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激发极化法

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5电法勘探5激发极化法

5电法勘探5激发极化法

①直流激发极化法的仪器装备
直流（时间域）激电仪分为供电和测量两部分。供电部分使用导 线将供电电源、发射机和供电电极相连而成
直流电源
供电控制单元
供电程序 控制电路 发射机
其中直流电源用于提供电流，
A 一般使用小功率发电机；发
射机由供电控制单元和供电
B 程序控制电路组成。供电控
制单元控制电源的接通、切 断以及换向，供电程序控制 电路是供电控制单元的指挥 机构，根据设计的程序，使 供电控制单元按规定的时间 和顺序向地下供电，从而实 现野外供电自动化
增大；供入交流电时，频率的
磁铁矿
高低就反映了导体单向充电
黄铜矿
（半周期）时间的长短。频率 越低，单向充电时间越长，界
石墨
面上产生的双电层电位差越大，
f
观测到的总场电位差幅值△Uf 也就越大
Ⅲ激发极化法测定的参数 1.极化率和频散率 时间域中，采用“极化率”来衡量岩、矿石的激发极化效应
(T ,t) U2 (T ,t) 100%
激发激化法也存在一些问题。例如，不易区分有工业意义的 异常和无工业意义的异常（由黄铁矿化、磁铁矿化、炭质或石墨 化岩层引起）。交流激发激化法还不可避免受到电磁耦合的干扰， 等等
（1）激发极化法的理论基础
向地下供入稳定电流，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
应用人工直流电场或低频交变电场都可以研究岩矿石的激发 极化效应，因此对应有直流（时间域）激发激化法和交流（频率 域）激发激化法两种

电法勘探-直流电法-激发极化法

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

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。

4激发极化法解析

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

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

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
回目录
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
回目录
（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。

激发极化法

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

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

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

第三章激发极化法

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

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

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。

第四章 第六节 激发极化法

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。

电法勘探4-激发极化法

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。

井中激发极化法技术规程

井中激发极化法技术规程

井中激发极化法技术规程
井下激发极化法技术规程
一、前言
井下激发极化法是指将超声波通过置入矿物弥散磁场来作用，利用其在电阻率和极化
特性的差异，以弥散磁场场强为指标，对矿体的特征进行识别的一种实用的技术。

以下将
介绍井下激发极化法的技术规程。

二、作业准备
1.熟悉井下激发极化法的基本原理，并准备必要的仪器、仪表及安全设备（如系统调
节电源控制器、键轮前端控制器、数据记录仪）。

2. 根据实际工作需要准备井下激发装置，主要由磁铁、检测探头等组成。

3. 清洗位置，安装磁铁、检测探头和记录仪（如有）。

4. 确保给定磁铁和检测探头等设备可靠运行，并校准磁铁，安排巡检后续作业。

三、实际运行
1. 将磁铁或检测探头置于要测试的位置，检查有无电磁干扰或其他任何干扰因素，
以便成功进行测试；
2. 应根据实际情况调整电极和检测探头的位置，确保准确的测试结果；
3. 调试系统调节电源控制器，设置数据记录仪和检测探头，确定测试参数，如频率、信号幅度等；
4. 配置记录仪，然后开始测试矿体；
5. 在合适的位置安装磁铁，开始运行中央控制器，控制磁铁和检测探头，控制信号
的强度；
6. 测量结束后，将磁铁和检测探头从位置上拔出，将结果记录在报表或数据记录仪中。

四、运行完毕
1. 收集及填写运行数据，确保运行数据准确可靠；
2. 检查检测探头、磁铁和配件是否损坏；
3. 检查系统、仪器是否损坏；
4. 确认运行结束；
5. 清理工作地点，收回器材；
6. 汇报安全工作情况；。

电法勘探激发极化法

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 +-
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可通过绘制 s 等值断面图，了解断面中极化体的公布和产状。由于激电测深的生产效率较低，所以在实
际生产中，一般只在已发现的异常中心先做个十字测深（垂直异常走向和沿异常走向布极）或在异常上做 一条测深剖面，很少进行面积性的工作。另外，为了选择中梯装置的供电电极距或了解工作地区的物性变 化时，通常在设计之前也要在个别点上做一些激电测深工作。
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，一般便将极化率定义为长时间供电和无延时的极限 极化率。考虑到刚断电一瞬间的二次电位差等于断电前一瞬间的二次电位差，即
T,0 T,t
t 0
U 2 T ,t T0 UT
U
T U UT
0
二次场 U 2 t也可用一段时间内 t1 ~ t2 积分的平均值来表示
联合剖面装置 1．装置特点
联合剖面装置（简称联剖装置），如图 1.2.7 所示，它是由两个三极装置 AMN 和 MNB 组成的。其最
大特点就是在一条观测剖面上能得到两条
s
曲线。将这两条曲线（
A s
和
B s
）配合起来作解释，能较准
确地确定极化体位置（根据所谓“反交点”）和判断极化体的产状。但联剖装置的 s 曲线比较复杂，对相邻
2．电极距 对一般常见的脉状极化体而言，联剖装置的电极距可由以下关系确定。
AO BO 1 (L l) 2
（1.2.17）
或
AO BO ≥ 3h
（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
MN 1 ~ 1 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。
水平圆柱体：MN=2 h0 （ h0 为柱心深度）
直立板状体： MN 2h 1 l （ h 为顶端埋深， l 为下延长度） h
综合考虑时，通常取
MN (1.4 ~ 2.8)h
或
MN 1 ~ 1 AB
20 50
应当指出，在做普查工作时，为了保持一定的分辩能力，MN 应等于 1 或 2 倍的点距，但不得大于点距的 两倍。
AB=（4~10）h 式中 h 为极化体的顶端埋深。 （2）测量电极距（MN） 理论和实验研究表明，测量电极距 MN 的选择除应考虑近地表的干扰体大小外（通常取 MN 大于干扰体 的直径），还应以取得最大的异常为前提。对不同形状的矿体，其最佳 MN 与埋藏深度有以下关系：
球体：MN=1.4 h0 ( h0 为球心深度)
极化体的分辨能力较差，并且对近地表小极化体反应也比较灵敏。另外，从方示技术上看，在每个测点上
均需作两次测量，有时还要做几种极距才好异常作解释，因而这种装置的生产效率很低，再加上有个无
穷远极，装置也比较笨重。所以它不宜作为普查的基本装置。而只能在详查中为解决某些特定问题，如确
定极化体位置和判断极化体产状等，做少量剖面性工作。
时间域激发极化法
t0t1 t2
极化率，值的计算公式为
T ,t
U 2 T ,t U T
100
%
式中是供电时间为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。由于和均与供电电流成正比（线性关系），故极化率是与电流无关 的常数。但极化率与供电时间和测量延迟时间有关，因此，当提到极化率时，必
（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。
T ,t
t2
1
t1
U t2
t1
2
t
dt
U T
100 %
欧美国家习惯用充电率（m）来表征体极化岩、矿石的激电性质。其 表达式为
t 2 U t dt
t
m T,t 1
2
U T
（毫秒）
供电时间T，试验 延时时间，t0→t1
几种常用的装置类型
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。
中梯的电极距 （1）供电电极距（AB） 理论和实验研究表明，中梯装置的异常幅值不是随着供电电极距的增加而无限增大的。在 AB 相对极化体 的埋深不太大时，随着 AB 的加大异常值增加比较明显，当 AB 进一步增大时，对低阻极化脉状体而言，异常 将趋于某一饱和值；而对高阻极化脉状体来说，异常在某一 AB 极距将取得极大值，然后又逐渐减小。因此 AB 极距的选择不是越大越好，应根据工作地区的地电条件通过在已知矿上的试验来确定。在无已知矿的情况 下，通常根据任务要求的一般勘探目标体深度，按以下关系确定。
联剖装置示意图
对称四极测深装置 1．装置特点
对称四极测深度装置如图 1.2.8 所示，它的主要特点是在测量电极 M 、N 不动的情况下，供电电极 A 、 B 对称地逐渐向两边拉开，通过不断加大 AB 距离，来达到了解从浅到深地下电性（导电性和激电性）变
化的测深目的。
对称四极测深装置示意图
在金属矿激电法中，它主要用来确定极化体的埋藏深度，如布置一条包括几个测深点的测深剖面，则
中间梯度装置示意图
此外，由于中梯装置的供电电极距离较大，要求的供电电流强度也大，因而供电系统的装备比较笨重，不利于在地形复杂、交通不便的 地区开展工作，并且易产生较强的电磁耦合干扰，所在在做交流激电法时不宜采用中梯装置。直流激电法由于可利用断电后的延时有效 地压制这种干扰，故在直流激电法中中梯装置最为常用。