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1、浅述水工环地质勘察过程中电法应用 摘要:随着电子科学技术的飞速发展，电法的应用范围越来越广阔，特别是在地质勘察领域发挥着重要作用。笔者结合自身工作经验对电法在水工环地质勘察中的应用作出分析与探讨。关键词:原理；雷达；电法；电磁场；原则中图分类号：TN95文献标识码：A文章编号：1方法原理及应用1.1激发极化法在人工电流场—次场或激发场作用下，具有不同电化学性质的岩石或矿石，由于电化学作用将产生随时间变化的二次电场(激发极化场)。这种物理化学作用称为激发极化效应。激发极化法(或激电法)就是利用岩
2、、矿石的导电性、激发极化特性差异,观测和研究人工形成的激发极化场的变化规律,进行找矿和解决其他地质问题的一组人工场源形式的勘探方法。激电法在我国的研究和推广大致经历了直流(时间域)激电法、交流(频率域)激电法－主要是变频法、频谱激电法(研究复视电阻率随频率的变化,即复视电阻率的频谱)三个阶段。由于该方法测量的是二次场,具有不受地形起伏和围岩电性不均匀的影响,可测量多参数等优点,所以被广泛应用于水工环地质勘察领域。7在电法的研究过程中,通过对大量的岩、矿石极化率实测数据进行统计后发现:非矿化岩石的
3、充放电速度比矿化岩石更快,利用岩石激电效应的这种时间特性,对评价激电异常和应用激电法找水均有实际意义。对此,我国学者“在利用激电二次场衰减速度找水(VictorVacquier1957)”思想的指导下,做了大量的开创性工作。即将激电场的衰减速度具体化为半衰时、衰减度、激化比等特征参数,这些参数不仅能较准确地探明各种类型的地下水资源,而且可以在同一水文地质单元内预测出涌水量的大小,把激电参数与地层的含水性联系起来。近年来,在我国应用激电法找水效果十分显著,被誉为“找水新法”。1.2高密度电法高密度
4、电法是以研究地下介质体的电阻率差异为地球物理基础,集电剖面和电测深为一体,采用高密度布点,进行二维地电断面测量的一种电阻率勘察技术。它属于一种阵列式勘探方法,它的理论基础与常规的电阻率法相同，集中了电剖面法和电测深法。与常规电阻率法相比,高密度电法具有以下优点:①电极布置可一次性完成,减少了因电极设置引起的故障和干扰,提高了工作效率;②能选用多种电极排列方式进行测量,可获得丰富的有关地电断面信息;③野外数据采集实现了自动化或半自动化,提高了数据采集速度,避免了手工错误操作。71.3可控源音频大地
5、电磁法(CSAMT)可控源音频大地电磁法是在大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)基础上发展起来的,利用接地水平电偶源为信号源的一种电磁测深法。CSAMT是1975年由MyronGoldstein提出的,它基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组建立了视电阻率和电场与磁场比值之间的关系,并且根据电磁波趋肤效应理论得出电磁波的传播深度(或探测深度)与频率之间的关系,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方法就是利用不同岩石的电导率差异观测一次场电位和磁场强度变化的一种电磁勘探
6、方法。CSAMT采用可控制人工场源。测量由电偶极源传送到地下的电磁场分量，两个电极电源的距离为1～2km。测量是在距离场源5～10km以外的范畴进行．此时场源可以近似为一个平面波。由于该方法的探测深度较大(可达2km),并且兼有剖面和测深双重性质,因此具有诸多优点:①使用可控制的人工场源,测量参数为电场与磁场之比—卡尼亚电阻率,增强了抗干扰能力,并减少了地形的影响。②利用改变频率而不改变几何尺寸的方法进行不同深度的电测深,提高了工作效率,一次发射可同时完成7个点的电磁测深。③探测深度范围大,一般
7、可达1～2km。④横向分辨率高,可以灵敏地发现断层。⑤高阻屏蔽作用小，可以穿透高阻层。与MT、AMT法相同,7CSAMT法也受静态效应和近场效应的影响,可以通过多种静态校正方法来消除“静态效应”的影响。1.4瞬变电磁法(TEM)瞬变电磁法(TEM)于20世纪80～90年代在我国开始推广应用。首先在金属矿勘探中获得了较好的效果,进而推广应用到工程检测、环境、灾害等领域,并显示出了明显的优势。其原理是利用回线(接地或不接地的)向地下发送一次脉冲电磁波(多为矩形波),在其间歇期间观测二次涡流场。当地下
8、存在电性不均匀地质体时,能观测到不均匀体的涡流场(即异常二次场)。由于瞬变电磁法所产生的电磁场在地下介质中的传播随时间延长而呈47°倾斜锥面向深部扩散,通常用吹出来的“烟圈”来形象地表达这种效应,即“烟圈效应”。7瞬变电磁法根据激励场源不同可分为垂直磁偶源方法(使用不接地回线)和电偶源方法(使用接地电极),其中用得较多的是垂直磁偶源中的回线场源方法。与其它电磁法相比,瞬变电磁法具有以下优点:①和其它电磁法一样,横向分辨率较高,对探测产状较陡的局部异常地质体较为“敏感”;②观测纯异常,受地形影响小
