电法勘探试验报告中南大学

1、电法勘探实验报告电法勘探实验 报告班 级： 地科1301班学 号：学03130105姓 名： 庄铭煌指导老师： 严家斌、龚安栋地球科学与信息物理学院2015年12月电法勘探实验报告目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章实验简述 2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第二章实验仪器 2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 一、DDC-5电子自动补偿仪 2 HYPERLINK l bookmark12 o Current

2、 Document 二、双频激电仪 2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第三章实验原理及操作 3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 一、中梯装置 3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 二、三极装置 3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 三、二级装置 4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 四、偶极装置 4 HYPERLINK l bookmark2

3、4 o Current Document 五、对称四级装置 5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 六、温纳装置 5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 七、矿石电阻率测量装置 5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第四章实验数据及分析 6 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 一、中梯装置 6 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 二、三极装置 8 HYPE

4、RLINK l bookmark36 o Current Document 三、二级装置 10 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 四、偶极装置 11 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 五、对称四级装置 14 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 六、温纳装置 16 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 七、矿石电阻率测量装置 17 HYPERLINK l bookmark46 o Current Docu

5、ment 第五章实验小结 19电法勘探实验报告第一章实验简述电法勘探，即根据地壳中不同岩层之间、岩石和矿石之间存在的电磁性质差 异，通过观测天然存在的或由人工建立的电场、电磁场分布，研究地质构造、寻 找有用矿产资源，解决工程、环境、灾害等地质问题的一类地球物理勘探方法， 是一种常用的勘探方法。此次实验以水槽模拟实验为主，包括电阻率法和激发极化法两种方法；此外, 还有测量矿体电阻率实验。多个电法实验的完成，加深我们对理论知识的理解， 熟悉并学会DDC-5和双频激电仪的操作流程，让我们对电法勘探过程有更加直 观的理解。第二章实验仪器、DDC-5电子自动补偿仪DDC-5是一种直流电法仪器，它将传统电

6、法仪器的发射机和接收机组 装在一个箱体里，可直接用于电阻率法的测量。可直接显示所测得的参数值, 如视电阻率值Rs值，及电流I和电压V的平均值。该仪器广泛用于寻找地下水源，解决人畜用水及工农业用水问题。用于 水文工程，环境的地质勘探及高分辨电阻率法工程地质勘探，用于金属与非 金属矿产资源勘探，能源勘探，城市物探，铁道及桥梁工程勘探，并用于找 地热，确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等。、双频激电仪SQ-3C双频道轻便型激电仪是基于中华人民共和国地质矿产行业标准 双频道激发极化法技术规定开发完成，该系统由数据采集模块和数据处 理模块组成。数据采集模块属嵌入式软件，嵌入运行在双频激电仪的接收机电法勘探实

7、验报告和发送机内，主要有模块参数设置功能、信号发送功能、电流自动纪录功能、 模块校准功能、数据采集功能、数据查询功能、数据成图功能。数据处理模 块运行在Windows操作平台上，主要有通讯自动连接、手动扫描用口、电流 数据传输、剖面数据传输、测深数据传输、数据保存、电流数据更新、数据 打印。该系统用于双频激电方法适用于在矿产探测中信号的采集、传输和数 据处理。金属非金属固体矿产勘察、水文工程、物探以及探测其他具有电性 差异的目标体。第三章实验原理及操作、中梯装置中梯装置AMNB图3-1中梯装置示意图如下图，中梯装置的特点是：供电电极 AB距离去的很大，且固定不动； 测量电极MN在其中间三分之一

8、地段逐点测量。记录点去在MN中点。止匕外, 中梯装置还可在离开AB连线一定距离且平行于AB的旁侧线上进行观测。 实验装置如右图所示。实验中，将供电电极 A、B接在坐标尺的两端，即 AB=1m,以测量电 极M、N的中点为记录点，测量剖面的视电阻率，观察异常变化。二、三极装置A MN”人 m ”入7, FA 7、FA .5，图3-2三极装置示意图电法勘探实验报告如下图，联合剖面由两个三极装置联合组成， 其中供电电极B置于无穷 远，记录点为MN中点O。两个三极装置联合组成联合剖面装置。实验中，将一个供电电极置于水池壁边缘，充作无穷远极。当进行剖面实验时，取AO=BO=15cm, MN=2cm ,移动

9、MN;进行测深实验时，将 MN 的中心点置于坐标尺中点，单向移动供电电极 A进行测量。三、二极装置图3-3二极装置示意图如下图，二极装置的特点是：供电电极 B和测量电极N均置于无穷远。实验中，由于条件限制，将供电电极 B和测量电极N分别置于水池壁 的两个角落，原理供电电极 A和测量电极M,充作无穷远。由于时间关系，二极装置的实验只做了测深实验。与之前三级测深实验 不同的是，此次实验将N设置在坐标尺的60cm处，故水槽壁的影响颇大。偶极装置四、偶极装置如下图，偶极装置的特点：供电电极 AB和测量电极MN均采用偶极并 分开有一定距离，四个电极都在一条直线上。需要说明的是，对于值n, DDC-5电子

10、自动补偿仪和双频激电仪的设置 略有不同。DDC-5电子自动补偿仪的na,是指AB的中点到MN中点的距 离，而双频激电仪则是指BM之间的距离。电法勘探实验报告五、对称四极装置A M图3-5对称四极装置示意图如下图，对称四极装置的特点是 AM=NB ,记录点取在MN中点。实验中，测量了多组极距，如 AB/2=9cm、AB/2=15cm；也测量了多个 异常体，包括低阻板、板砖等。六、温纳装置图3-6温纳装置示意图温纳装置是一种特殊的对称四极装置，具特点为 AM=MN=NB=a 。由于温纳剖面效果不佳，不常使用，故此次实验只研究温纳测深曲线。测点设置为坐标尺中点。七、矿石电阻率测量装置图3-7矿石电阻

11、率测量装置示意图实验模型如右图所示，在混合好的硫酸铜面团卡在所测矿体两侧，并用电法勘探实验报告支架架好，确保矿体悬空绝缘。将供电电极 A、B接在矿体和硫酸铜面团之 问，并在矿体上取合适的一段，绑缚上铜丝，并接上测量电极M、N。确保准备工作无误，给矿体供电。由于未设置装置系数，故测量并记录 电位差U、电流I、横截面积S以及长度L,由公式算得电阻率。第四章实验数据及分析一、中梯装置1、视电阻率异常选取低阻金属板，分别水平及竖直放置，用 DDC-5测量其视电阻率。结果如下：建直板-水平板图4-1-1中梯装置电阻率曲线金属板由图可知，中梯装置测量水平低阻板的曲线比较明显，趋近于水平板中 心位置时，有明

12、显的异常变化。然竖直低阻板的曲线也十分明显，与书上所 述有所不同，在竖直板正上方出现了高阻异常。这是由于薄低阻板的激发极 化效应导致的假异常。因此，中梯装置适合寻找水平低阻体，而并不适合寻 找竖直低阻体。止匕外，还进行了不同剖面上的测量。如下列图所示，为水平低阻板多剖电法勘探实验报告面测量曲线图。由图可见，四条侧向剖面视电阻率曲线皆中部下凹平缓，呈 现盆状，这是由于侧向距选取不当，略微偏大，以及实验条件限制等多种因 素，导致测出的效果并不理想。假设无四周水池壁的影响，则这些曲线可能 趋向于一条平缓的直线，说明侧向距过大时，实验所用的低阻板对其影响不 大。横向中梯多剖面测量数据图（视电阻率图4-

13、1-1中梯装置水平低阻板旁侧线测量2、激电异常图4-1-3中梯装置低阻板激电异常仍然选取低阻金属板29.0cm*17.4cm*0.4cm，深约6.2cm,水平放置用双频激电仪对其进行测量，结果如上图所示。可见，远离异常体时，无极化现象；当靠近异常体，产生激电异常，水平板中部上方二次场方向和一次电法勘探实验报告场方向相同，视极化率为正值，且出现极大值；当靠近水平板两侧时，二次 场方向与以磁场方向相反，视极化率为负值。、三极装置1、剖面a）视电阻率异常联合剖面装置测量水平低阻板32.0cm*17.5cm*0.5cm,深约4.7cm, 结果如下列图所示。由图可知，两条曲线大致对称，产生正交点，说明水

14、槽中存在水平金属 板，与实际相符合。电阻率/ O图4-2-1联合剖面装置测量水平低阻版b）激电异常取上述水平板，进行测量。由于联合剖面装置测得的曲线是由两个三极剖面 装置测得的曲线组成，且两条曲线相互对称，故仅测量三极剖面。测得激电异常 如下：电法勘探实验报告图4-2-1三极装置水平低阻板激电异常上图与中梯装置激电异常图趋势相似，其因也类似，在此不赘述2、测深a) 视电阻率异常依旧取上述水平板，测量结果如下：图4-2-2三极测深视电阻率曲线初看，曲线先上升，后下降，再上线，呈现 KH型；然曲线初始部分，电极 距离过近，难免产生一些影响，带来误差，假设除去误差，曲线整体呈现H型,说明水槽中存在三

15、层，中间的一层为低阻层，与实际中存在低阻异常体的情况相 吻合。电法勘探实验报告b）激电异常下列图为三级测深实验的激电异常曲线图图4-2-3三极测深装置激电异常由曲线可知，视极化率先呈上升趋势，后来到达极大，趋于饱和。这是由于 极距尚小时，测深小，水平板附近电流密度小，所以视极化率小；随着极剧增大, 测深增大，水平板二次场增强，故视极化率增大。极距持续增加，低阻水平板吸 引电流，此时水平板完全处于均匀外电场中， 二次场变化不大，故视极化率趋于 饱和。三、二极装置下列图为二极装置测深曲线。48AM (cm图4-3-1二极装置测深视电阻率曲线10电法勘探实验报告由图可见，曲线并不理想，这是因为实验室

16、条件所限，两个无穷远极的 条件难以实现，导致二极装置实验做出的效果不佳。未知野外效果如何？下列图为测深激电异常曲线，同样不甚理想。图4-3-2二极测深激电异常曲线四、偶极装置1、剖面a) 视电阻率异常用偶极装置分别测量低阻球体和高阻板，曲线如下n电法勘探实验报告图4-4-1偶极装置测量低阻球体曲线图图4-4-2偶极装置测量高阻板曲线图由图可见，低阻球体曲线变化并不明显，而高阻板视电阻率异常明显， 在高阻水平板中部出现极大值，而在高阻板两侧出现极小值。与其他同学交 流后，比照其他同学的测量结果，得知在当前实验室的条件下，测量低阻球 体效果并不理想，而高阻板、低阻板尚佳。应当如何改良实验，是今后需

17、要 思考的问题之一。b）激电异常偶极装置测量水平高阻板的视极化率曲线如下:12电法勘探实验报告图4-4-3偶极装置水平高阻板激电异常由图可见，异常相对板中心是对称的。当 n偏小n=3时，水平板中 心有较小的正异常，随着n的增加n=7，异常逐渐增大，当到达某个值时, 有极大值。进一步增加电极距n=9时，则异常减小，出现双峰。然而由于实验数据过少，无法判断偶极装置测量的最正确电极距。这是 今后需要探索研究的问题之一。2、测深a）视电阻率异常测点取坐标尺中点。偶极装置实验似乎是个不太好做的实验，前述测量低阻球异常就已十分不理 想，测深实验情况同样不尽人意。电法勘探实验报告图4-4-4偶极装置测深曲线

18、如上图所示，为偶极装置测深曲线。虽然乍看上去是比较标准的 K型曲线, 但实际测量的异常体是实打实的低阻板， 理论上而言，得出的应该是完全相反的 H型曲线。与其他同学讨论后，发现双方存在同样的问题， 这样即排除了个别水 槽和操作人员带来的偶然误差。那么，为何会有如此结果？大概时间会告诉我们答案。革命尚未成功，壮士仍需努力。b）激电异常如下列图所示，为偶极装置测深激电异常曲线图。图4-4-5偶极装置测深激电异常由图可见，曲线前半段是一个明显的高峰，先升后降，其原因前有所述，即 Oo尚小时，测深小，水平板附近电流密度小，所以视极化率小；随着Oo增大,14电法勘探实验报告测深增大，水平板二次场增强，故

19、视极化率增大。与前述不同的是，后半段是一个较为平缓的低谷。Oo#续增加，视极化率极剧减小。这是由于Oo的长度已超过板长，此时低阻板上方已无电极，低阻板 周围的电流密度极剧减小，故视极化率也随之减小。有意思的是，当极距增到一定程度后，视极化率又呈现出上升的趋势。究竟 是水池壁的影响，还是其他的因素所致？ 一切尽待君探寻。五、对称四极装置1、剖面a视电阻率异常图4-5-1对称四极高祖体电阻率异常取 AB/2=9cm 以及 15cm, MN/2=1cm ,测量高阻板砖23.5cm*10.5cm*5.1cm, 结果如上图所示。由图可见，在板砖正上方，两条曲线均出现高阻异常；所不同 的是，AB/2=15

20、cm时，在板心上方有一个凹点。这是因为极剧增大时， AB的长 大于板长30cm23.5cm，AB电极恰好均位于板砖外，而 AB/2=9cm时，该区 域内AB总有一个位于板砖上方，两者电流分布不同，故产生差异。15电法勘探实验报告b激电异常图4-5-2对称四极剖面激电异常由于对称四极装置的对称性，故所测视极化率较小且较为平缓，无大波动。2、测深a）视电阻率异常下列图为对称四极装置测深曲线。由图可见，此为较为明显的 H型曲线, 其探测结果说明水槽中存在三层，其中中间一层略显低阻，即水槽中存在低 阻异常体。这些都与实际相符。图4-5-3对称四极装置测深曲线b）激电异常如下列图所示，为对称四极装置测深

21、激电异常曲线。电法勘探实验报告视抿化率u%j图4-5-4对称四级装置测深激电异常由图可见，视极化率随极距的增加而增大。当到达极大值后，视极化率便趋 于饱和，不再增加。此与前述三极装置测深的曲线类同，再次不多加赘述。六、温纳装置1）视电阻率异常图4-6-1温纳装置测深视电阻率异常上图为温纳测深视电阻率异常图。由图可见，曲线先小幅上升，再下降, 后上升，是一条较为平缓的 KH型曲线。除去误差，便是所求的 H型曲线。 情况与前述三极装置测深情况类同，在此不多加赘述。17电法勘探实验报告2）激电异常图4-6-2温纳装置测深激电异常虽然温纳装置属于对称四极装置的一种，但曲线却不同之前对称四极装 置所测。

22、由图可见，曲线先升后降，是一个明显的单峰。这是由于极距尚小 时，测深小，异常体附近电流密度小，所以视极化率小；随着极剧增大，测 深增大，异常体二次场增强，故视极化率增大。然而极距持续增加，直到电极距大于异常体的长度，电极逐渐排列在异 常体之外，水槽内电流分布改变，导致异常体附近电流密度大幅下降，故视 极化率也大幅下降。七、矿石电阻率测量装置1）通电时间实验选取1个单位时间到12个单位时间，共计12个时间单位进行测量;每个单位时间取12次测量结果，删去误差极大值。结果如下：电法勘探实验报告55s s S 5_5 5 501 12 34 567 8 91 11 一三三一E:45 2 5 15 0

23、m 一all2 10电阻率( Q m )图4-7-1测量矿体电阻率最正确通电时间由图可知，当通电时间在5个单位时间以内时，所测得电阻率较为稳定，且 随着通电时间的增加而增大；当通电时间超过5个单位时间后，电阻率增大，且 波动幅度较大，测量结果变得不稳定。此变化多因矿体内部激发极化效应造成。 故最正确测量时间为5个时间单位。2）供电电压由于实验室内没有可以调节电压的电源，本次测量使用3V、6V、9V、12V供电电源。参考上次测量的数据，选取通电时间在 5个单位时间进行电 阻测量。对折线图观察可发现，电阻在 3V时明显偏高，且出现大幅波动；而在 6V、9V、12V几乎没有变化，推测是由于黄铁矿的半导体特性导致