地震勘探电法勘探实习报告2.docx
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地震勘探电法勘探实习报告2
防灾科技学院
实习报告书
专业地球物理学
系别地震科学系
报告题目地震勘探、电法勘探野外实习
报告人高家乙班级0950111
指导教师高尔根、何世根
带队教师孙守才、武晔、沈启兴、石砚斌
实习时间2012.7.2—2012.7.15
实习单位防灾科技学院
教务处监制
一.工区位置……………………………………………（3）
二.区域地质概况……………………………………（4）
三.工作方法、仪器介绍及施工流程…………………（5）
3.1电法勘探…………………………………………
3.1.1电法勘探工作方法……………………………………
3.1.2电法勘探仪器及相关软件介绍………………………………（5）
3.1.3电法勘探野外施工流程………………………………
3.2地震勘探…………………………………………
3.2.1地震勘探工作方法……………………………………
3.2.2地震勘探仪器及相关软件介绍………………………………（5）
3.2.3地震勘探野外施工流程………………………………
四.野外工作…………………………………（8）
4.1电法勘探野外实测工作及注意事项…………………
4.2地震勘探野外实测工作及注意事项…………………
五.数据处理……………………………………………（18）
5.1数据处理流程…………………………………………（18）
5.2野外多次覆盖求层速度的主要处理步骤………………………（18）
六.资料解释……………………………………………（21）
6.1时间剖面图……………………………………………（21）
6.2时—深转换……………………………………………（22）
6.3构造深度剖面图…………………………………………（25）
结语………………………………………………（26）
附：
实习目的，任务，要求……………………………………（27）
1、工区位置（北务镇）
北京市顺义区北务镇位于顺义区东南部，首都机场东侧，东西北三面分别和顺义区的大孙各庄镇、李遂镇、杨镇相邻，南与河北省三河市相邻。
该镇面积为32平方公里，其中农业用地24.1平方公里，工业用地2.7平方公里，村庄用地4平方公里，公路用地0.7平方公里。
下辖北务、郭家务、陈辛庄、林上、仓上、道口、王各庄、闫家渠、南辛庄户、于地、庄子、小珠宝、珠宝屯、东地、马庄15个行政村，拥有户籍人口10151口人。
（图1-1）。
图1-1.北务镇地理方位图
北京市顺义区北务镇地属暖温带大陆型半湿润季风气候带，四季分明，光照充足，年日照总时数2800小时，年平均气温为11.5℃，一月份最冷平均气温为4.9℃，七月份最热，平均气温为25.7℃。
初霜期在10月下旬，终霜期在4月上旬，全年无霜期在190天以上。
平均年降水量622毫米，七、八月份降水量占全年降水量的三分之二。
交通优势——镇域内直通首都机场的市一级公路龙塘路横贯东西；西起四环红领巾桥东至平谷的京平高速公路年底即将开工，并在北务留有出口；连接密云与河北燕郊开发区的木燕路纵穿南北。
镇中距首都国际机场17公里、京哈公路10公里、北京六环15公里，距天津新港100公里，方圆20公里内建有三座铁路货运站，即：
京承线顺义站、京哈线燕郊站和大秦线李各庄站，交通十分便利。
基础设施优势——已初步达到“七通一平”标准，镇域内建设有高标准水厂一座，日供水能力到3万立方米，水质达到国际饮用水标准。
供电：
镇内在现有56KVA和63KVA基础上，新建110KVA变电站一座，具备双回路供电能力。
网络：
镇内建有有线二级站一座，可以实现有线入户。
通讯：
镇内电信局具备安装4000门程控电话的能力，并引入了光纤电缆，可以实现宽带电信传输。
二、区域地质概况
顺义区地处北京凹陷的北东部，在大地构造上位于祁吕贺山字形构造反射弧与阴山东西向构造带的交汇部位，印支、燕山及喜马拉雅等多期构造运动造成地质构造较为复杂，区内大部分地区为第四系覆盖，仅在木林、龙湾屯以及二十里长山一带分布有少量的基岩残丘，其地表以下的基岩主要有中上元古界长城系、蓟县系、青白口系、古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系以及中生界侏罗系和白垩系，埋深约80-120m，大部分地区缺失第三系。
区内构造以北东北西向的断裂为主，有些断裂如黄庄高丽营断裂、顺义-良乡断裂、南苑一通县断裂以及二十里长山断裂等至今仍活动强烈。
褶皱构造不甚发育，只有北西向的大孙各庄向斜及北东向的李遂背斜较具规模。
顺义区主要处在潮白河中上游冲积平扇上，北部边界环山，区内大部分为平原，平原区基岩上部沉积了多层次冲洪积物，砂、卵、砾石层与粘土层互层交错分布。
砂、卵、砾石层为主要含水层。
地下水主要来源于河流渗透、大气降水以及水库蓄水下渗等，水资源总体看来比较丰富。
但由于是北京市主要的水源地及农业生产基地，区内又有首都机场、空港工业开发区以及燕京啤酒集团等全国闻名的大型工业企业，工、农业需水量极大。
1999年工业用水量为325787万m’，农业用水量为31607527万m’，加上城镇生活用水量174187m3，地下水资源总体上呈超采状态，且开采程度指数均为l24，在全区19个乡镇中高丽营、天竺、李桥、仁和、南法信以及后沙峪等属严重超采区，这些地区的地下水位呈逐年下降的趋势，平均每年下降约05-15m左右。
三、工作方法、仪器介绍及施工流程
3.1电法勘探
3.1.1电法勘探工作方法
本次电法勘探实习，要求我们掌握三种基本方法：
1）中间梯度法:
中间梯度法的装置特点如图2所示:
这种装置的供电极距AB很大，通常选取为覆盖层厚度的70-80倍。
测量极
距MN相对于AB小得多，一般选用MN=（1/30~1/50）AB，工作中保持A和B
固定不动，M和N在A、B间的中部约（1/2~1/3）AB的范围内同时移动，逐点
进行测量，测点为MN的中点。
中间梯度法的电场属于两个异性点电流源的电场。
MN的范围内电场强度，即电位的负梯度变化很小，电流基本与地表平行，中间
梯度法不仅可以在A、B两极所在的测线上移动M、N进行测量，而且在A、B固
定的情况下，还可以在AB两侧AB/6范围内的测线上进行测量。
这种“一线布
极，多线测量”的方式，比其它电剖面方法（特别是联合剖面法）生产效率要高
得多。
中间梯度法的视电阻率按下式计算
其中，
2）联合剖面法:
联合剖面法是两个三极装置AMN∞和
∞MNB联合进行探测的一种电剖面法。
所谓
三极装置，是指一个供电电极置于无穷远的
装置.如图3所示。
A、M、N、B四个电极位于同一测线上，以M、N之间的中点作为测点，且AO=BO，MO=NO。
电极C是两个三极装置共同的无穷远极，一般敷设在测线的中垂线上，与测线之间的距离大于AO的5倍。
工作中将A、M、N、B四个电极沿测线一起移动，并保持各电极间的距离不变。
在每个测点上分别测出A、C极供电时的电位差ADUMN和电流强度I，B、C极供电时的电位差BDUMN和电流强度I，然后按下式求得两个视电阻率值
式中KA和KB分别为AMN∞装置和∞MNB装置的装置系数，
因此，联合剖面法有两条视电阻率曲线。
3）对称四级电阻率测深：
对称四极剖面法的装置形式如图4所示，A、M、N、B，四个电极排列在一条直线上，并且相对于MN的中点O对称分布（图（a））。
一般MN=（1/3-1/5）AB，工作中保持各电极间距离不变，四个电极同时移动并使0点位于测点上，逐点观测，按下式
求得值,可得装置系数KAB的表达式:
3.1.2电法勘探仪器及相关软件介绍
1.供电装置
蓄电池，输出电压12V，工作时可通过多块电池的串联来提供相应的工作电压。
2.电法测量仪器介绍
1）DDJ-4A型多功能电测仪：
该仪器集24位A/D、ARM等当今最新电子技术研制的新一代数字直流电法仪
器，仪器的体积和重量显著缩小，主要技术指标及性能相当于当前国外同类仪器，
在各种野外复杂环境下能更好地工作。
广泛应用于金属与非金属矿产资源勘探、
能源勘探、工程地质勘探、环境地质勘探、水文地质勘探，还能用于地热勘探等
方面。
2）仪器特点：
整机体积小、功耗低。
采用24位AD转换器及信号增强技术和数字滤波,抗干扰能力强,测
量精度高。
自动进行自然电位、漂移及电极极化补偿。
不测量时，通道入口短路，防止长时间开路。
供电电压高（1000V）、电流大（7A）。
接收部分有瞬间过压输入保护能力。
彩色大屏幕显示：
汉字对话，不但能一次显示所有的测量参数，而且可显示
观测曲线，使得测量结果直观明了。
多参数测量：
可测量并存储自然电位、一次电位和电流、视电阻率、视极化
率、半衰时、衰减度、偏离度和综合参数等。
具有掉电数据不丢功能，能存储1MB数据并长期保存。
用单片ARM进行控制与数据处理。
除RS232接口、网口与计算机通讯传输数据外，增加了USB接口可以用U
盘拷贝数据文件。
极距常数表──对所有装置，可预先存储多组不同极距常数，从而避免相同
极距常数反复输入可能带来的输入错误。
3）主要技术指标：
接收部分技术指标：
电压通道：
±5V（24位A/D）
测量精度：
Vp≥5mV时，±0.2%；当0.1mV≤Vp＜5mV时，±1%±1个字
输入阻抗：
＞20MΩ
视极化率测量精度：
±1％±1个字
Ｓｐ补偿范围：
±4V
电流通道：
7A（24位A/D）
测量精度：
Ip≥5mA时，±0.2%；当0.1mA≤Ip＜5mA时，±1%±1个字
对50Hz工频干扰压制优于80dB
发射部分技术指标：
最大供电电压：
±1000V
最大供电电流：
±7A
供电脉冲宽度：
1～60秒
3.1.3电法勘探野外施工流程
（1）测站布置
①测站是野外作业枢纽。
剖面测量时，测站位置应尽可能靠近观测地段中心，以
便控制测区较大的面积。
测探测量的测站尽可能布置在测点附近。
通常选择在视
野开阔，地势平坦，通行方便避风干燥处。
测站应远离高压输电线和变压器，以
避免电磁感应与电源漏电影响；测站应采取防潮、防雨、防晒措施；把从测站引
出的供电及测量导线绑在牢固的木桩上，以免放线时拖倒仪器及其附件。
用干电
池做电源时，应按规定方式接好干电池。
②检查仪器及控制面板线路连接情况，并检查仪器及通讯设备的电源及工作状态
是否正常，检查通讯设备传话和接听效果。
③检查仪器、导线及线架是否漏电，并记录检查结果。
④核对各电极的点、线号。
⑤导线敷设。
电极接地结束后，利用通讯设备与跑极员取得联系，先插好测量线
插头，确定测量线完好后，再接好供电线插头，粗略测试供电回路电阻并进行试
供电，选择合适的工作电压、电流，匹配好平衡负载。
（2）导线敷设
为了防止导线敷设而引起电磁耦合，电磁感应或导线漏电，导线敷设应遵
从以下原则：
①供电、测量导线不允许相互交错应尽可能分列于测线两端，并保持一定距离。
②测量导线一般应避免悬空架设，当道线穿越河道、池塘必须架空时，应注意
将导线拉紧，以避免读数不稳定。
③测量导线应尽可能避开高压输电线。
当必须通过时，应使那段导线与高压线
方向垂直。
④电线接头处应确保街头牢固和外皮绝缘好。
为避免导线损伤，放线时应边走
边放，收线时应边走边绕动线架收线，不许拖拽收放线。
在导线收放过程中，
应随时注意导线有无破损或扭结。
破损处应包扎绝缘；扭结处应放松理顺。
（3）漏电检查
在野外作业中，测量仪器、供电线路、测量线路中的任何一部分漏电都会
对观测结果造成误差，因此，必须适时进行露点检查。
①法野外观测之前和结束之后，均应对仪器和导线的绝缘性能进行系统检查
进行剖面测量时，在一个野外工作日的观测始末、测线转移、中间梯度改变排列
或者变换极距的情况下，都应对供电系统和测量系统分别进行检查。
②仪器的漏电检查
在仪器断路的情况下，用500V兆欧表分别测定A、B插孔，M、N插孔，
仪器外壳三者之间的绝缘性能，要求测定的电阻不小于100MΩ，如测定的值小
于100MΩ，则认为仪器的绝缘性能不合乎规定要求，其漏电影响不容忽视。
③开工前对导线的漏电检查
一般是将导线铺于地面上，采用500V兆欧表，测量导线对地的漏电电
阻。
每千米导线的绝缘电阻，对于供电导线应不小于2MΩ；对于测量导线，
应不小于5MΩ。
④当仪器设备在供电现场无法满足②，③所规定的绝缘指标时，应进一步对供
电系统和测量系统进行下述漏电检查。
1）供电系统漏电检查：
一般可轮流断开一供电导线与供电电极的接头，同时观测供电线路中的等效漏电电流和测量线路等效漏电电位差（两次电压不同时，
可按电压正比关系换算成工作电压下的“等效值”）。
要求两端等效漏电电
流的总和不超过该点供电电流的1%；两端等效漏电电位差的总和不超过该点
观测电位差的2%，进进行漏电检查的电源电压一般不超过300V。
2）测量系统漏电检查：
一般可轮流断开一测量导线的测量电极的接头，供电时
测量等效漏电电位差。
要求两端等效漏电电位差的总和不超过该点观测电位
差的1%。
⑤当观测过程中发现有不能允许的漏电现象时，全面寻找漏电点位置
3.2地震勘探
3.2.1地震勘探工作方法
地震勘探野外工作是整个地震勘探生产的首要环节，它是通过地震波的激发和接收，获取地震勘探的第一手资料，以便为地震资料的处理和地质解释之用。
地震勘探野外工作主要分为现场踏勘、野外施工设计、试验及正式生产阶段。
野外工作中的关键是地震勘探采集系统和工作方法，它决定着能否获得高信噪比、高分辨率、高保真度的原始资料。
根据地震勘探所要解决的地质任务，野外分为二维地震勘探和三维地震勘探，三维地震勘探多用于地质条件复杂、构造幅度小、二维勘探无法解决的地区。
相比之下三维勘探的工作量比二维勘探大得多，无论是设备还是人员的配备都大大超过二维勘探，相应于二维勘探组成二维地震队，相应于三维勘探组成三维的地震队。
下面结合本次野外实习简述地震勘探（二维）野外工作方法。
仪器设备：
地震仪（GEODE），检波器，测线，电缆，直流电源，重锤，铁板，触发信号线，锤击延长线，Y型线，输入输出线，转换器，计算机。
3.2.2地震仪器及相关软件介绍
1）GEODE地震仪（Geode轻便地震采集系统）：
图3-1
图3-1.GEODE地震仪
Geode地震采集系统可以根据用户的要求在野外部署成多线多道的观测系统。
Geode是一个道数为3、6、8、12、16或24道的地震数据采集站，中央记录系统可以由一个便携式计算机或一个StrataVisorNZ型地震仪来完成。
Geode地震数据采集站采用了CrystalSemiconductorsigma–deltaA/D转换器和Geometrics专利的过采样技术，实现了24位A/D转换的精度，其畸变小，频带范围宽，体积小，重量轻（3.6kg），低温性能好（-30℃~-70℃）。
可靠性和稳定性好（模数转换24位，频带宽度1.75Hz～20kHz，动态范围在2ms采样24位时大于130dB）。
内置软件排列滚动功能，实时噪音监测显示，检波器和大线性能检测，并培植了多种数据采集、显示、打印、滤波、存储、测试、数据处理和分析软件。
既适应超高频工程调查，又适用低频天然地震监测。
精湛工艺设计和装配保证了该仪器防潮、防震和防尘，高稳定性能，特别适合在恶劣野外地质环境中工作。
相关参数如下：
Geode单站3－24道，多采集站可扩展到1000道。
模数转换：
24位；频带宽度1.75Hz～20kHz；
动态范围：
在2ms采样24位时大于130dB；畸变：
2ms采样1.75~208Hz0.0005%；
共模抑制：
>100dB（<=100Hz36dB）；道间串音：
-125dB23.5Hz24dB2ms；
噪声背景：
2ms36dB1.75-208Hz条件下，射频干扰<0.20V；
最大输入信号：
2.8V峰-峰值；输入阻抗：
20Kohm0.02f；
采样间隔：
0.02,0.03125,0.0625,0.125,0.5,1.0,2.0,4.0,8.0,16.0ms；
记录长度：
标准16384样点也可选65536样点；
延时触发：
最大4096样点；智能型自触发：
可供天然地震观察和可控源；
前放增益：
厂方以4道一组由软件成对可选12和24dB或24和36dB对于大能量震源也可直接跳到0dB；
去假频率波：
在Nyquist频率的83%处为-3dB下至90dB采集和显示滤波器；
低截：
输出10,15,25,35,50,70,100,140,200,280,400Hz,Butterworth滤波器每倍频24或48dB；
陷波：
50,60,150,180Hz压制50dB以上中心频率2%宽度；
高截：
输出250,500或1000Hz每倍频24或48dB滤波频率用户可选；
延迟：
0至9999ms一步到位；
防水密封；工作环境温度-25℃～45℃，工作稳定性好；可连续采集数据；
数据及格式：
实时数据流输出除波形数据，应包含时间服务、仪器状态、数据质量等信息，格式适于计算机读写；数据格式为标准SEG-2、SEG-D和SEG-Y格式；厂家应提供数据回放软件、文件读取和波形显示等；
软件：
WindowsTM平台操作系统采用Geometrics的MGOS软件控制本机各道和4线Geodes外接各道的数据采集；
供电电源：
标称电压12V（9V～18V）直流电源。
2）GEODE地震仪把机械振动转变为电信号：
图3-2.地震数据采集系统图
地面机械振动转变为电信号是通过地震检波器实现的。
陆地检波器由外壳、线圈、磁铁和尾锥组成。
检波器里有一个惯性弹簧和外壳相连,当地震波来到地面引起地面振动时,埋在地表的检波器的尾锥和外壳也就随地面一起振动。
这时惯性体由于本身的惯性不随外壳同时运动,于是产生了惯性体对于外壳的相对运动。
在检波器里,惯性体是一个线圈,一块永久磁铁与外壳固定在一起,惯性体（线圈）又套在磁铁外面。
因此,当惯性体对于外壳以及固定在外壳上的磁铁发生相对运动时,在线圈两端产生交变电压,这样,检波器就把机械振动转变成了电讯号。
（数字地震仪的基本工作原理图如图3-2）
3）GEOMETRICSNZXP/GEODE采集控制软件的操作：
图3-3
图3-3
Survey:
测点名称，测线号的输入
Geom:
排列设置，输入炮点，检波器点的桩号，道间距，跑间距及排列滚动方式
Observer:
备注，输入天气，仪器操作员等信息
Acquisition:
包括采样间隔，记录长度，叠加操作和前放增益等设置
File:
文件，设置文件名，存储的文件夹，数据文件格式，回放读取数据
Display:
显示，调整显示方式，包括单炮记录和频谱显示方式等
Dosurvey:
测量，是否允许放炮，清除内存，存盘，打印，手动排列滚动等
Window:
调整显示窗口
Answers:
折射解释
Print:
调整打印方式
System:
系统，调整仪器时间，日期，触发方式，检波器测试，内触发，仪器关机等
3.2.3施工流程：
1）布线：
测线可分为纵测线和非纵测线两种。
当激发点和接收点在一条直线
上时称纵测线，否则称为非纵测线。
本次实习采用纵测线，测线为直线并垂直地下构造的走向，尽量穿过多个地质构造单元，沿测线打桩号，将检波器垂直插入桩号位置，在测线一侧布置电缆，另一侧布触发线。
2）连接线路：
包括电源线和信号线连接。
检波器与电缆上的接口分别相连，
电缆通过Y型线连接地震仪，触发线一端连接重锤，另一端连接地震仪，输入输出线一端接地震仪的out接口，另一端通过转化器接计算机，并将地震仪接蓄电池。
3）设置参数：
根据实际布线的道间距、偏移距、检波器数量和实际操作中触发方式等设置软件中的参数。
4）采集数据:
在激发点重锤敲击，检波器将信号通过检波器传至地震仪，在计算机上得到地震波的时间剖面。
可将多次激发得到的波形叠加，使有效波的能量增强，从而提高信噪比。
5）注意事项：
a）测线要尽量拉直；
b）在重锤捶击时一定要注意安全，不要让锤子伤着人和仪器、电缆线；
c）检波器的安插要求直、实、牢、平、准，整个排列上的检波器必须连接畅通，极性正确，不能有漏电现象；
d）测量前先检查仪器是否正常，在指导老师检查确认无误后，然后打开计算机进行数据采集前的参数设置。
3-4：
单边激发，道间距3m,偏移距3m线路图
4、野外工作
4.1电法勘探野外实测工作及注意事项
1）2012年7月2日（星期一）-----实训中心会商室
实习内容：
对地球物理勘探实习进行总体了解和认识。
高尔根主任和何世根老师对本次实习提出严格的要求，将全班分成3组，每组10—11人。
介绍了本次实习的总体过程和时间安排，让我们做好实习前相应的准备。
下午各指导老师对相应组介绍实习的仪器和工具，每组每个成员负责固定仪器，每天清点这些仪器是否齐全，为野外勘探做好全面准备。
我们组指导老师为我组成员详细介绍了各仪器和工具的使用方法，并在实训中心大厅外进行现场仪器整理、连接，使同学们对野外仪器布设有了进一步直观地了解。
2）2012年7月3日（星期二）-----顺义区珠宝屯小树林
实习内容：
中间梯度法
第一次出野外，老师在测区亲自向我们演示了测线的布置
3）2012年7月4日（星期三）-----顺义区珠宝屯小树林
实习内容：
中间梯度法（地震直达波法）
（AB/2=600m，MN/2=200m，点距10m，N-京平高速20mS-老乡地）
我们将观测站布设在中心，A、B极从观测站O向相反方向布设测线，AO=BO=600m,供电电极A、B分别由四根经磨光处理的长约50cm的铁棒排成方形排列构成，电极垂直完全敲击入地，仅留线头。
为了减小电极与土壤间电阻，使电流传入地下，我们将在工作前将事先准备好的盐水倒在电极附近以减小接地电阻。
中间梯度法中A、B固定好后不再移动。
M、N测量电极为长约50cm的铜棒，M极距离O点200m，N极距离O点180m，开始测量时保持MN=20m距离不变，每次向O点方向移动10m，每换一次点测一次数据，共测40次。
4）2012年7月5日（星期四）-----顺义区珠宝屯小树林
实习内容：
联合剖面法
（WE走向AB=70mW-燕顺路E-老乡地SN走向（无限远）OC>300m石砚斌说实际是600m点距10mMN=20m）
5）2012年7月6日（星期五）-----顺义区珠宝屯小树林
实习内容：
对称四极电阻率测深法
电阻率测深法AB（ABmax=1000mMNmax=200mSN向）
4.2地震勘探野外实测工作及注意事项
1）2012年7月8日星期日——主楼二楼机房
实习内容：
地震勘探实习安排
实习指导老师讲解了本次实习的任务和注意事项，要把本次实习和所学理论结合起来，加深对理论知识的认识。
野外施工要确保人身安全和仪器安全。
孙老师介绍了本次实习的时间安排，让大家对本次实习有个总体的认识，并把班级分成三组，每组负责各
升级会员 