激发极化法

间距------埋深 曲线分辩
对称四极测深装置
各条曲线的基本特征是一致的， 均为“G”型曲线。为了近似确 定板状体的顶端埋深，可利用 曲线明显上升点（或转折点） 所对应的AB/2进行估算；不过 在实际工作中，曲线的明显上 升点与所用电极距（AB/2）的 密度有关，因此不易准确确定。 如果利用图中各曲线过拐点的 切线与围岩极化率背景线之交 点来估算矿顶埋藏深度时，可 避免上述缺点。此时 无论板体 的倾角与埋深如何，该交点所 对应的AB/2与板顶埋深h均有 以下近似关系。 球体2倍交切距，板体1.6交切 AB 距 h 1.6
在金属矿激电法中，它主要用来确定极化体的埋藏深度，如布置一条包括几个测深点的测深剖面，则 可通过绘制 s 等值断面图，了解断面中极化体的公布和产状。由于激电测深的生产效率较低，所以在实 际生产中，一般只在已发现的异常中心先做个十字测深（垂直异常走向和沿异常走向布极）或在异常上做 一条测深剖面，很少进行面积性的工作。另外，为了选择中梯装置的供电电极距或了解工作地区的物性变 化时，通常在设计之前也要在个别点上做一些激电测深工作。
在山谷斜坡下水平圆柱体上中梯装置 s 和 s 剖面曲线的 土槽实验结果。由图可见， s 有明显异常，但曲线表现为不 对称，其特点是靠近山谷一侧的曲线陡，且有负值，好似极 化体向右倾斜。另外，在此情况下 s 的异常极大值点也由柱 顶向山谷一侧发生位移。 s 曲线由于地形影响，在山谷上出 现了明显的高阻异常，圆住体上的低阻异常已基本上被淹没。 以上土槽实验结果说明，纯地形起状虽然不产生激电假异常， 但对异常的大小、形态和特征点位置将产生一定影响。
一般来讲，激电法可采用电阻率法中的各种装置类型。但究竟选择哪种装置采用多大电极距，还需根据任务要求，工作地区的地质、 地球物理条件和装置本身的特点等进行综合考虑。现对激电法中目前常用的几种装置类型特点及电极距的确定原则介绍如下，供参考。 （一）中间梯度装置 1．装置特点 中间梯度位置（简称中梯装置） ，它的最大优点，就是敷设一次供电导线和供电电极（ A、 B）能在相当大的面积上进行测量，特别 是能用几台接收机同时在几条测线上进行观测（图 1.2.3） ,因而具有较高的生产效率。最适于做面积性普查工作。 另外，由于中梯装置的观测范围处于 A、B 之间的中间地段，接近于水平均匀极化条件，故对各种产状和不同相对电阻率的极化体， 均能产生较明显的异常，且异常形态比较简单，易于解释。 大家知道，中间梯度装置有纵向中梯和横向中梯之分。图 1.2.3 所示为常用的纵向中梯，即 AB 连线方向（测线方向）垂直于目标极 化体的走向。而横向中梯的 AB 连线方向则是与目标极化体的走向平行。由于横向中梯只适于勘查良导电或低阻脉状极化体，而对电阻 率与围岩相近或高于围岩的极化体则效果不佳。因此在金属矿产普查阶段应用较少。
山谷地形条件下水平圆柱体上中 梯装置土槽模拟的和剖面曲线 AB=100cm,MN=4cm,柱长cm,， （土槽实验结果）
图中所示为山脊斜坡下板状体上中梯装置 s 剖面曲线的电阻网络模拟结果。图中所绘的两 个模型相对水平面来说都是向右倾斜的，但相 对斜坡 ab 而言， 模型Ⅰ是向右倾斜的， 模型Ⅱ 则是向左倾斜的。
中间梯度装置示意图
此外，由于中梯装置的供电电极距离较大，要求的供电电流强度也大，因而供电系统的装备比较笨重，不利于在地形复杂、交通不便的 地区开展工作，并且易产生较强的电磁耦合干扰，所在在做交流激电法时不宜采用中梯装置。直流激电法由于可利用断电后的延时有效 地压制这种干扰，故在直流激电法中中梯装置最为常用。
AB AB 和 的距离为 0.8—1.2cm。 2 2 n n 1
AB AB ≥ MN ≥ 的常规关系确定。为了满足这一关系，通常在一条 3 30
分布。一般
关于测量电极距 MN ，则可按 测深曲线上会出现 MN 的接头点。
几种装置在不同地电条件下的正演 曲线及异常规律
图中给出了球体上有、无覆盖层时理论计算 的七种 21 1 / 2 的 s 剖面曲线。其中 21 1 表示 无覆盖， 21 ＞1 表示高阻覆盖， 21 ＜1 表示低阻 覆盖。由图可以看出，相对无覆盖而言，高阻覆 盖层对 s 曲线影响的特点是使异常幅度变大，曲 线变陡；而低阻覆盖的影响则相反，使异常幅度 变小和曲线变缓，并且覆盖层电阻率越低影响越 大。
2．电极距 对称四极电测深装置的供电电极距，有最小和最大之分。一般来说，最小供电电极距应使激电测深曲 线的首支， 显示出前渐折线； 最大供电电极距应使激电测深曲线的尾支， 显示出后渐近线。 其中
AB 2 最小
为 1.5 米或 3 米，
AB 则与探测目标体的埋藏深度、产状、导电性和激电性等地电条件有关。在金 2 最大
中梯的电极距 （1）供电电极距（ AB） 理论和实验研究表明， 中梯装置的异常幅值不是随着供电电极距的增加而无限增大的。 在 AB 相对极化体 的埋深不太大时，随着 AB 的加大异常值增加比较明显，当 AB 进一步增大时，对低阻极化脉状体而言，异常 将趋于某一饱和值；而对高阻极化脉状体来说，异常在某一 AB 极距将取得极大值，然后又逐渐减小。因此 AB 极距的选择不是越大越好，应根据工作地区的地电条件通过在已知矿上的试验来确定。在无已知矿的情况 下，通常根据任务要求的一般勘探目标体深度，按以下关系确定。 AB=（ 4~10） h 式中 h 为极化体的顶端埋深。 （2）测量电极距（MN） 理论和实验研究表明，测量电极距 MN 的选择除应考虑近地表的干扰体大小外（通常取 MN 大于干扰体 的直径） ，还应以取得最大的异常为前提。对不同形状的矿体，其最佳 MN 与埋藏深度有以下关系： 球体：MN=1.4 h0 ( h0 为球心深度) 水平圆柱体：MN=2 h0 （ h0 为柱心深度） 直立板状体： MN 2h 1 综合考虑时，通常取
在山脊、山谷和平地表三种地形条件下水平 圆柱体上中梯装置 s 和 s 剖面曲线的土槽实验结 果。对 s 曲线而言，由图可以看出：与平地表相 比，山脊使 s 异常变大，曲线变陡；山谷则使 s 异 常变小，曲线变缓。这是因为在水平圆柱体埋深 不变情况下，由于山脊两侧从观测点到极化体的 距离比水平地表近，而山谷两侧从观测点到极化 体的距离比水平地表远所引起的。对 s 曲线来说， 由图可见：山脊使低阻异常更加明显，且在山脚 处出现两个高阻异常；山谷则使极化体上的低阻 异常变成了高阻异常，不能反映低阻极化存在。 这是因为在山脊上电流密度明显减小而在山脚处 和山谷下电流密度明显增大造成的。
T , t
1 t 2 t1

t2
t1
U 2 t dt 100%
U T
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欧美国家习惯用充电率（m）来表征体极化岩、矿石的激电性质。其 表达式为
m T , t

t
2
t
U 2 U
t dt
1
T
（毫秒）
供电时间T，试验 延时时间，t0→t1
几种常用的装置类型
激发极化法
电法勘探工作中我们发现，当向大地供入电流或切断电流的瞬间，在测量电极之间 总能观测到随时间变化的电位差，这种在充、放电的过程中，产生随时间缓慢变化 的附加电场的现象，称为激发极化效应（简称激电效应）。激发极化法（或称激电 法）就是以岩、矿石激发效应的差异为基础，通过观测和研究大地激电效应来探查 地下地质情况或解决某些水文地质问题的一类电法勘探方法。 采用直流电或交流电都可以研究地下介质的激电效应，前者称为时间域激发极化法， 后者称为频率域激发极化法。二者在基本原理方面是一致的，只是在方法技术上有 较大差异。 时间域激发极化法特点： 1．直流激电法在通常情况下，用长脉冲供电时可以获得最大限度的激电异常，因 而有利于在极化效应较弱情况下进行测量，有可能发现较小的地质目标。相对交流 激电法来说可有较大的勘探深度； 2．直流激电法可以在断去供电电源后，观测和研究激电二次场的时间特性，而交 流激电法只能在供电过程中观测和研究极化场，因而在避免电磁耦合干扰方面和研 究激电场的电化学放电特性方面，直流激电法优于交流激电法： 3.直流激电法可以在很长的时间范围内观测和研究激电异常场，而交流激电法在实 际工作中，只能在一定的频率段内（一般为0.1—10Hz）观测和研究极化场。因此， 直流激电法研究的电化学过程较长，有可能在更广阔的时间域内，揭示激电异常源
l （ h 为顶端埋深， l 为下延长度） h
MN (1.4 ~ 2.8)h
或
1 1 MN ~ AB 20 50
应当指出，在做普查工作时，为了保持一定的分辩能力，MN 应等于 1 或 2 倍的点距，但不得大于点距的 两倍。
联合剖面装置 1．装置特点 联合剖面装置（简称联剖装置） ，如图 1.2.7 所示，它是由两个三极装置 AMN 和 MNB 组成的。其最 大特点就是在一条观测剖面上能得到两条 s 曲线。将这两条曲线（ sA 和sB ）配合起来作解释，能较准 确地确定极化体位置（根据所谓 “反交点”）和判断极化体的产状。但联剖装置的 s 曲线比较复杂，对相邻 极化体的分辨能力较差，并且对近地表小极化体反应也比较灵敏。另外，从方示技术上看，在每个测点上 均需作两次测量，有时还要做几种极距才好对异常作解释，因而这种装置的生产效率很低，再加上有个无 穷远极，装置也比较笨重。所以它不宜作为普查的基本装置。而只能在详查中为解决某些特定问题，如确 定极化体位置和判断极化体产状等，做少量剖面性工作。 2．电极距 对一般常见的脉状极化体而言，联剖装置的电极距可由以下关系确定。
起伏地形条件下脉状体上中梯装置的 电阻网模拟剖面曲线
球体上方三种极距的ηs曲 线都有所谓的“反交点”。 交点两侧曲线成镜像对称， 随着AO的加在，两则极大 值向远离球体方向位移。 当然，如果AO（→∞）极 距足够远，两曲组将重合 成一条（相当于中梯）
交点 在两 板体 中间
高低不同两板体， 曲线不对称，如果 根据所夹面积解释 产装右倾，则出错 误
属矿区取
AB (2 ~ 5)h 即可达到中梯装置的标准。如果只是为了确定极化体的顶端埋深 ( h) 则只 2 最大
需测到接近饱和值或极大值再稍加延长即可。 在
AB AB 之间的极距点，原则上应使其在模数为 6.25cm 的对数坐标纸上，大致均匀 和 2 最小 2 最大
1 (L l) （ 1.2.17） 2 AO BO ≥ 3h 或 （ 1.2.18） 式中 L 为极化体走向长度； l 为极化体下延长度； h 为极化体顶端埋藏深度 AO BO
1 1 MN ~ AO 3 5
（1.2.19)
“无穷远” 极，应垂直测线方向布设，它与最近测线的距离应大于 AO 的 3-5 倍。当斜交测线方向布设 时，它与最近测线的距离应大于 AO 的 10 倍。
为简单起见，如不特加说明，一般便将极化率定义为长时间供电和无延时的极限 极化率。考虑到刚断电一瞬间的二次电位差等于断电前一瞬间的二次电位差，即
T ,0 T , t
U 2 T , t U T
T 0
t 0

U T U 0 U T
二次场 U 2 t 也可用一段时间内 t1 ~ t 2 积分的平均值来表示
的性质。
时间域激发极化法
t0
t1 t2
极化率，值的计算公式为
T , t
U 2 T , t 100% U T
式中是供电时间为T和断电后t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。由于和均与供电电流成正比（线性关系），故极化率是与电流无关 的常数。但极化率与供电时间和测量延迟时间有关，因此，当提到极化率时，必 须指出其对应的供电和测量时间T和t。
联剖装置示意图
对称四极测深装置 1．装置特点
N 不动的情况下， 对称四极测深度装置如图 1.2.8 所示， 它的主要特点是在测量电极 M 、 供电电极 A 、 B 对称地逐渐向两边拉开，通过不断加大 AB 距离，来达到了解从浅到深地下电性（导电性和激电性）变 化的测深目的。
对称四极测深装置示意图