4激发极化法解析
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其它电法：激发极化和电磁法
人工场源频率测深的激发方式有两种， 其中一种是利用接地电极，将交变电流送人 地下，当供电偶极，距离不很大时，由此而 产生的电磁场就相当于水平电偶极子的场， 另一种激发方式是采用不接地线框，其中通 以交变电流后在其周围便形成了一个相当于 垂直磁偶极子的电磁场。
三、甚低频电磁法
甚低频 （VLF）电磁法是一种被动源电 探方法，它利用超长波通讯电台所发射的电 磁波为场源，通过在地表、空中或地下探测 场的参数变化，从而来达到找矿或解决有关 水文工程地质问题的目的。
（二）联合剖面装置
联剖装置能得到2条ηs曲线，将2条曲线配合 起来作推断解释，能较准确确定极化体位置（根据 “反交点”）和判断极化体倾向。但联剖ηs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，有时甚至需要几种电极距作测量，这会使生产 效率降低；联剖需要敷设一条“无穷远线”，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。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。
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。
四、激发极化法应用实例
（一）激发极化法在水文地质调查中的应用 不同岩、矿石的激发极化特性主要表现在二次
场的大小及其随时间的变化上。在金属矿的普查勘 探中，主要采用了表征二次场大小的参数，如极化 率及频散率等。但在水文地质调查中，我们更重视 表征二次场衰减特性的参数，如衰减度，激发比、 衰减时等。激发极化法在水文地质调查中的应用主 要有两点：一是区分含碳质的岩层与含水岩层所引 起的异常，二是寻找地下水，划分出富水地段。
电法勘探-直流电法-激发极化法
（1）装置类型 （2）极化体的导电性 （3）装置相对于极化体的位置 （4）充放电时间
注意与电阻 率和视电阻 率对比
二、激发极化法的仪器装备和工作方法
装置类型与电阻率法相同。联合剖面、中间梯度和电 测深装置；交流激电法常用偶极装置。常用中间梯度 和偶极装置
三、极化体的激电异常
（一）中间梯度装置的激电异常
不同岩矿石极化率对比表
（三）激发极化法测定的参数
2.视极化率ηs和视频散率Ρs Nhomakorabeas
V2 V
100 %
Ps
V f1 V f 2 V f2
100 %
在电场有效作用范围内各种岩矿石极化率或频散率 的综合影响值——视极化率或视频散率。
（三）激发极化法测定的参数
3.视极化率ηs和视频散率Ρs的影响因素
常用中间梯度和偶极装置三极化体的激电异常一中间梯度装置的激电异常三极化体的激电异常一中间梯度装置的激电异常三极化体的激电异常一中间梯度装置的激电异常三极化体的激电异常一中间梯度装置的激电异常注意两侧剖面注意两侧剖面极大值在地面极大值在地面上的投影并不上的投影并不在铜板正上方在铜板正上方三极化体的激电异常二联合剖面装置的激电异常三极化体的激电异常二联合剖面装置的激电异常三极化体的激电异常三偶极剖面装置的激电异常注意与直流电测深曲线对比三极化体的激电异常四测深装置的激电异常1211????四激发极化法的应用一高电阻率高极化率判断矿体倾向采用中梯装置电剖面法激发极化法四激发极化法的应用二
激发极化法（IP）的优点：
① 能寻找侵染状矿体。 ② 能区分电子导体和离子导体产生的异常。
③ 地形起伏不会产生假异常。
激发极化法（IP）的缺点：
① 矿化（黄铁矿化、石墨化的岩层）岩层产生 强激电异常
激发极化法
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
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
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。
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。
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
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
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。
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。
第四章频率域激发极化法
第四章 频率域激发极化法频率域激电法主要使用偶极装置。
我国常用的频率域视激电参数为视频散率 P s ；80 年 代初期，研制和引进了相位激电仪，开始在频率域激电法中研究新的参数——视相位φs ； 随后又研制和引进了频谱激电系统，使视复电阻率频谱r s (i w )成了新的研究对象。
下面分别 介绍这些参数的异常形态。
3.4.1 视频散率异常除在小比例尺普查找矿阶段使用单个或两个极距作偶极剖面观测外， 通常偶极—偶极装 置都采用多个极距的测量，即供电和测量偶极长度保持相同（AB =MN =a ），逐个改变偶极间 隔系数（一般 n=1，2，3，……，6）进行观测。
所以，偶极—偶极装置兼有剖面法和测深 法的双重性质，它的观测结果，除可绘制成剖面曲线外，更多地是表示为拟断面图。
图 3.4.1 给出了低阻水平、倾斜、垂直板状体和水平圆柱体上偶极装置的视频散率 P s 拟断面图。
模拟参数表明围岩是不极化的，而低阻极化体的频散率 P 2®100%。
从图 3.4.1 可看到，不同形状和产状的极化体上的 P s 拟断面图有很大差别：低阻水平板状极化体的 P s 拟断面图的高值等值线对称地位于极化体两侧下方，呈“八”字形分布。
当一个偶极（AB 或 MN ）位于远处，另一个偶极（MN 或 AB ）位于极化体正上方，对极化体水平极化（即沿延伸方向极化），可得到最大的激电异常。
低阻倾斜板状极化体的 P s拟断面图具有不对称形状， 主异常的倾斜方向与极化体的倾向相反，极化体位于主异常等值线簇的上端附近。
P s 异常极大点位于 极化体下盘。
这是因为该点图3.4.2 体极化球体上偶极装置的视相位φs 剖面曲线和拟断面图球体参数：r 0=5；h 0=6，ρ20=10Ω·m ，m 2=0.6，c 2=0.25，τ2=1s ；围岩参数：ρ10=10Ω·m ，m 1=0.04，c 1=0.25，τ1=0.1s ；偶极长度 a=2；频率 f =1Hz 。
激发极化法在找矿中的应用
激发极化法在找矿中的应用摘要：激发极化法是以地下不同岩、矿石激电效应的差异为基础，通过观测和研究大地激发极化效应来勘查地下地质情况的一种电法勘探方法，近年来，该方法在寻找深部隐伏矿体的找矿中发挥了重要作用，取得了良好的效果。
通过野外实地踏勘，区内矿产伴生有较强黄铁矿化，因而采用激发极化法进行对区内成矿远景进行评价。
本文就借此对找矿中激发极化法的应用进行简要的分析研究。
关键词：找矿；激发极化法；应用引言近些年以来，近地表矿产资源近乎被开发殆尽，寻找深部隐伏矿产已经成为近年来矿产勘探中的重点方向。
利用激发极化法能够较准确的预测深部隐伏矿体的存在。
特别是矿产大多数与金属硫化物伴生，硫化物通常是黄铁矿或毒砂，偶尔也有磁黄铁矿，使用激发极化法测量这些伴生矿的物理场特征，结合地学理论就可以间接找出矿产。
一、激发极化法的工作原理及方法1、激发极化效应。
电阻率法测量时，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，并经相当长时间后趋于某一稳定的饱和值；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的现象称为激发极化效应。
2、激发极化法。
激发极化法是以不同岩、矿石激电效应的差异为基础，通过观测和研究大地激电效应来探查地下地质情况的一种分支电法。
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方面，还是在寻找地下水资源、油气藏和地热田方面，都取得了良好的地质效果。
3、激电测量装置。
矿区激电测量工作分为：中间梯度装置扫面（图1），对称四极装置测深（图2）。
图2对称四极装置示意图二、矿区地质概况本文以我国华北地区某矿产为例，分析了激电中梯、激电测深和联合剖面等方法在勘查中的应用效果。
通过在该区开展勘探工作，发现了区内的极化体范围，查明了区内成矿的有利位置，并利用激电测深和联合剖面对极化体进行解剖，为矿山下一步的找矿工作提供地球物理依据。
第三章 激发极化法
3.1
激发极化效应及其成因
虽然早在电法勘探发展的初期激发极化现象就已经被人们所发现， 但是将它成功地用于
找矿或解决某些水文地质问题却是近几十年的事。 直到目前为止， 对激发极化法的物理—化 学机制还缺乏明确、统一的认识。下面我们以某些为人们所公认的假说为基础，分别就电子 导体和离子导体的激发极化机理作一概略介绍。 1．电子导体激电场的成因 在电场的作用下， 发生在电子导体和围岩溶液间的激发极化效应是一个复杂的电化学过 程，所产生的过电位（或超电压）是引起激发极化效应的基本原因。 前已述及，处于同一种电化学溶液中的电子导体，在其表面将形成双电层。双电层间形 成一个稳定的电极电位， 对外并不形成电场。 这种在自然状态下的双电层电位差是电子导体 与围岩溶液接触时的电极电位，称为平衡电极电位。 在电场作用下， 当电流通过电子导体与围岩溶液的界面时， 导体内部的电荷将重新分布 ， 自由电子逆电场方向移向电流流入端，使其等效于电解电池的“阴极”；在电流流出端则呈 现出相对增多的正电荷，使其等效于电解电池的“阳极”。与此同时，围岩中的带电离子也 将在电场作用下产生相对运动，并分别在“阴极”及“阳极”附近形成正离子和负离子的堆 积，从而使双电层发生了变化，见图 2.3.1。在电流的作用下，导体的“阴
U 2
（4）激发比 ( J )
5.25 0.25
U 2 (t ) dt
5
由视极化率与衰减度组合的一个综合参数 J 称为激发比。 该参数在激电找水工作中也得 到广泛应用。其表达式为
U 2 （2.3-5） 100% U 1 由于 U 1 U 2 ，故式中 U 用 U 1 代替。在含水层上，一般 s 和 D 均为高值反映，取二 者乘积，可使异常放大，反映更为明显。 J s D
第三篇激发极化法
第三篇 激发极化法在电阻率法测量时，人们发现，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；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的现象，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。
激发极化法（简称激电法）便是以不同岩、矿石激电效应的差异为基础，通过观测和研究 大地激电效应来探查地下地质情况的一种分支电法。
激发极化法的应用范围很广，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、油气藏和地热田方面，都取得了良好的地 质效果。
第一章 岩石和矿石的激发极化性质3.1.1 岩石和矿石的激发极化机理电子导体和离子导体激发极化的机理不同，现分别讨论之。
一、电子导体的激发极化机理一般认为电子导体（包括大多数金属矿和石墨及其矿化岩石）的激发极化机理问题，意见 较一致，是由于电子导体与其周围溶液的界面上发生过电位的结果。
在电子导体与溶液的界面 上会自然地形成一双电层，见图 3.1.1（a）；在无外电场存在时，该双电层的电位差（电极电位） 称为平衡电极电位，记为F平；当有电流流过上述电子导体溶液系统时，在电场作用下，电子 导体内部的电荷将重新分布：自由电子反电流方向移向电流流入端，使那里的负电荷相对增多， 形成“阴极”；而在电流流出端，呈现相对增多的正电荷，形成“阳极”。
与此同时，在周围溶 液中也分别于电子导体的“阴极”和“阳极”处，形成阳离子和阴离子的堆积，使自然双电层 发生变化， 见图 3.1.1 （b）。
在一定的外电流作用下，“电极”* 和溶液界面上的双电层电位差 （F）相对平衡电极电位F平 之变化，在电化学中称为“过电位”（或“超电压”），记为DF 。
25.激发极化法
v 穿过矿体 的测线曲 线异常幅 值大，离 开矿体端 点的测线
S 迅速降 低，据此 我们可以 判断矿体 沿走向的 长度
2.联合剖面装置S曲线特征
对应矿体顶部出现S 曲线反交点
v 矿体直立时S 曲线对称，矿体倾斜时曲线不 对称，在矿体倾斜一侧曲线的极大值大于另 一侧曲线的极大值。因此可利用曲线极大值 连线的反方向确定矿体的倾向。
1）视极化率（ηs）
v 我们知道，视极化率
v
s
U2 U
100%
v 在电阻率法找水过程中，由于低阻碳质岩层 与岩溶裂隙或基岩裂隙水引起的低阻异常特 征相近，给区分含水异常带来困难。这时若 将激发极化法ηs曲线和ρs曲线异常对比分析， 可识别出含碳质岩层对含水异常的干扰。
v 以离子导电为主的岩石，极化率较低，一般 都在4%以下；当岩石中含有电子导电矿物时， 极化率则高达n%～n×10 %。
（二）各种电极装置S曲线的基本特征
v 1.中间梯度装置S曲线特征
埋深越浅极大值越大，极小值越明显、曲 线梯度越大、异常范围越窄；图3.4—3
v 埋深越深极大值越小，极小值越不明显、 曲线梯度越小、异常范围越宽；
v 矿体水平或直立时， S曲线对称、极大 值对应矿体中心在地面上的投影。
v 矿体倾斜时， S 曲线不对称、沿矿体 倾斜一侧较另一侧变化平缓。图3.4—4
当断开供电线路后
v 一次电场马上消失，此时被极化了的电子导 体将通过围岩中的水溶液及导体本身进行放 电，直至恢复其原来偶电层的均匀分布为止， 从而在地下岩石中产生电场，即二次电场。
v 如果此时将测量电极MN置于地面上，即可观 测到一个随时间衰减的二次电位差。
对于浸染状矿体，虽然它与围岩电阻率差 异很小，但对其中每个小颗粒在其表面均 能形成明显的激发极化效应，这就构成了 利用激发极化法寻找浸染状矿体的物理化 学基础。
大地电磁场课件：EM4-激发极化法
测线离开主剖面，曲线的幅度降 低，宽度增大。
（二）椭球状极化体上的中梯激电异常
椭球体可代表具有一定走向延伸的极化体
实际工作中采用两种中梯装置： 一、纵向中梯装置（常用）：
A、B、M、 N方向垂直于极化体的走向；
二、横向中梯装置： AB与MN平行于极化体走向，测线仍垂直于极化体走向，M
极与N极分别在两条测线的对应点上。
比纵向中梯的异常幅度大得多。
⑤对于高阻极化体，情况相反，
纵向中梯比横向中梯的异常幅 度大．
④原因：低阻极化体吸引电流，外电场平行走向时（横向装 置），极化体吸引电流更多，流过极化体的电流较多，极化作用 较强，总场电位差较小，异常较明显。
⑤原因：高阻体排斥电流，外电场平行走向时（横向装置）， 电流受高阻极化体排斥强，流过极化体的电流较少，极化作用较 弱，加之极化面积较小，异常较小。
②异常特征由球外二次场的电流分布
（虚线）解释。
③④异异常常幅幅度度随随埋球深体增其大余急 几剧 何减 参小 数smax和 电Mh03v
参数的变化规律。
2．异常的平面分布
①平面等值线拉长，走向垂直于
外电场方向。
②改变供电（即测线）方向，延
伸方向改变。
平面图不反映极化体走向；
可用以判断极化体与围岩的相对导电性。
横向中梯装置在良导电极化体上激电异常较强，可用于在高 阻矿化背景上寻找有一定走向的低阻矿体。
2．倾斜椭球体 （1）2 ＝1时： ①不对称的正异常； ②异常极大点不在极化体上顶； ③倾斜向下降缓，负极值不明显； ④反倾斜向下降较陡，负极值明显。
（2）2 ＝0.1时（良导极化体）： ①异常仍保持 2 ＝1时基本特征； ②异常幅度更大些； ③极大点向倾斜方向移动更远； ④曲线的不对称性更强。
（二）椭球状极化体上的中梯激电异常
椭球体可代表具有一定走向延伸的极化体
实际工作中采用两种中梯装置： 一、纵向中梯装置（常用）：
A、B、M、 N方向垂直于极化体的走向；
二、横向中梯装置： AB与MN平行于极化体走向，测线仍垂直于极化体走向，M
极与N极分别在两条测线的对应点上。
比纵向中梯的异常幅度大得多。
⑤对于高阻极化体，情况相反，
纵向中梯比横向中梯的异常幅 度大．
④原因：低阻极化体吸引电流，外电场平行走向时（横向装 置），极化体吸引电流更多，流过极化体的电流较多，极化作用 较强，总场电位差较小，异常较明显。
⑤原因：高阻体排斥电流，外电场平行走向时（横向装置）， 电流受高阻极化体排斥强，流过极化体的电流较少，极化作用较 弱，加之极化面积较小，异常较小。
②异常特征由球外二次场的电流分布
（虚线）解释。
③④异异常常幅幅度度随随埋球深体增其大余急 几剧 何减 参小 数smax和 电Mh03v
参数的变化规律。
2．异常的平面分布
①平面等值线拉长，走向垂直于
外电场方向。
②改变供电（即测线）方向，延
伸方向改变。
平面图不反映极化体走向；
可用以判断极化体与围岩的相对导电性。
横向中梯装置在良导电极化体上激电异常较强，可用于在高 阻矿化背景上寻找有一定走向的低阻矿体。
2．倾斜椭球体 （1）2 ＝1时： ①不对称的正异常； ②异常极大点不在极化体上顶； ③倾斜向下降缓，负极值不明显； ④反倾斜向下降较陡，负极值明显。
（2）2 ＝0.1时（良导极化体）： ①异常仍保持 2 ＝1时基本特征； ②异常幅度更大些； ③极大点向倾斜方向移动更远； ④曲线的不对称性更强。
激发极化法
激发极化法
二、 激发极化电位形成的物理化学过程
1、电子导体的极化过程——超电压
激发极化法
二、 激发极化电位形成的物理化学过程
2、离子导体激发极化效应——薄膜极化假说
薄膜极化主要是与粘土含量有关的极化效应。粘土颗粒 表面具有选择吸附溶液中负离子的特性，因此在粘土颗粒与 溶液之间形成偶电层。 当岩石颗粒间孔隙较小时（截面小到与扩散层厚度相 近），即孔隙处于偶电层扩散区，窄孔中包含过剩的正离子。
其频率域中激电效应，称为频率域激电法。
激发极化法
四、交变电流场中激发极化法
激发极化法
四、交变电流场中激发极化法
激发极化法
四、交变电流场中激发极化法
1、交变电流场中激发极化效应
~ U ˆK ~ I
交流电阻率
ˆ
为频率
~ 相对供电电流 电位差 U
f 的复变函数，即为复数。 ~ 有相位移 ，研究 ˆ 随频 I
激发极化法
一、 激发极化法原理
3、激发极化法测量参数 （3） 激发极化时间特性参数 ② 含水因素Ms：利用衰减时找水时，除直接利用衰减时S了 解某深度水量相对大小情况外，为了进一步研究含水层的水 量大小，引出与地下水层水量有关的含水因素Ms。Ms可由S 为参数的测深曲线计算取得，即以不同AB/2极距取得的S值 关系曲线与横轴所包围的面积。
激发极化法
二、 激发极化电位形成的物理化学过程
2、离子导体激发极化效应——薄膜极化假说
激发极化法
二、 激发极化电位形成的物理化学过程
电子导体激发极化场的强弱决定于激励电流的大小和作用
时间长短，以及电子导体的电化学活动性大小等；
离子导体的极化电位大小与很多因素有关，其中起主要作
普通物探-第3-2节-电法勘探之激发极化法
（华东）
激电测深曲线的特点
• 激电测深曲线的横轴（AB/2）采用对数坐标，纵 轴（a /1 或 Pa / P ）可以采用对数坐标，也可以采 1 用算术坐标。激电测深曲线的形状取决于相邻层激 电强度参数值（ 、P 等）的相对大小，并据此划 分曲线类型。
（华东）
（华东）
1. 岩（矿）石大多数金属矿和石 墨及其矿化岩石）的激发极化机理与电化学中供电 电极的电解极化相同，是电子导体与其周围溶液的 界面上发生过电位（Overvoltage）的结果。 • 一般造岩矿物为固体电解质，属离子导体，在野外 和室内也能观测到较明显的激电效应。关于离子导 体的激发极化，一般都认为与岩石颗粒和周围溶液 界面上的双电层有关。
• 供电时的二次场电位差ΔU2(t)可由总场电位差减去一 次场电位差求得，如图中曲线b所示。 • 断电后测到的仅为二次场 的变化，断电瞬间的二次 场电位差等于供电过程末 尾的二次场电位差，其后 随断电时间 t 的增大而衰 减，直到最后消失，该曲 线称为放电曲线。 黄铁矿化岩石标本上的激电场测量结果
a: 实测的ΔU(t)充电曲线 b: 换算的ΔU2(t)充电曲线 c: 实测的ΔU2’(t)放电曲线
U (t ) U1 U 2 (t ) U (0) U 2 (t )
黄铁矿化岩石标本上的激电场测量结果
a: 实测的ΔU(t)充电曲线 b: 换算的ΔU2(t)充电曲线 c: 实测的ΔU2’(t)放电曲线
（华东）
激电场的时间特性
• 总场电位差的变化曲线称为充电曲线，它反映了激电 效应在供电后的充电过程。
• 矿化岩石和石墨化岩石可能产生明显的激电异常， 称为激电法应用中的干扰。
（华东）
（5）等效电阻率
• 由于激电效应的存在，供稳定电流时，岩（矿）石 上测量得到的电位差随供电时间延长而增加，从电 子导体和离子导体激发极化现象的起因可以理解为 二次电场阻碍电流通过的结果。 • 从电阻率的角度，表明岩（矿）石的激电效应等效 于介质电阻率的增加。 • 为与无激电效应时的真电阻率相区别，将有激电效 应的情况下，极化体相对于极化总场的电阻率称为 等效电阻率。
激发极化法
即：∆V2 =η. ∆V2 =η. ∆V
比例系数η表征了岩石的激发极化性质，称之为“极化率”，通常用百
分数来表示。于是上式改写为：
η= ∆V2/ ∆V.100%
式中 ∆V2: 是断电瞬间（没有延时时间）的二次场电位差
∆V：是达到饱和值的极化场电位差（∆V1+ ∆V2）
极化率η的物理意义：岩石在外电场的激发下，二次场与极化场
(2) 不同的岩矿石的充、放电时间特征 也不一样
a)一般来说在相同激励条件下，面极 化介质(致密块状矿体)达到饱和渐近值所 需的时间，比体极化介质(浸染状矿体)达 到饱和渐近值所需的时间长。
b)颗粒大、孔隙大、富水性强的体极 化介质，其充、放电速度更慢，即高含 水性的岩石比含水性差的岩石充、放电 时间长 。
(3)磁性矿物的非线性特征与石墨相似；而方铅矿、黄铜矿的非 线性特征与黄铜矿相似。
值得注意的是：在野外实际勘查中，在同装置、同极 距、同测点等相同条件下，在测量误差允许范围内，不 会因改变电流而引起 ηs的变化。这是因为一次场的电 流密度在线性段电流密度小于5μA/cm2的条件，例如 在均匀半无限介质表面上有一点电源A，供电电流强度 I=1A，在距A点10米处的M点的电流密度：
2）当有外加电流流过上述电子导体－溶液系统时，电子导体两端电极电位 产生偏差而出现“过电位”（也叫“超电压”），电极开始极化，电子导体内 部的电荷将重新分布形成“阴极”及“阳极”。由于电化学反应速度滞后于电 荷传递速度，形成电荷堆积（充电过程），在周围溶液中也分别于电子导体的 “阴极”和“阳极”处，形成阳离子和阴离子的堆积，使正常双电层发生变化 ，见图1.2b。
CSUT
第一节 激发极化法的基本原理
一、 稳定电流场中的激发极化法效应
比例系数η表征了岩石的激发极化性质，称之为“极化率”，通常用百
分数来表示。于是上式改写为：
η= ∆V2/ ∆V.100%
式中 ∆V2: 是断电瞬间（没有延时时间）的二次场电位差
∆V：是达到饱和值的极化场电位差（∆V1+ ∆V2）
极化率η的物理意义：岩石在外电场的激发下，二次场与极化场
(2) 不同的岩矿石的充、放电时间特征 也不一样
a)一般来说在相同激励条件下，面极 化介质(致密块状矿体)达到饱和渐近值所 需的时间，比体极化介质(浸染状矿体)达 到饱和渐近值所需的时间长。
b)颗粒大、孔隙大、富水性强的体极 化介质，其充、放电速度更慢，即高含 水性的岩石比含水性差的岩石充、放电 时间长 。
(3)磁性矿物的非线性特征与石墨相似；而方铅矿、黄铜矿的非 线性特征与黄铜矿相似。
值得注意的是：在野外实际勘查中，在同装置、同极 距、同测点等相同条件下，在测量误差允许范围内，不 会因改变电流而引起 ηs的变化。这是因为一次场的电 流密度在线性段电流密度小于5μA/cm2的条件，例如 在均匀半无限介质表面上有一点电源A，供电电流强度 I=1A，在距A点10米处的M点的电流密度：
2）当有外加电流流过上述电子导体－溶液系统时，电子导体两端电极电位 产生偏差而出现“过电位”（也叫“超电压”），电极开始极化，电子导体内 部的电荷将重新分布形成“阴极”及“阳极”。由于电化学反应速度滞后于电 荷传递速度，形成电荷堆积（充电过程），在周围溶液中也分别于电子导体的 “阴极”和“阳极”处，形成阳离子和阴离子的堆积，使正常双电层发生变化 ，见图1.2b。
CSUT
第一节 激发极化法的基本原理
一、 稳定电流场中的激发极化法效应
第三章 第三节 激发极化法
一、激发极化效应及其成因 （一）电子导体激电场的成因
在电场的作用下，发生在电子导体和围岩溶液 间的激发极化效应是一个复杂的电化学过程，这一 过程所产生的过电位（或超电压）是引起激发极化 效应的基本原因。
前已述及，处于同一种电化学溶液中的电子导 体，在其表面将形成双电层，双电层间形成一个稳 定的电极电位，对外并不形成电场。这种在自然状 态下的双电层电位差是电子导体与围岩溶液接触时 的电极电位，称为平衡电极电位。
U fD 0 和 U fG 时，两种方法会有
完全相同的测量结果。
3、衰减度( D ) 衰减度是反映激发极化场衰减快慢的一种 测量参数，用百分数来表示。二次场衰减越 快，其衰减度就越小。其表达式为
D U2 100% U2
(3.3.4)
式中△U2为供电30s、断电后0.25s时的 二次场电位差；△U2为断电后0.25 ~ 5.25s内 二次电位差的平均值。即
当断去外电流之后，由于离子的扩散作用 ，离子浓度梯度将逐渐消失，并恢复到原来 状态。与此同时，形成扩散电位，这便是一 般岩石(或离子导体)上形成的激发极化现象。
二、激发极化特性及测量参数 （一）激发极化场的时间特性
激发极化场的时间特性与极化体与围岩溶液的 性质有关。下面，我们以体极化为例来讨论岩、矿 石在直流电场作用下的激发极化特性。图3.3.3表示 体极化岩、矿石在充、放电过程中电位差与时间的 关系曲线。在开始供电的瞬间，只观测到不随时间 变化的一次场电位差△U1，随着供电时间的增长， 激发极化电场 (即二次场)电位差△U2先是迅速增大 ，然后变慢，经过2~3分钟后逐渐达到饱和。
fD U
U
fG
fG
100%
(3.3.3)
第四章 第六节 激发极化法
第六节 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（一般约为几分钟）后趋于某一固 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 对缓慢下降，并在相当长时间后（通常约为几分 钟）衰减接近于零。
一、直流激发极化法的基本原理 关于激电效应的机理，以往曾提出许多不同 的假说，直至目前仍处于研究中。本节仅介绍几 种较为公认的假说。 1.电子导体的激发极化机理 目前，国内、外对电子导体（包括大多数金 属矿石和石墨及其矿化岩石）的激发极化机理问 题，意见比较一致，一般认为是由于电子导体与 其周围溶液的界面上发生超电压（overvoltage） 的结果。
三、直流激发极化法的应用 激电法的应用范围很广，无论在金属和非金 属固体矿了成功的应用。 1.在寻找铜矿床上的应用 2.在铅锌矿床上的应用 3.利用激发极化法寻找地下水
双频激电法及其发明人何继善 双频激电法是唯一的一种由中国人提出原理， 由中国人发明仪器，在辽阔的中国土地上取得成 功应用的电法勘探仪器和方法。
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。激发极 化法（简称激电法）是以不同岩、矿石激电效应 只差为物质基础，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法。本法目前 在我国应用很广，地质效果引人重视。
创立和发展了以伪随机信号电磁法和双频激 电法为特色的资源勘探地球物理的理论和方法， 被国际上誉为应用地球物理界的一重大事件。发 明和研制出一系列具国际先进水平的仪器，其中 双频激电仪仅1980年至1985年间就创价值418万 元，他的理论、方法和仪器在全国应用，已找到 一大批矿产，据专家鉴定已探明储量计算，潜在 经济价值超过800亿元，其系列仪器在地勘和工 程勘察中得到广泛应用，获得了国内外同行专家 承认与高度评价。创立“拟合流场法”探测堤防、 大坝、矿山、建筑物等的隐蔽渗漏，在全国得到 推广应用。
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 电极间的电位差随时间而变化（一般是变大）， 并经相当时间（一般约为几分钟）后趋于某一固 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 对缓慢下降，并在相当长时间后（通常约为几分 钟）衰减接近于零。
一、直流激发极化法的基本原理 关于激电效应的机理，以往曾提出许多不同 的假说，直至目前仍处于研究中。本节仅介绍几 种较为公认的假说。 1.电子导体的激发极化机理 目前，国内、外对电子导体（包括大多数金 属矿石和石墨及其矿化岩石）的激发极化机理问 题，意见比较一致，一般认为是由于电子导体与 其周围溶液的界面上发生超电压（overvoltage） 的结果。
三、直流激发极化法的应用 激电法的应用范围很广，无论在金属和非金 属固体矿了成功的应用。 1.在寻找铜矿床上的应用 2.在铅锌矿床上的应用 3.利用激发极化法寻找地下水
双频激电法及其发明人何继善 双频激电法是唯一的一种由中国人提出原理， 由中国人发明仪器，在辽阔的中国土地上取得成 功应用的电法勘探仪器和方法。
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。激发极 化法（简称激电法）是以不同岩、矿石激电效应 只差为物质基础，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法。本法目前 在我国应用很广，地质效果引人重视。
创立和发展了以伪随机信号电磁法和双频激 电法为特色的资源勘探地球物理的理论和方法， 被国际上誉为应用地球物理界的一重大事件。发 明和研制出一系列具国际先进水平的仪器，其中 双频激电仪仅1980年至1985年间就创价值418万 元，他的理论、方法和仪器在全国应用，已找到 一大批矿产，据专家鉴定已探明储量计算，潜在 经济价值超过800亿元，其系列仪器在地勘和工 程勘察中得到广泛应用，获得了国内外同行专家 承认与高度评价。创立“拟合流场法”探测堤防、 大坝、矿山、建筑物等的隐蔽渗漏，在全国得到 推广应用。
电法勘探4-激发极化法
综上所述，各种交流激电参数和直流激 电参数均可相互联系起来，即相位和频 散率及极限极化率和实测极化率参数间， 都近似地存在正比关系。 研究其中某种参数的性质便可代表其余 参数的有关特征。
4.激发极化法的工作方法
采用不极化电极
激发极化法装置的选取
原则上讲，电阻率法的各种电极装置都可用于 激电法，不过，这些装置在激电法中的特点和效 能各不相同，故应根据激电法的地质任务、工区 地电条件和仪器、设备情况，合理选用装置类型。 现对激电法中几种常用装置的特点和效能作些对 比性的讨论，以供选择装置时参考。
极化率的影响因素
体极化岩、矿石的极化率除了与观测时的充放 电时间有关外，还和岩、矿石的成分、含量、 结构及含水性等多种因素有关。 我国物探工作者对大量矿化岩、矿石标本作了 系统观测 ，研究了多种因素对岩、矿石极化 率的影响规律，研究结果表明，在上述诸多因 素中，影响 岩、矿石极化率的主要因素是电 子导电矿物的含量和岩、矿石的结构、构造。
(3) 非矿化岩石的激发极化效应
不含电子导电矿物的非矿化岩石，属纯离子导体， 在电流激发下的激发极化都发生在细小岩 石颗 粒与周围溶液的界面上，也是体极化。 但其激电性质又与矿化岩石不同： ①岩石的极化率通常很低，一般不超过1～2%， 少数能达到4～5%。 下面列举了一些岩石和矿石极化率的实测数据的 统计结果，它表明了一般情况下，岩、矿石极化 率的数量概念。
U t 2 1000 (T , t ) 0 U (T )
极化率为用百分数表示的无量纲参数
为简单起见，我们将长时间供电(T→ ∞，即充 电达饱和)和断电瞬间(t→0)测得的饱和极化率 η（∞，０）定义为极化率 ，记为η。
第三章激发极化法
利用小四极对黄铁矿化标本试验，结果表明其极化 规律： 1°、体极化的充、放电速度比面极化 的快，主要由 于极化体积小，阴、阳极间短路效应明显，易于达到新 平衡和恢复平衡。 2°、在供电强度I较大范围内（j。≥ 100μA /cm2 ），在一定的误差范围（≤10%）内： △ U2 ∝ I， 并与供电方向无关。 这些十分接近实际野外工作条件 。 引入激发激化法的测量参数极化率 ： η（T，t）=△U2（T，t）/△U（T）×100%
λ=k /ρ水= - △Φ/En
可得： △Φ=—λ En 2. 体极化特征 这类物体是由体内的元极化体组成，激发效应发 生在体内。如，侵染状金属矿和矿化、石墨化岩石， 第四纪含水砂岩等，实质是多个面极化微元的总体 激电效应。 △U（T）= △U1+ △U2（T）。 △ Φ ∝ En = j n ρ 水
由此可见，利用实测的复电阻率的ρ（iw），反 算出柯尔-柯尔模型参数，由 值便可区分激电 异常的属性；同时，由c 值区分激电异常（0.1 ~ 0.6）和电磁耦合效应（0.95 ~ 1.0）异常。
（四）频率域激电效应参数 1. 复电阻率频谱
2.频散率（百分频率效应，记为PFE）
在极限条件下，有
即：极限频散率与极限极化率相等，对非极限条件 下二者不相等，但保持正比关系 。 从而，形成“变频激电法”。 3. 相位 从而 结论：观测P与观测Φ 是等价的
（b）物理模拟方法
仍利用等效电阻率原理，通过导电纸或电阻网络方式， 实现体极化场的物理模拟． ① 按地下地质体的真电阻率（ρi）构筑物理模型， 测量出一次场电位；
② 利用 极限等效电阻率构筑同样形体几何 大小的“等效”模型，测量出“等效”激电总场电 位； （C）体极化场模拟准则 与电阻率法相同：尺寸成线性比例，电参数相同。
电法勘探激发极化法
通常将供电时地下电场随时间增长的过程称为“充电过程”； 断电后电场随时间衰减的过程称为“放电过程”
Ⅰ岩、矿石激发极化效应的成因（电子导体、离子导体）
①电子导体激发极化效应的成因
+++++-+-+---+-+导体-+-+--+-+---++++++
盐溶液
电子导体的自然极化时，沉浸于盐溶液中的 单一电子导体表面会形成封闭的“双电层”， 对外不显电性，在周围空间不形成电场。这 种自然状态下的双电层电位差是导体与盐溶 液接触时的电极电位，称为“平衡电极电位”
5激发极化法
在进行电阻率法测量时，人们常常发现：在向地下供入稳定 电流的情况下，仍可观测到测量电极MN间的电位差是随时间而 变化的（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MN间的电位 差在最初一瞬间很快下降，之后便随时间相对缓慢的下降，并在 相当长时间后（通常也约几分钟）衰减接近于零。这种在充电和 放电过程中，由于电化学作用引起的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）。激发极化法 （简称激电法）是以不同岩、矿石间激电效应的差异为某础，通 过观测和研究大地激电效应，以探查地下地质情况的一种分支电 法。本法目前在我国应用较广，地质效果引人重视
液 +-
相-
+
+-
固相
++++
固相
++
+-
+
液
-
+
-+相 +-
第四章频率域激发极化法
第四章 频率域激发极化法频率域激电法主要使用偶极装置。
我国常用的频率域视激电参数为视频散率 P s ；80 年 代初期，研制和引进了相位激电仪，开始在频率域激电法中研究新的参数——视相位φs ； 随后又研制和引进了频谱激电系统，使视复电阻率频谱r s (i w )成了新的研究对象。
下面分别 介绍这些参数的异常形态。
3.4.1 视频散率异常除在小比例尺普查找矿阶段使用单个或两个极距作偶极剖面观测外， 通常偶极—偶极装 置都采用多个极距的测量，即供电和测量偶极长度保持相同（AB =MN =a ），逐个改变偶极间 隔系数（一般 n=1，2，3，……，6）进行观测。
所以，偶极—偶极装置兼有剖面法和测深 法的双重性质，它的观测结果，除可绘制成剖面曲线外，更多地是表示为拟断面图。
图 3.4.1 给出了低阻水平、倾斜、垂直板状体和水平圆柱体上偶极装置的视频散率 P s 拟断面图。
模拟参数表明围岩是不极化的，而低阻极化体的频散率 P 2®100%。
从图 3.4.1 可看到，不同形状和产状的极化体上的 P s 拟断面图有很大差别：低阻水平板状极化体的 P s 拟断面图的高值等值线对称地位于极化体两侧下方，呈“八”字形分布。
当一个偶极（AB 或 MN ）位于远处，另一个偶极（MN 或 AB ）位于极化体正上方，对极化体水平极化（即沿延伸方向极化），可得到最大的激电异常。
低阻倾斜板状极化体的 P s拟断面图具有不对称形状， 主异常的倾斜方向与极化体的倾向相反，极化体位于主异常等值线簇的上端附近。
P s 异常极大点位于 极化体下盘。
这是因为该点图3.4.2 体极化球体上偶极装置的视相位φs 剖面曲线和拟断面图球体参数：r 0=5；h 0=6，ρ20=10Ω·m ，m 2=0.6，c 2=0.25，τ2=1s ；围岩参数：ρ10=10Ω·m ，m 1=0.04，c 1=0.25，τ1=0.1s ；偶极长度 a=2；频率 f =1Hz 。
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第一节激发极化法基础
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 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。 在一定的外电流作用下，“电极”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“过电位”或“超电压” 。
式中deltU2(T,t)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deltU2(T,t)和deltU （T）均与供电电流I成正比（线性关系），极化率是与电流无关 的常数。但极化率与供电时间T和测量延迟时间t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。为简单 起见，如不特加说明，一般便将极化率yita定义为长供电和无延 时的极限极化率。 U ( ) U (0) (T , t ) |T ,t 0 U ( )
s (T , t y )
U 2 (t y ) U (T ) 100% ms (T , t y t j / 2)
t y t j ty
U 2 (t ) dt U (T )
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，受电磁耦合的干扰较小，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 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，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。
时间域谱激电法：是既保持频谱激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 发下总场电位差的充电过程 ΔU(T)（次要的）和断电后二次电位 差的放电过程ΔU2(t)（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 获得频谱激电法同样的信息；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 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， 使时间域谱激电测量成为可能。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 熟。
二、稳定电流ห้องสมุดไป่ตู้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。 第一类是“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 都发生在极化体与围岩溶液的界面上。 第二类是“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 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。 标本在外电流激发下，电流流入端成为阴极， 产生阴极极化；电流流出端成为阳极，产生阳 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M和N，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。
平衡电极电位
平
过电位
（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，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 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 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）。这是用激电法寻找地下含水层的物性基础。
频率域激电法：以观测交变总场电位差幅值为基础的变频激 电法。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。 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）为主要参数的相位激电法可以只在一个 频率上作观测，这相对于变频法是一个进步。
石墨（ a） 和黄铜矿 （b）标本 在不同外 电流密度 j0 的 激 发 下，阳极 过 电 位 （实线） 和阴极过 电位（虚 线）随充 电时间T 和放电时 间 t 的变化 曲线。
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 激电性质:
(T , t )
U 2 (T , t ) 100% U (T )
第四章 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 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 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）衰减接近千零。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 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 法。
| U ( f D ) | | U ( fG ) | P ( f D , fG ) 100% | U ( fG ) |
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， 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）。频率 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 扰就要求增加频率数，这又将降低生产效率。
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
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， 它可通过求解拉普拉斯方程的边值问题来获得。
第二节 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 比较广泛的有中间梯度（中梯）、联合剖面（联剖）、对 称四极测深（测深）和偶极一偶极（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 上述装置的激电异常特点。
复电阻率法: 这种方法通过对实测复频谱的反演，可以识别 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τs），按结构区分引起激电异常的极化体和发现 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 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 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 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 段发现深部矿，而不适用于普查找矿。
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 场电位的变化规律是完全一致的。
2．异常的平面分布
球体的yita(s)异常平面等值线具有拉长的图形，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 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 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 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 宽度明显增大。
二、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 联剖曲线的形状相似，其共同特点是用 AMNoo和ooMNB 测得的视极化率曲线（yita(sA)和yita(sB) ）相互对称，并 在球心上方有高的反交点。在电极距 AO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 yita(sA)和yita(sB)各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， 在反交点两侧， yita(sA)和yita(sB)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 通过球体上方时引起的。 当电极距进一步增大时，yita(sA)和yita(sB)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 近，两条曲线的分异性变差。而当电极距很大时， yita(sA)和yita(sB)重合，变成中梯装置的yita(s)曲线。 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“等效电阻率法”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Pi增大到等 效电阻率Pi0＝Pi/(1一yita(i))，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。
一、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 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。
1．主剖面上的异常 主剖面yita(s)剖面曲线，和高阻球体上的中梯Ps异常曲线形状相同：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 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。
第三节 激电法方法变种的选择
激电法包括若干方法变种。 时间域激电法：它测量某一持续时间T（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ty的瞬时值ΔU2(ty)或某一 时间区段的积分值
M
t y t j
ty
U2 (t )dt
ty—断电后开始测量的延迟时间；tj—积分时间。 根据这些测量结果计算视极化率或视充电率
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 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 很小，一般不超过1～2％，少数可达3～4％。 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—化学基础。
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 来研究局部不均匀体。