时间域激发极化法原理

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：

I

U 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：

I

U K MN s ∆=ρ 其中

MN AN

AM 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