广西壮族自治区三一〇核地质大队 广西桂林 541213
摘要：简要阐发了我国目前发展较快的几种主要的地球物理勘查方法的发展概况以及其在水文地质和工程地质中的应用。
关键词：电法勘探；高密度电法；激发极化法；CSAMT
1、前言
电法勘探的方法在我们国家经历了相对较长的发展历程，发展到目前为止，不管是在理论基础上还是在方法技术的应用上都有了比较好的发展状况，这也使得电法成为当前地球物理学中方法种类多且应用性最强的一门分支学科，它在深部构造、能源和水文、固体矿产、工程、环境等各地质领域的勘测调查中有着很突出的表现，因为这样，我们对电法的探索和研究，无论是从理论丰富还是从应用实践上来看都是非常有意义的。在这篇文章当中，主要是对其中几种较为常用也较为重要的方法进行了简要说明和分析，并进一步对其在水文工程地质中的应用进行阐述。
2、高密度电法
高密度电阻率法是以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地中传导电流分布规律的一种电探方法。高密度电阻率法是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于观测剖面的各测点上，然后利用程控电极转换装置和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集，当将测量结果送入微机后还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。与常规电阻率而言，高密度电阻率具有以下优点：1.电极布设是一次性完成的，减少了因电极设置而引起的故障和干扰，为野外数据的快速和自动测量奠定了基础；2.能够有效进行多种电极排列方式的扫描测量，可以获得较丰富的关于地断面结构特征的地质信息；3.野外数据的采集实现了自动化或半自动化，采集速度快，避免了因手工操作而出现的错误；4.可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态，脱机处理后可自行绘制和打印各种的成果图件；5.与传统电阻率法相比，成本更低，效率更高，信息丰富，解释方便。此外，随着地球物理反演方法的发展，高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维，极大的提高了地电资料的解释精度。
高密度电阻率法具有特别广阔的应用范范围，在水文以及工程地质中的应用主要有这几个方面：1.用于寻找地水资源，进行管线探测，并查明采空区，同时对岩溶和地质灾害进行调查；2.用于水库大坝的坝体稳定性评价以及坝基渗漏察和堤坝裂缝监检测中；3.用于高速公路高架桥、高层建筑选址以及机场跑道的地基勘探中；4.探测溶洞、防空洞、涵洞以及地下局部不明障碍物等物理性质区别于周围介质的地下有形体；5.对古河道、穴以及洞穴的分布和理深进行物察，用剪切波速对场地类别进行划分；6.应用于机场扩建和改建中的岩土工程勘查问题。
3、激发极化法
激发极化法（或激电法）就是以岩、矿石激发极化效应的差异为基础来解决地质问题的一类物探方法。在向地下供入稳定电流的情况下，仍可观测到测量电极间的电位差随时间而变化（一般是变大），并经相当时间（一般约几分钟）后趋于某一稳定的饱和值：在断开供电电流后，测量电极间的电位差在最初一瞬间很快下降，而后便随时间相对缓慢地下降，并在相当长时间后（通常约几分钟）衰减接近于零。这种在充电和放电过程中产生随时间缓慢变化的附加电场现象，称为激发极化效应（简称激电效应），它是岩、矿石及其所含水溶液在电流作用下所发生的复杂电化学过程的结果。激电法是20世纪50年代末在我国开始研究和推广的，到20世纪60年代以后，激发极化法成为寻找各种金属矿床的主要物探方法。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以及可测量的参数多等优点。
激发极化法的应用范围很广，主要应用在：1.金属和非金属固体矿产勘查；2.油气田和地热田勘查；3.寻找地下水。特别近年来，激发极化法在找水中具有十分显著的效果，被成为找水新方法。利用该方法进行找水或者对地层的含水性进行确定，与高密度电阻率法进行结合，以此对地球物理解释的多解性进行降低，从而提高找水的成功率。应用高密度电法在对高阻或者低阻地质确定方面具有优越性，但是低阻地质并不能够说明含有地下水，主要是因为泥岩引起地层的电阻率下降。所以在进行资料解释时需要综合水文地质等其他资料，以便结果更准确。
4、可控源音频大地电磁法（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）基础上发展起来的一种人工源频率域测深方法，这种方法有三大特点：使用人工源、测量卡尼亚视电阻率和改变频率进行测深。CSAMT是由加拿大多伦多大学教授Strangway和他的学生 Myron Goldstein提出的，它是基于电磁波传播理论以及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，并且根据电磁波的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，这样可以通过改变发射频率来改变探深度，达到频率测深的目的。
根据场源和测量方式的不同将CSAMT分为四类，分别是CSAET、标量CSAMT、矢量CSAMT和张量CSAMT。CSAET只能用于一维构造而且磁场相对均匀的地区的普查工作。标量CSAMT 用于一维或已知构造主轴方向的二维地区。矢量CSAMT可用于研究二维或三维构造。张量CSAMT需使用两个极化方向的场源。
CSAMT采用可控制的人工场源有磁性源和电性源两种。磁性源产生的电磁场随距离衰减较快，为获得良好观测信号，场源到观测点的距离（收发距）一般较小，导致探测深度较小，主要用于解决浅层工程地质问题。电性源又称电偶极或双极源，它的两个电极电源的距离为1～3km，测量由电偶极源传送到地下的电磁场分量，测量是在距离场源5～10km以外的范围进行，此时场源可以近似为一个平面波。由于电性源的收发距较大，因此探测深度也较大（通常可达2km），又由于兼有剖面和测深的双重性质，所以这种方法有很多的优点：1.使用的是可控制的人工场源，测量的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.利用改变频率来进行不同深度的电测深，提高了工作效率；3.探测深度大，探测深度为几十米至二、三千米；4.横向分率高，可以灵敏地发现断层；5.高阻层屏蔽作用小，可以穿透高阻层。与MT和AMT法相同，CSAMT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。
CSAMT具有探测深度大、工作效率高、抗干扰能力强等特点，在具备 CSAMT应用前提、严谨野外施工、精细数据处理、综合地质解释的情况下对解决岩体空间位置、接触带产状、控矿地层形态、构造展布等方面十分有效，可以帮助寻找（深部）隐伏矿体，达到间接找矿的目的。CSAMT法一出现就展示了比较好的应用前景，尤其是作为普通电阻率法和激发极化法的补充，可以解决深层的地质问题，如在寻找隐伏金属矿、油气构造勘查、推覆体或火山岩下找煤、地热资源勘查、水文工程地质勘查和环境保护等方面，均取得了良好的地质效果，从而成为受人重视和欢迎的一种地球物理方法。
5、结语
综上所述，电法勘探方法在水文和工程地质勘查中得到了广泛的应用，效果明显，取得了不错的成果，在当前以及今后还会起到更大的作用。上文主要简单分析了几种常用的电法勘探方法的原理、优点和在水文及工程地质勘查中的应用，电法、电磁法在水、工、环、物探方面发挥着巨大的作用，如滑坡、采空区等各种地质灾害的勘查，各种有害物质对土壤、水源的污染监测以及各种工程质量缺陷的检测等。近年来随着理论方法的成熟，国内的电法仪器也有了很大的发展，直流电法仪好多已经国产化。随着人们对物探方法的认识、认知程度的提高，物探方法因其高效、无损等特点会在各行各业得到更广泛的应用。
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