电阻率和激发极化技术的发展及其最新进展- 大数跨境

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电阻率和激发极化技术的发展及其最新进展

科学出版社

2025-05-30

导读：近地表电阻率与激发极化勘探：理论与应用

Andrew Binley

兰卡斯特大学的水文地球物理学教授，研究领域是利用近地表地球物理电法表征水文地质信息，并开发了广泛使用的地电模型计算机软件。2012 年，获得了由勘探地球物理学家协会和环境与工程地球物理学会共同颁发的弗兰克·弗里施克奈希特领导奖（Frank Frischknecht Leadership Award），以表彰其对近地表地球物理学，特别是水文地球物理学领域的长期贡献。2013 年，鉴于其在不确定性建模和水文地球物理学研究的开创性工作，当选为美国地球物理学会会士。

Lee Slater

罗格斯大学的亨利·罗格斯地球物理学讲席教授，围绕近地表地球物理研究领域，在电阻率和激发极化法方面开展了许多原创性的实验室和现场研究。2013 年，因其在近地表地球物理学领域的长期贡献，特别是在教育和专业推广方面，获得了由勘探地球物理学家协会和环境与工程地球物理学会共同颁发的哈罗德·B.·穆尼奖（Harold B. Mooney Award）。2018 年，因其在近地表地球物理学方面的开创性实验研究，当选为美国地球物理学会会士。

Andrew Binley 和Lee Slater 这两位在近地表地球物理学领域经验丰富的科学家编写了一本现代教材，详细描述了电阻率和激发极化技术的发展及其最新进展。该书深入探讨了基础理论，展示了这些地球物理方法的广泛应用。鉴于书中丰富的信息和清晰的呈现方式，本书不仅可以作为高等教育的教科书，还可以作为科研人员和技术人员的参考书。本书肯定会推动电阻率与激发极化法进一步的研究工作和实际应用。

——Andreas Weller

克劳斯塔尔工业大学

近地表电阻率与激发极化勘探：理论与应用

(英)安德鲁•宾利(Andrew Binley)，

李•斯莱特(Lee Slater)著

毛德强等译

北京：科学出版社，2025. 3

ISBN 978-7-03-080975-9

Resistivity and Induced Polarization: Theory and Applications to the Near-Surface Earth 由著名水文地球物理学家Andrew Binley 和Lee Slater 主编，被认为是目前国际上全面系统介绍电阻率和激发极化法研究历史、基础理论、仪器设备、测量技术、模拟方法、反演方法和应用案例的著作。本书详细介绍了电阻率和激发极化法的基础理论与实践应用，展示了如何在实验室和现场进行测量、建模和数据解译。内容涵盖了电法的发展历史、地质材料的电学性质、仪器设备、数据采集和建模以及实践案例研究。同时，本书还提供了一整套正演和反演软件，便于读者练习书中案例和开展相关研究。该书中译本《近地表电阻率与激发极化勘探：理论与应用》已由科学出版社出版。

本书中译本翻译团队长期以来从事地下水地球物理领域的教学和科研工作。翻译本书的初衷是为了更好地推广电阻率和激发极化法的应用，推动与水资源相关的跨学科研究，并为近地表地球物理、水文地质、水资源和生态学等学科研究生和高年级本科生提供匹配教材，推动双语教学，开拓国际化视野。

毫无疑问，这是关于地球物理电法的最全面最详尽的著作。这是一本非常出色的专著，涵盖了理论和实践应用，囊括了大量关于电阻率和激发极化的实际应用案例。这本书肯定是我向从事地电和近地表地球物理学领域的学生、科研人员和技术人员推荐阅读的首选。

——Jonathan Chambers

英国地质调查局

中文版序

电阻率和激发极化法是两种使用最广泛的地球物理方法。这些方法起源于20 世纪初，由油气和矿产勘探驱动而得到了持续发展。在过去几十年中，得益于计算资源的普及和仪器设备的改进，这些方法不断发展完善。这种发展在一定程度上是由于人们认识到地下介质的电学性质与孔隙空间内流体的一些物理和化学特性（如饱和度、盐度），以及岩性特性（如孔隙度、黏土含量）密切相关，而这些特性与水文学、污染水文地质学、土木工程、农学、法医学、考古学等多个领域的众多问题息息相关。现如今，我们可以在普通的个人电脑上生成时移电学特性三维图像，并且通过适当的数学物理关系，将这些图像转换成各个学科领域的研究属性和状态。此外，电阻率和激发极化法的可扩展性允许其应用于从厘米到千米的广泛空间尺度。

▲ 不含导电矿物的岩石与土壤的电阻率法和激发极化法岩石物理模型的发展历程图

虽然目前许多已出版著作涵盖了电阻率和激发极化法的各个方面，但本书是第一本全面介绍天然地质材料的基本电学性质以及用于解释测量数据的建模方法基础理论的书籍。我们的目标是提供一个综合的参考书，向读者全面介绍这些方法、应用以及解译所需的基本关系。本书详细讲述了如何在实验室进行电学性质的测量，如何在现场应用这些方法，以及如何使用建模技术分析现场和实验室数据。我们的目标读者包括研究生、科研人员、高年级本科生和相关技术人员。

我们在本书的开头章节介绍了这些方法的部分历史背景，以便让读者了解电阻率和激发极化法几十年来的研究历程。为了展示书中方法概念的广泛应用，我们在书的末尾提供了几个案例研究。此外，本书中还包含了建模方法分析所使用的软件，读者可以利用自己的数据使用该软件开展应用研究。软件（包括专门为本书开发的ResIPy软件）和案例数据集可在www.cambridge.org/binley 获取。

本书的英文版于2020 年由剑桥大学出版社出版，以纪念Conrad Schlumberger 电学方法重要文献发表100 周年，该理论奠定了现代电阻率和激发极化法的基础。我们由衷感谢山东大学毛德强教授的支持和帮助，以及他的研究团队在本书中文翻译过程中所付出的巨大努力，特别感谢山东大学刘士亮副教授、南京大学施小清教授、北京建工环境修复股份有限公司张家铭工程师在专著翻译过程中的辛苦付出。我们也感谢多年来在我们的团队中工作的几位来自中国研究人员，特别感谢劳伦斯伯克利国家实验室的Wu Yuxin博士、维也纳大学的Zhang Chi 博士、英国环境水文研究中心的Michael Tso 博士、河海大学的程勤波博士、劳伦斯伯克利国家实验室的Wang Chen 博士、中国农业大学的陈曦博士、香港理工大学的许舒婕、河海大学的陶敏和吉林大学的闫家贺。本书的中译版本将帮助更多的读者，希望能够激励新一代地球物理学家深入推进电阻率和激发极化技术的发展，并开拓新的应用领域。

Andrew Binley Lee Slater

兰卡斯特，英国纽瓦克，美国

2024 年12 月

Binley 和Slater 是世界上最优秀的两位电法地球物理学家，他们共同编写了一本全面、易懂的教科书，适合任何对电法感兴趣的学者阅读。通过分章节介绍方法历史、开源软件，相关理论、仪器设备、正演和反演建模及应用，两位作者创造了一个关于电法的一站式资源库。这本书从最基础的数学知识入手，逐步介绍了领域最新的科学进展，包括许多图表和补充信息。我强烈推荐任何想了解如何将地球物理电法技术应用于浅地表问题的学生或从业人员了解本书，并期待与我的研究生分享。