电法勘探基础知识以及应用
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● 1960年以后在我国进行了大量实验，取得了惊人的效果，凡是有矿的地 方都有激电异常，在我国用激电法找到一大批金属矿，被誉为“一朵花”； ●到七、八十年代，激电法广泛应用，但出现了很多假异常，黄铁矿、石墨、 碳质，都能引起激电异常，人们说“激电激电，不是黄铁就是碳”，激电遇到新的 挑战；
●如何区分矿与非矿异常，成了激电的拦路虎，为此开展了频谱激电 SIP 研究；
时间域激发极化法
时间域激电法测量参数
视极化率 s
视充电率 M s
视极化率公式
视充电率公式
视充电率是测量断电后某一时间段的积分面积
延迟时间
t2
t1
V2
.dt
Ms t2 t1 (%) V
t1
V2.dt
Ms t1
(ms)
V
时间域激电法极化率测量方式的发展
从点测到面积 从面积到全域
·
｛交流激法极化法
复电阻率法（CR） Complex Resistivity
频谱激电法（SIP） spectral Induced Polarization
什么是SIP和CR？
测量装置：与常规激电法相同，但多用偶极-偶极
供电电流：超低频交流电（f=10-2~n102)
~
观测内容：交变供电电流 I ~ MN极间电位差 V (i )
•感应类的电磁法，如MT、AMT、CSAMT、WEM 、MTEM 等探测深度可达几千米，
•下面介绍感应类电磁法
感应类
利用地中涡旋感应电流的一类方法
TEM法和C
TEM （瞬变电磁法）
概述
● 1920年法国科学家C.施伦姆贝格首次发现了激发极化现象；
●奇怪的是C.施伦姆贝格的这一发现竟然15年无人过问，甚至连他本人也不打算 利用自己的这一成果；
●直到1934年美国人韦斯和马勒才进行了实验；
● 1941年苏联达赫诺夫提出这种方法用于勘查硫化物矿的可能性；
●三十年后，1949年，在美国和苏联的勘探中得到应用； ● 1954年加拿大赛格尔导出了激电系统公式； ● 1957年我国以张赛珍为首开展了激电实验研究；
~
｛ 计算参数
s (i)
K
V
~
I
As ( ) s ( )
复电阻率谱 2f
Cole-Cole 模型的振幅和相位频谱曲线
SIP的用途
• 人们想通过、C 等参数来达到区分激电异常源性 质目的；
• 通过两个COLE-COLE模型反演，把IP效应和 EM(电磁)效应区分开，消除电磁耦合效应，并 充分利用电磁效应电阻率；
交流激电法的优势是
1、轻便。 因为测量的是一次场或总场，信号比时间域测量断电
后
的二次场要强，所以供电电源可轻便些，有时用电瓶就行。
2、速度快。 尤其是双频激电仪，一次供电就可完成全部测量。
交流激电法的缺点是
电磁耦合效应大。 因为供的是交流电，所以电磁耦合效应大，
尤其是中间梯度法，几乎不可用，频率域激电法多采用偶极-偶极装置。
电法勘探 基础知识以及应用
电法勘探常用方法
传导类
自电法 充电法 电阻率法 激发极化法
感应类
天然场源
AMT（音频大地电磁法） MT（大地电磁法）
人工场源
CSAMT（可控源音频大地法） TDEM（时间域瞬变电磁法） WEM (极低频探地工程)国家重大科技专项
发电机功率2X500KW， L型天线：EW长80公里，SN长60公里 供电电流：200A，射频率：0.1~300Hz 电磁场覆盖全国
• 国外
• 美国钟公司GDP16、GDP32 、GDP32II • 加拿大凤凰公司 V4、V5、V6、V8 • 加拿大GDD大功率直流激电仪 • 特点：多通道（8~32），大功率，电压可达2400V
小结
•激发极化法分为时间域激电法、频率域激电法 •频率域激电法又分为交流激电法和复电阻率法（CR）或称频谱激电法（SIP）
激发极化法
简称激电法 英文名:Induced Polarization Method 英文缩写IP
我们先来看一个现象
I 供电电流波形
U 测量电压波形
t
I 供电电流波形
t
测量电压波形
t
按欧姆定律 电流与电压应成正比 当电流保持稳定时， 电位差应不随时间而 改变
实际上， 在供稳定电流时 电压随时间而改变 这就是激发极化现象
• 但是SIP做一个点要从低频扫到高频，花费的时间 较长，工作效率低；
• 国内有些学者认为，IP异常不用区分，也很难区 分，只要利用激电法找到硫化物或碳质与石墨对 成矿就有指示作用。
激发极化法目前商品化的仪器
• 国内
• 北京地质仪器厂智能化激电仪DJW—3 • 重庆地质仪器厂时间域激电仪DJS-8 • 中南大学双频激电仪SQ-3C • 特点：短导线，轻便
频率域激电法 频谱激电（SIP）
复电阻率（CR）
交流激发极化法
交流激发极化法是测量低频时的总场电位差，减 去高频时的总场电位差，再除以高频时的总场电 位差，得到视百分比频率效应或视极化率。
ps
s
VDVG.10% 0 VG
根据这一原理目前已作出了双频激电仪，双频激电仪不用两次发射， 它是把高频和低频混在一起同时发射，并同时测量两个频率的电位差
●目前激电法仍是国内一种寻找有色金属的主要勘察手段， 各大勘察队都装配有多台激电仪器，是金属矿勘查的主力方法！
电子导体激电效应机理图示
地面
A(+)
▼
电子导体
电子导体
不供电时
供电时
B(-)
→
▼
→ →
电子导体
→ → →
断电时
激发极化法可分为
• 时间域激发极化法 • 频率域激发极化法
•交流激电法 •频谱激电法（SIP）或复电阻率法（CR）
•时间域激电法测量的参数是视极化率、视充电率 •频率域激电法测量的参数是百分比频率效应、时间常数、频率相关系数等 •时间域激电法测量比较简单，就是测量断电后的二次场，电磁耦合效应小，但信号较弱 •频率域激电法测量的是总场，信号强，但电磁耦合大 •目前我国野外生产单位大多使用时间域激电法，装置多使用中间梯度和对称四极测深 •双频激电，在我国应用也较广泛，但电磁耦合效应是拦路虎 •我国许多有色金属矿是用激电法找到的，尤其是电阻率法失灵的大型斑岩型铜矿 •频谱激电在区分矿与非矿异常方面有一定效果，但效率太低。 •激电法的突出优点是能直接找矿，不受地形影响，极化率与金属矿物挂钩，具有不可 替代性 •但是激电法，探测深度有限，一般是200-300米，
●如何区分矿与非矿异常，成了激电的拦路虎，为此开展了频谱激电 SIP 研究；
时间域激发极化法
时间域激电法测量参数
视极化率 s
视充电率 M s
视极化率公式
视充电率公式
视充电率是测量断电后某一时间段的积分面积
延迟时间
t2
t1
V2
.dt
Ms t2 t1 (%) V
t1
V2.dt
Ms t1
(ms)
V
时间域激电法极化率测量方式的发展
从点测到面积 从面积到全域
·
｛交流激法极化法
复电阻率法（CR） Complex Resistivity
频谱激电法（SIP） spectral Induced Polarization
什么是SIP和CR？
测量装置：与常规激电法相同，但多用偶极-偶极
供电电流：超低频交流电（f=10-2~n102)
~
观测内容：交变供电电流 I ~ MN极间电位差 V (i )
•感应类的电磁法，如MT、AMT、CSAMT、WEM 、MTEM 等探测深度可达几千米，
•下面介绍感应类电磁法
感应类
利用地中涡旋感应电流的一类方法
TEM法和C
TEM （瞬变电磁法）
概述
● 1920年法国科学家C.施伦姆贝格首次发现了激发极化现象；
●奇怪的是C.施伦姆贝格的这一发现竟然15年无人过问，甚至连他本人也不打算 利用自己的这一成果；
●直到1934年美国人韦斯和马勒才进行了实验；
● 1941年苏联达赫诺夫提出这种方法用于勘查硫化物矿的可能性；
●三十年后，1949年，在美国和苏联的勘探中得到应用； ● 1954年加拿大赛格尔导出了激电系统公式； ● 1957年我国以张赛珍为首开展了激电实验研究；
~
｛ 计算参数
s (i)
K
V
~
I
As ( ) s ( )
复电阻率谱 2f
Cole-Cole 模型的振幅和相位频谱曲线
SIP的用途
• 人们想通过、C 等参数来达到区分激电异常源性 质目的；
• 通过两个COLE-COLE模型反演，把IP效应和 EM(电磁)效应区分开，消除电磁耦合效应，并 充分利用电磁效应电阻率；
交流激电法的优势是
1、轻便。 因为测量的是一次场或总场，信号比时间域测量断电
后
的二次场要强，所以供电电源可轻便些，有时用电瓶就行。
2、速度快。 尤其是双频激电仪，一次供电就可完成全部测量。
交流激电法的缺点是
电磁耦合效应大。 因为供的是交流电，所以电磁耦合效应大，
尤其是中间梯度法，几乎不可用，频率域激电法多采用偶极-偶极装置。
电法勘探 基础知识以及应用
电法勘探常用方法
传导类
自电法 充电法 电阻率法 激发极化法
感应类
天然场源
AMT（音频大地电磁法） MT（大地电磁法）
人工场源
CSAMT（可控源音频大地法） TDEM（时间域瞬变电磁法） WEM (极低频探地工程)国家重大科技专项
发电机功率2X500KW， L型天线：EW长80公里，SN长60公里 供电电流：200A，射频率：0.1~300Hz 电磁场覆盖全国
• 国外
• 美国钟公司GDP16、GDP32 、GDP32II • 加拿大凤凰公司 V4、V5、V6、V8 • 加拿大GDD大功率直流激电仪 • 特点：多通道（8~32），大功率，电压可达2400V
小结
•激发极化法分为时间域激电法、频率域激电法 •频率域激电法又分为交流激电法和复电阻率法（CR）或称频谱激电法（SIP）
激发极化法
简称激电法 英文名:Induced Polarization Method 英文缩写IP
我们先来看一个现象
I 供电电流波形
U 测量电压波形
t
I 供电电流波形
t
测量电压波形
t
按欧姆定律 电流与电压应成正比 当电流保持稳定时， 电位差应不随时间而 改变
实际上， 在供稳定电流时 电压随时间而改变 这就是激发极化现象
• 但是SIP做一个点要从低频扫到高频，花费的时间 较长，工作效率低；
• 国内有些学者认为，IP异常不用区分，也很难区 分，只要利用激电法找到硫化物或碳质与石墨对 成矿就有指示作用。
激发极化法目前商品化的仪器
• 国内
• 北京地质仪器厂智能化激电仪DJW—3 • 重庆地质仪器厂时间域激电仪DJS-8 • 中南大学双频激电仪SQ-3C • 特点：短导线，轻便
频率域激电法 频谱激电（SIP）
复电阻率（CR）
交流激发极化法
交流激发极化法是测量低频时的总场电位差，减 去高频时的总场电位差，再除以高频时的总场电 位差，得到视百分比频率效应或视极化率。
ps
s
VDVG.10% 0 VG
根据这一原理目前已作出了双频激电仪，双频激电仪不用两次发射， 它是把高频和低频混在一起同时发射，并同时测量两个频率的电位差
●目前激电法仍是国内一种寻找有色金属的主要勘察手段， 各大勘察队都装配有多台激电仪器，是金属矿勘查的主力方法！
电子导体激电效应机理图示
地面
A(+)
▼
电子导体
电子导体
不供电时
供电时
B(-)
→
▼
→ →
电子导体
→ → →
断电时
激发极化法可分为
• 时间域激发极化法 • 频率域激发极化法
•交流激电法 •频谱激电法（SIP）或复电阻率法（CR）
•时间域激电法测量的参数是视极化率、视充电率 •频率域激电法测量的参数是百分比频率效应、时间常数、频率相关系数等 •时间域激电法测量比较简单，就是测量断电后的二次场，电磁耦合效应小，但信号较弱 •频率域激电法测量的是总场，信号强，但电磁耦合大 •目前我国野外生产单位大多使用时间域激电法，装置多使用中间梯度和对称四极测深 •双频激电，在我国应用也较广泛，但电磁耦合效应是拦路虎 •我国许多有色金属矿是用激电法找到的，尤其是电阻率法失灵的大型斑岩型铜矿 •频谱激电在区分矿与非矿异常方面有一定效果，但效率太低。 •激电法的突出优点是能直接找矿，不受地形影响，极化率与金属矿物挂钩，具有不可 替代性 •但是激电法，探测深度有限，一般是200-300米，