1、电法勘探激发极化法激电剖面法激电测深法激发极化法（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，来探查地下构造与地质情况的一种常用电法分支。激电法的应用范围广泛，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、油气矿藏和地热田方面，都在国内外获得了成功的应用。1920年，Conrad Schlumberger又首先发现了矿石的激发极化现象1949年加拿大的Harold O.Seigel 在其博士论文中提出了利用岩矿石这一性质差异进行勘探的激发极化法激发极化法激电法可以沿用电阻率法的各种电极装置，其中应用比较广泛的有中间梯度（中梯）、联合剖面（联剖）、
2、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。常用装置的激电异常 前节介绍的计算和模拟方法可获得的所有装置类型的激电正演响应结果。装置不同，激电响应不同。激电法可以沿用电阻率法的各种电极装置。常用激电装置：时间域:（讨论极限视极化率：）中间梯度（中梯）联合剖面（联剖）对称四极测深（测深）频率域（讨论频率域参数：）偶极一偶极（偶极）s()sisPs 时间域:（讨论极限视极化率：）s 频率域（讨论频率域参数：）()sisPs 所谓“等效电阻率”是从欧姆定律的角度，将激电附加二次电流场等效为极化体电阻率的改变对电流场的影
3、响。既：将具有激电效应的地质体利用纯电阻体代替，将激电效应并入地质体的电阻率看待。iTT0 0*iTT 真电阻率 极限等效电阻率由极限极化率式，可推出*1*0*1各类装置的视激电异常与视电阻率异常类似(为什么？)1主剖面上的异常和高阻球体上的中梯 异常曲线形状相同：球心正上方极大值，两侧异常对称地减小，出现负的极小值，最后趋于零。异常特征由球外二次场的电流分布（虚线）解释。异常幅度随埋深增大急剧减小异常幅度随球体其余几何参数和电参数的变化规律。一、中间梯度装置的激电异常（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分布位于球心的电偶极子的电场分布max30vsMh s 2异常的平
4、面分布平面等值线拉长，走向垂直于外电场方向。改变供电（即测线）方向，延伸方向改变。球体对称，改变供电方向，等值线的形状不变。剖面平面图不反映极化体走向；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。1直立椭球体 （1）低阻直立椭球体的纵向中梯的剖面异常形态与球体的相似；正上方有正的异常极大值，两侧异常对称地减小，并有不大的负极小值；
5、主剖面上异常幅度最大，异常宽度最小；测线离开主剖面后，异常幅度下降，宽度变大；椭球体投影范围内，这种变化较小，而当测线越出椭球体后，异常下降较显著。由此，可大致估计极化体的走向长度。（2）低阻直立椭球体的横向中梯的剖面异常形态不同于纵向中梯在椭球体上方取得正极大值，两侧曲线对称地平缓下降到零，而不出现负值。当测线超出椭球体时，在椭球体走向延伸线上方，有负极小值。可大致确定极化体的走向长度，较利用纵向中梯准确些。对于低阻极化体，横向中梯比纵向中梯的异常幅度大得多。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 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，
6、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。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。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倾斜椭球体倾斜椭球体 （1）1时：时：不对称的正异常；不对称的正异常；异常极大点不在极化体上顶；异常极大点不在极化体上顶；倾斜向下降缓，负极值不明显；倾斜向下降缓，负极值不明显；反倾斜向下降较陡，负极值明显。反倾斜向下降较陡，负极值明显。（2）0.1时（良导极化体）：
7、时（良导极化体）：异常仍保持异常仍保持 1时基本特征；时基本特征；异常幅度更大些；异常幅度更大些；极大点向倾斜方向移动更远；极大点向倾斜方向移动更远；曲线的不对称性更强。曲线的不对称性更强。（3）10时（高阻极化体）：时（高阻极化体）：异常形态和前两者不同；异常形态和前两者不同；异常极大点向矿顶方向移动；异常极大点向矿顶方向移动；倾斜方向上出现较明显的负极小值。倾斜方向上出现较明显的负极小值。2 2 2 2 同一倾斜极化体上，改变相同一倾斜极化体上，改变相对电阻率，异常幅度的变化，对电阻率，异常幅度的变化，异常不对称性改变：异常不对称性改变：原因：原因：低阻极化体吸引电流，低阻极化体吸引电流，
8、使极化体内总场电流偏向长使极化体内总场电流偏向长轴方向，改变了原来的（水轴方向，改变了原来的（水平）极化方向；平）极化方向；高阻极化体排斥电流，高阻极化体排斥电流，使极化体内总场电流偏向短使极化体内总场电流偏向短轴方向。轴方向。利用激电异常的利用激电异常的不对称性判断极化体不对称性判断极化体产状时，必须考虑极产状时，必须考虑极化体与围岩的相对导化体与围岩的相对导电性。电性。3与测线斜交的椭球体与测线斜交的椭球体测线与极化体的走向斜交，异常较测线与极化体的走向斜交，异常较复杂：复杂：中心剖面上，曲线形态与纵向中中心剖面上，曲线形态与纵向中梯直立极化体相同；梯直立极化体相同；旁侧剖面上，曲线不对称
9、，与倾旁侧剖面上，曲线不对称，与倾斜极化体上的纵向中梯曲线相似，斜极化体上的纵向中梯曲线相似，异常极大点移向通过极化体中心的异常极大点移向通过极化体中心的基线；基线；在相反方向出现较明显的负极小在相反方向出现较明显的负极小值。各剖面上极大点的连线与极化值。各剖面上极大点的连线与极化体走向不一致，偏向基线方向。体走向不一致，偏向基线方向。等值线平面图上表现得更清楚。等值线平面图上表现得更清楚。低阻极化体，异常走向偏离极化低阻极化体，异常走向偏离极化体走向远；体走向远；高阻极化体偏离很小，基本和极高阻极化体偏离很小，基本和极化体走向一致。化体走向一致。二、联合剖面装置的激电异常二、联合剖面装置的激
10、电异常（一）球形极化体的联剖激电异常（一）球形极化体的联剖激电异常与高阻球体上与高阻球体上 联剖曲线形状相似联剖曲线形状相似:和和 相互对称；相互对称；球心上方有高的反交点；球心上方有高的反交点；极距极距 时：异常幅度较小，时：异常幅度较小，形状较简单，反交点两侧各有一个形状较简单，反交点两侧各有一个极大值和极小值。极大值和极小值。极距增大，异常幅度上升，形状变极距增大，异常幅度上升，形状变复杂，反交点两侧各有一个主极大复杂，反交点两侧各有一个主极大值，一个次极小值和次极大值（由值，一个次极小值和次极大值（由于供电电极通过球体上方时引起）于供电电极通过球体上方时引起）极距进一步增大，次极小值进
11、一步极距进一步增大，次极小值进一步降低，主极大值点向反交点靠近，降低，主极大值点向反交点靠近，两条曲线的分异性变差。两条曲线的分异性变差。电极距很大时，电极距很大时，和和 重合，变重合，变成中梯装置曲线。成中梯装置曲线。相似原因：相似原因：“等效电阻率法等效电阻率法”原理：原理：激电效应激电效应各极化体电阻率从真电阻率各极化体电阻率从真电阻率增大到等效电阻率，增大到等效电阻率，极化引起的二次场异常极化引起的二次场异常电阻率增高引电阻率增高引起的一次场异常。起的一次场异常。As Bs s 0AOh As Bs*1jj 低阻极化体：低阻极化体：极大值较小，极大值较小，极大值较大，主极大值点连线与极
12、化体倾向相反。极大值较大，主极大值点连线与极化体倾向相反。高阻极化体：情况相反，高阻极化体：情况相反，主极大值点连线与极化体的倾向一致。主极大值点连线与极化体的倾向一致。判断极化体的倾向：须知道相对导电性。判断极化体的倾向：须知道相对导电性。（二）板状极化体的联剖激电异常（二）板状极化体的联剖激电异常1、陡立板状极化体，激电联剖曲线的基本形态和球体一致。、陡立板状极化体，激电联剖曲线的基本形态和球体一致。2、倾斜板状极化体，联剖两条曲线互不对称，反交点从板状体上顶住倾斜方向移动。、倾斜板状极化体，联剖两条曲线互不对称，反交点从板状体上顶住倾斜方向移动。As Bs 2、测深点偏离球心正上方（、测
13、深点偏离球心正上方（x=0.5）：）：异常值变小；异常值变小；激电测深法激电测深法“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”（一）球形极化体上的激电测深曲线（一）球形极化体上的激电测深曲线1、测深点位于球心正上方、测深点位于球心正上方(x=0):二层二层 G型型小电极距，小电极距，接近围岩极化率接近围岩极化率0；极距增大，球体作用变大，极距增大，球体作用变大，逐渐增逐渐增高；高；电极距很大，趋于一个渐近值。该值电极距很大，趋于一个渐近值。该值为中梯装置在同一球体上的为中梯装置在同一球体上的 极大值。极大值。s s
14、 s 3、测深点偏离到球体在地面投影边、测深点偏离到球体在地面投影边缘或投影外时缘或投影外时(x=1)：出现极大值（变成三层出现极大值（变成三层K型），型），AB/2oo：趋于较极大值小的渐趋于较极大值小的渐近值。（各测深点上近值。（各测深点上AB/2oo渐近渐近值，等于中梯装置在该点的值）值，等于中梯装置在该点的值）当当xh0/sqrt(2)：渐近值为负值。：渐近值为负值。出现极大值原因：供电电极移出现极大值原因：供电电极移动到球体上方附近，对球体的极化动到球体上方附近，对球体的极化作用较强，改变极化方向。作用较强，改变极化方向。启示：野外激电测深工作，通启示：野外激电测深工作，通常沿极化体
15、走向布极，尽量不使供常沿极化体走向布极，尽量不使供电电极在测深过程中越过相邻极化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体，以避免或减小后者对测深曲线的畸变影响。的畸变影响。（二）低阻板状极化体上的激电测深曲线（二）低阻板状极化体上的激电测深曲线基本特征与球形极化体的相同。基本特征与球形极化体的相同。1、测深点位于极化体的地面投影范围之内：均为、测深点位于极化体的地面投影范围之内：均为G型；型；2、测深点位于极化体地面投影范围以外时：、测深点位于极化体地面投影范围以外时：若测深装置相对于极化体对称：仍为若测深装置相对于极化体对称：仍为G型，但幅度有所降低；型，但幅度有所降低
16、；若测深装置相对极化体不对称：尤其若测深装置相对极化体不对称：尤其AB通过极化体上方时，出现极大值，呈通过极化体上方时，出现极大值，呈K型。型。根据剖面上各点测深曲线类型的变化，可大致估计极化体在地面投影的范围。根据剖面上各点测深曲线类型的变化，可大致估计极化体在地面投影的范围。（三）高阻板状极化体上的激电测深曲线（三）高阻板状极化体上的激电测深曲线 具有相当大水平延伸的高阻板状极化体，当布极方向沿其走向时，在它具有相当大水平延伸的高阻板状极化体，当布极方向沿其走向时，在它上方的激电测深曲线呈上方的激电测深曲线呈K型。和前述等轴状极化体及低阻板状极化体上的曲型。和前述等轴状极化体及低阻板状极化
17、体上的曲线完全不同（高阻排斥电流线）。线完全不同（高阻排斥电流线）。如果高阻板状极化体的产状较陡，并垂直于其走向布极，则其上方的测如果高阻板状极化体的产状较陡，并垂直于其走向布极，则其上方的测深曲线仍为深曲线仍为G型。型。在大极距时，平行和垂直走向布极的测深装置值的上述差别，本质上与在大极距时，平行和垂直走向布极的测深装置值的上述差别，本质上与高阻极化体上横向中梯与纵向中梯值的差别是一致的。高阻极化体上横向中梯与纵向中梯值的差别是一致的。（四）激电测深的等值线断面图（四）激电测深的等值线断面图 定量解释困难，定量解释困难，可定性或半定量解释推断极化可定性或半定量解释推断极化体的断面形状和产状：
18、体的断面形状和产状：在垂直极化体走向的测线上，绘制在垂直极化体走向的测线上，绘制若干个点视激电参数的等值线断面图若干个点视激电参数的等值线断面图（作图方法与电阻率测深法相同）。（作图方法与电阻率测深法相同）。经验：等值线可形象和直观地反经验：等值线可形象和直观地反映极化体在断面中的形状、产状和空映极化体在断面中的形状、产状和空间位置（高阻）：间位置（高阻）：极化体电阻率与围岩的相近；极化体电阻率与围岩的相近；纵坐标取纵坐标取AB/4；纵坐标与横坐标相同的线性比例尺。纵坐标与横坐标相同的线性比例尺。低阻局部极化体，等值线不闭合低阻局部极化体，等值线不闭合（G型），可反映产状，不反映形状。型），可
19、反映产状，不反映形状。（五）（五）偶极装置的激电异常偶极装置的激电异常 偶极装置主要用于频率域激电法偶极装置主要用于频率域激电法 常用视激电参数：视复电阻率频谱、视频散率、视常用视激电参数：视复电阻率频谱、视频散率、视相位。相位。偶极装置通常采用多个极距的测量，兼有剖面法和偶极装置通常采用多个极距的测量，兼有剖面法和测深法的双重性质。测深法的双重性质。观测结果，可绘制成剖面曲线，更多表示为拟断面图。观测结果，可绘制成剖面曲线，更多表示为拟断面图。1、低阻极化体：、低阻极化体：不同形状和产状的极化体，不同形状和产状的极化体，Ps拟断面图差别大。拟断面图差别大。低阻水平板状极化体：低阻水平板状极化
20、体：高值位于两侧下方，高值位于两侧下方，“八八”字型对称分布；字型对称分布；最大激电异常：一极（最大激电异常：一极（AB或或MN）位于远处，）位于远处，另一极位于极化体正上方（水平极化）。另一极位于极化体正上方（水平极化）。低阻倾斜板状极化体：低阻倾斜板状极化体：不对称，主异常倾向与极化体倾向相反；不对称，主异常倾向与极化体倾向相反；极化体位于主异常等值线簇的上端附近；极化体位于主异常等值线簇的上端附近；异常极大点位于极化体下盘。异常极大点位于极化体下盘。低阻直立板状极化体：低阻直立板状极化体：对称位于极化体中心附近，近于呈三角形；对称位于极化体中心附近，近于呈三角形；对于各个电极距的异常极大
21、值对于各个电极距的异常极大值:装置中心位装置中心位于极化体正上方。（此时地下一次场电流线均于极化体正上方。（此时地下一次场电流线均近于沿长轴或与长轴成较小交角通过极化体，近于沿长轴或与长轴成较小交角通过极化体，为最佳极化耦合状态）为最佳极化耦合状态）水平圆柱状极化体：水平圆柱状极化体：呈呈“背斜背斜”形式；形式；“轴部轴部”（异常中心）大致在极化体中心。（异常中心）大致在极化体中心。2 2、高阻极化体：、高阻极化体：高阻直立板状，和低阻水平板状的拟断图形态相同；高阻直立板状，和低阻水平板状的拟断图形态相同；高阻水平板，和低阻直立高阻水平板，和低阻直立板板的异常形态相似；的异常形态相似；高阻倾斜
22、板，和反向倾斜低阻板的异常形态差不多；高阻倾斜板，和反向倾斜低阻板的异常形态差不多；高阻圆柱状体，和低阻圆柱状极化体的异常形状相同。高阻圆柱状体，和低阻圆柱状极化体的异常形状相同。所谓所谓“拟断面图异常的正交特性拟断面图异常的正交特性”：高高阻阻板状极化体和与之正交的低阻板状极化体的激电拟板状极化体和与之正交的低阻板状极化体的激电拟断面图异常形态相同；断面图异常形态相同；对于等轴状截面的水平圆柱体则是对于等轴状截面的水平圆柱体则是“自正交自正交”，即高阻，即高阻和低阻极化体的激电异常形态彼此相同。和低阻极化体的激电异常形态彼此相同。激发极化法的应用激发极化法的应用一、激发极化法的应用范围一、激
23、发极化法的应用范围 应用范围广：金属与非金属固体矿产，地下水资源、油气矿藏和地热田。应用范围广：金属与非金属固体矿产，地下水资源、油气矿藏和地热田。（一）金属与非金属固体矿产的勘查（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）：这类矿床不、普查（过去）硫化多金属矿（铜、铅、锌、钠等有色金属矿）：这类矿床不含磁性矿物，且矿石多呈浸染状结构，磁法和其它电法的找矿效果欠佳，激电法成含磁性矿物，且矿石多呈浸染状结构，磁法和其它电法的找矿效果欠佳，激电法成为主要方法。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：这些、寻找无磁
24、或弱磁性黑色金属矿、贵金属矿、稀有金属矿和放射性矿床：这些矿种或者是本身具有一定的激电效应（直接寻找），或者与具有激电效应的蚀变矿矿种或者是本身具有一定的激电效应（直接寻找），或者与具有激电效应的蚀变矿化共生（间接寻找）。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；不过，可用大多数电、硫铁矿和石墨（良导电矿）：激电法的有利找矿对象；不过，可用大多数电法勘探方法（电阻率法，自电法及各种电磁法）。法勘探方法（电阻率法，自电法及各种电磁法）。激电法用于勘查上述固体矿产的主要优点：激电法用于勘查上述固体矿产的主要优点：找百分含量不高的浸染状矿，这是它任何电法所不能比拟的找百
25、分含量不高的浸染状矿，这是它任何电法所不能比拟的;其它电法令人头痛的地形不平和导电性不均匀等干扰因素其它电法令人头痛的地形不平和导电性不均匀等干扰因素,不会形成激电假异常。不会形成激电假异常。缺点：不够工业品位的非矿矿化（主要黄铁矿化和石墨化）也产生明显激电异常，缺点：不够工业品位的非矿矿化（主要黄铁矿化和石墨化）也产生明显激电异常，形成干扰。形成干扰。因此，如何评价激电异常，成为激电法研究的一项重要任务。因此，如何评价激电异常，成为激电法研究的一项重要任务。激发极化法是金属矿探测的首选方法激发极化法是金属矿探测的首选方法（二）寻找地下水（二）寻找地下水“激电衰减时法激电衰减时法”（陕西第一物
26、探队于（陕西第一物探队于70年代初提出）：年代初提出）：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）；激电二次场的衰减参数（激电二次场的衰减参数（“衰减时衰减时”S和和“含水因素含水因素”Ms）反映地下水）反映地下水好。好。“衰减时衰减时”S：指二次电位差的归一化放电曲线：指二次电位差的归一化放电曲线 ，从从100衰减到某一百分数所需要的时间。半衰时（百分数为衰减到某一百分数所需要的时间。半衰时（百分数为50）。）。“衰减时衰减时S测深曲线测深曲线”：线性笛卡尔坐标绘制：线性笛卡尔坐标绘制S随电极距随电极距AB/2的变化
27、的变化曲线。曲线。“含水因素含水因素”Ms：“衰减时衰减时S测深曲线测深曲线”与横轴包围的面积。与横轴包围的面积。其中，其中，S反映静水量（反映静水量（S与含水量正相关），而与含水量正相关），而Ms反映动水量（反映动水量（Ms与与涌水量正相关）。涌水量正相关）。22()/(0.25)UtUs（三）油气田和地热田勘查（三）油气田和地热田勘查 激电法找油气田和地热田的共同点：以探测油气田或地热田上部的次生激电法找油气田和地热田的共同点：以探测油气田或地热田上部的次生黄铁矿的激电效应为基础。黄铁矿的激电效应为基础。次生黄铁矿的深度远比油气层或地热储的深度小，因此，地面激电法有次生黄铁矿的深度远比油气
28、层或地热储的深度小，因此，地面激电法有可能探测到由它们引起的激电异常（通常十分微弱）。可能探测到由它们引起的激电异常（通常十分微弱）。常规油气物探方法主要是探测有利于储藏油气的地质构造常规油气物探方法主要是探测有利于储藏油气的地质构造(间接找油气间接找油气)；激电法是探测与油气有关的激电效应激电法是探测与油气有关的激电效应(间接找油气，次生黄铁矿间接找油气，次生黄铁矿)。二、方法变种的选择二、方法变种的选择 时间域激电法：测量某一持续时间时间域激电法：测量某一持续时间T（从几秒到几十秒）的单向或双向矩（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的瞬时值或某一时间
29、区段形脉冲电流激发下，二次电位差在断电后某一时刻的瞬时值或某一时间区段的积分值。的积分值。计算视极化率：计算视极化率：视充电率：视充电率：优点：仪器较易制造，受电磁耦合干扰较小，工作方法和解释理论都比优点：仪器较易制造，受电磁耦合干扰较小，工作方法和解释理论都比较简单。较简单。缺点：观测仪器为宽通带的接收机，对大地噪声、工业游散电流和极化缺点：观测仪器为宽通带的接收机，对大地噪声、工业游散电流和极化不稳等的抗干扰能力差，待测的二欢电位差通常远比一次电位差小。为提高不稳等的抗干扰能力差，待测的二欢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，装备十分笨重，成本高。信噪比往往要求大功
30、率供电，装备十分笨重，成本高。2()100%()sUtU T ()()yjttstyU t dtmU T 频率域激电法：频率域激电法：1、变频激电法：至少要在两个频率（生产效率也较低）上作观测，以获、变频激电法：至少要在两个频率（生产效率也较低）上作观测，以获得视频散率：得视频散率：2、相位激电法：观测地面交变总场电位差相对于交变供电电流之相位移、相位激电法：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），可以只在一个频率上作观测。（视相位），可以只在一个频率上作观测。3、频谱激电法（复电阻率法）：、频谱激电法（复电阻率法）：优点：抗干扰能力较强，供电可比时间域缴电法减小，装备轻便
31、。优点：抗干扰能力较强，供电可比时间域缴电法减小，装备轻便。缺点：电磁耦合干扰较强。缺点：电磁耦合干扰较强。|()|()|()|DGGU fU fPU f 时间域谱激电法（新方法）：时间域谱激电法（新方法）：观测直流脉冲激发下总场电位差的充电过程观测直流脉冲激发下总场电位差的充电过程 （次要的）和断电（次要的）和断电后二次电位差的放电过程后二次电位差的放电过程 （主要的）。（主要的）。根据时间特性和频率特性的等效性，时间域谱激电法能获得频谱缴根据时间特性和频率特性的等效性，时间域谱激电法能获得频谱缴电法同样的信息；前者原则上讲只要作一次测量便可获得所需的时间谱电法同样的信息；前者原则上讲只要作
32、一次测量便可获得所需的时间谱数据。数据。优点：保持频谱缴电法能获得丰富信息的优点提高生产效率。优点：保持频谱缴电法能获得丰富信息的优点提高生产效率。缺点：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。缺点：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。()U T 2()U T 三、装置类型的选择三、装置类型的选择 不同装置在激电法中的特点和效能各不相同，应根据激电法的地质任务、不同装置在激电法中的特点和效能各不相同，应根据激电法的地质任务、工区地电条件和本队的仪器、设备情况，合理选用装置类型。工区地电条件和本队的仪器、设备情况，合理选用装置类型。（一）中间梯度装置（一）中间梯度装置
33、优点：优点：较高的生产效率：敷设一次供电导线和供电电极较高的生产效率：敷设一次供电导线和供电电极A、B便能用几台接收机同便能用几台接收机同时在相当大的面积上测量；时在相当大的面积上测量；异常幅度大，形态较简单，易于解释：异常幅度大，形态较简单，易于解释：AB间的中间地段测量，接近水平均间的中间地段测量，接近水平均匀极化条件，匀极化条件，缺点（供电电极距较大）：缺点（供电电极距较大）：要求较大的供电电流强度，装备比较笨重；要求较大的供电电流强度，装备比较笨重；电磁耦合干扰较强。电磁耦合干扰较强。选用几百毫秒或更长的延时，可有效地降低这种干扰。时间域激电法中，选用几百毫秒或更长的延时，可有效地降低
34、这种干扰。时间域激电法中，中梯装置应用最广。中梯装置应用最广。普查找矿主要采用纵向中梯；普查找矿主要采用纵向中梯；横向中梯主要用于解决某些专门问题：在普遍矿化背景上，划分良导电横向中梯主要用于解决某些专门问题：在普遍矿化背景上，划分良导电富集（矿）带和确定矿化体走向长度等。富集（矿）带和确定矿化体走向长度等。（二）联合剖面装置（二）联合剖面装置优点（得到两条曲线，配合起来作推断解释）：优点（得到两条曲线，配合起来作推断解释）：较准确确定极化体位置（根据较准确确定极化体位置（根据“反交点反交点”）；）；较准确判断极化体倾向（根据两曲线极大值连线的倾向）。较准确判断极化体倾向（根据两曲线极大值连线
35、的倾向）。缺点：缺点：联剖曲线较复杂，对相邻极化体的分辨能力较差；联剖曲线较复杂，对相邻极化体的分辨能力较差；对近地表小极化体的干扰反映较灵敏，地形对异常的畸变较明显和复杂；对近地表小极化体的干扰反映较灵敏，地形对异常的畸变较明显和复杂；恰当电极距对联剖很重要，有时需用几种电极距测量，生产效率降低；恰当电极距对联剖很重要，有时需用几种电极距测量，生产效率降低；需一条需一条“无穷远线无穷远线”，使装置笨重，生产效率低，且电磁耦合干扰问题较，使装置笨重，生产效率低，且电磁耦合干扰问题较大。大。联剖不作普查找矿的基本装置，仅在详查中解决特定问题（如确定极化联剖不作普查找矿的基本装置，仅在详查中解决特
36、定问题（如确定极化体位置和产状等）；且多在时间域缴电法中采用。体位置和产状等）；且多在时间域缴电法中采用。（四）对称四极测深装置（四）对称四极测深装置 测深装置是由电阻率法研究层状构造发展起来的：在层状大地条件下，测深装置是由电阻率法研究层状构造发展起来的：在层状大地条件下，可提供地电断面随深度变化的资料，以确定各层深度、厚度和电参数。可提供地电断面随深度变化的资料，以确定各层深度、厚度和电参数。激电法经常遇到水平宽度和走向长度都有限的局部极化体，激电测深激电法经常遇到水平宽度和走向长度都有限的局部极化体，激电测深（）通常只能提供极化体埋深，目前尚无有效方法确定局部极化体的下延）通常只能提供极
37、化体埋深，目前尚无有效方法确定局部极化体的下延深度和电参数。深度和电参数。优点：优点：地电断面较复杂（存在两个或多个相邻近的极化体），其它装置对异常地电断面较复杂（存在两个或多个相邻近的极化体），其它装置对异常的分辨能力很差时，绘制激电测深等值线断面图，能较好地反映断面中极化的分辨能力很差时，绘制激电测深等值线断面图，能较好地反映断面中极化体的分布和产状。体的分布和产状。缺点：缺点：生产效率低（其它装置能解决问题的，尽量不采用缴电测深）；生产效率低（其它装置能解决问题的，尽量不采用缴电测深）；电磁耦合干扰也比较严重，很少用于频率域测量。电磁耦合干扰也比较严重，很少用于频率域测量。实际生产中，一
38、般只在已发现异常的中心布置个别激电测深点（常作十字实际生产中，一般只在已发现异常的中心布置个别激电测深点（常作十字测深，两次观测）：确定极化体埋深和判断极化体与围岩的相对导电性。测深，两次观测）：确定极化体埋深和判断极化体与围岩的相对导电性。激电找水，常用测深装置。激电找水，常用测深装置。s（五）偶极装置（五）偶极装置优点：优点：异常幅度较大，对覆盖层的穿透能力较强；异常幅度较大，对覆盖层的穿透能力较强；采用多个偶极间隔系数工作时，兼有剖面法和测深法双重性质，对极化体采用多个偶极间隔系数工作时，兼有剖面法和测深法双重性质，对极化体形状和产状的分辨能力较强；形状和产状的分辨能力较强；在各种电极装
39、置中，这种装置的电磁耦合干扰最小。在各种电极装置中，这种装置的电磁耦合干扰最小。缺点：缺点：异常形状较复杂，常需多个偶极距测量，绘拟断面图，异常才好解释；异常形状较复杂，常需多个偶极距测量，绘拟断面图，异常才好解释；在用同样大的电极距工作时，要求的供电电流较大；在用同样大的电极距工作时，要求的供电电流较大；野外工作中，需要逐点移动供电电极野外工作中，需要逐点移动供电电极A、B，偶极装置的生产效率较低和成，偶极装置的生产效率较低和成本较高。本较高。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。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。激电法反演问题激电法反演问题反演：已知地表场值
40、或视极化率等响应，求取地电模型（电反演：已知地表场值或视极化率等响应，求取地电模型（电阻率、极化率等真参数）。阻率、极化率等真参数）。反演的步骤（迭代反演）反演的步骤（迭代反演）:（1）构建初始模型。）构建初始模型。（2）根据当前模型参数值，计算正演响应。）根据当前模型参数值，计算正演响应。（3）根据正演响应值和实测值，计算拟合误差（若误差满）根据正演响应值和实测值，计算拟合误差（若误差满足精度要求，停止运算，将该组模型参数作为最终结果）。足精度要求，停止运算，将该组模型参数作为最终结果）。（4）计算灵敏度矩阵（数据改变量相对模型改变量的偏导）计算灵敏度矩阵（数据改变量相对模型改变量的偏导数）
41、数）（5）根据灵敏度矩阵计算模型修正量，修正模型参数值。）根据灵敏度矩阵计算模型修正量，修正模型参数值。（6）返回步骤（）返回步骤（2）电法勘探授课教师：张乐天充电法是指利用地面上、坑道内或者钻孔中已经揭露的良导体进行充电，通过观测与研究充电场的分布规律以达到找矿和解决其它地质问题目的的一种人工源电法勘探方法。充电法主要用于良导电矿体的详查或勘探阶段。电阻率为零的导电体称为电阻率为零的导电体称为理想导体理想导体。当理想导体。当理想导体位于一般导电介质中时，向其上任意一点供电位于一般导电介质中时，向其上任意一点供电（或称（或称“充电充电”）后，电流便遍及整个理想导体，）后，电流便遍及整个理想导体
42、，然后垂直于导体表面流向周围介质。电流在理想然后垂直于导体表面流向周围介质。电流在理想导体内流过时，不产生电位降，导体内流过时，不产生电位降，导体内电位处处导体内电位处处相等，故又称理想导体为等位体或等势体相等，故又称理想导体为等位体或等势体。理想导体的充电电场与充电点的位置无关，只决理想导体的充电电场与充电点的位置无关，只决定于充电电流大小、充电导体的定于充电电流大小、充电导体的形状、产状、大形状、产状、大小、位置及周围介质的电性分布小、位置及周围介质的电性分布情况。情况。充电法原理充电法原理许多金属矿体及某些高矿化度的地下水，相对许多金属矿体及某些高矿化度的地下水，相对其周围岩石而言，电阻
43、率很低，可近似地看成其周围岩石而言，电阻率很低，可近似地看成是是理想导体理想导体。当它们局部在地表出露或被某种勘探或开发工当它们局部在地表出露或被某种勘探或开发工程揭露时，如果向这种天然或人工露头充电，程揭露时，如果向这种天然或人工露头充电，并观测其充电电场的分布，便可据此推断整个并观测其充电电场的分布，便可据此推断整个地下良导电地质体（矿体或高矿化度地下水）地下良导电地质体（矿体或高矿化度地下水）及其周围岩石的电性分布情况，解决某些特定及其周围岩石的电性分布情况，解决某些特定的地质问题。充电法便是这样一种电法勘探方的地质问题。充电法便是这样一种电法勘探方法。法。I I剖面剖面上的充电电场分布
44、相当于直立矿脉上的充电电场分布相当于直立矿脉上的观测结果，其曲线形态与前述球体充电电上的观测结果，其曲线形态与前述球体充电电场或点电源场相似，也异常范围较宽。场或点电源场相似，也异常范围较宽。IIII剖面剖面相当于在水平透镜体上的测线，在相当于在水平透镜体上的测线，在此测线上出现宽缓的电位极大值和电位梯度零此测线上出现宽缓的电位极大值和电位梯度零值段；在充电体边缘附近，电位曲线急剧下降，值段；在充电体边缘附近，电位曲线急剧下降，梯度曲线出现极值。梯度曲线出现极值。IIIIII剖面剖面曲线相当于倾斜透镜体上的观测曲线相当于倾斜透镜体上的观测结果。由于充电体相对观测剖面不对称，电位结果。由于充电体
45、相对观测剖面不对称，电位和电位梯度曲线均呈不对称形状，电位曲线极和电位梯度曲线均呈不对称形状，电位曲线极值点和梯度曲线零值点大致位于充电体中心和值点和梯度曲线零值点大致位于充电体中心和上顶在剖面的投影点之间；充电体两端在剖面上顶在剖面的投影点之间；充电体两端在剖面上的投影点附近仍有电位明显下降和电位梯度上的投影点附近仍有电位明显下降和电位梯度的极值；在充电体倾斜一侧电位曲线下降较缓，的极值；在充电体倾斜一侧电位曲线下降较缓，梯度极值较小。梯度极值较小。根据充电法实测曲线的这些特根据充电法实测曲线的这些特征，可大致判断充电体的产状。征，可大致判断充电体的产状。相对于充电椭球体不同方位剖面上充电电
46、场的分布特征相对于充电椭球体不同方位剖面上充电电场的分布特征（三）不等位导体的充电电场（三）不等位导体的充电电场 当向电阻率不为零的非理想导体充电时，导体内将有当向电阻率不为零的非理想导体充电时，导体内将有电位降电位降，故称其为，故称其为不等位导体。其充电电场的分布特征除与充电体的形状、大小、产状和埋深不等位导体。其充电电场的分布特征除与充电体的形状、大小、产状和埋深有关外，还与充电点的位置有关。有关外，还与充电点的位置有关。图图(a)(a)充电点充电点A A位于不等位导体一端时的电位和电位梯度实验曲线，它们位于不等位导体一端时的电位和电位梯度实验曲线，它们都呈不对称状。电位极大点和电位梯度零
47、值点位于充电点附近（偏向板状体都呈不对称状。电位极大点和电位梯度零值点位于充电点附近（偏向板状体中心）；充电点外侧电位曲线变化较陡，相应有梯度曲线较大的极值；充电中心）；充电点外侧电位曲线变化较陡，相应有梯度曲线较大的极值；充电体上方，电位曲线变化平缓，直到另一端处又出现稍陡的下降，与之对应的体上方，电位曲线变化平缓，直到另一端处又出现稍陡的下降，与之对应的梯度曲线为低值带并伴有两个较小的极值。这些特征和倾斜理想导体的充电梯度曲线为低值带并伴有两个较小的极值。这些特征和倾斜理想导体的充电电场很相似，容易混淆。电场很相似，容易混淆。图（图（b b）充电点）充电点A A位于不等位导体中心的模型实验
48、结果，剖面曲线相对于充电位于不等位导体中心的模型实验结果，剖面曲线相对于充电点是对称形状，与理想导体的充电电场相似；不过，和充电点位于导体一端点是对称形状，与理想导体的充电电场相似；不过，和充电点位于导体一端时相同，电位梯度曲线在充电点附近出现极值或明显增高可作为识别不等位时相同，电位梯度曲线在充电点附近出现极值或明显增高可作为识别不等位导体的标志。可以看出，导体的标志。可以看出，电位梯度曲线比电位曲线的分辨力强电位梯度曲线比电位曲线的分辨力强。充电法的应用充电法的应用充电法可以用来解决以下几方面的地质问题：充电法可以用来解决以下几方面的地质问题：1确定已揭露（或出露）矿体隐伏部分的形状、产状
49、、规模、确定已揭露（或出露）矿体隐伏部分的形状、产状、规模、平面分布位平面分布位置及深度；置及深度；2确定已知相邻矿体之间的连接关系；确定已知相邻矿体之间的连接关系；3在已知矿附近找盲矿体；在已知矿附近找盲矿体；4利用单井测定地下水的流向和流速；利用单井测定地下水的流向和流速；5研究滑坡及追踪地下金属管线等。研究滑坡及追踪地下金属管线等。充电法的应用条件是：充电法的应用条件是：1被研究的对象（充电体）至少已有一处被揭露或出露，以便被研究的对象（充电体）至少已有一处被揭露或出露，以便设置充电点。设置充电点。2充电体相对围岩应是良导电体。充电体相对围岩应是良导电体。3充电体规模越大，埋藏越浅，应用充电法的效果越理想。充电体规模越大，埋藏越浅，应用充电法的效果越理想。充电法的最大研究深度一般仅为充电体延伸长度之半。充电法的最大研究深度一般仅为充电体延伸长度之半。充电法主要用于详查或勘探阶段。充电法主要用于详查或勘探阶段。充电法探查岩溶暗河成果图
