4激发极化法
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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
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
4激发极化法解析
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。
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
激发极化法野外工作方法及其应用
si
' si
/ 2n 0.5%
i 1
1
n
si
' si
100% 10%
n
i 1
1 2
si
' si
（二）激发极化法图件绘制
• 激发极化法与电阻率法一样，其野外观测 资料主要以各种图件的形式来表现。包括剖面 图，平面剖面图，平面等值线图，测深曲线图， 测深断面等值线图等。其制作方法也与电阻率 法基本相同，不再赘述。
3、电源的选择 • 电源电压 VAB I~ RAB 0.7 200 140V 。
• 可见，在同等条件下，交流激电法要求的 电源功率比直流激电法要小很多。因此装置轻 便，工作效率高是交流激电法的最大优点。
一、激发极化法的资料整理
激发极化法的野外观测数据必须准确可靠， 达到一定的精度要求，才能用于绘制图件，进 行异常的推断解释。 （一）野外观测质量的评价
s
U 2 U1
s
K
U1 I
I K U1 KU 2 0.0005 K ( A) 0.000514000
s
ss
ss
2% 100
（三）供电电源的选择
，
上式中K取最大值，s 、ηs取测区背景
值或最小值。
可见，电极距（K）越大，s 、ηs越低， 要求供电电流I越大
电，观测的都是总场电位差。一般仪器要求
k
U~ I~
I~ K U~ K 0.0005
U~ 0.5mv
3、电源的选择
第三章激发极化法
(a)在均匀水平外电流场中一次场电位（无极化）
（b）在均匀水平外电流场中总场电位（有极化）
（c ）在均匀水平外电流场中极化二次场电位
由
利用
又有
其中
分析：
激电二次场在球体外的分布等效位于球心的电流 偶极电场，其强度决定于PV。
① PV与j0成正比；
② PV与r30成正比； ③ PV与η2成正比； ④ PV与μ2的关系： μ2→0，和μ 2→ ∞时， PV→0； PV→ Pmax
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
第三章 激发极化法
激发极化效应 :在外流场 作用下，介质发生复杂的电化 学过程 中产生极化附加电场的 现象,简称激电效应。
激发极化(IP)法——它是以岩、矿石的激电 效应差异为物质基础，通过观测和研究地下 介质的激电效应的分布规律，达到勘查地下 地质分布的一种电法勘探方法，简称激电法。 §3-1 激发极化法理论基础 一.激发极化成因（机理） 1、电子导体的电极化效应 （1）物质条件：电子导体（致密的金属矿、 石墨矿等），含离子的水溶液。
1. 面极化电流场的计算 和模拟方法 （1）边值问题
（2）球体极化电场 设球体处于(中梯法)均匀外电流场，坐标原点在球 心，考虑到电流场的轴对称性，取球坐标系，有
激发极化法野外工作方法及其应用
正常场区内观测精度用平均绝对误差δ来衡
量
1 n
n i 1
si
' si
1%
一、激发极化法的资料整理
激发极化法的野外观测数据必须准确可靠， 达到一定的精度要求，才能用于绘制图件，进 行异常的推断解释。 （一）野外观测质量的评价
异常场区用平均相对误差δ来衡量
n
si
' si
/ 2n 0.5%
i 1
长脉冲制式要小一些。
s
U
2
U
2
100%1 2来自(U1U1
)
（三）供电电源的选择
基本出发点是使得待测电位差有足够的
，
电平，以保证观测精度。由于目前仪器性能
的限制，要求0.5 mV,才能保证仪器的观测精
度。由公式得：
U 2
s
U 2 U1
s
K
U1 I
I K U1 KU 2 0.0005K (A) 0.0005 14000
由于注意地质和物探、化探方法的综合研 究，使得找矿取得了较好的地质效果。验证的 23个激电异常，其中11个为矿异常，其余12 个为干扰异常，其中5个为石墨化岩层引起的， 7个为黄铁矿化岩石异常。
（二）吉林某铜矿
• 在地质和化探异常的基础上，激电法做了 比例尺1:5000的中梯面积性工作，解决了两个 主要问题，其一，孔雀山矿带中段与北段的连 接问题；其二，在已知矿区外围五九山地段发 现的DHJ－6号异常，经验证为矿体引起，扩 大了该区铜矿储量。
3、电源的选择 • 电源电压 VAB I~ RAB 0.7200140V 。
• 可见，在同等条件下，交流激电法要求的 电源功率比直流激电法要小很多。因此装置轻 便，工作效率高是交流激电法的最大优点。
激发极化法在找矿勘查中的运用
激发极化法在找矿勘查中的运用近几年，随着我国地质勘查工作开展水平的逐渐进步，矿产行业随之而获得了突飞猛进的发展，这在很大程度上促进了我国社会发展水平以及经济发展水平的同步提升。
与此同时，越来越多新型的技术被逐步应用到了找矿勘查工作当中，其中激发极化法就是其中一种。
本文就针对激发极化法在找矿勘查中的运用进行了简要的探讨分析，通过分析当前阶段我国找矿勘查工作的发展实况，分析激发极化法的原理以及优势特征，从而探讨其在找矿勘查中的实际应用，从而有效促进我国找矿工作水平的进步与提升。
标签：激发；极化法；找矿；勘查一、引言由于受到不同地区和不同地质情况的干扰与影响，使得地质找矿工作具备着较为突出的复杂性和困难性。
为切实强化我国找矿方面工作的开展水平，近几年，我国投入了较多的人力与物力去积极探索新型找矿技术，并取得了突出的成果，这在很大程度上促进了找矿水平的提升。
在下文中我们就对于激发极化法在找矿勘查中的具体应用进行分析。
二、当前阶段我国找矿技术的发展情况一直以来，矿产行业都是我国经济发展过程当中必不可少的一个重要部分。
但在实际开展地质勘查工作的过程当中普遍存在着不必要的资源浪费情况，究其原因，这与勘查工作的手段较为单一以及现有资金的利用率难以发挥到极致有着直接的关系。
地质找矿工作作为一项性质较为特殊的内容，本身就具备着较大的风险，只有科学合理的运用相应的勘察手段才能获取更高的找矿效益。
通过科学合理的运用激发极化法能够及时发现地表土层下含有的金属矿物，可以说，激发极化法在找矿工作开展的过程当中有着较为突出的应用价值。
三、激发极化法的原理与价值分析激发极化法的本质在于充分利用岩石、矿石的激发极化效应来实现找矿。
我们可以将激发极化法细致的分为直流激发极化法以及交流激发极化法两大类型，也就是我们常说的时间域法以及频率域法。
常用的电极排列有中间梯度排列、联合剖面排列、固定点电源排列、对称四极测深排列等。
也可以用使矿体直接或间接充电的办法来圈定矿体的延展范围和增大勘探深度。
激发极化法在多金属矿产勘查中的应用
激发极化法在多金属矿产勘查中的应用激发极化法是一个勘探多金属矿产以及地球小矿产资源的物探技术手段，该方法一直延续了几十年，为我国寻找多金属矿化体中做出了贡献。
在这个找寻过程中该方法起到了举足轻重的作用，它主要通过对不同的地质条件，矿石结构，设置好测量设备，分析岩石物理特点以及电场变化法，从而达到找到埋藏在地下矿体的目的。
本文介绍了矿区开展激发极化法电测深剖面工作，找激发极化异常，推断深部矿体深度分析的评价，为钻探的工作奠定了基础同时使钻孔获取良好的勘探结果。
标签：激发极化法极化电阻率异常1应用的原理激发极化法是基于不同的岩石和矿石激电效应的差异，向地下供入脉冲直流电流激发和观察△U2的变化的地球物探方法，其应用达到矿化体物质基础的效果。
当恒定电流进入地下，在电极之间测量的电势差随时间而增加，经过一定的电位差在一定的时间将会增加，而不是在饱和度值时，电极之间的差的功率的测量点被瞬间下降，然后缓慢随时间减小和衰减趋近于零。
在充电和放电的过程中，会出现附加电场随时间变化而缓慢变化的现象，这种现象称为激发极化效应。
它包含在水溶液中，外电流激发岩石（矿石）产生电化学极化的结果。
非矿化岩石的敏感性小，但矿化岩石高度极化，尤其是石墨，黄铁矿和磁铁矿也有着较高的高极化。
由于这个原因，使用岩（矿）石激发极化效应的差异来寻找矿化体，而我们要判别极化异常，然后为矿区和非矿区做出定性的解释，从而实现找矿的目的。
2工作技术与设备横截面的布局和选择直接关系到这个激发极化电测深剖面测量结果，推测矿化体在初始布局和两组断层布置垂直120°，横截面长度135m，，每个20毫米奠定了探测点（其中有因15米的地形特征点）。
被放置在配置文件8个探测点，AB 最大680米（其中第1点440米），激发极化电测仪表安装与设置是重庆、四川的DZD -6A直流法激电仪。
3矿山地质、地球化学概述3.1矿山地质老矿区的矿山地质工作程度比较浅，我们可以清楚看出在横截面的区域落岩层少，并没有深入较多的综合地质工作。
地质普查中常用几种电法方法
G
土槽模拟
数值计算
4、几种装置 ⑴电剖面法：如联合剖面、对称四极、偶极等，其 特点是各电极间保持一定距离，其勘探深度大致一定。 ⑵电测深法：如对称四极测深、偶极测深，最常用的是 对称四极测深，AMNB四极呈对称排列，固定MN不动，或 按与AB极距之比例移动，将AB逐渐增大，以加大勘探深 度。⑶中间梯度法：固定AB极，MN在AB的1/2或2/3区间 移动测量。 5.这几种装置的特点是： 联合剖面：水平分辩率 高，对陡倾斜或直立脉状低 阻体反映灵敏，根据ρsA与 ρsB的低阻正交点可确定异 常体头部位置，根据曲线的 不对称性可指明异常体的倾 向。
现结合研讨班的学习内容介绍几种主要电法方法。
一、电法勘探的原理及分类 二、地质调查中常用的几种电法方法 （一）电阻率法 （二）激发极化法 （三）电磁法 三、电法的发展现状
四、电法勘探深度定义及其影响因素
一、电法勘探的原理及分类
电法勘探是以地下岩（矿）石的电性或电磁性差异为基础的勘探方法。
岩（矿）石的电磁学性质主要有四种：
· ρ
MN
这是定性分析ρs曲线的重要公式，称为视电阻率的微分形式。
根据视电阻率微分公式分析，影响视电阻率的因素主 要有2点：一是围岩导电性不均匀，二是地形影响。地形影 响可引起假异常，即山脊出现低阻异常，山谷出现高阻异 常，即视电阻率曲线与地形呈镜像。地形改正方法是用比 较法，即用野外实测的视电阻率曲线（ρssh），逐点除以 相应点纯地形异常， ρ =ρ ssh /（ρ sD/ρ 1） s 获得纯地形视电阻率异常的方法有： ① ② ③ 导电模拟
偶极剖面：排列形式是A B M N ，该装置 在异常 体上出现双峰。当AB=MN=a，BM=na，改变n， 即改变极距 时，用3～4个电极距，可获得测深断面图。由于异常复杂， 该方法只能做定性解释。该装置的优点是BM一般较小，不 需要大的供电设备。适用较小功率的装置还有二极法、三 极法，这些装置对于发现较浅的异常体有一定作用。
土槽模拟
数值计算
4、几种装置 ⑴电剖面法：如联合剖面、对称四极、偶极等，其 特点是各电极间保持一定距离，其勘探深度大致一定。 ⑵电测深法：如对称四极测深、偶极测深，最常用的是 对称四极测深，AMNB四极呈对称排列，固定MN不动，或 按与AB极距之比例移动，将AB逐渐增大，以加大勘探深 度。⑶中间梯度法：固定AB极，MN在AB的1/2或2/3区间 移动测量。 5.这几种装置的特点是： 联合剖面：水平分辩率 高，对陡倾斜或直立脉状低 阻体反映灵敏，根据ρsA与 ρsB的低阻正交点可确定异 常体头部位置，根据曲线的 不对称性可指明异常体的倾 向。
现结合研讨班的学习内容介绍几种主要电法方法。
一、电法勘探的原理及分类 二、地质调查中常用的几种电法方法 （一）电阻率法 （二）激发极化法 （三）电磁法 三、电法的发展现状
四、电法勘探深度定义及其影响因素
一、电法勘探的原理及分类
电法勘探是以地下岩（矿）石的电性或电磁性差异为基础的勘探方法。
岩（矿）石的电磁学性质主要有四种：
· ρ
MN
这是定性分析ρs曲线的重要公式，称为视电阻率的微分形式。
根据视电阻率微分公式分析，影响视电阻率的因素主 要有2点：一是围岩导电性不均匀，二是地形影响。地形影 响可引起假异常，即山脊出现低阻异常，山谷出现高阻异 常，即视电阻率曲线与地形呈镜像。地形改正方法是用比 较法，即用野外实测的视电阻率曲线（ρssh），逐点除以 相应点纯地形异常， ρ =ρ ssh /（ρ sD/ρ 1） s 获得纯地形视电阻率异常的方法有： ① ② ③ 导电模拟
偶极剖面：排列形式是A B M N ，该装置 在异常 体上出现双峰。当AB=MN=a，BM=na，改变n， 即改变极距 时，用3～4个电极距，可获得测深断面图。由于异常复杂， 该方法只能做定性解释。该装置的优点是BM一般较小，不 需要大的供电设备。适用较小功率的装置还有二极法、三 极法，这些装置对于发现较浅的异常体有一定作用。
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)
激发极化法(长安大学课件)
激发极化效应的时间参数
(1)在激发电流不变的条件下，开始 时二次电位差△V2随充电时间增加而迅速 增加，但随时间增加，△V2增加变慢，又 经过一段时间(约2～5分钟) △V2达到饱 和渐近值。断开电源后， △V2开始放电， 开始时衰减快，然后变慢，最后衰减到 零。如所示。 (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 。
三、 稳定电流场中岩矿石的激发极化特性 面极化与体极化
所谓的“面极化”和“体极化”，差别只具相对意义。严格地讲，所有的 激发极化都是面极化。只是微观分析与宏观分析的需要，出发点不同。从激 发极化勘探的角度来说，将岩矿石的激发极化情况分为“面极化”和“体极 化”两大类，是有可能而且必要的。
1、第一类是指电子导体的激发极化。细小颗粒的电子导体 与围岩溶液界面产生激发极化过程，可以推广到一定规模的电子 导体的极化过程，特点是极化发生在极化体（如致密的金属矿体 、石墨）与围岩溶液的接触面上，故称之为“面极化”。 2、第二类是当许多电子导电矿物颗粒分散分布在矿化岩石 中时，激发极化效应发生在极化体（如侵染状金属矿、石墨化岩 石等）整体中。虽然就单个电子导电颗粒而言是表面极化，但宏 观的去看整个矿体，是在整个体积内部发生了极化。也就是说整 个矿体所表现出来的极化现象是无数极化单元的总和，故称之为 “体极化”。离子导电岩石的激发极化也属于体极化。
石墨（a）和黄铜 矿（b）标本在不 同电流密度j时的 阳极超电压△φ+ （实线）和阴级 超电压△φ-（虚 线）的充、放电 实验曲线 图1.3.3
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。
4激发极化法
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。
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
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。
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。
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
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。
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。
激发极化法
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
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。
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
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。
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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。
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 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 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 基本上只发生在超低频段上（ nx10(-2)—nx10(2) Hz）。对于这样缓慢变化
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。
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。
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。 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。
三、交变电流场中岩石和矿石的激发极化性质
（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 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 率域中便具有高频特征——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 中充、放电、较慢的岩、矿石，在频率域中则具有 低频特征——总场幅值的迅速衰减和相位极值出现 在较低的频率上。
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
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 ( )
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。
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。
球形极化体上的激电测深曲线 测深点位于球心正上方(x=0): yita(s)测深曲 线为二层 G型：在小电极距，yita(s)接近围 岩极化率yita(1)=0；随着极距增大，球体的 作用变大， yita(s)逐渐增高；而当电极距很 大时yita(s)趋于一个渐近值。该渐近值便为 中梯装置在同一球体上的yita(s)极大值。 当测深点偏离球心正上方时（x=0.5）， yita(s)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(x>=1), yita(s)测深曲线出现极大值 （变成三层K型），并在电极距AB/2oo时， yita(s)趋于较极大值小的渐近值。不难 理解，各测深点上yita(s)测深曲线在AB/2oo时的（右技）渐近值，等于中梯装置在 该点的yita(s)值。 当x>h0/sqrt(2)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 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， 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 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．
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。
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。
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 )
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。
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。
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” 。
| 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。