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频谱激电法介绍罗延钟

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《双频激电法原理及应用》教学大纲

《双频激电法原理及应用》教学大纲

双频激电法原理及应用一、课程说明课程编号：010344Z10课程名称：双频激电法原理及应用/Dual-frequency Induced Polarization Method课程类别：专业教育课程（专业选修课）学时/学分：16/1先修课程：电法勘探适用专业：地球物理学教材、教学参考书：1、《双频道激电法》何继善著高等教育出版社20052、《电法勘探教程》傅良魁等主编北京：地质出版社19833、《频率域激电法原理》罗延钟张桂青编著北京：地质出版社19834、《谱激电法》刘崧编著武汉：中国地质大学出版社19985、《激发激化法方法技术指南》李金铭主编北京：地质出版社2004二、课程设置的目的意义本课程是地球物理学专业的一门应用性专业课，本课程设置的主要目的是通过学习双频激电法的理论、原理、方法和应用，让学生了解双频激电法的特点，完善学生的激电法知识体系，同时接触目前该领域所存在的一些未能解决的问题，为学生以后的学习和工作奠定基础。

三、课程的基本要求对应的专业培养要求1.知识要求②掌握电法、磁法、重力、地震、等地球物理探测技术的原理和方法，了解地球物理的发展动态，具备宽广的科技视野和创新意识。

④深入了解能源与资源探测及相关法规，熟悉地球物理专业及仪器设备的行业技术标准与规范。

2.能力要求①熟悉现代地球物理学技术及其相关学科的发展动态及国家发展战略；了解地球物理专业的新技术、新方法。

具备常规地球物理勘探方法及数据解释的基本能力，熟练使用相关仪器设备。

能应用地球物理勘探基本知识从事矿产资源勘查与开发、地质灾害勘察，工民建、水利、电力、交通等。

毕业时具有一定的独立工作和组织生产能力和深厚的科学素养。

3.素质要求②具有对个人、团队和国家利益负责的职业精神。

具有改革创新的进取精神。

具有面对挑战和挫折的乐观主义精神。

具有坚持原则、勇于承担责任、正直诚实的道德品质。

具有良好的市场、质量和安全意识。

具有环境保护、生态平衡和可持续发展的社会责任感。

罗延钟—瞬变电磁法介绍

罗延钟—瞬变电磁法介绍


占空比为 1 的正负方波
连续正负方波
图 4. 几种 TEM 法的复合供电波形
瞬变电磁法的分类（续） •按供电波形的复合性分为： 1）单个波 2）正反双向波 ----最常用 （占空比常取为1） 3）连续波
（占空比为0的双向波）
瞬变电磁法的分类（续）
• 按测量的过程分类： 建场法：观测电磁场的建场过程 （充电过程）； 衰减法：观测电磁场的衰减过程 （放电过程）。----最常用
V(t)
导电体正上方 导电体旁侧 导电体远处 0 t
不同测点的瞬变相应曲线示意图
局部导电体上方不同测点的响应
(多测道剖面图)
良导体上方剖面图 出现高值，各测道 剖面曲线之间变密
诀窍：横向看高低
7
纵向看疏密
瞬变电磁法的基本原理（2）
瞬变电磁法的测深原理 均匀导电大地瞬变电磁场的建立、衰变和 从地表向地下的传播过程 ── 烟圈效应
Normalized inductive EMF (uV/A)
0
-1
-2 0 20 40 60 Sampling Time (ms) 80
正反向间歇方波观测压制干扰分析（偶数倍周期）
3 1 2 2 3 4 5 1
Normalized inductive EMF (uV/A)
0
-1
-2 0 20 40 60 Sampling Time (ms) 80
瞬变电磁法的基本原理（1）
瞬变电磁法探测地下导电体的原理
• 导电体内的感应电流因 “热损耗”而逐渐衰减为 零。 • 二次磁场H(t)，断电后也随 时间t延续逐渐衰减到零。 • 接收线框中观测到衰变磁 场生成的感应电动势V(t)。 • 导电体正上方测到的感应 电动势数值较大,衰变较慢 • 导电体两侧测到的感应电 动势数值较小，衰变较快
时间域激电中时间常数与金属因子的提取及应用

时间域激电中时间常数与金属因子的提取及应用

时间域激电中时间常数与金属因子的提取及应用杨红;程柳;敬荣中;黄理善;黄凯;祝迎新【摘要】By applying digital filtering forward modelling,optimization inversionand other numerical methods, this paper extractedtime constants and metal factors frommeasured time-domain induced polarization decay curve and evaluated the IP anomalies from various angles.This method was proved to be effective in the prospecting of Red Lake Au deposit in Ontario of Canada while 4 anomalies were blocked by this method and were verified by drilling prospecting.In comparison to conventional time-domain induced polarization,it is proved that this method is more effective in revealing IP anomaly information.%文章采用数字滤波正演、最优化反演等数值方法从实测时间域激电衰减曲线中提取时间常数、金属因子，多角度评价激电异常。

在加拿大安大略省红湖金矿勘查中，应用该方法圈出4处异常，经过钻孔验证见矿，证实了该方法的有效性。

相较于常规时间域激电法，该方法揭示激电异常信息的能力更强。

【期刊名称】《矿产与地质》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】7页(P85-91)【关键词】时间域激电;时间常数;金属因子;提取;应用【作者】杨红;程柳;敬荣中;黄理善;黄凯;祝迎新【作者单位】桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541004;中国有色桂林地质矿产研究院，广西桂林 541004;桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541004; 中国有色桂林地质矿产研究院，广西桂林541004;中国有色桂林地质矿产研究院，广西桂林 541004;中国有色桂林地质矿产研究院，广西桂林 541004;中国冶金地质总局地球物理勘查院，河北保定 071051【正文语种】中文【中图分类】P631.340 引言激发极化法是根据岩、矿石的激发极化效应来寻找金属硫化物矿床、石墨矿床以及解决水文地质、工程地质等问题的一种电法勘探方法，它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）［1］。

时～频转换的时间范围和时间步长研究

时～频转换的时间范围和时间步长研究

时～频转换的时间范围和时间步长研究
昌彦君;罗延钟;李宏军
【期刊名称】《物探化探计算技术》
【年(卷),期】2000(022)001
【摘要】基于均匀导电大地和可极化大地表面,电偶源电场的时间谱在无随机干扰和有随机干扰时,用不同的时间区段和时间步长进行频谱转换的计算结果,作者在研究了时间谱电阻率(TSR)法的数据解释中,将时间谱数据转换到频率域(简称为时～频转换)时,所需要的时间范围和时间步长.
【总页数】5页(P13-17)
【作者】昌彦君;罗延钟;李宏军
【作者单位】中国地质大学,物探系,湖北,武汉,430071;中国地质大学,物探系,湖北,武汉,430071;中国地质大学,物探系,湖北,武汉,430071
【正文语种】中文
【中图分类】P631.31
【相关文献】
1.火灾时人员疏散开始时间范围的研究 [J], 贾彩清;刘朝;向廷海;曾丹苓
2.拉日铁路旅客列车合理开行时间范围研究 [J], 程刚;张艳
3.青藏铁路旅客列车合理开车时间范围的研究 [J], 李庆华;王慈光
4.聚合物驱有效流度控制时间范围及其影响因素研究 [J], 施雷庭;朱诗杰;邹剑;薛新生;赵文森;叶仲斌
5.受潮油纸绝缘的非线性介电响应特性及H-W模型在时-频转换中的应用 [J], 邓映鑫;杨丽君;燕飞东;秦榛;李威
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频率域激电法

频率域激电法

频率域激电法具有高分辨率和高探测深度的特点，因此在矿产资源勘探、水文地质 调查、工程地质勘查等领域得到广泛应用。
频率域激电法的应用
金属矿床勘探
频率域激电法能够有效地探测和定位金属矿床，尤其是导电性较好 的铜、铁等金属矿物。
解决地质问题
频率域激电法可以用来解决各种地质问题，如断层、破碎带、岩溶 等地质构造的探测，以及土壤污染调查和地下水研究等。
频率域激电法
目 录
• 引言 • 频率域激电法的基本原理 • 频率域激电法的测量系统 • 频率域激电法的应用实例 • 频率域激电法的优缺点分析 • 频率域激电法的发展趋势与展望
01 引言
背景介绍
频率域激电法是一种地球物理勘探方法，主要用于寻找金属矿床和解决地质问题。
它利用人工或天然电磁场在地下导电介质中产生的电化学作用，通过测量电场和电 流的分布来推断地下地质结构。
频率域激电法能够提供高分辨率的地质信息，有助于识别和区分不同 的地质构造和矿体。
抗干扰能力强
由于采用电磁波作为探测信号，频率域激电法不易受到地形变化、地 表覆盖物等因素的干扰，能够更好地反映地下电性分布。
信息量大
频率域激电法可以获取丰富的地质信息，包括电阻率、极化率、相位 差等参数，有助于更全面地了解地下地质情况。
操作简便
频率域激电法设备轻便，便于携带和移动，同时操作简便，降低了对 操作人员的技术要求。
缺点分析
成本较高
频率域激电法需要使用专业的仪器和设备，相对于其他物 探方法，其成本较高。
解释难度较大
频率域激电法的解释需要综合考虑多个参数和地质因素， 对于一些复杂的地质构造和异常体，其解释难度较大。
对环境要求高
工程地质勘查
在工程地质勘查中，频率域激电法可用于评估岩土体的工程性质，如 岩土体的稳定性、含水性等，为工程设计和施工提供依据。
罗延钟-复电阻率法的原理和应用

罗延钟-复电阻率法的原理和应用

型的参数，称为“频谱的反演”。
实测振幅频谱曲线 实测相位频谱曲线
第二个Cole-Cole模型 第一个Cole-Cole模型
• 用两个Cole-Cole模型拟和实测视复电阻率频谱的实例
通过反演视复电阻率频谱， 可获得激电视谱参数：
零频视电阻率s0 激电视充电率ms，激电极化率s 视时间常数s 视频率相关系数cs
结论
CR 或SIP 目前存在的主要问题是： 生产效率低、成本高和勘探深度有限
生产效率：每天完成2-5个排列， 1-2公里剖面；
生产成本：每公里剖面约1万元； 探测深度有限：一般<3000m。 CR 或SIP主要只作剖面性工作： 对于固体矿产勘探用于评价激电异常； 对于油气勘探用于评价圈闭的含油气性
1. Pelton,W.H, Ward.S.H, Hallof,P.G. et al, 1978, Mineral discrimination and remval of inductive coupling with multifrequency IP: Geophysics, 43, 588-609.
矿区外围34线 找矿效果
• 该测线位于辉长岩覆盖区，从 周围出露岩性看，本区含矿层位 （中火山变质岩段）应延伸至辉 长岩下，属成矿有利部位。
• 403地质队于1988年曾在该处设 计了三个钻孔，但因缺乏深部证 据，一直未下决心施工。
• 34线的SIP测量正是在这种情况 下，应403地质队要求布置的。
C1= 0.1-0.6 C2=0.9-1.0；
1>>2。
据此，可区分 和分离IP和EM。
频谱参数的数值变化规律（2）
1>100 s, 极化体为高含量石墨或石墨化岩石，
>10 s,极化体为高含量致密硫化物或石墨化岩石 >1 s，极化体为密集浸染状金属矿化或石墨化 >0.1 s，极化体为稀疏浸染状金属矿化或石墨化 <0.1 s，极化体为离子极化体；
频谱激电法(SIP)在隐伏金属矿勘查中的应用

频谱激电法(SIP)在隐伏金属矿勘查中的应用


数： Ｐ （ 视复电阻率 ） 、 ｍ （ 视充电率 ） 、ｒ （ 视时 间常数 ） 、 ｃ （ 视频率相关 系数 ） 。这 ４ 个激电谱参数反映 了地下岩 体 的导 电和 电极 化 特 征 ，通过 它们 可 以 推 断 出 地 下 隐 伏 金属 矿体 。
在Ｓ Ｉ Ｐ法 观 测 的复 电 阻率 频 谱 中 ，同 时 包 含 了激 电 （ Ｉ Ｐ ） 和 电磁 （ Ｅ Ｍ） 效应 ， 实测 的视 电阻率 是频 率 ｆ 的复 变 函数 Ｐ （ ｆ ） ， 并且 可表 示 为 ２个 ｃ ｏ ｌ ｅ － ｃ ｏ ｌ ｅ 模 型之 和 ：
１ １ ， １ ］
表 １数 据采 集 频 率 （ ｆ ／ Ｈ ｚ ） 表
ｐ ． （ １ ｅ ｏ ） ｛ ｌ － ｍ １ ｛ 卜 赢
｝ ｝ ｍ ２ ｛ 卜
｝ （ １ ）
数据采集后 ，须在 Ｓ Ｉ Ｐ Ｐ ｒ ｏ 软件 中进行预处理 。将 Ｓ Ｉ Ｐ数 据 按发 射盒 子 、主 机盒 子和 辅 助盒 子 的采集 数据 依
扫频 观 测 地 下 岩 体 的 径 向 电场 ，属 于 高 密 度 几 何测 深 方 距 ＭＮ＝ ａ ＝ １ ０ ０ ｍ， 每个 排列 １ ２ 道． 采 用 固定 Ａ、 Ｂ发射 极 ， 法。观测频谱 中包含近场区 电磁谱 （ Ｅ Ｍ） 和激 电谱 （ Ｉ Ｐ ） ， 接收 道 与发射 极保 持一 定的 隔离 系数 ｎ （ ｎ ＝１ ～１ ２ ） 布极，
观 测 视 复 电阻率 频 谱 ，在 地面 采 用偶 极一 偶 极 排列 装 置 ，
２ 频谱激 电法勘查 工作程序
目前 ， 我 国多采用 加拿 大凤凰 公 司 Ｖ ８ 多功能 电法 仪 ，
一
个 排 列包 括一 个 Ｖ ８ 主机 盒 子和 一个 辅助 盒子 ， 每 个盒
频谱激电法在大港油田的应用

频谱激电法在大港油田的应用

频谱激电法在大港油田的应用
崔先文;何展翔;刘雪军;罗延钟;江汶波;刘平生
【期刊名称】《石油地球物理勘探》
【年(卷),期】2004(039)B11
【摘要】以大港油田F19井断块边部的一口油层发现井(预探井)为参照，用频谱激电法对该断块进行直接探测，综合利用电磁谱参数异常和激电谱参数异常确定了该断块含油区在频谱激电法探测剖面上的投影段，此投影段与后来俄罗斯提交的井-地电法解释的含油范围相符，还得到了油田方面的肯定。

频谱激电法不仅能用于油气的勘探阶段，而且在开发阶段也会有广阔的应用前景。

本区油藏圈闭上的频谱激电多参数异常模式表现为“一高三低”的组合特征。

【总页数】5页(P101-105)
【作者】崔先文;何展翔;刘雪军;罗延钟;江汶波;刘平生
【作者单位】中国地质大学;中国地质大学／／地质矿产部第一综合物探大队;中油集团东方地球物理公司
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13
【相关文献】
1.频谱激电法在铜陵市某滑坡地段滑动面勘探中的应用 [J], 罗传华;昌彦君;李志华;洪瑾;赵顺杰
2.频谱激电法在天然气水合物勘查中的应用 [J], 武斌;邹俊;马代海;陈宁;张皓
3.音频大地电磁法和频谱激电法在黔西北某铅锌矿探测中的应用研究 [J], 韩姚飞;杨炳南;张德全;李树林
4.频谱激电测深法在贵州某金矿勘查中的应用 [J], 徐西滨;翟培合;张钊;张同德;高卫富
5.频谱激电测深法在贵州某金矿勘查中的应用 [J], 徐西滨;翟培合;张钊;张同德;高卫富
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Cole-Cole模型参数在时间域激电找矿中的应用

Cole-Cole模型参数在时间域激电找矿中的应用

Cole-Cole模型参数在时间域激电找矿中的应用彭伟;梁义强;张淳;刘鹏鹏【摘要】常规的时间域激电法获得参数较少,仅有电阻率和极化率两个参数,这使得激电异常往往难以准确解译,具体体现在矿体解译信息量较少和探测分辨率差上,特别是在极化率或电阻率数值接近的一些共生及伴生的矿产勘探中,如炭质灰岩、黄铁矿和褐铁矿共生的一些矿山.为了丰富矿体地质信息,提高对矿体的认识,减少误判和漏判,文中利用激电效应的时间响应可用Cole-Cole模型来描述的特征,通过阻尼最小二乘法实现时间响应与时间域Cole-Cole模型的最佳拟合,从而获得多种Cole-Cole模型参数.实际应用证明,该方法经济、有效,可通过多种物理参数综合解释,实现对激电异常更全面的认识和正确的推断解释,同时提高了时间域激电在深部找矿中的分辨率.%the routine time domain induced polarization can only obtain two parameters,i.e.,resistivity and polarizability,which often makes it difficult to accurately interpret induced polarization anomaly and thus causes less information for orebody interpretation and poor detection resolution. Such a phenomenon is especially prominent in the exploration of some ore resources characterized by associat-ed or accompanying minerals like carbonaceous limestone, pyrite and limonite whose resistivities or polarizabilities are close to each other. In order to enrich orebody geological information, improve the understanding of orebody and reduce mistaken or incomplete judgement,the authors utilized the feature that Cole-Cole model could describe time response of induced polarization effect and em-ployed damping least squares method to realize the best fitting of the time response with time domain Cole-Colemodel so as to obtain varied kinds of Cole-Cole model parameters. Practice shows that this method is economical and effective and,through integrated inter-pretation of varied kinds of physical parameters,it can realize more overall understanding and correct induction and interpretation of in-duced polarization and also improve the resolution of the time domain induced polarization in deep prospecting.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2018(042)003【总页数】5页(P513-517)【关键词】Cole-Cole模型;时间域激电;阻尼最小二乘法;时间响应;激电参数【作者】彭伟;梁义强;张淳;刘鹏鹏【作者单位】成都理工大学地球物理学院,四川成都 610072;四川省地质矿产勘查开发局物探队,四川成都 610072;成都理工大学地球物理学院,四川成都 610072;四川省地质矿产勘查开发局物探队,四川成都 610072;四川省地质矿产勘查开发局物探队,四川成都 610072;四川省地质矿产勘查开发局物探队,四川成都 610072【正文语种】中文【中图分类】P6310 引言传统的时间域激电法生产效率较高，应用广泛，但测量参数较少，反映地质信息有限，且受低阻屏蔽层影响较大，测量深度受限，另外受接地电阻以及游散电流影响，二次场电压受到压制，致使分辨率降低。

第二章 频谱激电(复电阻率)法

第二章 频谱激电(复电阻率)法

激电效应（IP）引起的电阻率是频率 f 或角频率ω =2π f 的复变函数复电 阻率ρ(iω)。 W. H. Pelton 等基于大量岩矿石标本和露头的复电阻率频谱测量结果， 认为激电效应引起的复电阻率频谱满足 Cole-Cole 模型：
ρ (iω ) = ρ 0{1 − m[1 −
1 1 + (iωτ )c
2.2.3 进行野外观测数据的处理和绘制相应的图件
数据处理： ： （1）数据转录：将野外观测数据录入计算机中，并按一定的格式分别写成数据 文件（C 文件——标定数据文件和 E 文件——实测数据文件）；进而将不同增益 挡的几个 C 文件组合在一起，形成 M 文件——标定文件。
98
（2）底数校正：用标定数据（M 文件）对实测数据（E 文件）进行仪器和观测 装置底数校正，校正后的结果记入 L 文件中。 （3）去藕校正：用两个 Cole-Cole 模型或改进的 Cole-Brown 模型拟和野外实测 数据，确定代表激电效应的视频谱参数： ：零频视电阻率ρs0，激电视充电率 ms， 即激电视极化率ηs，视时间常数τs 和视频率相关系数 cs；进而由经“去藕”分离 出的电磁效应， 获得两个新的电磁效应参数： 剩余电磁效应 （REM） 参数ϕm / ϕm0 和电磁视电阻率ρω。 图件绘制： ： （1）绘制频谱曲线图 （2）绘制小频谱图（按顺序将各测线、各测点和各电极距系数的小频谱曲 线绘出和排列在一起） （3）绘制拟断面图（通常，每条测线都绘制出上述六个参数的（共六幅） 拟断面图）
§2.1
频谱激电法的基本原理
频谱激电法 SIP（复电阻率法 CR）是用常规电阻率法的电极装置，在超低 频段上（f = 10-2 - n 102 Hz )，观测视复电阻率频谱：
∆U ρ s (iω ) = K % I
频谱激电法介绍罗延钟

频谱激电法介绍罗延钟


SIP(CR)的发展历史1
1. Pelton,W.H, Ward.S.H, Hallof,P.G. et al, 1978, Mineral discrimination and remval of inductive coupling with multifrequency IP: Geophysics, 43, 588-609.
2、我们近年的成果探测油 气水生成、运移、聚集和逸散 所形成的复杂综合体
图1 云南景谷第三系陆相沉积盆地油气藏的地质-电性模式断面图 （引自地质矿产部第一综合物探大队，1993年）
1、 生油岩 2、圈闭下部运移通道 3、无油藏圈闭 4、有油藏圈闭 5、圈闭上部逸散通 6、 极化扩散层 7、断层 8、视充电充等值线 9、盆地基底 10、电磁电阻率等值线
SIP开创之作，首次提出用Cole-Cole 模型描述激电和电磁效应频谱；
获Geophysics 1978年度最佳论文； Pelton,W.H加盟凤凰公司。
SIP(CR)的发展历史2
2. Zonge K.L., Hughes L.J. and Carlson N.R., 1981, Hydrocarbon exploration using IP, apparent resistivity and electromagnetic scattering: Presented at the 51st Ann. Internat. Mtg., SEG.
SIP的观测仪器
• 凤凰公司的V系列仪器 IPV-3，V4，V6和V8。
• ZONGE公司的GDP系列仪器 GDP12，GDP16和GDP32。
• 重庆地质仪器厂研制了SIP仪
目前正与地大合作编制软件。
SIP法在金属矿勘查中的 应用实例

GDP32Ⅱ开展频谱激电的尝试和应用

北京桔灯导航科技发展有限公司
v
1 、电 极 布置 ： 电 极 点 不能 布设 在变 压 器 地 线 处 、金 属管道金属铠装电缆等人文金属设施上或其附近，如 果无法避开，则要设计成偏离点或成有转角的测线， 有转角的测线要保证每个观测道的发射偶极轴线和接 受 偶 极 轴 线 间的 夹角 <30度 ；测线 不能 和高压输电线 平行，无法避让时应尽量垂直穿过。每条测线的每个 电极点都要有实际施测的大地直角坐标(x，y，z)。测 线 点 ( 即 电 极 点 ) 点 距＝ 接 收偶 极 距 ， 测 线 点点 号 编 号 规则应统一，按设计编号，并使相邻测线点点号步长 与 设 计 点 距 ( 即 接 收偶 极 距 ) 成 固 定 的 倍 数关系 。 实 际 布设的点距长短不一由处理软件依据个别设计点号的 实际坐标(x，y，z)来校正。
采用GDP32II仪器开展偶极－偶极装置CR法野外观测的布置图
北京桔灯导航科技发展有限公司
频谱激电法法野外观测示意图
北京桔灯导航科技发展有限公司
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II (二)GDP32 接收机设置
v 用 GDP32II 电 法 工 作 站 进 行 复 电 阻 率 法 测
量 ， 使 用复电阻率 (CR) 采集 数 据 程序 ， 采集 频率范围一般可设定为2-6~210Hz，发送位置 Tx 为 距 离 接 收 电 极 最远 的电 极 位 置 ， 接 收 位 置 Rx为 距 离发 送电 极最 近的 第一个 接收 电极 位置，可同时采集8道Ex数据。
GDP32Ⅱ开展频谱激电的 尝试与应用
高建东 王鹏 杜利明
中国冶金地质总局 山东正元地质勘查院
北京桔灯导航科技发展有限公司
主要内容
v 一、频谱激电(SIP)简介 v 二、GDP32的SIP现状 v 三、用GDP32开展SIP的思路 v 四、用GDP32开展SIP的难点 v 五、

频率域三极激电测深在金矿勘探中的应用效果

频率域三极激电测深在金矿勘探中的应用效果伴随国家西部大开发战略的实施，矿产资源寻找深部找矿已成为重要研究方向，针对金属硫化物矿床的开采以向深部转型，针对金属硫化物深部矿较为行之有效的地球物理物理方法，现阶段主要采用技术手段为激电中梯和激电测深相结合方法。

文章介绍了频率域三极激电测深在金属矿勘查应用效果、工作原理、与常规三极测深对比优点。

标签：频率域三极激电测；激电中梯；金矿勘探1 区域地质背景勘查区位于内蒙古自治区某地，出露的地层有：古生界石炭系綠条山组（Cl）；古生界石炭系白山组（Cb）和第四系（Q4）地层。

勘查区所处的构造位置在六驼山东西向构造带（Ⅲ级）的西段，构造发育而且形态复杂。

穿过勘查区测线的断裂主要有：F1、F2、F3。

区域内岩浆岩发育岩石类型为石英闪长岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩、花岗岩等查区出露的岩浆岩比较单一，主要是区域上的石英闪长岩体在勘查区相变为花岗闪长岩，中部见少量的闪长岩。

2 工作手段激电测深是快速评价成矿靶区内是否存在金属硫化物矿体空间赋存状态的有效手段。

实际工作中采用频率域三极激电测方法在矿区测量，该方法具有效率高、信号强、勘探深度大的优点。

频率域三极测深野外选取观测频率为1HZ和0.0625HZ，MN为40m，通过逐次移动供电A极的位置，测量同一点，不同供电极距的是电阻率、视频散率值，从而达到研究这个测深点下不同深度的地质断面情况的目的。

最大AO可达到1000m。

本次工作使用仪器为加拿大凤凰公司的V8电法工作站。

3 应用效果频率域三极激电测深完成剖面3条，测线编号分别为L1、L2、L3。

每条测线长度为1.75km，总公里数为5.25km。

共发现高频散率异常区5处，各个剖面显示的异常产状都不尽相同。

整体上来看3条剖面南端受F2断裂影响较大，形成异常规模相对较大，但异常区未闭合，有向南端深部延伸的趋势。

整体上来看在勘查区西边异常相对较强，而越往东边，异常区呈减小的趋势；规模较大的异常基本位于浅、中部，深度大致在250m左右。

罗延钟 时间域激电法和频谱激电法

热烈祝贺 “中浅层电磁探测技术应用研讨会” 胜利召开 ！
时间域激电法TDIP和 频谱激电法SIP
中国地质大学电法科研组 罗延钟
时间域激电法TDIP（1）
• 时间域激电法是1950年代在 电阻率法基础上发展起来的 • 电阻率法通过供电电极A,B向 地下供入稳定电流I，同时观 测测量电极M,N之间的电位 M 差ΔU；然后计算视电阻率
频谱激电法SIP（复电阻率法CR） 的基本原理 I M 什么是SIP(复电阻率法CR)? A U B 电极装置：与常规电阻率法相同 N 供电电流：超低频交流电（f = 10-2 - n 102 Hz ) 观测内容：交变供电电流强度 I U (i) MN极间交变电位差 A ( ) U s 计算参数： s ( i ) K
• 在445－470点范围内获得1 号异常，其特点是： • 中等偏高的s（n·102 m） • 中等偏弱的ms（约10％） • 中等s（0.5－1 s） • 中等偏小的cs（0.25）。 • 这与试验剖面上3、4、6、7 和8号异常的特征相近。 • 异常出现在较深部位 （a=60米，n=5-8），且向 下未封闭，估计极化体埋藏 较深（大于200米）。推断 在200米以下可能有铜矿化 体。 • 从反映深度能力较强的s异 常在深部向西扩展，故推断 此矿化体是向西倾斜的。 • ZK1502和ZK1503钻探结果， 在100-249米以下普遍黄铁 矿化，并见到三层铜矿体， 累计厚度8米 。
根据视极化率的变化来推断地下极化体－－时间域激电法
我国激电法发展历史
• 时间域激电法试验研究结论“有矿就有异常” 因而成为金属矿勘查的最重要方法之一。 • 时间域激电法的主要问题是： 1. 装置笨重； 2. 存在大量非矿异常。 • 为解决装置笨重问题，发展了频率域激电法 但又产生新问题：3. 电磁耦合干扰。 • 为解决激电法两大问题 1. 电磁耦合； 2. 激电异常区分 发展了一种新的激电法－－频谱激电法。

频谱激电法资料


表 4.1 极化 变化情况 下的反演 果
率
结
理论曲线和反演曲线的拟合情况
图4.1 归 一 化 复 电 阻 率 的 反 演 实 分 量 频 谱 拟 合 曲 线
结论：在时间常数、相关系数及零频电阻率一定的时 候，极化率变化。理论曲线和反演曲线拟合很好，由此 说明反演理论上的正确性和可行性，可以有效提取谱参
• 国内
频谱激电法在我国是从 80 年代初期开始进行频谱激电 法理论研究的 。张赛珍等人从电子导体的激发极化的 电、化学机理出发，研究了各种过电位充、放电的特性 和频谱特性；1988年罗延钟从理论上证明了采用ColeCole 模 型 ，描述激电复电阻率频谱的合理性。
近些年来，激发极化法中分离激电效应与电磁耦合效应 以及对激电异常的评价所面临的两大难题还没有完全解
频谱激电谱参数物理意义及反演方法研究
START
内容
➢ 第一章 频谱激电简介 ➢ 第二章 本文研究的内容 ➢ 第三章 频谱激电谱参数的物理意义 ➢ 第四章 频谱参数最优化反演算法 ➢ 第五章 频谱激电谱参数反演分析 ➢ 第六章 结论与建议
第一章 频谱激电简介
• 发展历史
• 国际 频谱激电法(SIP)是上世纪70年代国际上发展起来的一种 新的激电分支方法 ，此 法观测视复电阻率， 故又称复电 阻率法(CR)。它的岩石复电阻率等效 模 型 最 为 著名的 是在20世纪70年代初期，K.S.Cole和R.H.Cole最早提出的 Cole-Cole 模型：
最小二乘问题（3-1）的法方程：
（3-2）
式中， 常数，故（3-2）式乃是关于 阶线性方程组。写成矩阵方程形式： （3-3）
是 的n
式中，系数矩阵：
是
阶矩阵，称为雅克比矩阵，其元素：

地电法勘探

电法勘探是以研究对象和围岩之间的电性差异为基础，利用物理学原理，通过观测和分析天然及人工电磁场的空间和时间分布规律，查明地质构造和寻找矿产的一种地球物理方法。

2 电法勘探简史电法勘探的发展历史并不长，真正利用地电场进行电法勘探的时间，大致始于19世纪末和20世纪初。

其中，在天然场源方面：1835年英国学者福克斯(R.W.Fox)首先用自然电场法发现了一个硫化矿床；20世纪初开始将大地电流法用于矿产资源勘探；20世纪50年代前苏联学者吉洪诺夫和法国学者卡尼亚(L.Caniard)建立了探测地球深部电性结构的大地电磁测深法。

在人工场源方面：19世纪末提出的电阻率法到20世纪初已趋成熟；1920年由法国学者施伦贝尔热(c.Schlumberger)发现的激电效应，后经各国学者的深入研究于20世纪50年代形成了激发极化法；电磁剖面法始于1917年，于1925年首次获得找矿效果。

20世纪80年代以来，随着经济建设的迅猛发展和科学技术的不断进步，人工源频率测深法和瞬变测深法在前苏联学者考夫曼(A.A.Kofman)和美国学者凯乐(G.V.Keller)共同建立的理论基础上发展较快，与此同时由加拿大学者D.W.Strangway和M.A.Goldstein提出的可控源音频大地电磁法以及由德国最早提出的探地雷达法和由日本率先实现的高密度电阻率法等方法，在资源、工程、环境等方面都得到了迅速发展与应用。

此外，由前苏联于20世纪70—80年代研究提出的压电法和震电法，近年来已取得一定进展，有望能用于矿产资源勘查和地质灾害的预报中。

电法勘探在我国的发展：我国的电法勘探始于20世纪30年代。

1936年丁毅在安徽当涂铁矿进行了电法勘探工作。

1939到1942年顾功叙在云南东川汤丹、易门铜矿开展了自然电场测量等电法工作。

系统的电法勘探主要是在新中国成立后才逐步发展起来，并在深部构造、固体矿产、石油、水文和工程以及环境等各个领域的勘测调查中发挥了重要作用。

“全功能”主动源电法仪器系统--新一代伪随机信号电法仪


“伪随机二进制输入信号”的系统辨识
• 在系统科学中，确定系统的冲激响 应，称为“系统辨识”。 • 在系统辨识的诸多方法中，有一种 特殊和十分有效的方法，这就是 “伪随机二进制输入信号”的系统 辨识方法。 • 它采用按“最大长度伪随机二进制 序列(m序列)” 变化的供电电流I(t)
最长伪随机二进制输入信号（m序列）
RI,I(τ)
0

t
1
N 1 t 2

可写出近似式
RI , I ( ) ( iT0 )
i 0
τ/Δt
( )
m序列的周期自相关函数近似为单位脉冲函数δ(τ)
( s)
脉冲函数δ(τ)的性质
1 0
s s
连续函数f(s)，在包含s =τ 的区间Q上的积分
发送系统 电流源 接收系统 电位仪
I
I
ΔU
发送传感器
地面
接收传感器
主动源电法勘查的观测方式1
时间域观测：通常用一定占空比的正负方波 供电，观测断电后电（磁）场的放电过程 阶跃响应 Z(t) =ΔU(t) / I0
I0 ΔU(t)
ΔU(t)
时间域激电法和瞬变电磁法
主动源电法勘查的观测方式2
频率域观测：通常依次用不同频率的连续正负方 波供电,观测基波或谐波频率电(磁)场的复电位 差 频谱 Z(iω)=ΔU(iω) / I0
主动 源电法勘查基本模式1
B 发送机 N 测量线圈 M A 接收机 M N 测量线圈 接收机
近区测量
远区测量
图 1. 电性源激发，电测量和磁测量
主动 源电法勘查基本模式2
发 送 机 回线外或偶极-偶极装置 测量线圈
回线内或中心回线装置 测量线圈
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频谱激电法法野外观测示意图
SIP观测数据的处理、反演和成图
SIP数据处理、反演和 成图和流程图
中国地质大学研制了全球唯一的 SIP数据处理和反演商业软件
软件的 多文档 用户界 面
软件 的5 组主 要功 能菜 单展 开图
BD-1
线 频 谱 激 电 法 拟 断 面 图
高极化 低阻 低阻 高极化 大时间常数
频谱激电法SIP也称为复电阻率法CR
视复电阻率频谱的性质
只存在激电效应（IP）时
复电阻率频谱(i)，满足Cole-Cole模型：
(i )
0{1
m[1
1
1
(i
)c
]}
1
m
{1
m[1
1
1
(i
)
c
]}
0—零频电阻率（包含IP）， —电阻率（不包含IP），m—充电率（极化率）
—时间常数（单位 s），c—频率相关系数。
C1= 0.1-0.6 C2=0.9-1.0；
1>>2。
据此，可区分 和分离IP和EM。
频谱参数的数值变化规律（2）
1>100 s, 极化体为高含量石墨或石墨化岩石，
>10 s,极化体为高含量致密硫化物或石墨化岩石 >1 s，极化体为密集浸染状金属矿化或石墨化 >0.1 s，极化体为稀疏浸染状金属矿化或石墨化 <0.1 s，极化体为离子极化体；
Cole-Cole模型的振幅和相位频谱曲线
频谱曲线随充电率m的变化
充电率m是决定频谱变化幅度的强度参数
频谱曲线随频率相关系数c的变化
频率相关系数c是决定频ຫໍສະໝຸດ 变化陡度的形状参数频谱曲线随时间常数的变化
1--τ＝200 s 2--τ＝20 s 3--τ＝2 s 4--τ＝0.2 s
时间常数是决定频谱变化频段的位置参数
C1 >0.4，极化体内极化颗粒较均匀， <0.4，极化体内极化颗粒较不均匀。
据此，可按结构区分极化体。
频谱参数的数值变化规律（3）
1.s/1（视时间常数与真时间常数之
比）随极化体深度增大衰减较慢；
2.不同岩矿石之间 的差别较大。 故利用s找深部矿较有利。
频谱参数的数值变化规律（4）
可利用分离出的EM频谱计算
• 为加大探测深度，增大电极距 导致强烈 电磁耦合干扰。
• 为解决激电法两大问题 1. 电磁耦合； 2. 激电异常区分 发展了一种新的激电法 频谱激电法
频谱激电法SIP的基本原理 I M
什么是频谱激电法SIP?
A
U
电极装置：与常规电阻率法相同
B
N
供电电流：超低频交流电（f = 10-2 - n 102 Hz )
观测内容：交变供电电流强度 I%
MN极间交变电位差 U%(i )
计算参数：
复电阻率频谱
s
(i)
K
U~(i)
I~
As () s ()
角频率＝2f
频谱激电法SIP
用常规电阻率法的电极装置作观测 工作在超低频段上（f = 10-2 - n 102 Hz ) 观测视复电阻率频谱
s(i)KI~ U ~ Ass(( ))
型的参数，称为“频谱的反演”。
实测振幅频谱曲线 实测相位频谱曲线
第二个Cole-Cole模型 第一个Cole-Cole模型
• 用两个Cole-Cole模型拟和实测视复电阻率频谱的实例
通过反演视复电阻率频谱， 可获得激电视谱参数：
零频视电阻率s0 激电视充电率ms，激电极化率s 视时间常数s 视频率相关系数cs
可为识别异常提供补充信息
研究分离出的电磁效应可 获得两个新参数：
①剩余电磁效应（REM）参数
m/m0
②电磁视电阻率 更灵敏地反应地下导电性异常
由此可见，反演每 一条复电阻率频谱 可获得六个参数： 四个导电,激电参数
两个电磁参数。
SIP的工作方法
SIP通常采用多极距的 偶极偶极装置。 以偶极距为点距， 沿测线作剖面观测。
关系数。
同时存在IP和EM效应时的频谱曲线
• 用两个Cole-Cole模型拟和实测视复电阻率频谱的实例
实测振幅频谱曲线 实测相位频谱曲线
第二个Cole-Cole模型 第一个Cole-Cole模型
频谱参数的数值变化规律（1）
实测振幅 频谱曲线
实测相位 频谱曲线
第二个ColeCole模型
第一个ColeCole模型
SIP开创之作，首次提出用Cole-Cole 模型描述激电和电磁效应频谱；
获Geophysics 1978年度最佳论文； Pelton,W.H加盟凤凰公司。
SIP(CR)的发展历史2
2. Zonge K.L., Hughes L.J. and Carlson N.R., 1981, Hydrocarbon exploration using IP, apparent resistivity and electromagnetic scattering: Presented at the 51st Ann. Internat. Mtg., SEG.
• 剩余电磁效应（REM）参数m/m0 • 电磁视电阻率 它们比常规视电阻率s更灵敏地反应地
下导电性异常。
实测复电阻率频谱的反演
在野外实测到一个复电阻率频谱后， 用两个两个Cole-Cole模型之和:
a(i)去拟a0合{1实m测1[1频1谱(i，1 1)获c1 ]得m最2[1佳1拟(i合12)模c2 ]}
小C
观测结果用六个参数的拟 断面图表示，反映地电构 造沿剖面和随深度的变化
SIP法在空间域和频率域 的高密度测量，使之具有 较常规方法丰富得多的信 息量
SIP(CR)的发展历史1
1. Pelton,W.H, Ward.S.H, Hallof,P.G. et al, 1978, Mineral discrimination and remval of inductive coupling with multifrequency IP: Geophysics, 43, 588-609.
同时存在IP和EM效应时
SIP法实测的视复电阻率频谱a(i)
可表示为两个Cole-Cole模型之和：
a(i)a0{1m1[11(i11)c1]m2[11(i12)c2 ]}
式中，a0频率为零时（包含IP效应）的视电阻率； m1, 1和c1分别为IP效应的充电率，时间常数和频率相关
系数；
m2, 2和c2分别为EM效应的充电率，时间常数和频率相
热烈祝贺
重庆地质仪器厂第十一届技术培训班
胜利召开 ！
中国地质大学 电法科研组 罗延钟
yluo@
深部找矿的新方法 频谱激电法SIP
我国激电法发展历史
• 时间域激电法试验研究结论“有矿就有异常” 因而成为金属矿勘查的最重要方法之一。
• 激电法的主要问题是： 1. 存在大量非矿异常； 2. 探测深度有限。