频谱激电法SIP(复电阻率法CR)ppt

5. SIP法在我国的发展 我国从1983年开始引进SIP 法。 中国地质大学（ 中国地质大学（武汉） 武汉）和 地矿部第一物探大队进行 十多年研究和开发， 十多年研究和开发，达到 国际领先水平。 国际领先水平。
国际领先水平的标志之一
1. 发表了两部重要著作 发表了两部重要著作： ： • 频率域激电法原理， 频率域激电法原理， 地质出版社， 地质出版社，1988
数据处理
（1）数据转录： 数据转录：将野外观测数据录入计算机中， 将野外观测数据录入计算机中，组 成C文件——标定数据文件和E文件——实测数据 文件和M文件——标定文件。 标定文件。 （2 ） 底数校正： 底数校正 ： 用标定数据（ 用标定数据 （ M 文件） 文件 ） 对实测数 据（E文件） 文件）进行仪器和观测装置底数校正， 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。 文件中。 （3）去藕校正： 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， 模型拟和野外实测数据，确定代表激 电效应的视频谱参数： 电效应的视频谱参数：ρs0，ms，τs和cs。 （4）提取电磁效应参数： 提取电磁效应参数：REM参数ϕm / ϕm0和电磁 视电阻率ρω。
3．观测仪器和装备
V-8(加，凤凰） 凤凰）是目前的最佳仪器
绘制拟断面 图的记录点
V8系统 SIP法轴向偶极－ 法轴向偶极－偶极测深剖面布极图
I%
复电阻率频谱
ϕ (ω ) s
角 频 率 ω＝ 2π f
§1. 频谱激电法SIP（复电阻率法CR）
的基本原理
频谱激电法SIP
用常规电阻率法的电极装置 用常规电阻率法的电极装置作观测 电极装置作观测 工作在超低频段 工作在超低频段上 超低频段上（f = 10-2 - n 102 Hz ) 观测视复 观测视复电阻率频谱 电阻率频谱
零频视电阻率ρs0 激电视充电率ms，即激电极化率ηs 视时间常数τs 视频率相关系数cs
可为识别异常提供补充信息
3、研究电磁效应可获得两 个新参数： 个新参数：
①剩余电磁效应（ 剩余电磁效应（REM）参数
0 ϕm/ϕm
②电磁视电阻率ρω 可更灵敏地反应地下导电性异常
4、SIP通常采用多极距 通常采用多极距的 多极距的
频谱激电法SIP（复电阻率法CR）
罗延钟
中国地质大学（ 中国地质大学（武汉） 武汉）
§1. 频谱激电法SIP（复电阻率法CR） I 的基本原理 M 什么是SIP(复电阻率法CR)?
A
∆U
B
电极装置： 电极装置：与常规电阻率法相同 N 供电电流： 供电电流：超低频交流电 超低频交流电（f = 10-2 - n 102 Hz ) % (iω ) 观测内容： 观测内容：交变供电电流强度 交变供电电流强度 I % ∆ U (iω) MN极间 交变电位差 MN极间交变 极间交变电位差 A (ω ) ∆ U% s 计算参数： 计算参数： ρ s ( iω ) = K
• Theory and Application of SIP，SEG，1998
著作中系统地阐述了： 著作中系统地阐述了： • 电化学机理 • 正演问题 • 反演问题 • 实际应用
国际领先水平的标志之二
2. 研制了SIP法的数据处理和 解释软件系统SFIPXSFIPX-SW 国际上唯一的实用系统， 国际上唯一的实用系统，广 泛用于国内外SIP法生产和 科研实践（ 科研实践（国内已有近20 套）。
1、视复电阻率频谱 视复电阻率频谱
只存在激电效应 存在激电效应（ 激电效应（IP）时
电阻率是频率f或角频率ω =2π f的复变函数， 的复变函数， 复电阻率频谱ρ(iω)，满足Cole-Cole模型： 模型：
1 ]} ρ (iω ) = ρ 0{1 − m[1 − c 1 + (iωτ ) 1 ρ = {1 − m[1 − ]} c 1− m 1 + (iωτ )
偶极偶极装置， 偶极装置，以偶 极距为点距， 极距为点距，沿测线作 剖面观测。 剖面观测。
频谱激电法法野外观测示意图
观测结果用六个 观测结果用六个参数的 六个参数的拟断 参数的拟断 面图表示 面图表示， 表示，反映地电构造沿 反映地电构造沿 剖面和 剖面和随深度的变化 随深度的变化 SIP法在空间域 法在空间域和 空间域和频率域的 频率域的 高密度测量， 高密度测量，使之具有较常 规方法丰富得多的信息量
§ 2. SIP法工作程序
• • • • • • • 工作设计 野外工作 数据处理 图件绘制 推断解释 访问甲方 编写报告
SIP法的工作设计
• 确定测区、 确定测区、测网（ 测网（测线方向、 测线方向、测 线距和测点距）； 线距和测点距）； • 选择观测装置类型和极距； 选择观测装置类型和极距； • 规定野外观测技术； 规定野外观测技术； • 明确数据处理、 明确数据处理、成图和解释方法 • 安排各阶段工作完成时间和提交 工作成果报告时间。 工作成果报告时间。
生产效率： 生产效率：每天完成5-10个排列， 个排列，1-2公里剖面 生产成本： 生产成本：每公里剖面约0.50.5-1万元。 万元。
§3. SIP的野外工作方法和技术 1. 勘查任务和测区、 勘查任务和测区、测网选择 SIP法的低生产效率和高成本 决定了其主要应用领域： 决定了其主要应用领域： • 固体矿产评价激电异常； 固体矿产评价激电异常； • 评价已知圈闭的含油气性。 评价已知圈闭的含油气性。 工作方式以剖面性工作为主 工作方式以剖面性工作为主。 以剖面性工作为主。
频谱参数的数值变化规律（ 频谱参数的数值变化规律（4）
可利用分离出的EM频谱计算 • 剩余电磁效应（ 剩余电磁效应（REM）参数ϕm/ϕm0 • 电磁视电阻率ρω 它们比常规视电阻率ρs更灵敏地反应地 下导电性异常。 下导电性异常 。
2、通过反演视复电阻率频 谱，可获得激电视谱参数： 可获得激电视谱参数：
2．装置类型和电极距选择
• 为减小电磁耦合干扰， 为减小电磁耦合干扰，通常都选用 偶极－ 偶极－偶极装置AB-MN。 • 为详细探测地电断面， 为详细探测地电断面，大都采用多 大都采用多 个电极距作观测 个电极距作观测。 作观测。 • 一般选用AB＝MN＝测点距a；AB 也可选取为MN=a的数倍。 的数倍。 • n＝BM / a称为“隔离系数” ，可选n ＝Hmin / a，(Hmin / a)+1，……, 2Hmax / a。
野外工作
• 获得SIP法野外观测数据。 法野外观测数据。 • 野外工作（ 野外工作（最终体现在观测数据） 最终体现在观测数据） 的质量， 的质量，是获得好成果的基础。 是获得好成果的基础。 • 劣质、 劣质、甚至虚假的观测数据， 甚至虚假的观测数据，注定 会导致SIP工作的失败。 工作的失败。 • 所以， 所以，野外工作人员必须有高度的 敬业精神， 敬业精神，认真、 认真、负责地工作。 负责地工作。
SIP法实测的视电阻率是频率f或角频率ω =2π f的复变函 数ρa(iω)，并且可表示为两个 并且可表示为两个Cole-Cole模型之和 模型之和： 之和：
1 ρ a (iω ) = ρ a 0 {1 − m1[1 − 1+ (iωτ
1
)
c1
1 ] ± m2 [1 − 1+ ( iωτ
2
)
c2
]}
式中， 式中，ρa0频率为零时（ 频率为零时（包含IP效应） 效应）的视电阻率； 的视电阻率； m1, τ1和c1分别为IP效应的充电率 效应的充电率， 的充电率，时间常数和频率相关 系数； 系数 ； m2, τ2和c2分别为EM效应的充电率 效应的充电率， 的充电率，时间常数和频率相 关系数。
同时存在IP和EM效应时的频谱曲线
图件绘制 • 绘制频谱曲线图 • 绘制小频谱图 • 绘制拟断面图
推断解释
• 电性解释： 电性解释 ： 在拟断面图的基础上， 在拟断面图的基础上 ， 推断 地下电性体（ 地下电性体 （ 导电体和极化体） 导电体和极化体 ） 分布 — —绘制定性地电断面图。 绘制定性地电断面图。 • 定量解释 定量解释： ： 对视电阻率和视激电参数做 反演， 反演，获得地下 “真电阻率”和“真极化率” 分布——绘制“真参数”地电断面图。 地电断面图。 • 地质解释： 地质解释：根据（ 根据（A）岩矿石电性测量结 果 , （ B ） 已知的地质、 已知的地质 、 物化探资料， 物化探资料 ， 按 照 “ 从已知到未知 ” 的原则， 的原则 ， 确定所划分 出的电性体的地质含义 —— 绘制地质推 断断面图。 断断面图。
C1 >0.4，极化体内极化颗粒较均匀， 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。 极化体内极化颗粒较不均匀。
据此， 据此，可按结构区分极化体。 可按结构区分极化体。
频谱参数的数值变化规律（ 频谱参数的数值变化规律（3）
1.τs/τ1（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； 随极化体深度增大衰减较慢； 2.不同岩矿石之间τ 的差别较大。 的差别较大。 故利用τs找深部矿较有利。 找深部矿较有利。
~ ∆U ρ s ( iω ) = K ~ I
As (ω ) ϕ (ω ) s
频谱激电法产生的背景
• 上世纪50年代以来， 年代以来，激电法已成为金属矿勘 查的重要方法， 查的重要方法，主要优点是“有矿就有异常” • 常规激电法的主要问题是： 常规激电法的主要问题是： 1. 装置笨重； 装置笨重； 2. 存在大量非矿异常。 存在大量非矿异常。 • 为解决装置笨重问题， 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： 但又产生新问题：电磁耦合干扰。 电磁耦合干扰。 • 频谱激电法就是为解决 1. 电磁耦合； 电磁耦合； 2. 激电异常区分 两大问题而发展起来的新的激电法。 两大问题而发展起来的新的激电法。