激发极化法解析课件.ppt

1、第四章第四章 激发极化法激发极化法 在进行电阻率法测量时，人们常常发现：在向地下供入稳在进行电阻率法测量时，人们常常发现：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是随时间而定电流的情况下，仍可观测到测量电极间的电位差是随时间而变化（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

2、接近千零。这种相当长时间后（通常约几分钟）衰减接近千零。这种在充电和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。流作用下所发生的复杂电化学过程的结果。激发极化法（简称激发极化法（简称激电法）是以不同岩、矿石激电效应之差异为物质基础，通过激电法）是以不同岩、矿石激电效应之差异为物质基础，通过观测和研究大地激电效应，来探查地下地质情况的一种分支电观测和研究大地激电效应，来探查地下地质

3、情况的一种分支电法。法。第一节激发极化法基础第一节激发极化法基础一、岩石和矿石的激发极化机理一、岩石和矿石的激发极化机理（一）电子导体的激发极化机理（一）电子导体的激发极化机理电子导体（包括大多数金属矿和石墨及其矿化岩石）的激发极化机理一般认电子导体（包括大多数金属矿和石墨及其矿化岩石）的激发极化机理一般认为是由于电子导体与其周围溶液的界面上发生过电位差的结果。为是由于电子导体与其周围溶液的界面上发生过电位差的结果。在一定的外电流作用下，在一定的外电流作用下，“电极电极”和溶液界面上的双电层电位差相对平衡电和溶液界面上的双电层电位差相对平衡电极电位之变化，在电化学中称为极电位之变化，在电化学中

4、称为“过电位过电位”或或“超电压超电压”。平衡电极电位平衡电极电位过电位过电位 平平（二）离子导体的激发极化机理（二）离子导体的激发极化机理 关于离子导体的激发极化机理，关于离子导体的激发极化机理，所提出的假说和争论均较电子导体的多所提出的假说和争论均较电子导体的多，但大多认为岩石的激电效应与岩石颗粒和周围溶液界面上的双电层有关。其中但大多认为岩石的激电效应与岩石颗粒和周围溶液界面上的双电层有关。其中一个比较有代表性的假说是双电层形变假说。一个比较有代表性的假说是双电层形变假说。双电层形变形成激发极化的速度和放电的快慢，决定于离子沿颗粒表面移双电层形变形成激发极化的速度和放电的快慢，决定于离子

5、沿颗粒表面移动的速度和路径长短，因而较大的岩石颗粒将有较大的时间常数（即充电和放动的速度和路径长短，因而较大的岩石颗粒将有较大的时间常数（即充电和放电较慢）。这是用电较慢）。这是用激电法寻找地下含水层的物性基础激电法寻找地下含水层的物性基础。二、稳定电流场中岩石和矿石的激发极化特性二、稳定电流场中岩石和矿石的激发极化特性岩、矿石的激发极化分为理想的两大类。岩、矿石的激发极化分为理想的两大类。第一类是第一类是“面极化面极化”，如致密的金属矿或石墨矿均属此类。其特点是激发极化，如致密的金属矿或石墨矿均属此类。其特点是激发极化都发生在极化体与围岩溶液的界面上。都发生在极化体与围岩溶液的界面上。第二类

6、是第二类是“体极化体极化”，如浸染状金属矿和矿化（包括石墨化）岩石及离子导电，如浸染状金属矿和矿化（包括石墨化）岩石及离子导电岩石的激发极化都属此类。其特点是极化单元（微小的金属矿物或岩石颗粒）岩石的激发极化都属此类。其特点是极化单元（微小的金属矿物或岩石颗粒）成体分布于整个极化体中。成体分布于整个极化体中。标本在外电流激发下，电流流入端成为标本在外电流激发下，电流流入端成为阴极阴极，产生阴极极化；电流流出端成为产生阴极极化；电流流出端成为阳极阳极，产生阳，产生阳极极化。在标本一端的边缘及其相邻近的水溶极极化。在标本一端的边缘及其相邻近的水溶液中分别放置测量电极液中分别放置测量电极M和和N，用

7、毫伏计测量用毫伏计测量外电流场激发下标本与水溶液界面上的过电位外电流场激发下标本与水溶液界面上的过电位。石墨（石墨（a）和 黄 铜 矿和 黄 铜 矿（b）标本标本在 不 同 外在 不 同 外电 流 密 度电 流 密 度j 0的 激 发的 激 发下，阳 极下，阳 极过电位过电位（实 线）（实 线）和 阴 极 过和 阴 极 过电 位（虚电 位（虚线）随 充线）随 充电 时 间电 时 间 T和 放 电 时和 放 电 时间间t的变化的变化曲线。曲线。引入一个称为极化率引入一个称为极化率yita(T,t）的新参数，来表征体极化介质的的新参数，来表征体极化介质的激电性质激电性质:式中式中deltU2(T,

8、t)是供电时间为是供电时间为T和断电后和断电后t时刻测得的二次电位差。时刻测得的二次电位差。极化率是用百分数表示的无量纲参数极化率是用百分数表示的无量纲参数。由于。由于deltU2(T,t)和和deltU（T）均与供电电流均与供电电流I成正比（线性关系），成正比（线性关系），极化率是与电流无关极化率是与电流无关的常数的常数。但极化率与供电时间。但极化率与供电时间T和测量延迟时间和测量延迟时间t有关，因此，当有关，因此，当提到极化率时，必须指出其对应的供电和测量时间提到极化率时，必须指出其对应的供电和测量时间T和和t。为简单为简单起见，如不特加说明，一般便将极化率起见，如不特加说明，一般便将极化

9、率yita定义为长供电和无延定义为长供电和无延时的极限极化率。时的极限极化率。2(,)(,)100%()U T tT tU T ,0()(0)(,)|()TtUUT tU 大量实测资料表明，地下体极化岩、矿石的极化率主要决大量实测资料表明，地下体极化岩、矿石的极化率主要决定于其中所含电子导电矿物的体积百分含量及其结构。一般说定于其中所含电子导电矿物的体积百分含量及其结构。一般说来，含量越大，导电矿物颗粒越细小，矿化岩（矿）石越致密，来，含量越大，导电矿物颗粒越细小，矿化岩（矿）石越致密，极化率就越大。完全不含电子导电矿物的岩石，其极化率通常极化率就越大。完全不含电子导电矿物的岩石，其极化率通常

10、很小，一般不超过很小，一般不超过12，少数可达，少数可达34。激电效应随岩、矿石中电子导电矿物含量增高而增强的特激电效应随岩、矿石中电子导电矿物含量增高而增强的特性，是激电法成功应用于金属矿普查找矿的物理性，是激电法成功应用于金属矿普查找矿的物理化学基础。化学基础。（一）交变电流场中岩、矿石的激发极化现象（一）交变电流场中岩、矿石的激发极化现象 虽然各种岩、矿石的幅频和相频曲线的基本性虽然各种岩、矿石的幅频和相频曲线的基本性态都是一样的，但不同的岩、矿石有不同的频率特态都是一样的，但不同的岩、矿石有不同的频率特征。在时间域中充、放电、较快的岩、矿石，在频征。在时间域中充、放电、较快的岩、矿石，

11、在频率域中便具有率域中便具有高频特征高频特征在比较高的频率上总场在比较高的频率上总场值才快速衰减，并取得相位极值；反之，在时间域值才快速衰减，并取得相位极值；反之，在时间域中充、放电、较慢的岩、矿石，在频率域中则具有中充、放电、较慢的岩、矿石，在频率域中则具有低频特征低频特征总场幅值的迅速衰减和相位极值出现总场幅值的迅速衰减和相位极值出现在较低的频率上。在较低的频率上。频率城激电测量和时间域激电测量在本质上是一致频率城激电测量和时间域激电测量在本质上是一致的，在数学意义上是等效的，差异主要在技术上。的，在数学意义上是等效的，差异主要在技术上。三、交变电流场中岩石和矿石的激发极化性质三、交变电流

12、场中岩石和矿石的激发极化性质四、激发极化场的计算和模拟方法四、激发极化场的计算和模拟方法 要计算任何一种视激电参数，都需要先计算包括一次场和激电二次场在要计算任何一种视激电参数，都需要先计算包括一次场和激电二次场在内的极化总场。内的极化总场。激发极化的形成和衰减是一个比较缓慢的过程，在时间域中，充、放电激发极化的形成和衰减是一个比较缓慢的过程，在时间域中，充、放电过程大体发生在（过程大体发生在（nx10(-2)nx10(2)S）的时间区段中；在频率域中激电效应的时间区段中；在频率域中激电效应基本上只发生在超低频段上（基本上只发生在超低频段上（nx10(-2)nx10(2)Hz）。）。对于这样缓

13、慢变化对于这样缓慢变化的电场，通常可以忽略电磁感应和电磁辐射效应。所以的电场，通常可以忽略电磁感应和电磁辐射效应。所以在计算激发极化总场在计算激发极化总场时可以近似采用对稳定电流场的处理方法，即用标量电位时可以近似采用对稳定电流场的处理方法，即用标量电位U来描述极化总场，来描述极化总场，它可通过求解拉普拉斯方程的边值问题来获得。它可通过求解拉普拉斯方程的边值问题来获得。第二节第二节 常用装置的激电异常常用装置的激电异常 激电法可以沿用电阻率法的各种电极装置，其中用得激电法可以沿用电阻率法的各种电极装置，其中用得比较广泛的有比较广泛的有中间梯度中间梯度（中梯）、（中梯）、联合剖面联合剖面（联剖）

14、、（联剖）、对对称四极测深称四极测深（测深）和（测深）和偶极一偶极偶极一偶极（偶极）等装置。下面（偶极）等装置。下面将根据前节介绍的计算和模拟方法获得的结果，分别讨论将根据前节介绍的计算和模拟方法获得的结果，分别讨论上述装置的激电异常特点。上述装置的激电异常特点。1主剖面上的异常主剖面上的异常主剖面主剖面yita(s)剖面曲线，和剖面曲线，和高阻球体上的中梯高阻球体上的中梯Ps异常曲线形状相同异常曲线形状相同：在球：在球心正上方有异常极大值，两侧异常对称地减小，并在出现负的极小值后逐心正上方有异常极大值，两侧异常对称地减小，并在出现负的极小值后逐渐回升到零。由球外二次场的电流分布（虚线），可解

15、释上述异常特征。渐回升到零。由球外二次场的电流分布（虚线），可解释上述异常特征。Yita(s)异常幅度随球体几何参数和电参数的变化规律和前面讨论球体二次异常幅度随球体几何参数和电参数的变化规律和前面讨论球体二次场电位的变化规律是完全一致的。场电位的变化规律是完全一致的。一、一、球形极化体的中梯激电异常球形极化体的中梯激电异常体极化和面极化球体中梯激电异体极化和面极化球体中梯激电异常的空间分布，都近似与位于球常的空间分布，都近似与位于球心的电偶极子的电场分布相同。心的电偶极子的电场分布相同。2异常的平面分布异常的平面分布球体的球体的yita(s)异常平面等值线异常平面等值线具有拉长的图形具有拉长

16、的图形，其走向垂直于外电场方向。，其走向垂直于外电场方向。当改变供电（即测线）方向时，等值线将随之改变延伸方向。但是由于当改变供电（即测线）方向时，等值线将随之改变延伸方向。但是由于球体的对称性，等值线的形状并不改变。球体的对称性，等值线的形状并不改变。Yita(s)异常平面等值线呈伸长图形容易产生错觉：似乎引起激电异常的异常平面等值线呈伸长图形容易产生错觉：似乎引起激电异常的极化体也有相应的延伸形状。但是，极化体也有相应的延伸形状。但是，yita(s)剖面平面图可反映出极化体走剖面平面图可反映出极化体走向不长的特征，当测线离开主剖面时，凡异常曲线的幅度明显降低，而向不长的特征，当测线离开主剖

17、面时，凡异常曲线的幅度明显降低，而宽度明显增大。宽度明显增大。二、二、球形极化体的联剖激电异常球形极化体的联剖激电异常 球形极化体视极化率联剖曲线与高阻球体上视电阻率球形极化体视极化率联剖曲线与高阻球体上视电阻率联剖曲线的形状相似，其共同特点是用联剖曲线的形状相似，其共同特点是用AMNoo和和ooMNB测得的视极化率曲线（测得的视极化率曲线（yita(sA)和和yita(sB)）相互对称，并相互对称，并在球心上方有高的反交点。在电极距在球心上方有高的反交点。在电极距AO相对于球心深度相对于球心深度不大时，异常幅度较小，形状比较简单，在反交点两侧不大时，异常幅度较小，形状比较简单，在反交点两侧y

18、ita(sA)和和yita(sB)各各有一个极大值和极小值。有一个极大值和极小值。随着极距增大，异常幅度上升，同时形状变得较复杂，随着极距增大，异常幅度上升，同时形状变得较复杂，在反交点两侧，在反交点两侧，yita(sA)和和yita(sB)各有一个主极大值，其各有一个主极大值，其后又出现一个次极小值和次极大值。后者是由于供电电极后又出现一个次极小值和次极大值。后者是由于供电电极通过球体上方时引起的。通过球体上方时引起的。当电极距进一步增大时，当电极距进一步增大时，yita(sA)和和yita(sB)的次极小的次极小值进一步降低，同时，主极大值点向球心上方的反交点靠值进一步降低，同时，主极大值

19、点向球心上方的反交点靠近，两条曲线的分异性变差。而当电极距很大时，近，两条曲线的分异性变差。而当电极距很大时，yita(sA)和和yita(sB)重合，变成中梯装置的重合，变成中梯装置的yita(s)曲线。曲线。高极化体上的激电异常在形式上和高阻体上的高极化体上的激电异常在形式上和高阻体上的Ps异常相似。这可从异常相似。这可从“等效电阻率法等效电阻率法”原原理得到解释，按照这一原理，激电效应等效于各极化体的电阻率从真电阻率理得到解释，按照这一原理，激电效应等效于各极化体的电阻率从真电阻率Pi增大到等增大到等效电阻率效电阻率Pi0Pi/(1一一yita(i)，故某极化体引起的二次场异常等效于该地

20、质体电阻率增高故某极化体引起的二次场异常等效于该地质体电阻率增高引起的一次场异常。引起的一次场异常。当测深点偏离球心正上方时（当测深点偏离球心正上方时（x=0.5），），yita(s)异常值变小；异常值变小；当测深点偏离到球体在地面投影边缘或投影外时当测深点偏离到球体在地面投影边缘或投影外时(x=1),yita(s)测深曲线出现极大值测深曲线出现极大值（变成三层（变成三层K型），并在电极距型），并在电极距AB/2oo时，时，yita(s)趋于较极大值小的渐近值。不难趋于较极大值小的渐近值。不难理解，各测深点上理解，各测深点上yita(s)测测深曲线在深曲线在AB/2oo时的（右技）渐近值，等于

21、中梯装置在时的（右技）渐近值，等于中梯装置在该点的该点的yita(s)值值。当当xh0/sqrt(2)时，渐近值为负值。时，渐近值为负值。yita(s)测深曲线出现极大值，是由于供电电极移动测深曲线出现极大值，是由于供电电极移动到球体上方附近对球体的极化作用较强并改变极化方向的结果。到球体上方附近对球体的极化作用较强并改变极化方向的结果。这给我们一个启示，即当在野外某个极化体上布置激电测深工作以研究该极化体时，这给我们一个启示，即当在野外某个极化体上布置激电测深工作以研究该极化体时，应尽量不使供电电极在测深过程中越过相邻极化体，以避免或减小后者对测深曲线的应尽量不使供电电极在测深过程中越过相邻

22、极化体，以避免或减小后者对测深曲线的畸变影响。为此，通常应使激电测深的布极方向沿极化体走向布置畸变影响。为此，通常应使激电测深的布极方向沿极化体走向布置 四、对称四极测深装置的激电异常四、对称四极测深装置的激电异常电阻率测深主要用于层状构造，激电测深主要用电阻率测深主要用于层状构造，激电测深主要用来研究局部不均匀体。来研究局部不均匀体。球形极化体上的激电测深曲线球形极化体上的激电测深曲线测深点位于球心正上方测深点位于球心正上方(x=0):yita(s)测深曲测深曲线为二层线为二层 G型：在小电极距，型：在小电极距，yita(s)接近围接近围岩极化率岩极化率yita(1)=0；随着极距增大，球体

23、的；随着极距增大，球体的作用变大，作用变大，yita(s)逐渐增高；而当电极距很逐渐增高；而当电极距很大时大时yita(s)趋于一个渐近值。该渐近值便为趋于一个渐近值。该渐近值便为中梯装置在同一球体上的中梯装置在同一球体上的yita(s)极大值。极大值。第三节第三节 激电法方法变种的选择激电法方法变种的选择激电法包括若干方法变种。激电法包括若干方法变种。时间域激电法时间域激电法：它测量某一持续时间：它测量某一持续时间T（从几秒到几十秒）的单向或双向从几秒到几十秒）的单向或双向矩形脉冲电流激发下，二次电位差在断电后某一时刻矩形脉冲电流激发下，二次电位差在断电后某一时刻ty的瞬时值的瞬时值U2(t

24、y)或某一或某一时间区段的积分值时间区段的积分值 时间域激电法的观测仪器较易制造，而且由于通常是观测供电脉冲断时间域激电法的观测仪器较易制造，而且由于通常是观测供电脉冲断开几百毫秒之后的二次电位差，开几百毫秒之后的二次电位差，受电磁耦合的干扰较小受电磁耦合的干扰较小，故工作方法和解，故工作方法和解释理论都比较简单。但这种时间感观测仪器乃是宽通带的接收机，对大地释理论都比较简单。但这种时间感观测仪器乃是宽通带的接收机，对大地噪声、工业游散电流和极化不稳等的抗干扰能力差，加之待测的二次电位噪声、工业游散电流和极化不稳等的抗干扰能力差，加之待测的二次电位差通常远比一次电位差小，差通常远比一次电位差小

25、，为提高信噪比往往要求大功率供电，从而使这为提高信噪比往往要求大功率供电，从而使这种方法的装备十分笨重，生产效率较低、成本高种方法的装备十分笨重，生产效率较低、成本高。根据这些测量结果计算根据这些测量结果计算视视极化率或视充电率极化率或视充电率t ty y断电后开始测量的延迟时间；断电后开始测量的延迟时间；t tj j积分时间。积分时间。2()yjytttMUt dt 22()()(,)100%(,/2)()()yjyttysysyjtUtUtT tm T ttdtU TU T 频率域激电法频率域激电法：以观测交变总场电位差幅值为基础的：以观测交变总场电位差幅值为基础的变频激变频激电法电法。这

26、种方法至少要在两个频率上作观测，以获得视频散率。这种方法至少要在两个频率上作观测，以获得视频散率在两个频率上作观测使其野外工作不便，生产效率也较低。在两个频率上作观测使其野外工作不便，生产效率也较低。为克服此缺点，以观测地面交变总场电位差相对于交变供电为克服此缺点，以观测地面交变总场电位差相对于交变供电电流之相位移（视相位）为主要参数的电流之相位移（视相位）为主要参数的相位激电法相位激电法可以只在一个可以只在一个频率上作观测，这相对于变频法是一个进步。频率上作观测，这相对于变频法是一个进步。变频法和相位法的接收机可采用选频性能很好的电子线路，变频法和相位法的接收机可采用选频性能很好的电子线路，

27、观测给定频率的信号，因而抗干扰能力较强。这就降低了对供电观测给定频率的信号，因而抗干扰能力较强。这就降低了对供电电流强度的要求（通常可比常规时间域激电法减小十倍）。电流强度的要求（通常可比常规时间域激电法减小十倍）。频率频率域激电法的一个比较突出的问题是电磁偶合干扰域激电法的一个比较突出的问题是电磁偶合干扰。为校正这种干。为校正这种干扰就要求增加频率数，这又将降低生产效率。扰就要求增加频率数，这又将降低生产效率。|()|()|(,)100%|()|DGDGGU fU fP ffU f 复电阻率法复电阻率法:这种方法通过对实测复频谱的反演，可以识别这种方法通过对实测复频谱的反演，可以识别和划分出

28、激电和电磁耦合效应；并根据反演获得的激电谱参数和划分出激电和电磁耦合效应；并根据反演获得的激电谱参数（Ps0，ms，Cs和和s），），按结构区分引起激电异常的极化体和发现按结构区分引起激电异常的极化体和发现深部隐伏矿。深部隐伏矿。由于进行谱参数反演时有多解性，故应通过试验工作小心地由于进行谱参数反演时有多解性，故应通过试验工作小心地总结该地质环境下的有关规律，以减少或消除多解性。频谱激电总结该地质环境下的有关规律，以减少或消除多解性。频谱激电法的仪器、装备、观测技术、数据处理和推断解释理论都比较复法的仪器、装备、观测技术、数据处理和推断解释理论都比较复杂；此外，它必须在若干频率上逐个频率进行观

29、测，因而杂；此外，它必须在若干频率上逐个频率进行观测，因而生产效生产效率很低率很低。所以，这种方法宜用作异常检查、评价和在有希望的地。所以，这种方法宜用作异常检查、评价和在有希望的地段发现深部矿，而不适用于普查找矿。段发现深部矿，而不适用于普查找矿。时间域谱激电法：时间域谱激电法：是既保持频谱是既保持频谱激激电法能获得丰富信息的优电法能获得丰富信息的优点，又能提高生产效率的一种新方法。这种方法观测直流脉冲激点，又能提高生产效率的一种新方法。这种方法观测直流脉冲激发下总场电位差的充电过程发下总场电位差的充电过程U(T)（次要的）和断电后二次电位次要的）和断电后二次电位差的放电过程差的放电过程U2

30、(t)（主要的）。主要的）。根据时间特性和频率特性的等效性可知，时间域谱激电法能根据时间特性和频率特性的等效性可知，时间域谱激电法能获得频谱获得频谱激激电法同样的信息；而前者原则上讲只要作一次测量便电法同样的信息；而前者原则上讲只要作一次测量便可获得所需的时间谱数据。由于微电子技术的发展，当代时间域可获得所需的时间谱数据。由于微电子技术的发展，当代时间域激电测量系统已能通过自动跟踪和补偿极化电位差、信号增强技激电测量系统已能通过自动跟踪和补偿极化电位差、信号增强技术和数字滤波等来有效地压制干扰，克服早期时间域测量的缺点，术和数字滤波等来有效地压制干扰，克服早期时间域测量的缺点，使时间域谱使时间

31、域谱激激电测量成为可能。不过，目前时间域谱激电法还有电测量成为可能。不过，目前时间域谱激电法还有一些理论和技术问题有待研究和完善，可能还要经过几年才能成一些理论和技术问题有待研究和完善，可能还要经过几年才能成熟。熟。第四节 激发极化法的仪器装备与野外工作一、仪器设备一、仪器设备1 1、直流激电仪：、直流激电仪：观测参数：视极化率观测参数：视极化率本质：测量一定供电时间和断电时间的电位差，然后计算视极化率，本质：测量一定供电时间和断电时间的电位差，然后计算视极化率，由仪器可以直接读出视极化率值由仪器可以直接读出视极化率值2 2、交流激电仪（频率域的方法）：、交流激电仪（频率域的方法）：观测参数：

32、视频散率、复视电阻率、相位观测参数：视频散率、复视电阻率、相位本质：测量两个频率之间的电位差，然后计算视频散率，本质：测量两个频率之间的电位差，然后计算视频散率，由仪器可以直接读出视由仪器可以直接读出视频散率频散率值值二、野外工作的几个问题二、野外工作的几个问题1 1、干扰因素：、干扰因素：电磁耦合干扰：分为电容耦合和电感耦合，其中电感耦合是主要干扰电磁耦合干扰：分为电容耦合和电感耦合，其中电感耦合是主要干扰一般情况下，电极距越大、频率越高、大地导磁率越大、电阻率越低，耦一般情况下，电极距越大、频率越高、大地导磁率越大、电阻率越低，耦合越强中梯装置感应耦合最强，偶极最弱合越强中梯装置感应耦合最

33、强，偶极最弱 减小电磁耦合的方法：减小电磁耦合的方法：（1 1）采用尽量小的电极距）采用尽量小的电极距（2 2）合理布置导线和电极）合理布置导线和电极（3 3）选用低频或长延时）选用低频或长延时（4 4）合理选用装置类型）合理选用装置类型三、装置类型的选择三、装置类型的选择 （一）中间梯度装置（一）中间梯度装置 中梯装置的一个主要优点，是敷设一次供电导线和供电电极中梯装置的一个主要优点，是敷设一次供电导线和供电电极A、B便能在便能在相当大的面积上测量，特别是还能用几台相当大的面积上测量，特别是还能用几台“远点启动远点启动”的接收机同时在该面的接收机同时在该面积上观测，因而具有较高的生产效率；此

34、外，它在积上观测，因而具有较高的生产效率；此外，它在A、B间的中间地段测量，间的中间地段测量，接近水平均匀极化条件，故对各种形状、产状和相对导电性的极化体均可得接近水平均匀极化条件，故对各种形状、产状和相对导电性的极化体均可得到相当大的异常；而且异常形态较简单，易于解释。到相当大的异常；而且异常形态较简单，易于解释。中梯装置的特点是供电电极距较大，这导致它的中梯装置的特点是供电电极距较大，这导致它的两大缺点两大缺点：（：（1）要求）要求较大的供电电流强度，这使得它的装备比较笨重。（较大的供电电流强度，这使得它的装备比较笨重。（2）电磁耦合干扰较强；）电磁耦合干扰较强；不过，在时间域观测中选用几

35、百毫秒或更长的延时，可有效地降低这种干扰。不过，在时间域观测中选用几百毫秒或更长的延时，可有效地降低这种干扰。故在时间域激电法中，中梯装置应用最广。故在时间域激电法中，中梯装置应用最广。在普查找矿中主要采用纵向中梯；而横向中梯主要用于解决某些专门问在普查找矿中主要采用纵向中梯；而横向中梯主要用于解决某些专门问题，如在普遍矿化背景上，划分良导电富集（矿）带和确定矿化体走向长度题，如在普遍矿化背景上，划分良导电富集（矿）带和确定矿化体走向长度等等。三、装置类型的选择三、装置类型的选择（二）联合剖面装置（二）联合剖面装置 联剖装置能得到两条联剖装置能得到两条s曲线，将两条（曲线，将两条（sA和和sB

36、）曲线配合曲线配合起来作推断解释，能较准确确定极化体位置（根据起来作推断解释，能较准确确定极化体位置（根据“反交点反交点”）和判断极化体倾向。但联剖和判断极化体倾向。但联剖s曲线较复杂，对相邻极化体的分辨曲线较复杂，对相邻极化体的分辨能力较差，且对近地表小极化体的干扰反映较灵敏，地形对异常能力较差，且对近地表小极化体的干扰反映较灵敏，地形对异常的畸变也较明显和复杂；此外，从工作方法和技术看，电极距对的畸变也较明显和复杂；此外，从工作方法和技术看，电极距对联剖异常的影响较大，恰当地选用电极距对联剖装置很重要，有联剖异常的影响较大，恰当地选用电极距对联剖装置很重要，有时甚至需用几种电极距作测量，这

37、会使生产效率降低；联剖需要时甚至需用几种电极距作测量，这会使生产效率降低；联剖需要敷设一条敷设一条“无穷远线无穷远线”，这不仅使装置笨重，生产效率低，而且，这不仅使装置笨重，生产效率低，而且电磁耦合干扰问题较大。电磁耦合干扰问题较大。故联剖不用作普查找矿的基本装置，仅故联剖不用作普查找矿的基本装置，仅在详查中为解决特定问题（如确定极化体位置和产状等），才在在详查中为解决特定问题（如确定极化体位置和产状等），才在少数剖面上布置激电联剖测量；而且多在时间域激电法中采用。少数剖面上布置激电联剖测量；而且多在时间域激电法中采用。三、装置类型的选择三、装置类型的选择（四）对称四极测深装置（四）对称四极测

38、深装置 测深装置是由电阻率法研究层状构造发展起来的，在层状大地条件下，测深装置是由电阻率法研究层状构造发展起来的，在层状大地条件下，它可提供地电断面随深度变化的资料，以确定各层深度、厚度和电参数。但它可提供地电断面随深度变化的资料，以确定各层深度、厚度和电参数。但是是,对激电法中经常遇到的水平宽度和走向长度都有限的局部极化体对激电法中经常遇到的水平宽度和走向长度都有限的局部极化体,激电测深激电测深通常只能提供极化体埋深的资料。利用激电测深确定局部极化体的下延深度通常只能提供极化体埋深的资料。利用激电测深确定局部极化体的下延深度和电参数，目前尚无有效方法。和电参数，目前尚无有效方法。当地电断面较

39、复杂（如断面中存在两个或多当地电断面较复杂（如断面中存在两个或多个相邻近的极化体），其它装置对异常的分辨能力很差时，布置剖面性的激个相邻近的极化体），其它装置对异常的分辨能力很差时，布置剖面性的激电测深，并绘制电测深，并绘制s等值线断面图，能较好地反映断面中极化体的分布和产状。等值线断面图，能较好地反映断面中极化体的分布和产状。对于分布范围较大的缓倾斜层状极化体，其它装置通常反映不好；布置面积对于分布范围较大的缓倾斜层状极化体，其它装置通常反映不好；布置面积性激电测深，并利用性激电测深，并利用s等值线断面图，逐个剖面追踪和圈定极化体，可取得等值线断面图，逐个剖面追踪和圈定极化体，可取得较好效果

40、。但由于激电测深法生产效率低，故凡用其它装置能解决问题的，较好效果。但由于激电测深法生产效率低，故凡用其它装置能解决问题的，尽量不采用尽量不采用激激电测深。在实际生产中，一般只在已发现异常的中心布置个别电测深。在实际生产中，一般只在已发现异常的中心布置个别激电测深点（常作十字测深，即激电测深点（常作十字测深，即A、B分别沿异常走向和垂直异常走向布极，分别沿异常走向和垂直异常走向布极，作两次测深观测），主要任务是确定极化体埋深和判断极化体与围岩的相对作两次测深观测），主要任务是确定极化体埋深和判断极化体与围岩的相对导电性。此外，导电性。此外，激电找水工作中，经常使用测深装置。激电找水工作中，经常

41、使用测深装置。激电测深装置的电磁耦合干扰也比较严重，很少用于频率域测量。激电测深装置的电磁耦合干扰也比较严重，很少用于频率域测量。三、装置类型的选择三、装置类型的选择（五）偶极装置（五）偶极装置 偶极装置的激电异常幅度较大，对覆盖层的穿透能力较强；在采用多个偶极装置的激电异常幅度较大，对覆盖层的穿透能力较强；在采用多个偶极间隔系数工作时，兼有剖面法和测深法双重性质，对极化体形状和产状偶极间隔系数工作时，兼有剖面法和测深法双重性质，对极化体形状和产状的分辨能力较强；此外，的分辨能力较强；此外，在各种电极装置中，这种装置的电磁耦合干扰最小。在各种电极装置中，这种装置的电磁耦合干扰最小。偶极装置的偶

42、极装置的缺点缺点是：异常形状较复杂，常需用多个偶极间隔系数作测量，是：异常形状较复杂，常需用多个偶极间隔系数作测量，绘出拟断面图，异常才好解释；在用同样大的电极距工作时，它要求的供电绘出拟断面图，异常才好解释；在用同样大的电极距工作时，它要求的供电电流较大；此外，在野外工作中，需要逐点移动供电电极电流较大；此外，在野外工作中，需要逐点移动供电电极A、B。这些都使偶这些都使偶极装置的生产效率较低和成本较高。极装置的生产效率较低和成本较高。在我国，偶极装置主要用于电磁耦合问题比较突出的频率域激电法。在我国，偶极装置主要用于电磁耦合问题比较突出的频率域激电法。第五节第五节 激发极化法的应用激发极化法

43、的应用一、激发极化法的应用范围一、激发极化法的应用范围 激电法的应用范围很广，无论在金属与非金属固体矿产的勘查，还是在寻找地下激电法的应用范围很广，无论在金属与非金属固体矿产的勘查，还是在寻找地下水资源、油气矿藏和地热田方面，都获得了成功的应用。水资源、油气矿藏和地热田方面，都获得了成功的应用。（一）金属与非金属固体矿产的勘查（一）金属与非金属固体矿产的勘查 在过去相当长的时期内，激电法主要用于普查硫化多金属矿。由于这类矿床往往在过去相当长的时期内，激电法主要用于普查硫化多金属矿。由于这类矿床往往往不含磁性矿物，且矿石多呈浸染状结构，磁法和其它电法的找矿效果欠佳，激电往不含磁性矿物，且矿石多呈

44、浸染状结构，磁法和其它电法的找矿效果欠佳，激电法成为寻找铜、铅、锌、钠等有色金属矿的主要方法。法成为寻找铜、铅、锌、钠等有色金属矿的主要方法。近年来，激电法在寻找无磁或弱磁性黑色金属矿、贵金属矿、稀有金属矿和放射近年来，激电法在寻找无磁或弱磁性黑色金属矿、贵金属矿、稀有金属矿和放射性矿床等方面，也发挥着越来越大的作用。这些矿种或者是因其本身具有一定的激性矿床等方面，也发挥着越来越大的作用。这些矿种或者是因其本身具有一定的激电效应，或者是因其与具有激电效应的蚀变矿化共生，因而能用激电法直接或间接电效应，或者是因其与具有激电效应的蚀变矿化共生，因而能用激电法直接或间接找到。此外，硫铁矿和石墨这两种

45、非金属矿也是激电法的有利找矿对象；不过，大找到。此外，硫铁矿和石墨这两种非金属矿也是激电法的有利找矿对象；不过，大多数电法勘探方法都能成功地用来寻找这类良导电矿。多数电法勘探方法都能成功地用来寻找这类良导电矿。激电法用于勘查上述固体矿产的主要优点是能找到百分含量不高的浸染状矿，这激电法用于勘查上述固体矿产的主要优点是能找到百分含量不高的浸染状矿，这是其它任何电法所不能比拟的是其它任何电法所不能比拟的;此外，其它电法令人头痛的地形不平和导电性不均匀此外，其它电法令人头痛的地形不平和导电性不均匀等干扰因素等干扰因素,不会形成激电法的假异常。不会形成激电法的假异常。（二）寻找地下水（二）寻找地下水

46、陕西第一物探队于陕西第一物探队于70年代初提出的年代初提出的“激电衰减时法激电衰减时法”寻找地下水的效果较寻找地下水的效果较好。他们通过实验室和野外试验发现，激电强度参数好。他们通过实验室和野外试验发现，激电强度参数s与地下含水情况的关系不与地下含水情况的关系不密切；而激电二次场的衰减特性可较好地反映地下的含水情况。在描写密切；而激电二次场的衰减特性可较好地反映地下的含水情况。在描写激激电二次电二次场衰减特性的各种参数中，以场衰减特性的各种参数中，以“衰减时衰减时”S和和“含水因素含水因素”Ms反映地下含水情况反映地下含水情况最好。最好。S是指二次电位差的归一化放电曲线是指二次电位差的归一化放

47、电曲线U2(t)/U2(0.25s)，从，从100衰减到某一衰减到某一百分数所需要的时间。常常将该百分数定为百分数所需要的时间。常常将该百分数定为50，并称其对应的，并称其对应的S为为半衰时半衰时。在。在作激电测深时，通常用线性笛卡尔坐标绘制作激电测深时，通常用线性笛卡尔坐标绘制S随电极距随电极距AB/2的变化曲线，称为的变化曲线，称为“衰减时衰减时S测深曲线测深曲线”；它与横轴包围的面积称为含水因素；它与横轴包围的面积称为含水因素 Ms。激电衰减时法找水的工作方法通激电衰减时法找水的工作方法通常是作激电测深，在每个测深点常是作激电测深，在每个测深点上记录各电极距二次电位差在断上记录各电极距二

48、次电位差在断电电0.25s以后的衰减曲线。整理以后的衰减曲线。整理资料时，从衰减曲线上量取衰减资料时，从衰减曲线上量取衰减时（通常是半衰时时（通常是半衰时)S,然后绘然后绘S测测深曲线，并计算深曲线，并计算含含水因素水因素Ms。（三）油气田和地热田勘查（三）油气田和地热田勘查 用激电法找油气田和地热田的共同点是，用激电法找油气田和地热田的共同点是，都以探测油气田或都以探测油气田或地热田上部的次生黄铁矿的激电效应为基础。地热田上部的次生黄铁矿的激电效应为基础。次生黄铁矿的深度远比油气层或地热储的深度小，因此，地次生黄铁矿的深度远比油气层或地热储的深度小，因此，地面激电法有可能探测到由它们引起的激电异常，虽然通常是十分面激电法有可能探测到由它们引起的激电异常，虽然通常是十分微弱的。微弱的。常规油气物探方法主要是探测有利于储藏油气的地质构造；常规油气物探方法主要是探测有利于储藏油气的地质构造；而激电法则是探测与油气有关的激电效应。故在一段时间人们常而激电法则是探测与油气有关的激电效应。故在一段时间人们常说是激电法说是激电法“直接直接”找油气。其实，它毕竟还是探测由油气活动找油气。其实，它毕竟还是探测由油气活动形成的次生黄铁矿的效应，所以仍属间接找油气。形成的次生黄铁矿的效应，所以仍属间接找油气。第六节 激电法应用实例