时间域激发极化法原理
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。
时间域激发极化法技术规定
时间域激发极化法技术规定1主题内容与使用范围本标准规定了对时间域激发极化法工作的基本要求和技术规则.本标准适用于地质矿产勘查及水文工程地质勘察中的时间域激发极化法工作.探测石油及天然气中的激发极化法工作亦应参照使用.2引用标准DZ/T 0069 地球物理勘查图图式图例及用色标准3技术符号技术符号见表1表1 技术符号续表14总则时间域激发极化法是以岩矿石、水的激发极化效应的差异为物性前题,用人工地下直流电流激发,以某种极距的装置形式,研究地下横、纵向激发极化效应的变化.以查明矿产资源和有关地质问题的方法.非矿化岩石的极化率很小1%～2%,少数3%～4%,而矿化岩石和矿石的极化率随电子导电矿物含量的增多或结构而变大,可达ｎ%～ｎ·10%.二次场的衰减特征与极化体的成分包括含量、结构相关.激发极化法作为探矿手段具有如下特点；ａ.可以发现和研究浸染型矿体.当矿体的顶部或周围有矿化或其他导电矿物矿化的浸染晕存在时.可以发现规模较小或埋藏较深的矿体；ｂ.观测结果受地形和其他因素浮土加厚、找金属矿时含水断裂带的存在等的影响较小；ｃ.常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其他分散的金属矿化,同样可产生激电异常.激发极化法目前主要用于普查硫铁矿床、某些有色金属、贵金属、稀有元素常与黄铁矿化或其他矿化共存,因而可借以圈定有用矿产的矿化带.激发极化法宜在下述地质条件的地区布置工作：ａ.地质条件比较简单、勘查对象与围岩和其他地质体之间具有较明显的极化效应差异的地区；ｂ.地质条件比较复杂,但用综合物化探方法、地质方法能够大致区分异常的性质或能减少异常多解性的地区.激发极化法不宜在下述地区布置工作：ａ.地形切割剧烈、河网发育的地区；ｂ.覆盖层厚度大、电阻率又低形成低电阻屏蔽干扰,无法保证观测可靠信号的地区；ｃ.无法避免或无法消除工业游散电流干扰的地区.5 技术设计装置与工作方式和时间制式装置为取得预期的地质效果,应根据测区的地质条件和勘查任务,适当地选择装置类型.常用的装置有六种.5.1.1.1 中间梯度装置本装置敷设一次供电电极A 、B,可在一个较大的范围内观测,且异常形态简单易于解释常用于普查.设计时要注意下述要求：ａ.AB 距应通过测深试验选择.如果电源功率允许,且AB 距增大时异常并不明显减小,在观测仪器检测能力允许的条件下,AB 距可尽量的大一些.MN 距应适合关系式：MN ≥1/50～1/30AB.用横向中间梯度装置确定矿体走向长度时,允许采用比纵向中间梯度装置有较大的MN 极距；ｂ.观测范围限于装置的中部.这个范围不应大于AB 距的三分之二； ｃ.当测线长度大于三分之二AB 距,需移动AB 极完成整条测线的观测时,在相邻观测段间应有2～3个重复观测点；ｄ.一线供电多线观测时,旁剖面与主剖面间的最大距离,应不超过AB 距的五分之一.联合剖面装置本装置勘探深度较大,在一个测点可获得两种参数的四个值.因生产效率低多用于详查和勘探阶段.比较适用于研究相对围岩为低电阻率、陡产状的地质体.电极距选择应注意下述要求：ａ.AO ≥3HH —拟探测地质体顶部埋深；ｂ.电阻率联剖表明,对良导电的陡立薄矿脉最佳电极距AO=()d L +21, 式中：L ——矿脉走向长度；ｄ——矿脉延深长度. ｃ.MN=1/5～1/3AO ；ｄ.“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或等于AO 的5倍.当斜交测线方向布设无穷远极时,它与最近测线的距离应超过10倍AO.轴向偶极-偶极装置本装置适用于小比例尺短导线工作方式的普查工作.它比中间梯度装置具有较高的横向分辨率.偶极测深用于研究极化效应的垂向变化,以识别异常源的空间分布形态.解释较复杂.设计时应注意：ａ.剖面极距OO′的选择,同联合剖面装置O,O′分别是AB、MN的中点；ｂ. OO′的中点为记录点；ｃ.偶极测深,对AB=MN=ａ,OO′=N+1ａ.隔离系数N=1、2….一般取ａ=1/6～1/4OO′.拟断面图的标点数位于OO′中垂线上,下取OO′/2处.对称四极测深装置本装置用于研究地层电性的垂向变化,可大致解决地质断面和极化体空间分布问题.因生产效率低,通常在重点异常区布置测深点,测深剖面或面积性测深.设计时应注意：ａ. 最小AB距应使测深曲线的前段有渐进线.最小AB/2为ｍ或3ｍ.如果知识为了求出极化体顶端埋藏深度,可不测出后支渐进线；ｂ. 电极排列方向应视任务而定.如研究极化体的产状,应垂直于极化体的走向布极；当极化体为低阻且沿走向有一定长度时,为了取得明显的异常和确定极化体的走向长度,则应顺极化体走向布极.面积性测深,各点的布极方向基本相同,为研究极化体的方向性时,可做十字测深；ｃ. 测深受地形影响较大.因此当极化体上方地形起伏较大时,电极排列方向应尽可能的与地形等高线方向一致.在敷设小极距时,如电极附近存在突变地形,应设法避开或在记录本中加注；ｄ.两相邻AB距的确定.在模数的对数纸上,取～,使其大致均匀分布.不等比装置的MN极距与相应AB距的比,一般保持在1/3～1/30的范围.等比装置的MN距与AB 距的比宜为1/3～1/10.近场源装置本装置以测量供电电极邻近的二次场电位差为特点.在供小电流条件下,便可有较大的观测信号强度,所以它具有轻便、经济的优点.适合在交通不便的山区使用或用以快速检查化探异常.设计时应注意：ａ. 选择MN距时,除考虑地质任务外,还应注意工区的噪声水平.干扰大时,MN 距应小些；ｂ. 布置“无穷远”极时,以使B极不在M极和N 极处产生一次和二次电位为原则.其具体位置和远近,可依具体条件灵活选择.地下供电装置本装置用于圈定矿体和解决矿体间的连接问题.当充电点靠近极化体时,属非金属极化,测得的异常比其他装置的异常要复杂一些,因此在地电条件比较简单时,方采用此种装置.设计时应注意：ａ. 充电点应选择在极化体下盘,以极化体中心或下端相应部位最佳；ｂ. 在充电点投影上方,采用充电梯度装置时,为避免视极化率出现大正大负现象,可改变MN方位测量；ｃ. 每一个观测点上测量电极的排列方向,原则上应与该点总电场向量方向R 一致.施工时,取测量电极与充电点在地面投影点上的连线方向排列. 为避免每个测点均需改变测量电极排列方向,通常在每个测点上,沿剖面方向X和垂直剖面方向Y 作两次测量,计算出总场向量.也可综合使用上述两种方法.通常在从充电点到测线所引垂线的两侧进行X和Y两个方向的观测.距两侧较远地段此距离视充电点埋深而定,可只进行X方向的观测；ｄ.“无穷远”极与充电点间的距离,应不小于工区对角线长度的5倍.工作方式工作方式可分为短导线工作方式和长导线工作方式两种.为工作方便和有较高的生产效率,通常采用短导线工作方式干扰大的地区改用外控工作.5.1.3时间制式选择5.1.3.1脉宽时间域激发极化法供电方式有单向长脉宽和双向短脉宽两种.在普查和大部分详查区应采用双向断脉宽供电方式.研究异常或解决某些特定的问题时,也可采用长脉宽供电方式.5.1.3.2延时ａ.一般情况下,二次场电位差与断电后的时间呈近于指数衰减.因此取短延时二次场电位差大,观测精度高；ｂ. 时间域激发极化法也存在电磁耦合干扰,其强度与ｔ-1、ρ-1、L2的乘积成的时间,ρ为均匀大地的电阻率,L为供电电极与测量电极间正比ｔ为断电后计算ηａ的距离.为了减小大地的电磁耦合影响,又能测得较大的极化电位差,在选择延时时需综合考虑上述因素的作用,以利突出异常.5.1.3.3采样宽度使用具有选择采样宽度功能的仪器时,采样宽度适当大些有利于克服高频干扰,提高观测精度.但为研究放电特性时,采样宽度宜窄些.采样块数使用具有选择采样块数的仪器,普查时采样块数可少些；研究衰减曲线时,采样块数可多些.迭加次数增多迭加次数.可以提高观测精度和抗干扰能力,但生产效率低.应在保证观测精度的前提下,适当地选择迭加次数.5.2方法有效性分析5.2.1在技术设计过程中,可依据下列资料对方法有效性进行分析：ａ. 邻区或其他条件类似地区的实际工作结果；ｂ. 正演计算或模拟实验结果；ｃ. 踏勘和现场试验结果.设计过程中应详尽地分析配合它种方法解决地质问题的可能性程度.踏勘和试验工作踏勘主要目的是为了了解工区概况,以确定方法的有效性.踏勘应包括下列内容：ａ. 核对地质情况及研究程度、了解可供利用的山地工程、测绘标志、以前的物化探测网及异常标志等；ｂ. 了解可布测区范围、测线方向和长度；ｃ. 了解工区地形、地貌、通视和交通运输等工作条件；ｄ. 收集测定主要岩矿包括第四纪盖层石的极化率和电阻率参数；ｅ. 了解地质和人文干扰因素的种类、强度及分布等情况；ｆ. 采集少量矿样及高极化率的岩石进行分析测试.初步了解有用矿产的种类、矿石富集程度及与电性参数的关系.现场试验工作技术试验剖面,应选在地质情况比较清楚且地电断面相对比较简单的地段并尽可能使其通过天然露头和探矿工程.现场试验应解决如下问题；ａ. 二次场电位差的大小和干扰强度,能达到的观测精度；ｂ. 多种岩矿石的极化特性；ｃ. 选择电极距；ｄ. 选择供电脉宽.采用段脉宽供电方式工作时,在能保证获得明显异常和观测精度的情况下,应选达饱和值百择较短的脉宽,以提高生产效率.用长脉宽供电方式工作时,一般取ΔU2分之九十以上的时间为供电脉宽.条件允许时,技术试验应尽可能的与踏勘结合进行.5.3工作精度5.3.1设计时间域激发极化法工作的总精度时,应主要依据下述两点：ａ. 根据地质勘查的目的任务,应能够探测与分辨最小勘查对象产生的最弱异常的原则.一般设计的最大误差的绝对值,应小于任何有意义的异常的三分之一；ｂ. 根据仪器设备的技术性能,设计的总精度,不应超过现有仪器设备所能达到的精度.时间域激发极化法工作的总精度以均方相对误差或均方误差来衡量.分级列于表2.表2上表中无位差无点位误差,是U、I的观测误差和其他误差的叠加.其他是指电极极差变化、自然电位变化,仪器零点漂移等引起的误差.有位差有点位误差是装置误差和无位误差的叠加.装置误差是测地误差和布极不准,引入K值的变化误差.本规范对视极化率和视电阻率都规定了A、B两级精度.根据具体情况,以取得较好的地质效果和最大的经济效益,可选择某一观测精度或A、B之间的中等精度.也可以由设计者以解决地质问题为目的,分别确定不同的视极化率和视电阻率精度级别.测区及测网测区范围应根据地质任务及测区的地质条件确定.以普查找矿为目的的测区范围,应是地质成矿预测区或根据区域物化探资料圈定的找矿远景区.详查评价的测区范围,应是地质及物化探资料认为可能赋存矿体的地段,应适当的扩大,使能有足够的正常场.测区布置应注意完整,避免零碎和参差不齐.测线方向测线应尽量垂直于极化体的走向、地质构造方向或垂直于其他物化探异常的长轴方向.极化体走向有变化时,测线应垂直于其平均走向.极化体走向变化较大时,应分别布置垂直于走向的测线,进行面积性的工作.测线应尽可能的与已有勘探线或地质剖面重合.通过对比,可提高异常解释水平和成果的有效性.比例尺与测网密度比例尺与测网密度,应根据具体勘查任务和地质条件确定；ａ. 普查线距,应不大于最小探测对象的走向长度.点距应保证在异常区内至少有三个满足观测精度的观测点；ｂ. 详查线距,应保证至少有三条测线通过最小极化体上方.点距应保证在异常区内至少有五个满足观测精度的测点；ｃ. 精测剖面,通常使点距密度达到即使再加密测点,异常的细节特征也不会有明显的改变.固体矿产勘查剖面类装置常用的工作比例尺和相应的测网密度列于表3.面积测深的测网密度可以放稀.表3 测网密度表测地工作时间域激发极化法对测点位置的质量指标有平面点位误差、相邻点距误差和相对高程误差.测地精度测点位置按工作比例尺所绘的图上的质量指标列于表4 .表4 测地工作精度测网联测凡测网的基线端点,重要剖面端点、特殊测点如某些测深点、主要异常及探矿工程包括建议施工的工程位置,均应埋设固定标志并与附近三角点联测,且计算坐标.有正式地形图而缺少三角点或物控点资料,又不能建立坐标时,允许只将测网与附近永久性地物标志联系,但应按联测关系将测网位置标绘在地形图上.对于满足表5关系的小面积测区,允许其测网只与附近永久性地物标志联系,但也应按联测关系将测网位置标绘在地形图上.表5 允许不联测的测区面积5.6电性参数测定和模拟试验为进行异常解释和布置进一步工作,应对区内各类岩矿石进行电参数η、ρ测定.下面两类岩性应系统测定：ａ. 勘查对象和干扰体；ｂ. 电性参数变化范围较宽的岩矿石.测区内应有足够数量的且具有代表性的地质、物性综合剖面.其中至少要有1～2条剖面能够比较完整的穿越区内不同的地层及各种岩体和矿体.综合剖面应选在地质情况比较清楚、构造比较简单以及露头比较发育或工程揭露比较充分的地段.电参数测定方法,应根据具体情况选择露头法或标本法.有钻孔时,应尽可能地进行极化率测井和电阻率井或井旁测深.样品测定数量应视需要而定,应系统测定的岩矿石,每一类应不少于30块.对样品应严格统一测定条件,设法提高数据质量.为配合异常解释和解决工作中遇到的某些问题,可进行物理模拟或数值模拟.模拟试验必须按野外实际地电断面.矿体与围岩的极化率、电阻率、矿体的空间位置和产状要素等条件布置,或者大致符合相似性原理.6 仪器设备主要仪器设备的配备编写设计书时,应根据勘查任务,工区地电条件和二次场电位差大小,合理的确定仪器设备的型号和数量.常用仪器设备包括：接收机、发送机、供电电源、导线、电极、通讯设备、电性参数测定及模拟实验设备、必需的测试仪表和检修工具.各种仪器设备应性能良好,并有一定的备用量.各种仪器设备的易损、易耗零件也应有足够的储备.对主要仪器设备的基本性能要求接收机对时间域激发极化法接收机的基本要求是灵敏度和观测精度要高,性能稳定,抗干扰能力强.测量电位最高分辨率,取决于整个工区设计的测量精度.A 级为10μV,B 级为30μV ；测量极化率分辨率,也取决于整个工区设计的测量精度.A 级为%、B 级为%.仪器测量精度取决于整个工区规定的测量精度.电位和极化率精度,A 级为±4%±1个字.仪器输入阻抗必须大于3M Ω.仪器的延时与积分的时间应可变.仪器的延时与积分时间的误差应小于±1%.使用两台或两台以上包括备用的仪器在同一地区工作时,各台仪器之间应有良好的一致性和较小的均方差.用同一模拟器可对各台仪器的一致性进行标定,但这种标定只能作为日常对各台仪器一致性的检查 模拟器ΔU 2放电曲线的τ值是固定的.仪器一致性的观测精度应在野外观测条件下标定.仪器一致性的标定方法： ａ. 用标准时间域激电模拟器输出ΔU 1为10～100ｍＶ,τ分别为2%、5%、10%的信号对各台仪器作精度测试,各台仪器的精度应满足要求；ｂ. 在极化率变化较大的异常地段、测点数大于20、选择AB 、MN 和I,使ΔU 1在100ｍＶ以上,各台仪器在相同条件下往返观测.取均方相对误差最小的一台仪器为“标准”,分别计算各台仪器与“标准”仪器的均方相对误差.这个误差如大于设计总精度的三分之二,应对该仪器调试,使其达到上述要求或不在本区使用.计算均方相对误差为公式1∑=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''-±=n i ai ai ai n M 1221ηηη (1)式中：ai η——第i 点被仪器观测数据；aiη'——第i 点“标准”仪器观测数据； n ——参加统计计算的测点数.6.2.1.7 用于激电找水或研究异常的仪器,应能测出二次电位衰变曲线.6.2.1.8仪器工作环境温度为-10～50℃液晶显示的仪器可为0℃～50℃,在相对湿度93%40℃情况下能正常工作.发送机根据输出功率.可分为小功率、中功率和大功率三种.根据需要,选择一定功率的发送机.对发送机的具体要求如下：短脉宽的标准供电制式；即占空比为1:1的正反向供电方式以供电周期8ｓ为例：正向供电2ｓ,停电2ｓ,反向供电2ｓ,停电2ｓ.标准供电制式的供电周期为4ｓ、8ｓ、16ｓ、和32ｓ四种.供电时间的精度应不低于±1%.对具有稳流功能的发送机,在测量过程中不监视电流变化时其稳流精度应高于±2%.为兼测电阻率的需要,表头显示电流的发送机,电流测量精度应高于满度的±3%；数字显示电流的发送机应高于±1%±1个字.应有完善的保护电路.仪器外壳、面板上各旋扭、插孔等与人体可接触部分均应与内线路绝缘,绝缘电阻应大于100M Ω/500V.为了满足抗干扰及井中激电需要,发送机应具有外控功能.供电电源供电电源为发电机或电池组.对它们的基本要求是输出足够的功率,满足接收机野外测量精度的要求.用发电机作电源时,要求部件和组装都完好,起动及运转正常,电路与外壳间的绝缘电阻应大于5M Ω/500V,输出电压变化不超过5%.用交流发电机时,必须配有整流器包括调压器和负载平衡器.用干电池作电源时,要求电池组的无负荷电压与额定电压差不超过10%. 导线和电极ａ. 导线的规格和数量应根据用途、电极距大小、供电电流强度和工区自然条件选择.一般应选用内阻小、绝缘性能好、轻便、强度高的导线；中间梯度装置工作,供电导线电阻一般不超过10Ω/ｋｍ,耐压必须高于发送机的工作电压.导线的绝缘电阻应每公里大于2M Ω/500V.对于长度为D ｋｍ的导线,其绝缘电阻应按()Ω⨯≥M DR D 21要求. ｂ. 供电电极用不极化电极,要求性能稳定,内阻应小于2ｋΩ.对仪器设备的使用要求一般要求主要仪器和设备均应建立使用档案,并随同仪器一起保存.所有仪器设备必须按操作规程和有关说明书使用,及时维修保养,不符合质量要求的仪器设备严禁用于生产.主要设备应由专人分工保管和使用,人员变动时,交接双方应共同对仪器设备进行鉴定并办理交接手续.仪器及机电设备均应定期检查和维修每月不能小于一次.在使用和运输过程中,应注意防潮、防震、防曝晒.工作完毕,必须及时把所有开关或旋扭恢复到非工作状态.仪器设备的历次检查、维修要详细载入档案,仪器性能鉴定情况应同原始材料一起提交有关部门审验.仪器设备发生重大故障后,经检修、鉴定、校准,方可用于生产.在长途运输或长期存放前,必须对仪器设备进行检修、维护及妥善包装.仪器内部电池必须取出.对接收机的使用要求操作人员必须了解仪器的工作原理并掌握仪器的正确使用方法.在进行标本、露头物性测量和小极距测深时,总场电位不得超过仪器的最大测程.用镉镍电池作仪器电源时,工作前必须充足电,工作时注意电池电压是否满足要求,严禁在电压不足的情况下工作.如暂停观测时间较长,应及时切断仪器电源.如仪器出现有拨盘开关,应尽可能减少拨动次数.仪器出现错误指示或故障时,如仪器是智能式的,并自带检查程序,操作员可在现场按检查程序检查仪器,但不得在野外打开仪器,进行检修.仪器检修时必须关机,焊接时必须切断烙铁电源.对发送机的使用要求工作前应先低压“预热”,工作正常后再转换到高压档工作.发送机工作时,电流与地不得超过仪器额定值.换档必须关闭高压后进行.仪器保险丝必须按允许电流严格选用,不得用高熔点丝代替.保险丝烧断后,应查明原因,排除故障后方可更换.发送机应在通风避阳处工作.对电源的使用要求用干电池作供电电源时,连续的供电电流不得超过电池额定的最大放电电流.需要大电流时,应用多组电池并联.并联电池的彼此电压不得超过百分之五,内阻差不得超过百分之二十.停止用电后,应将电池与外部联线断开.用发电机作供电电源时,必须配有可调的平衡负载,严禁空载或超载.工作时应随时注意其运转是否正常.整流器的工作电流与电压不得超过额定值.严禁过载工作.其工作频率应与发电机输出相数和频率一致.波纹系数应小于3%.各种电源均应避免受潮或过热.在严寒季节工作时应采取防冻措施 .对导线的使用要求必须绝缘良好,避免机械损伤,使用期间应定期检查及时维修.长期存放或长途运输前,应将潮湿导线及时晾干.新的或生产用的导线,不得剪断移作它用.对电极的使用要求金属电极应经常保持表面清洁无锈,用多根电极作供电极时,应用裸导线连接,以保证电极与导线接触良好.工作中应尽量使不极化电极不被曝晒,不被鱼淋,并保持清洁,注意补充饱和硫酸铜溶液.对其他设备的使用要求使用万用表时,注意选用相应的档和合适的量程,不应超过允许的测量范围.使用万用表时,不得在外电路短路情况快速摇转.用对讲机作通讯工具时,工作前应接好鞭状天线,严禁在没有接天线状态下发送.7 野外工作和技术安全准备工作。
激发极化法在深部金矿勘查中的应用
110地质勘探Geological prospecting激发极化法在深部金矿勘查中的应用李邦勇（贵州省地质矿产勘查开发局117地质大队，贵州 贵阳 550018）摘 要：激发极化法在深部金属矿脉勘探中应用广泛。
本文系统介绍了时间域激发极化法的基本原理和基于极化效应的视电阻率和极化率的计算；在贵州某金矿勘查区通过激电中梯法和激电测深法圈定了找矿靶区，同时结合异常区的分布走向推断了两条断裂构造，后通过钻孔和探槽验证取得了较好的探测效果。
关键词：激电中梯；激电测深；金矿勘查中图分类号：P31 文献标识码：B 文章编号：11-5004（2020）13-0110-3收稿日期：2020-07作者简介：李邦勇，男，生于1983年，汉族，贵州兴义人，本科，物探中级工程师，研究方向：地球物理勘查。
黔西南地区广泛发育有赋存于沉积岩中的微细浸染型金矿床-卡林型金矿床，该类矿床多数沿断裂构造分布，受构造控制明显。
但是卡林型金矿的成矿物质来源、成矿作用以及与岩浆活动的关系复杂，加上该区植被茂盛、少有基岩出露、地表找矿信息少、给该类矿床的勘探带来很大难度，特别是对构造深部延伸的推断依据不充分。
导致黔西南地区的金矿开发、利用进展缓慢。
因此完善勘查理论、发展相关勘查技术手段对卡林型金矿床的生产具有重要意义[1，2]。
目前用于金矿勘查的方法主要有重力勘探、磁法勘探、电法和放射性勘探等[3，4]。
其中电法中的激发极化法是最早应用于金矿床勘查的方法之一，当浸染状矿体与其围岩电性差异较小时，体极化作用下矿体的激发极化效应非常明显，且该方法受地形起伏影响较小、抗干扰能力强等优点，是铁矿勘查的首选方法。
1 激发极化法基本理论1.1 基本原理激发极化法是通过激电效应即矿脉因电化学作用产生的随时间缓慢变化的附加场现象来寻找金属矿的电法勘探方法[5]。
对于呈层状的岩体，激发极化效应表现为面极化，对于浸染状矿体表现为体极化。
激发极化法分为时间域激发极化法 （直流激电法）和频率域激发极化法（交流激电法）；与常规电法相似，按照工作性质目的不同又分为测深法和剖面法，其应用装置有对称四极、中间梯度、偶极—偶极等不同的排列形式。
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 。
激发极化
f 0
U (T ) |T
交流视电阻率（复视电阻率）:
( i ) U ( i ) K ( i ) I
U (T ) (T ) K I
复电阻率的频谱与前述 。
U
的频谱具有相同的特征
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2、幅频和相频特性的关系
(i) a bi
( f ) | | U ( f ) | | U D G P ( f ) | | U G
2、相位激电法：观测交变总场电位差相对于交变供电电流之相位移（视 相位），可一个频率观测。
3、频谱激电法（复电阻率法）：
优点：抗干扰较强；装备轻便（供电电流比时间域缴电法小）。 缺点：电磁耦合干扰较强。 回目录
一、激发极化法的应用范围 （一）金属与非金属固体矿产的勘查 1、普查（过去）硫化多金属矿（铜、铅、锌、钠等有色金 属矿）：不含磁性矿物，矿石多呈浸染状结构，磁法和其它电 法效果欠佳，激电法成为主要方法。 2、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：矿种本身有一定的激电效应（直接寻找），与 具有激电效应的蚀变矿化共生（间接寻找）。 3、硫铁矿和石墨（良导电矿）：激电法的有利找矿对象； 可用大多数电法勘探方法（电阻率法，自电法及各种电磁法） 。
激 发 极 化 法 是 金 属 矿 探 测 的 首 选 方 法
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（二）寻找地下水
激电强度参数与地下含水情况的关系不密切（实验室和野外试验）； “激电衰减时法”（陕西第一物探队于70年代初提出）： 激电二次场的衰减参数（“衰减时” S和“含水因素”Ms）反映地下水 好。
“衰减时” S：指二次电位差的归一化放电曲线，从100％衰减到某 一百分数所需要的时间。半衰时（百分数为50％）。 “衰减时S测深曲线”：线性笛卡尔坐标绘制 S随电极距AB/2的变化 曲线。 “含水因素”Ms： “衰减时S测深曲线”与横轴包围的面积。
时间域激发极化法在云南某固体矿产勘探开发中的应用
采 用 短 导 线 工 作方 式 。 测线 距 为 １０ ０ ｍ， 以 甲方 规 定 的 工 作
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 ，
并 经 相 当 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 问很 快 下 降 ， 后 便 随 时 间 而
中 间梯度 装 置示 意 图如 图 １所示 。选 用 的供 电极 距 ＡＢ １０ ｍ，实 际电极布 置位 置受接地 条件 限制，如岩石出 ＝ ８０ 露、悬崖 、深谷、河流及水 田等 因素 的影 响，具体位 置根据
研究地质构造 的一种地球 物理勘探 方法。它是通过仪器观测人工 的、天然 的电场或 交变电磁场 ，分析 、解释这些场 的特点和 规 律 达到 找 矿 勘 探 的 目的 。
关 键 词 ： 电法 勘 探 ； 电性 差 异 ； 电 场 ； 交 变 电磁 场
Ｄ ： １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ， ６ １ ６ ９ ． ０ ２ １． ０ ０Ｉ ０ ３ ６ ／ ． ｎ １ ７ — ３ ６ ２ １ ． ０ ０ ７ ｓ
中国西部科技
２１ ０ ２年 １ ０月第 １ 卷第 １ １ Ｏ期总第 ２ ９期 ７
１ ３
时 间域 激 发 极 化 法 在 云 南 某 固体 矿 产 勘 探 开 发 中 的应 用
彭乾 云 刘兆勇 张 皓。 江玉 乐 。
（ ． 州省地矿局 １ ３地质 大队，贵州 铜仁 ５ ４ ０ ；２ 四川 中水成勘 院工程勘 察有 限责任公 司，四川 成都 ６ ７ ；３ １贵 ０ ５ ０ ． ３ １０２ ０ 成都理 工大学信 息工程 学院，四川 成都 ６ ０ ９ １ ５） ０ 摘 要 ：电法勘探 是根 据岩石和矿石 电学性质 （ 导电性、电化 学活动性 、电磁感应特 性和介 电性，即电性差异 ） 如 来找矿和
激发极化法
激发极化法
一, 激发极化法原理
3,激发极化法测量参数 , (1)极化率 )
η 和视极化率ηs
η=
U 2 ×100% U
激发极化法
一, 激发极化法原理
3,激发极化法测量参数 , (2) )
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 ) 二次场在衰减中是一个较复杂的电化学过程,不 二次场在衰减中是一个较复杂的电化学过程, 同岩石成分,结构和含水层上二次场衰减是不同的, 同岩石成分,结构和含水层上二次场衰减是不同的, 如在含水层上二次场衰减慢, 如在含水层上二次场衰减慢,而在非含水层上衰减较 快.
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 ) 衰减时S: ① 衰减时 : 是指把断层瞬时所测得的二次场 U 2定为 100%,则 U 2 衰减到某一规定数值(如 , 衰减到某一规定数值( 50%,75%,45%和30%)时所需要的时 , , 和 ) 间称为衰减时,单位为秒. 描述了二次 间称为衰减时,单位为秒.S描述了二次 衰减的快慢. 场 U 2 衰减的快慢.
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 ,离子导体激发极化效应——薄膜极化假说 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; 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 离子导体的极化电位大小与很多因素有关, 用的是湿度,孔隙水含盐浓度, 用的是湿度,孔隙水含盐浓度,岩石颗粒大小及激励电流大小 等. 影响极化电位衰减速度的因素有:岩石颗粒大小, 影响极化电位衰减速度的因素有:岩石颗粒大小,含粘土 成分多少,岩石的孔隙度大小,湿度及地下水流动情况等. 成分多少,岩石的孔隙度大小,湿度及地下水流动情况等.
激发极化法
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
常用物探方法的工作原理
常用物探方法的工作原理1、瞬变电磁法：时间域电磁法(Time domain Electromagnetic Methods)或称瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Methods),简写为TEM。
它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
其数学物理基础都是基于导电介质在阶跃变化的激励磁场激发下引起的涡流场的问题。
其工作原理为：通过地面布设的线圈，向地下发射一个脉冲磁场(一次场)，在一次场磁力线的作用下，地下介质将产生涡流场。
当脉冲磁场消失后，涡流并没有同步消失，它有一个缓慢的衰减过程, 在地表观测涡流衰减过程所产生的二次磁场，即可了解地下介质的电性分布。
该二次场衰减过程是一条负指数衰减曲线，如图1所示。
图1二次场衰减曲线图一般来说，对于导电性差的地质体，二次场初始值较大，但衰减速度较快；反之，导电性良好的地质体，二次场初始值小，但衰减速度慢(图2)o瞬变电磁场这一特性构成了TEM区分不同地质体的基本原理。
二次场的衰减曲线早期主要反映浅层信息，晚期主要反映深部信息。
因此，观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律，可以探测大地电位的垂向变化。
图2瞬变电场随时间衰减规律与地质体导电性的关系仪器野外工作方法及原理见图3。
主机通过发射线圈向地下发射烟圈状磁脉冲，当磁脉冲遇到不均匀导电介质时形成涡流场，仪器断电后，涡流场衰减过程中形成的二次场以烟圈状辐射，接收线圈接收到返回地面的二次场信号并将其传输给主机进行处理、显示。
图3仪器工作原理图瞬变电磁法的特点表现为可以采用同点组合进行观测，使与探测LI 的物耦合 最紧，取得的异常响应强，形态简单，分层能力强；在高阻围岩区不会产生地形 起伏影响的假异常，在低电阻率围岩区，山于是多道观测，早期道的地形影响也 较易分辨；线圈点位、方位或接发距要求相对不严格，测地工作简单，工作效率 高；有穿透低电阻率覆盖层的能力，探测深度大；剖面工作与测深工作同时完成, 提供 了更 多有用 信息。
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。
时间域激发极化法技术规程
时间域激发极化法技术规程
时间域激发极化法（Time Domain Induced Polarization，TDIP）是一种地球物理勘探技术，广泛应用于矿产勘查、环境地质和工程地质等领域。
该技术利用地下介质对电流的极化效应进行探测，能够提供地下介质的电性参数和含水量等信息，对于矿产勘查和地下水资源的评价具有重要意义。
为了确保时间域激发极化法技术的准确性和可靠性，制定了相应的技术规程。
以下是时间域激发极化法技术规程的主要内容：
1. 仪器设备要求，规定了使用的TDIP仪器设备的技术要求和性能指标，包括发射电极、接收电极、数据采集系统等设备的选用和配置。
2. 野外操作规范，对于在野外进行TDIP勘探的操作规范进行了详细的规定，包括电极布设、电流注入、数据采集等环节的操作流程和注意事项。
3. 数据处理与解释，对TDIP采集的原始数据进行处理和解释的方法进行了规范，包括数据滤波、去除干扰、反演成像等数据处
理技术的应用。
4. 质量控制与质量评价，规定了TDIP数据质量控制的方法和
标准，对数据质量进行评价，确保数据的准确性和可靠性。
5. 安全与环保要求，对于在进行TDIP勘探过程中的安全和环
保要求进行了规定，包括现场作业人员的安全防护和勘探区域的环
境保护等方面。
时间域激发极化法技术规程的制定和执行，能够有效保障TDIP
技术在实际应用中的准确性和可靠性，提高勘探工作的效率和成果。
同时，也为相关行业的技术人员提供了规范和指导，促进了TDIP技
术的进一步发展和应用。
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)
时间域激发极化法技术规定
时间域激发极化法技术规定时间域激发极化法（Time Domain Induced Polarization，简称TDIP）是地球物理勘探中常用的一种非侵入式测量技术。
它基于地下材料的电性质差异，通过在地下施加电场激发极化效应，进而测量材料的极化电荷分布和极化电阻率变化，从而推断地下结构和岩土体性质的信息。
在进行时间域激发极化法测量时，应遵循以下技术规定：1. 仪器选择：选择适合进行时间域激发极化法测量的仪器，常见的有时间域电磁法（TEM）和电阻率仪等。
仪器应具备较高的测量精度和稳定性，以保证测量结果的可靠性。
2. 实地勘探：在测量前需对研究区域进行实地勘探，了解地质情况、地下水位变化、地下岩土特性等相关信息，为测量参数的设置提供基础。
3. 组织测量群：根据实际需求，确定测量网格大小和测量孔距。
通常情况下，选取不同的极化电流强度和时间间隔进行测量，以获得更完整的地下信息。
4. 电流设置：根据地下材料的电导率差异和测量目标，合理设置激发电流的大小。
电流过大会引起非线性效应，而电流过小则可能导致信噪比降低。
5. 数据采集与处理：仪器应能准确采集测量信息，并将数据进行实时处理。
常见的数据处理方法包括分离极化效应和非极化效应、计算极化电荷分布和极化电阻率变化等。
6. 结果解释与分析：根据测量数据得出的极化电荷分布和极化电阻率变化，结合地质背景进行分析和解释，推断地下结构和岩土体性质的信息。
7. 结果验证：根据实地情况，验证推断结果的准确性。
可以采取与其他地球物理勘探方法相结合，或与实际地下情况进行对比，以提高推断结果的可信度。
综上所述，时间域激发极化法是一种重要的地球物理勘探技术，在实际应用中需根据地质背景和实测情况进行参数设置和数据处理，以获得准确可靠的地下信息。
时间域激发极化法（Time Domain Induced Polarization，简称TDIP）是一种地球物理勘探方法，通过在地下施加电场激发材料的极化效应，测量极化电荷分布和极化电阻率变化，以推断地下结构和岩土体性质的信息。
第三章激发极化法
通过对石墨和黄铜矿标本的测定其阴、阳极过 电位 ，其规律如下:
1°对石墨矿标本和黄铜矿 充、放电曲线相似，随着j。 上升，其充电饱和时间变 短，因为实际工作中，j0 ＜1μA /m2，故需两、或 五分钟以上也达不到饱和 态。 2°j0较大时（石墨： j0≥40μA/cm2，黄铜矿： j0≥5μA/cm2），不同j0 值归一化的充放电曲线不 重合，而且△Φ+≠△Φ－， 表明△Φ与j0非线性关系。
（2）形成过程
（a）偶电层平衡态：若电子导体与溶液接触发生超电 压现象，在其表面形成偶电层，无外电场条件下，则 处于平衡电极电位Φ平，由于平衡偶电层呈均匀封闭形 成对外无稳电场分布。 （b）充电态；在外电场作用下，导电体内电荷重新分 布，负电荷向电流流入端移动形成“阴极”，正电荷 向电流流出端移动形成“阳极”，而溶液内在 “阴”“阳”极处形成阳离子、阴离子的堆积。
相应的边值问题可为
利用:
得到:
归纳出一次场和总场的边界条件
总场
场的类型
边界条件
一次场
面积极化
体极化
从而，体极化总场定解问题与一次场（无极化效应） 的定解问题形式相同，仅是将一次场的电位表达式中将 ρi替换成 ，即可为相应的体极化总场 —— 等效电阻 率法。
(3)体极化球体电流场的计算 设：围岩：电阻率为ρ1， η1=0 ； 球体：半径为r0，电阻率为ρ２，极化率为 η２; 均匀外场：E0=ρ1j0；球坐标原点取在球心。 利用等效电阻率法求解极化场的总电场
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
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。
第三章时间域激发极化法
第三章 时间域激发极化法按激电效应的类型，可将激发极化法分为两种：一种是观测在稳定电流激发下电场随时 间变化的激电效应，称为时间域激发极化法。
另一种是观测在交变电流作用下，电场随频率 变化的激电效应，称为频率域激发极化法。
激发极化法可以沿用电阻率法的各种电极装置， 其中时间域激电法中用得比较广泛的有 中间梯度（中梯）、联合剖面（联剖），近场源二极（二极）、对称四极测深（测深）等装置。
而频率域激电法则主要使用偶极—偶极（偶极）装置。
以下以极限视极化率的异常为例，讨论时间域激电法异常的特征。
3.3.1 中间梯度装置的激电异常一、球形极化体的中梯激电异常像电阻率法那样，激电法理论中也是将均匀外电场中的异常视为中梯装置的异常。
均匀 外电场中存在体极化球体时的视极化率公式已在（3.2.32）式中给出。
将该式中的m s 和m 2 改写为ηs 和η2，并考虑到对地面非主剖面上的测点 ) , , ( 0 h y x ， 2 0 2 2 h y x R + + = 。
可得围岩不极化时，体极化球体的视极化率表示式2 / 5 2 0 2 2 2 2 0 2 ) ( 2 h y x x h y M Vs + + - + = h （3.3.1） 式中 )2 1 )( 2 1 ( 6 2 23 02 2 m m h h m + + - » 2 r M V （3.3.2） 其中忽略了（3.2.32）式分母内与测点坐标有关的数值较小的项，而且选用了相对电阻率 1 2 = r r m / 2 。
对比面极化和体极化球体上总场电位的表示式（3.2.8）和（3.2.35），并考虑到22 2 - + = h h r r r 1 2 * 2 和 l r 1 = k ，可写出面极化球体上ηs 的表示式 2 / 5 2 0 2 2 2 2 0 2 )( 2h y x xh y M s s + + - + = h （3.3.3） 式中 ( ) 2 0 22 0 6 12212 s r M r l l m m » æö +++ ç÷ èø （3.3.4）可见，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。
时间域激发极化法
时间域激发极化法咱说这时间域激发极化法啊，这可不是个简单事儿。
我就见过好些个研究人员，那技术水平啊，参差不齐的。
就像我们那实验室，有个小张，看着精精神神一小伙儿，头发总是梳得一丝不苟，眼睛亮晶晶的，透着股机灵劲儿。
可一开始啊，他对这方法的理解真不咋行，做实验毛毛躁躁的。
我就寻思着，得想个法子提升提升大家对这方法的掌握。
首先呢，培训是必不可少的。
我就把大家都召集起来，说：“咱都得学习啊，就像那鸟，想要飞得高，还得练练翅膀不是？”我站在前面，看着他们或疑惑或期待的眼神。
这培训内容可得丰富，不能光讲那些干巴巴的理论。
我就找了那些有实战经验的人来分享，讲他们是怎么一步一步克服困难的。
我记得有一回，请来的老王，那满脸的皱纹都像是岁月的故事书。
老王站在那儿，操着一口带着乡音的普通话就开始讲：“咱这研究啊，就跟种地似的，你得细心，每一个环节都不能马虎。
我刚参加工作的时候，比你们还傻呢，啥都不懂，看着那些设备就像看外星玩意儿。
”大家听着都笑了起来，这一笑啊，气氛就轻松多了。
除了培训，实践也重要啊。
我就跟领导说：“咱得给研究人员机会去试错，就像孩子学走路，哪有不摔跤就学会的？”领导一开始还不太乐意，皱着眉头说：“这要是出了错，损失可不小。
”我就笑着跟他说：“领导啊，你看那下棋的，哪有光看不练就能成高手的？咱得有点长远眼光。
”领导被我这么一说，也觉得有点道理。
于是我们就开始给研究人员安排一些有挑战性的任务。
这过程中啊，有的研究人员就犯愁了。
像小李，平时话不多，一遇到难题就更沉默了，低着头，脸憋得通红。
我就走到他身边，拍拍他的肩膀说：“小李啊，别怕，这就跟爬山似的，看着高，一步一步来总能到顶的。
”然后我就跟他一起分析问题，给他出主意。
这时间域激发极化法的掌握啊，还得有点激励措施。
光让人家干活，没点好处谁乐意啊？我就跟财务那边商量，设了个奖励机制。
每个月要是谁在技术掌握方面有明显进步，就给他发个小奖金。
这奖金虽不多，但是个心意。
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激发极化法一、激发极化法的原理原理：根据岩石、矿石的激发极化效应来寻找金属和解决水文地质、工程地质等问题的一组电法勘探方法。
它又分为直流激发极化法(时间域法)和交流激发极化法(频率域法)。
在充电和放电过程中,由于电化学作用引起的这种随时间缓慢变化的附加电场现象,称为激发极化效应(IP效应),激发极化法是以不同岩矿石的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,以探查地下地质情况的一种勘探方法。
常用的电极排列有中间梯度排列、联合剖面排列、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。
地下岩层所表现出来的电阻率及极化率特征是其本身导电属性及极化属性的客观反映。
岩性不同，往往会在电性方面表现出一定的差异。
油气藏本身作为一种特殊的地质体，其自身在电性方面也会表现出有别于非油区的电性特征。
因此，通过获取地下深处的电性信息，就能够获取有关油气藏存在的信息。
激电法探测油藏的机理是基于油气藏上方的地球物理场的变化。
由于氧化-还原条件发生了变化，在油气藏上覆地层中形成分散的黄铁矿及次生硫化物，黄铁矿及次生硫化物有较强的激电效应，故可通过探测其的分布来推断油气藏的展布。
中梯装置图1-1 中梯装置示意图中梯装置如图所示，这种装置的特点是：供电电极AB 的距离取得很大，且固定不动；测量电极在其中间1/3或者2/3地段逐点测量。
记录点取在MN 中点。
其s ρ表达式为：IU K MN s ∆=ρ 其中()BN BM AN AM MN BN BM AN AM K ⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=π2 此外，中间梯度装置还可在离开AB 连线一定距离（AB/5范围内）且平行AB 的旁侧线上进行观测（见图2-2）。
X图1-2 旁侧中梯装置示意图中间梯度法利用两个电极A 和B 供电，另两个电极M 和N 进行测量。
其特点是：供电电极距AB 很大，AB ＞MN 一般AB=（30—50）MN；在工作中A和B是固定不动的，MN则在AB之间中间3/1范围内逐点移动进行观测。
中间梯度主要用来寻找陡倾的高阻含矿岩脉（如石英脉、伟晶岩脉等）野外工作中通常测线垂直于矿体走向布置，点距等于MN之间的距离。
中间梯度排列之所以应用较广，其原因主要有如下几点：1、在一段范围内不需要移动供电电极。
在一系列测量中，导线AB、电源及发送机也不要移动，只移动测量电极极MN（短导线测量方式）。
2、中间梯度排列中，可以一线供电，多线观测，甚至可以全域测量，因而生产效率高。
3、在AB中部，激发场接近水平均匀场，因此中间梯度的异常相对简单，甚至可用电磁类比法进行半定量解释。
由于中间梯度应用较广，因而它的一些缺点不易引起人们的重视，有必要说明如下：1、AB导线一般在1000米以上，铺设很费时间，在潮湿地区又容易造成漏电。
2、电磁感应偶合效应随AB增加而增加。
3、在AB中部，激发场接近水平，使陡倾斜良导极化体的异常很不明显。
4、说中间梯度异常形态简单，那是有条件的，即在AB中部，激发场接近水平均匀场，因而异常形态与垂直磁化的垂直磁异常相当。
如果极化体不在AB 中部，情况就不同了。
二、激电测深的装置图2-1 对称四极装置示意图 对称四极装置如图2-3所示，这种装置的特点是AM=NB ，记录点取在MN 的中点。
其s ρ表达式为：IU K MN s ∆=ρ 其中MN ANAM K ⨯⨯=π在激电测量中，对称排列，A 、M 、N 、B 四个电极同时沿测线移动，AB 和MN 共有一个中点O ，且O 点也作为记录点，规定MN=∫，AB=2L ，这类装置的探测深度随L 增加而增大。
在激电测深时，通常固定MN ，增加AM 和BN ，这样可在同一测点得到不同深度上的信息，据不同测点上的测深可编制电测深拟剖面图。
激电测深其优缺点可评述如下：1、和偶极剖面一样，四个电极都沿测线移动，工作量大。
由于极距增大时，AB 电缆很长且笨重，移动困难。
因此测深的工效低。
2、只有当被探测的地质体是无限大的水平层时，它才能对二层、三层介质等反应为二层或三层曲线 。
3、激电测量结果也可以绘制拟剖面图，以分析地质体形态和产状。
4、由于MN电线总会靠近AB电缆，电磁感应耦合效应会严重影响测量结果。
5、观测信号随极距增加而减小，但比偶极剖面的信号衰减慢。
在相同条件下，测得的信号是三极排列的三倍，约与中梯相当。
二、激发极化法工作注意事项⒈接收机一致性标定⑴用标准时间域激电模拟器输出△V1为10～100mV，ηs分别为2%、5%、10%的信号对各台仪器作精度测试，各台仪器的精度应满足要求；⑵在激化率变化较大的地段、测点数大于20、选择AB、MN和I，使△V1在100mV以上，各台仪器在相同条件下往返观测。
取均方相对误差最小的一台仪器为“标准”，分别计算各台仪器与“标准”仪器的均方相对误差。
这个精度应小于设计精度的三分之二，即4.6%。
⒉导线和电极供电导线电阻一般不超过10Ω/Km；导线的绝缘电阻应大于2MΩ/500V；供电电极采用钢或铁制钎状电极，其规格和数量根据测区接地条件及供电电流强度而定。
⒊野外工作方法⑴旁测线距主测线的距离不超过AB/5。
⑵观测技术对不稳定的发电机，以正反向电流取平均值，半小时读一次数，并记录时间；及时通知接收机操作员。
在干扰较小的地区，△V2一般应大于0.3mV，在有明显干扰的地区，要求△V2值是干扰信号的3倍。
⑶视激化率的重复观测及取数应满足以下要求a．参与平均的一组数中，最大值与最小值之差与其平均值之比不得超过×，在需要用均方误差衡量观测质量的地段，最大值与最小值之差与其平均值之比不得超过×，（M、ξ分别为设计观测均方相对误差与均方误差，n为参与平均的观测次数）。
b．误差过大的观测数据可不参与计算平均值，但舍去的次数应少于总观测次数的三分之一。
c．重复观测数据应作为原始观测数据对待，并应对一组重复观测的有效数据进行算术平均值计算，以作为该点最终的基本观测数据。
⑷观测结果的记录和整理a．专用记录本除用作与观测有关的记录外，不得兼作其它杂项记录，不得空页、撕页和贴其它纸张。
b．对不同测区、不同比例尺、不同装置形式、不同工作目的，或者属同一测区但性质不同的观测（基本观测和检查观测）结果，尽可能地分别记录在不同的记录本中。
c．记录本中各栏应认真填写，各项原始记录应在观测当时记录清楚，不得追记，操作者和记录者必须签名。
d．记录应使用中等硬度的铅笔。
字迹应工整清晰，原始记录不得擦改或涂改，记错时可划去重记，但须注明原因。
e．不得用转抄结果代替原始记录。
在干扰大或视激化率跳动地区应在备注栏中加必要的描述。
⑸漏电检查a．在一天的工作中，至少应在开始和结束观测时、转移测线前后、装置改变排列以及装置改变极距时，进行供电和测量导线的绝缘检查。
b．导线的漏电检查应满足每公里大雨2MΩ/500mV的要求。
c．在观测时，发现有漏电存在时，应立即排除，并根据漏电点的位置等因素分析漏电点对已有观测的结果影响。
应在漏电排除后逐点返回重新观测，直至有连续三个点的结果符合要求时为止。
⑹困难条件下的观测观测困难或者无法工作时，应先检查仪器，当确定仪器工作正常，而是与外部因素有关时，可根据其特点进行分析、处理。
⑺野外观测质量的检查由于此次异常检查为剖面性工作，当只有一台仪器投入生时，质量检查采用“两同两不同”的方式进行，即同仪器、同点位、不同日期、不同操作员。
当有多台仪器投入生产时，质量检查采用“一同三不同”的方式进行。
质检率应大于10%。
背景场区视激化率均方误差≤±0.21%，异常区视激化率均方相对误差≤±7%；视电阻率均方相对误差≤±7%。
⒋观测结果的整理⑴原始记录的日常检查验收对原始记录必须当天进行检查验收，以便发现问题和处理。
检查记录本各栏数据的填写填写的是否完整、清晰，是否作了必要的标记。
野外出现的畸变点、突变点、异常点等是否进行了必要的检查观测，发现的异常是否完整。
⑵检查发现的问题应按下述原则处理：凡违反设计规定致使数据无法利用或质量严重降低者应予返工，有个别点报废但不妨碍整体的可靠性者除外。
⑶观测结果整理在对原始记录检查的基础上，室内人员应对计算所用的常数进行100%的复核，对全部的计算进行100%的复算。
⑷野外观测结果复算后，应及时编绘各种成果图件，以便指导下一步野外工作和进行资料的综合研究。
草图的内容应逐步完善和加深其综合程度，作为编绘正式图件的手稿。
⑸对仪器性能标定、质量检查、电性参数测定、测地、地质、试验等资料，应随工作的进展及时整理并编绘相应图件表格作为资料研究的质量指标。
⑹野外工作期间应按阶段进行原始资料编录，以及加工绘制各种表格、图件。
作为上交的原始资料，均应统一整饰、装订和编录。
三、激电法数据采集1、工作方法选用近场源激电工作方式。
2、采用温纳装置，供电极距AB根据野外试验确定（一般取50～100米），测量极距MN=（1/2～1/3）AB。
3、供电采用电池组进行供电，最大供电电流为1A，最小供电电流不小于200mA。
四、激电法资料处理1、资料预处理：包括视电阻率的计算、数据格式转换及滤波等。
2、绘制视极化率、视电阻率剖面图、断面等值线图及平面等值线图。
3、对电阻率测深资料进行一维、二维的反演计算。
4、对比分析视极化率、视电阻率异常与油气的关系。