电法原理复习重点.docx

1、电法原理复习重点20XX年版电(磁)法原理复习重点1、名词解释：0.电法勘探：以岩矿石的导电性、电化学活动性、介电性和导磁性为物质基础，使用专门的仪器设备、观测地壳周围的物理场变化进而达到解决地质问题的一种物探方法。1.地电断面：按照电阻率差异来划分的地质断面。2.电阻率：表征某种物质导电性的参数，国际单位制中定义为电流流过每边长度为一米的立方体均匀物质所遇到的电阻值。3.视电阻率：在地下岩石电性分布不均匀(同时赋存有两种或两种以上导电性不同的岩石或矿石)或地表起伏不平的情况下，若仍按测定均匀水平大地电阻率的方法计算的结果称之为视电阻率。 or 4.平均电阻率：表示层状岩石的平均导电性5.各向

2、异性系数：表征层状岩石的各向异性程度（Ps：沿层理方向的电阻率t 垂直于层理方向的 电阻率 n）6.自然极化：由不同地质体接触处的电荷自然产生的(表面极化)或由岩石的固相骨架与充满空隙空间的液相接触处的电荷自然产生的(两相介质的体极化)7.人工极化：是在人工电场作用下产生的极化。 8.偶极剖面的正交特性：对板状体情况而言，电阻率不同和产状呈正交，而异常形态、特点和分布规律 相同的现象被称为偶极剖面法异常的“正交特性”。9.波阻抗：波阻抗是介质对电磁波传播的一种物理特性，据此特性有可能确定介质的电阻率和磁导率。 Z E/H=-i/k1 Z E/H=i /k1 9.平面电磁波：在每个固定的时刻波的

3、相位波前是个水平面的电磁波,简单说，就是电场E和磁场H在波的传播中位于同个平面上，并且E和H都与传播方向相垂直。10.电阻率的饱和效应：即使导电性差异再增大，电阻率异常也不会再有明显的增加，人们将这种现象称为视电阻率异常的饱和效应。11.互换原理：收发线圈互换位置，相对状态不变，观测的异常数值相同 12.椭圆极化：由于一次场和二次场在观测点上的空间方向不同，幅值不同，相位不同，而它们的频率相同，所以这两种场合成结果必然形成椭圆，即总磁场(或总电场)矢量端点随时间变化的轨迹为椭圆，我们将这个总场称为椭圆极化场。13.S等值性：三层电测深H、A型曲线中，当、和相同时，在一定范围内按比例改变和，保持

4、值不变，导致不同的地电断面对应形状几乎相同的电测深曲线。可以外推到n层电测深曲线，只要s不变，电测深曲线形状就不变。14.T等值性：三层电测深的K、Q型曲线中，当、和相同时，只要保持值不变，虽然层参数 和不同，但对应的三层曲线几乎一样。可以外推到n层电测深曲线，只要T不变，电测深曲线形状就不变。15.面极化：激发极化均发生在极化体与围岩溶液的界面上，如致密的金属矿或石墨矿属于此类。16.体极化：极化单元(指微小的金属矿物、石墨或岩 石颗粒)呈体分布于整个极化体内，如浸染状金属矿石和矿化、石墨化岩石以及离子导电岩石均属这一类。 17.极化率：表征体极化岩、矿石的激电性质参数 为简单起见，我们将长

5、时间供电(T ，即充电达饱和)和断电瞬间(t0) 测得的饱和极化率（，）定义为极化率 ，记为 。 18.频散率：描述交流激电特性的参数 参数P(f， f)为电场幅值在f， f两频率间的相对变化 ，称为频散率，以百分数表示。19.同线装置：发、收线框 在同一条测线上20.旁线装置：发、收线框分别在两条测线同号点上21.穿透深度：在均匀介质中，平面波沿 Z 轴方向前进振幅衰减为地表（z0）值的1/e倍时的距离，称为趋肤深度，又称为穿透深度。22.波数：亥姆霍兹方程 中系数k为波数，描述波的传播特性，反映电磁波在传播时，振幅衰减程度和波长缩短情况。 或 k=a+bib：是说明波传播单位距离衰减程度的

6、常数，称为电磁波的衰减常数a：表示波传播单位距离相位的滞后，称为波的相位常数。 p= 当 p1 ，称为“远区”。23.近区：近区指的是收发距很小或频率很低(或波长很长)的范围; 24.远区：远区指的是收发距很大或频率很高(或波长很短)的范围。 25.等效电阻率：发生体极化效应时，极化体对极化总场的电阻率。二、简述、绘图题和计算题 1、到目前为止，电法勘查利用了岩、矿石的哪些电学性质?其表征参数是什么?简要分析 影响这些参数的主要因素有哪些?答：导电性、电化学活动性、介电性、导磁性。 导电性参数为电阻率（）：岩、矿石的组成矿物及所含水的导电性、含量、结构、构造及其相互作用、温度和压力。 电化学活

7、动性参数为极化率()：观测时的充放电时间、电子导电矿物的含量和岩、矿石的结构、构造。 介电性参数为介电常数（）：岩、矿石的组成矿物及其含水性。 导磁性参数为介质的磁导率（）：岩石磁性矿物含量、颗粒大小、结构、温度、压力。2、*简述岩、矿石电阻率与温度的关系。 电子导电矿物或矿石的电阻率随温度增高而上升；离子导电岩石的电阻率随温度增高 而降低 。3、*简述岩矿石电阻值变化的一般规律。 岩石的孔隙度减小，减小；化学沉积岩电阻率最高；地质年代越老，由于岩石的致 密程度越高，孔隙度和储水能力越低，故电阻率越低。4、*简述岩石和矿石的激发极化特性。 某些岩石和矿石在特定的自然条件下，在岩石产生的各种物理

8、化学作用下，岩石可 以形成面电荷与体电荷。岩石的这一性质称为岩石极化。5、*简述影响岩、矿石极化率的主要因素。 与观测的充放电时间有关，还与岩矿石的成分、含量、结构及含水性等多种因素有 关。6、*简述电磁波在导电介质中的传播性质。 振幅衰减、波长比空气短、传播系数K概括了这一点：反应了电磁波振幅的衰减、 以及波长的缩短情况。7、*均匀大地及岩矿石电阻率的测定方法及原理 通过地面 的点电流源 A(+)和B(-)向地下供入电流强度I 时，根据点源电场的基 本公式，很容易写出地面任意两点 M和N 处的电位： M、N两点之间的电位差为：移项有： 简化为 k=称为装置系数 用电法勘查仪器实际测出电位差和

9、供电电流强度 I之后，便可按公式 求得均匀大地之岩石电阻率值。8、*何谓电阻率和视电阻率？试说明它们的异同点。答：电阻率：在地面水平、地下充满均匀各向同性的导电岩石时，按公式 计算的结果为均匀大地电阻率。视电阻率：在地下岩石电性分布不均匀或地表起伏不平的情况下，仍按公式 计算的结果称之为视电阻率。相同点：具有相同的量纲，相同的公式。不同点：影响因素不同。（1）电阻率与岩、矿石的组成矿物及所含水的导电性、含量、结构、构造及其相互作用、温度和压力有关。（2）视电阻率与与地下不同导电性岩石(或矿体)的分布状况有关，还与所采用的装置类型、装置大小、装置相对于电性不均匀体的位置以及地形有关。9、何谓电阻

10、率剖面法？举例说明电剖面法种类及其特点。答：是指供电电极和测量电极间的距离经选定后保持不变，且同时沿一定剖面方向逐点进行观测电位差、供电电流I，并算出视电阻率，借以研究沿剖面方向地下一定深度范围内横向电性变化。种类： 中间梯度法：将供电电极 A和B 固定在相距很远的地方 ，测量电极 MN在AB中段1/3 的范围内逐点观测。MN中点为记录点。 二极剖面法：供电电极 A和测量电极M之间距离(一般为几十米)保持不变，AM沿测线移动， 另一供电电极B和测量电极N置于“无穷远”处，固定不动。AM中点为记录点。 三极剖面法：将供电电极 B置于“无穷远”，而将AMN沿测线排列并进行逐点观测时，便称为三极装置

11、。MN中点为记录点。 联合剖面法：两个对称的三极装置AMN-MNB联合组成，其中电源 负极接到置于“无穷远”处的 C极，正极可分别接至A极或B极。记录点取在 MN 的中点 对称四极剖面法：AM=NB，记录点取在 MN 的中点 偶极剖面法 : 这种装置的特点是供电电极AB和测量电极MN 均采用偶极，并 分开有一定距离。取OO中点为记录点(O为AB中 点，O为MN中点)，由于四个电极都在一条直线上，故又称轴向偶极。10、*举例说明电剖面法确定地质体走向、产状的方法。 举联合剖面法为例：通过联合剖面法的交点可以确定地下地质体在平面上的投影，因此可以通过布置多条测线，通过它们的交点坐标可以得到走向。

12、通过联合剖面法改变极距，所得s曲线交点对应的方向可以确定地质体的产状。11、掌握典型地电断面上中梯、联剖装置上和异常特点。（我只画出了电阻率的，别忘了极化率的啊） 答：一、中间梯度装置：球体：球体为低阻时，在球心正上方有极小值，两侧有极大值。球体为高阻时，在球心正上方有极大值，两侧则有的极小值。因此，根据曲线主极值点的坐标，可确定球心在地面的投影位置。板状体：直立良导薄脉上( )，中间梯度法的异常很小，极不明显( 除非c/h0 薄脉直接出露地表)； 直立高阻薄脉上( )，中间梯度法 异常明显，其相对异常值 随c/h0 的增大而增大，即高阻脉中心深度h 一定时，下延越深， 相对异常越大。 在水平

13、良导薄板 (12 )上， 异常明显，并且薄板的水平宽度愈 大，异常愈明显； 在水平高阻薄板 (12 )上， 异常很小。联剖装置：垂直接触带：球体： 无论哪种极距(A O)，其A 和曲线在球心正上方(或球顶上)均有一个交点(A =)，并在交点 左边有A ， 右边则 A 。 这时A 的极小值出现在球体右边，而的极小值则出在 球体左边。对称四极剖面法的曲线，则在球心正上方有 AB 的极小值异常板状体：低阻： 在正交点两翼，两条曲线明显地张开，一个达到极大值，另一个则为极小值，形成横“8”字式的明显岐离带。 在倾斜的良导薄脉上，两条曲线是不对称的，但仍然有正交点。 交点位置在脉顶附近，稍移向倾斜一侧。

14、高阻： 高阻脉顶上方有一个不太明显的联合剖面曲线的“反交点”。 “反交点”的左侧A ；右侧A 。 脉顶上呈现高阻异常，其两侧A 和曲线同步下降并各自出现极小值 。 故 A和 曲线分异性差，岐离幅度很小。 值得注意的是，当供电电极 通过高阻脉时，在相应的曲线上还会出现一个次级的峰值。 12、简述电测深曲线的等值性?答：在实践中人们发现，某些参数不同的地电断面对应的三层电测深曲线，彼此相差甚小(在实际观测误差5%以内)，以至区别不开，实际上可以认为是相同的。上述三层曲线的性质称为中间层的等值性，即三层曲线的等值性。13、根据电流密度在地下的分布规律，用视电阻率微分表达式，画图并定性分析直立低阻体的

15、联合剖面法和曲线的变化规律。答：视电阻率微分表达式： 首先分析A 曲线： 当电极 AMN 在良导脉左侧且与之相距较远时，由于良导脉对电流的畸变作用较小，因 此 jAMN =jA0，A1 (见曲线上的1号点)。 当 AMN 沿测线向良导脉接近时，良导脉吸引电流，使电流线偏向 MN 一侧，造成 M N 处的电流密度增大，即jAMN jA0，故A 1 ， 曲线上升(见曲线上的2号点)。 随着 AMN 继续向右移动，良导脉对电流的吸引作用逐渐增强，致使A 曲线继续上升，直到 MN 电极靠近脉顶时，由于良导脉向下吸引电流，使jAMN 相对减小， A 曲线亦开始下降，因而在3号点形成了一个极大值。 在 M

16、N 接近脉顶到越过脉顶这个范围内，良导脉对电流的吸引作用最强烈， jAMN 急剧减小，因而A 曲线也随之迅速下降。 当 A和MN各处在良导脉 的一侧，由于良导脉的屏蔽作用使A 曲线出现一段比较宽的低值段(见4号点)。 当 AMN 都跨过脉顶后，随着电极继续向右移动，良导脉吸引电流的作用逐渐减弱， jAMN 逐渐增大，从而使A 1 (见曲线上的5和6号点)。 同理，可以分析曲线。 A 和两条曲线相交，交点位于 直立良导脉顶上方； 且在交点左侧A ，交点右侧 A 。14、简述充电法的原理、应用条件、应用范围和观测方式。 答： 充电法是以地下岩、矿石导电性差异为物质基础的另一种传导类人工电场法应用条

17、件：1被研究的对象(充电体)至少已有一处被揭露或出露，以便设置充电点；2充电体相对围岩应是良导体；3充电体要有一定的规模。4.埋藏要浅，这样充电法的效果才理想。应用范围：1 确定已揭露(或出露)矿体隐伏部分的形状、产状、规模、平面分布位置及深度；2 确定已知相邻矿体之间的连接关系；3 在已知矿附近找盲矿体；4 利用单井测定地下水的流向和流速；5 研究滑坡及追踪地下金属管、线等。观测方式：电位法、电位梯度法和直接追索等位线法15、何谓自然电场?与充电法比较自然电场法有何特点。答：在一定的地质地球物理条件下，地中存在的天然稳定电流场称为自然电场。自然电场法的观测方式和充电法的观测方式相似，最常用的

18、是电位观测法。与充电法不同，自然电场法不能用极化补偿器来消除极差的影响，因此，测量电极需采用“不极化电极”。该方法不需供电设备，装置轻便。16、对比面极化和体极化总场的边界条件?举例说明用等效电阻率法计算的过程 。答：场类型面极化总场体极化总场边界条件 用等效电阻率法计算均匀半空间条件下，点源场及极化率： 对均匀各向同性岩体的体极化计算，等效电阻率满足：所以极化率为17、何谓纵向中梯和横向中梯?根据高阻和低阻脉状极化体上的横向中梯及纵向中梯的异常特征，分别绘出在高阻和低阻脉状体上作环形测量的极形图，并与极形图对比。、极形图的作用是什么?(注意区别同线和旁线装置)答： 纵向中梯装置：供电电极(A

19、、B)和测量电极(M、N)的布极方向、测线皆垂直于极化体的走向。横向中梯装置：AB与MN平行于极化体走向布极，测线仍垂直于极化体走向。 、极形图的作用是：对于低阻体脉状体极形图的长轴和的短轴可反应矿体走向；高阻体脉状和极形图的长短轴方向一致，可由他们的短轴方向确定总矿脉的走向。18、在电阻率为100.m的均匀介质中传播100Hz的平面电磁波，试计算电磁系数m及趋肤深度。（今年考得是变形，好好把趋肤深度的计算公式理解就ok了！）答：由趋肤公式： 19、*传播系数K的物理意义是什么？K=a+ib中的a和b的含义是什么？K反应了电磁波在介质中传播的振幅和相位（或波长）的变化关系，a：表示电磁波的相位

20、常数；b：表示电磁波振幅的衰减系数。20、什么是电磁感应法？它利用的物性的主要参数是什么？答：电磁感应法是指利用岩(矿)石的导电性、导磁性和介电性的差异，应用电磁感应原理，观测和研究人工或天然形成的电磁场的分布规律，进而解决有关的各类地质问题的一种电法勘查方法。利用的物性的主要参数：电阻率（）、介电常数（）、磁导率（）。21、简述正方形不接地回线中心剖面上的一次磁场的分布特征。答：方型回线一次场的分布特点：地面各点的磁场方向均垂直地面。回线中部磁场比较均匀。在该电场作用下地中产生水平方向的涡旋电流。22、什么是二次场的频率特性？什么是二次磁场的时间特性？答： 频率特性： 电磁法中其它条件不变时

21、，导体的二次场随次场频率变化而变化的关系。，低频段，实部与频率成正比增加，随着频率的增加，出现趋肤效应，实部趋于饱和，虚部渐降至0；虚分量存在最佳工作频率，导电性越好，该值越小。 时间特性： 将周期性的脉冲电流通入发射线框，此脉冲电流在其周围的空间产生一次场。当地下有良导体存在时，导体内部会产生涡旋电流，涡旋电流会产生二次场，当脉冲电流断开时，导体内的感应电流并不立即消失，而是呈指数规律扩散、衰减、和消失，在导体周围形成衰减的二次磁场，这个扩散衰减的二次磁场就是二次磁场的时间特性。（待完善）23、*什么是异常场的实、虚分量？二者有何区别和关系？在二次场的频率特性中，通过简单变换，可以得到二次场

22、的实部与虚部：俩者都是随频率变化的函数，但实部是偶函数，虚部是奇函数；其中虚分量存在最佳频率，实分量存在临界频率（即电性与磁性刚好抵消的频率）；24、怎样利用频率特性或时间特性来区分异常源导电性？（想得高分最好作图说明）答：以导电导磁球体的异常分析为例： （1）频率特性： 最佳频率越小，导电性越好；对于导电导磁球体，随着频率的增加，导电性增加，抵消导磁性，当越过临界频率后，只存在导电性。（2）时间特性： 二次场衰减的越慢，导电性越好。25、何谓电磁波的趋肤深度？它的基本公式是什么？ 答： 在电阻率为的均匀介质中，平面电磁波沿 Z 轴方向前进距离时，振幅衰减为地表（z0）值的1/e倍。习惯上将

23、距离称为电磁波的趋肤深度。基本公式：。26、简述频率域电磁法和时间域电磁法的异同点。答： 电磁法的分类很多，但一般可分为两大类：a、频率域电磁法；b、时间域电磁法。相同点：物理原理和本质是一样的都是电磁感应，数学上是相通的，其结果可以通过傅里叶正反变换互相转换。不同点：（1）频率域电磁法研究的是谐变场，时间域电磁法是瞬变场； （2）测量参数不同：频率域电磁法采用正余弦波，时间域电磁法采用脉冲波； （3）频率域是单一频率的测量，而时间域是多种频率的测量； （4）频率域电磁法测量的既可以是总场也可以是二次场，时间域电磁法只能测 二次场； （5）观测的方法技术不同。27、*简述甚低频法的工作原理及主

24、要特点。 工作原理：采用世界上许多军事、通讯电台为物探工作的场源，达到找矿及解决其他问题的一种电磁法。 主要特点：不需要自己建立场源；成本低；效率高；仪器轻便；测量的参数多；野外工作方便；资料解释简单；具有较好的地质效果；可用于找地下暗河、断层等。28、简述大地电磁测深法的工作原理及主要特点。 答：大地电磁测深法是通过改变电磁场频率进行测深的一类电法勘探，利用的是天然电磁场。从电磁理论可知，当平面波垂直入射均匀各向同性大地时，测量相互正交的地表电场和磁场水平分量，可计算出大地的电阻率值，其计算公式为： 除视电阻率外，还计算电场与磁场的相位差。特点： 1、仪器比较轻便（省去供电设备）；2、有丰富

25、的频谱； 3、勘探深度大；4、能穿透高阻层； 5、等值作用范围小；6、场源为平面波，理论相对简单。29、何谓交变电磁场的椭园极化？它产生的条件是什么？ 答： 由于一次场和二次场在观测点上的空间方向不同，幅值不同，相位不同，而它们的频率f相同，所以这两种场合成结果必然形成椭圆，即总磁场(或总电场)矢量端点随时间变化的轨迹为椭圆，我们将这个总场称为椭圆极化场。 产生的条件：三个不同，一个相同。即：空间方向不同，幅值不同，相位不同；频率相同。30、试讨论对称四极装置直流电测深和大地电磁测深曲线的共同点和不同点。 答：相同点： （1）曲线类型相同； （2）都有等值性（S、T）； （3）均是测量s的变化

26、； （4）均是反应从浅到深的电性；不同点： （1）横坐标不同，对称四极横坐标是AB/2，大地电测深曲线横坐标是f； （2）对称四级极距达到测深的目的，为几何测深；大地电磁测深通过改变f达到测深的目的。31、简述CSAMT方法的工作原理及主要应用领域。答：CSAMT法是可控源音频大地电磁法的简称，当观测点离场源的距离大于35倍的趋肤深度时，观测点处的电磁场可近似看成是垂直入射的平面波。可以用MT的视电阻率公式来计算当介质的电阻率()固定时,电磁波的有效穿透深度与频率成反比；高频时，探测深度浅；低频时，探测深度深。可以通过改变发射频率来改变探测深度，达到频率测深的目的。CSAMT法可有效地用于数十

27、米至3000米的矿产勘探和工程物探等探测。CSAMT法的工作效率高和电性特征明显，是当前重要的电法勘探手段之一。 32、简述瞬变电磁法的工作原理及主要应用领域。答：瞬变电磁法是利用电磁感应原理寻找地下良导体的一种地球物理方法。工作原理：瞬变电磁法的工作过程可以划分为发射、电磁感应和接收三部分。（1）当发射回路中的稳定电流突然切断后， 根据电磁感应理论，发射回路中的电流突然变化，必将在其周围产生磁场，该磁场称为一次磁场。（2）一次磁场在向周围传播过程中，如遇到地下的良导电的地质体，将向其内部激发产生感应电流，又称涡流或二次电流。由于二次电流随时间变化，因而又在其周围产生新的磁场，称为二次磁场。（

28、3）二次磁场通过接收回线的观测，并对所观测的数据进行分析与处理。以此来解释地下的良导体的地质属性和及相关的物理参数。主要应用领域：矿产勘探；构造探测；水文与工程地质调查；环境调查与监测；考古等。33、简述CSAMT法的主要特点。1、它的信号强度比天然场要大得多，因此可在较强的干扰区和城市开展工作；2、由于是比值测量，因此可以减少外来的干扰，减少地形的影响；3、通过改变频率进行不同深度的电测深，大大提高了工作效率；4、勘探深度大；5、横向分辨率高；6、高阻屏蔽作用小，可穿透高阻层。34、简述瞬变电磁法的主要特点1、通过增大频率提高灵敏度，增大勘探深度；2、在高阻围岩地区不会产生假异常；在低阻围岩

29、区，早期道的地形影响容易分辨；3、可采用同点组合，取得的异常强，形式简单，分层能力强；4、线圈点位、方位和接受距要求不严格，测地工作简单，效率高；5、能穿透低阻覆盖层，探测深度大；6、剖面测量和测深同时完成，提供了更多有用的信息。 35、简述利用充电法确定已知相邻矿体之间是否连接的方法。 36、如何利用自然电场法来确定区域地下水的流向？ 37、时域、频域中表征岩矿石IP特性的参数有哪些？ 极化率和频散率。极化率：； 频散率： 38、举例说明等效电阻率法的实质。体极化的测量中，由于存在激发极化效应，在流过标本的电流保持不变的条件下，标本两端的极化总场电位差随充电时间的增长而增大。根据欧姆定律，我们可将上述现象理解为：体极化效应等效于体极化介质电阻率的增加。在T0时，总场点位趋于一次场电位，此时的等效电阻率就是真电阻率；随着供电时间的增加，极化体的电位差逐渐增加，相应的就是等效电阻率的增加；当T时，点位趋于饱和。再举例说明：就是16题下面的那个例子。 祝学弟学妹考出好成绩，好好复习啊。