时，需将全部电极置于剖面上，利用危及工程电测仪和程控电极转换开关使剖面中不同电极距及不同电极排列方式的数据自动快速采集。相对于常规电阻率法，这一方法具有以下优点：

　　(一)能够一次性完成对电极的布置，在减少了因设置电极而导致的故障和干扰的同时提高了效率。

　　(二)电极的排列方式相对灵活，在测量时可以获得更为丰富的电断面信息。

　　(三)在一定程度上实现了野外数据的自动化或半自动化，在提高数据采集速度的同时也有效地避免了手工操作的导致的失误。

　　出上诉三点外，随着地球物理反演方法的发展，电阻率成像技术也从原始的一、二维发展到三维，极大程度上提高了地电资料的精度。

　　这一方法的应用领域较广，而在水文和工程地质勘察方面更能收到良好效果。

　　二、激发极化法

　　在使用电法勘探中，当出现电极排列向大地供入或切断电流的瞬间，在测量电极之间经常会发现随时间缓慢变化的附加电场。这一现象被称为激发极化效应。而激发极化法就是通过岩、矿石等的这一反应差异来解决地址问题的勘探方法。上世纪50年代，这一方法开始在我国研究并推广，从最早期的以直流激电发为主，到上世纪70年代初开始研究的变频法，而80年代初又开始研究频谱激电法。由于这一方法测量的是二次场，所以具有可测量参数多、不受地形影响等特点。

　　在实际应用中，这一方法也由初期的勘察硫化金属床发展到工程地质问题、非金属矿床等领域，近年来，更是由于其找水效果十分显著而被誉为“找水新法”。这里值得注意的一点是，利用本方法找水或确定地层含水性时与高密度电阻率法结合，可以有效降低地球物理解释的多解性，提高找水成功率。

　　三、可控源音频大地电磁法

　　这一方法是在大地电磁法和音频大地电磁法的基础上发展起来的。1975年，Myron Goldstein提出这一基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程而建立的组视电阻率和电场与磁场比之间的关系。并根据电磁波趋肤效应得出电磁波的探测深度和频率之间的关系，通过改变发射频率来改变探测深度，进行频率测深。这一方法采用可控制人工场源，对电偶极源传送到地下的电磁场分量进行测量。由于本方法的探测深度较大，并且探测范围具立体性，因此具有以下优点：

　　(一)这一方法的抗干扰能力强，受地形的影响较小

　　(二)在不改变几何尺寸的情况下，通过改变频率可进行不同深度的测探，大大提高了工作效率。

　　(三)探测范围大。

　　(四)由于其横向分辨率高，可以更快速的发现断层。

　　(五)高阻屏蔽作用小，可直接穿透。

　　由于受静态效应和进场效应的影响，“静态效应”对此方法的影响可通过多种静态校正消除。

　　此法从一出现开始就展现了其相对良好的发展应用前景，在实际应用中，可作为激发极化法与电阻率法的补充应用，有效解决深层的地址问题。如在油气构造勘察、地热勘查、寻找音符金属矿、水文工程地质勘察等方面都取得了良好的效果。除上述领域外，在坝体渗漏调查，小浪底水利工程，南水北调工程的细线地质勘察中，这一方法都发挥了良好的作用。

　　四、瞬变电磁法

　　这一方法主要通过利用接地或不接地线源向地下发送一次场，通过对一次场间歇期间地质体产生的感应电磁场的变化的测量，根据二次场的衰减曲线判断地下不同深度地质体的电性特征与规模。由于单纯的对纯二次场进行观察，排除了一次场所产生的装置偶合噪音的干扰，该方法具有横向分辨率高、受旁侧地质体影响较小、体积效应小、对低阻反应灵敏、探测深度深等优点。

　　上世纪三十年代苏联学者为解决地质构造问题而突出了这一方法，在上世纪五十年代用于找矿，而从上世纪八十年代开始，这一方法从方法院里到一维、二维反演都得到了广泛应用，发展迅速。我国与上世纪七十年代对该方法进行研究，在上世纪九十年代后已将之逐步应用于工程检测等领域。但是，这一方法在国内还处于研究阶段，目前主要依靠进口。

　　这一方法不但广泛应用于石油、地热、金属矿产、海洋地质和煤田等地质勘查工作，也在水文地质勘察中发挥着极大的作用。

　　五、地质雷达

　　这一方法又被称为“探底雷达”，与探空雷达类似，地质雷达是通过宽带高频时域电磁脉冲波的反射对目标进行探测的，但由于频率相对较低，仅能用于辨别地质问题。

　　地质雷达是由地面发射天线对地下发送电磁波，通过分析接受地下目标反射的电磁波的时频与振幅特性等，对地质体的展布形态和性质进行评价。由于雷达的穿透深度收其发射的电磁波频率所限，造成其穿透深度相当有限，但是分辨率却相对较高。早期的地质雷达由于探测范围的限制，应用范围相对狭小。目前，由于技术的进步，地质雷达的探测范围已经可以深入到地下100米，使之成为水文地质勘察中较为有效的地球物理方法。

　　因为地质雷达具有高分辨率，成果结实可靠等特点，在进行浅层地质勘探时，能起到非常显著的效果，因此应用范围也相应广泛。如在探测基岩面起伏、覆盏层厚度、查找潜伏断层、管道沟、涵洞、古溶洞、破碎带以及地下掩埋体，进行考古调查，环境地质考察等。此外，在水文地质勘查中，地质雷达的应用也十分广泛。

　　结　论：

　　综上所述，本文通过对几种主要的电法勘探方法的原理、发展及实际应用进行了详细叙述，说明了水文地质勘查中电法勘探有着相当广泛的应用，下面将这几点归纳列出：

　　1. 高密度电法由于其效率高、探测深、且地剖面成像精确，等特点，呗广泛应用与水文地质勘查中，成为效率最高的方法。但是考虑到该方法的分辨率偏低，在具体应用中需结合电测井等其他电法勘探，以达到地质解释精细化的目的。

　　2.可控源音频大地电磁法与激发极化法由于其特点成为水文地质勘探中电法勘探的首选方法，在寻找地下水源时，若能将这两种方法进行有效结合，见效果将异常显著。

　　3.瞬变电磁法在水文地质勘查中的应用范围相当广泛，其中，大功率瞬变电磁仪不仅可以在深部地质勘探中发挥作用，而且由于其分辨率较高的特性，若能与高密度电法合理搭配，综合运用，将为深部地质勘察的精细问题带来突破。

　　4.地质雷达是工程类地质勘探的首选方法。并且由于其分辨率高的特点，该方法可以借用地震勘探中已有的资料处理和解释技术，必将应用于更多的领域。

　　参考文献：

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　　[4] 李会铭.《激发极化法找水基础理论研究》[M].地质出版杜。1994.