时间域激发极化法技术规定(DOC 42页)
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
时间域激发极化法技术规定(DOC 22页)
（1993年5月18日发布，1994年1月1日实施）目录1 主题内容与适用范围 (1)2 引用标准 (1)3 技术符号 (1)4 总则 (2)5 技术设计 (2)6 仪器设备 (7)7 野外工作和技术保安 (10)8 野外观测质量的检查与评价 (13)9 观测结果的整理和图示 (14)附录A 极化率的测定与质量检查 (17)附录B 时间域激发极化法野外记录本格式 (20)附加说明： (21)1 主题内容与适用范围本标准规定了对时间域激发极化法工作的基本要求和技术规则。
本标准适用于地质矿产勘查及水文工程地质勘察中的时间域激发极化法工作。
探测石油及天然气中的激发极化法工作亦应参照使用。
2 引用标准DZ/T0069 地球物理勘查图图式图例及用色标准3 技术符号4 总 则4.1 时间域激发极化法是以岩（矿）石、水的激发极化效应的差异为物性前题，用人工地下直流电流激发，以某种极距的装置形式，研究地下横、纵向激发极化效应的变化，以查明矿产资源和有关地质问题的方法。
4.2 非矿化岩石的极化率很小（1%～2%，少数3%～4%）而矿化岩石和矿石的极化率，随电子导电矿物含量的增多（或结构）而变大，可达n%～n ·10%。
二次场的衰减特征与极化体的成分（包括含量）、结构相关。
4.3 激发极化法作为探矿手段，具有如下特点，a. 可以发现和研究浸染型矿体。
当矿体的顶部或周围有矿化（或其他导电矿物矿化）的浸染晕存在时，可以发现规模较小或埋藏较深的矿体，b. 观测结果受地形和其他因素（浮土加厚、找金属矿时含水断裂带的存在等）的影响较小； 已常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其他分散的金属矿化，同样可产生激电异常。
4.4 激发极化法目前主要用于普查硫化矿床、某些氧化物矿床、地下水、检查其他物化探异常，有时还用于探测石油天然气。
某些有色金属、贵金属、稀有元素常与黄铁矿化或其他矿化共存，因而可借以圈定有用矿产的矿化带。
4.5 发极化法宜在下述地质条件的地区布置工作，a. 地质条件比较简单、勘查对象与围岩和其他地质体之间具有较明显的极化效应差异的地区：b. 地质条件比较复杂，但用综合物化探方法、地质方法能够大致区分异常的性质或能减少异常多解性的地区。
第三章 激发极化法
3.1
激发极化效应及其成因
虽然早在电法勘探发展的初期激发极化现象就已经被人们所发现， 但是将它成功地用于
找矿或解决某些水文地质问题却是近几十年的事。 直到目前为止， 对激发极化法的物理—化 学机制还缺乏明确、统一的认识。下面我们以某些为人们所公认的假说为基础，分别就电子 导体和离子导体的激发极化机理作一概略介绍。 1．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，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。 在电场作用下， 当电流通过电子导体与围岩溶液的界面时， 导体内部的电荷将重新分布 ， 自由电子逆电场方向移向电流流入端，使其等效于电解电池的“阴极”；在电流流出端则呈 现出相对增多的正电荷，使其等效于电解电池的“阳极”。与此同时，围岩中的带电离子也 将在电场作用下产生相对运动，并分别在“阴极”及“阳极”附近形成正离子和负离子的堆 积，从而使双电层发生了变化，见图 2.3.1。在电流的作用下，导体的“阴
U 2
（4）激发比 ( J )
5.25 0.25
U 2 (t ) dt
5
由视极化率与衰减度组合的一个综合参数 J 称为激发比。 该参数在激电找水工作中也得 到广泛应用。其表达式为
U 2 （2.3-5） 100% U 1 由于 U 1 U 2 ，故式中 U 用 U 1 代替。在含水层上，一般 s 和 D 均为高值反映，取二 者乘积，可使异常放大，反映更为明显。 J s D
激发极化法方法技术作业指导书样本
激发极化法方法技术作业指导书XX省地质调查院二〇〇七年七月十日1. 主题内容与适用范围本指导书依据DZ/T0070—93《时间域激发极化法技术规定》对时间域激发极化法工作的基本要求和技术规则予以细化及指导。
本指导书适用于地质矿产勘查及水文工程地质勘察中的时间域激发极化法工作。
2. 激发极化法探矿特点2.1 能够发现和研究浸染状( 体极化) 或块状( 面＋体极化) 矿体, 当矿体的顶部或周围有矿化( 或其它导电矿物矿化) 的浸染存在时, 能够发现规模较小或埋藏较深的矿体;2.2 作为勘查方法, 激发极化法不但用于普查硫化矿床, 某些氧化物矿床、 地下水、 检查其它物化探异常, 而且当有色金属、 贵金属、 稀有元素矿产与黄铁( 黄铜) 矿化或其它矿化共存时, 可借以间接发现和圈定有用矿体或矿化带。
2.3 常见的黄铁( 黄铜) 矿化、 石墨化、 炭质、 磁铁矿化或其它分散的金属矿化同样能够产生激电异常, 要注意区分矿( 化) 异常与干扰异常。
2.4 纯地形不产生激电异常, 观测结果受地形和其它因素( 浮土加厚、 找金属矿时含水断裂带的存在) 的影响较小。
3. 激发极化法技术设计 3.1 装置、 工作方式和时间制式 3.1.1 常见六种装置。
3.1.1.1 中间梯度装置( 常见于普查)a. AB 极距由测深极距选择, 以对探测对象获得最大而稳定Ms 极大值时为准。
在电源功率允许条件下, AB 极距尽量大一些。
MN 极距≥(501～301) AB; b. 观测( 方式) 可用全域测量;c. 当测线长度大于AB 极距时, 需移动AB 极距完成整条测线观测时, 相邻测段应有3个以上重复观测点;d. 一线供电多线观测时, 旁测线与主测线的最大距离应视讯号强弱而定, 一般控制在AB 距的1/3～1/5范围内。
3.1.1.2 联合剖面装置( 常见于详查和勘探)a. AO ≥3H( H 为探测对象顶部埋深—一般根据地质情况或其它物探结果推定。
物探设计激电中梯及激电测深
第三节物探工作一、工作容和工作量1、测地工作包括控制网测量、基点放样、基线布设、测线和测点布置以及高程测量。
2、激电中梯扫面扫面面积：3.5km2，工作比例尺：1：0000，测网密度：100米×20米。
基线方向：正东，测线方向：正北。
测线测点布置见图：3、大功率激电测深在激电中梯扫面异常部位布置6-8条激电测深剖面，每条剖面长度300-600米，以剖面连线覆盖异常，端点向异常两侧延伸至背景区为宜。
点距20米，异常部位加密至10米点距。
4、物性参数采集采用标本测定法和露头小四极测定法。
尽可能收集岩芯标本或在可以采集到规则标本的露头点采集合格标本回实验室测定物性参数，在无法采集标本的露头点采用小四极获取物性参数。
尽量保证异常部位的每种岩性所采物性参数不少于30组。
二、技术依据参照中国地质调查局的有关地质工作质量管理的技术标准和要求，本次激电测深野外施工执行以下标准：1."地质调查GPS测量规程"(DZ／T2002)。
2."电阻率测深法技术规程"(DZ/T 0072 - 1993)；3."时间域激发极化法技术规定"(DZ/T 0070 - 1993)；4."物化探工程测量规"(DZ/T 0153 - 95)；三、仪器设备1、测地工作仪器设备包括中海达V60 GNSS RTK系统一套， GARMIN 60CS* 手持GPS六套、100 米测绳和 50 米皮尺各两根。
其中，中海达V60 GNSS RTK系统主要用于控制测量、基点放样、基线布设和测线端点布设。
其性能参数如下：A、信号跟踪系统核：v60采用国际一流的天宝PCC品牌多星多系统核BDS：B1、B2GPS：L1C/A、L2E、L2C、L5GLONASS：L1C/A、L1P、L2C/A〔仅限于GLONASSM〕和L2PGALILEO：升级预留SBAS：WAAS,MSAS,ENGOS通道数：220模块技术：天宝Ma*wellTM高级自定义测量GNSS技术，极低噪声的GNSS 载波相位测量，1赫兹带宽的精度〈1mm，成熟的天宝低仰角跟踪技术B、精度和可靠性RTK定位精度：平面：±(8＋1×10-6D)mm高程：±(20＋1×10-6D)mm静态、快速静态精度：平面：±(2.5＋1×10-6D)mm高程：±(5＋1×10-6D)mm初始化时间：典型10秒初始化可靠性：>99.9%C、数据管理数据存储：存：1G固态存，8G可插式储存卡。
激发极化法
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。
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
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
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时间域激发极化法技术规定
1主题内容与使用范围
本标准规定了对时间域激发极化法工作的基本要求和技术规则。
本标准适用于地质矿产勘查及水文工程地质勘察中的时间域激发极化法工作。
探测石油及天然气中的激发极化法工作亦应参照使用。
2引用标准
DZ/T 0069 地球物理勘查图图式图例及用色标准
3技术符号
技术符号见表1
表1 技术符号
4总则
时间域激发极化法是以岩（矿）石、水的激发极化效应的差异为物性前题，用人工地下直流电流激发，以某种极距的装置形式，研究地下横、纵向激发极化效应的变化。
以查明矿产资源和有关地质问题的方法。
非矿化岩石的极化率很小（1%～2%，少数3%～4%），而矿化岩石和矿石的极化率随电子导电矿物含量的增多（或结构）而变大，可达ｎ%～ｎ·10%。
二次场的衰减特征与极化体的成分（包括含量）、结构相关。
激发极化法作为探矿手段具有如下特点；
ａ.可以发现和研究浸染型矿体。
当矿体的顶部或周围有矿化（或其他导电矿物矿化）的浸染晕存在时。
可以发现规模较小或埋藏较深的矿体；
ｂ.观测结果受地形和其他因素（浮土加厚、找金属矿时含水断裂带的存在等）的影响较小；
ｃ.常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其他分散的金属矿化，同样可产生激电异常。
4.4 激发极化法目前主要用于普查硫铁矿床、某些有色金属、贵金属、稀有
元素常与黄铁矿化或其他矿化共存，因而可借以圈定有用矿产的矿化带。
4.5激发极化法宜在下述地质条件的地区布置工作：
ａ.地质条件比较简单、勘查对象与围岩和其他地质体之间具有较明显的极化效应差异的地区；
ｂ.地质条件比较复杂，但用综合物化探方法、地质方法能够大致区分异常的性质或能减少异常多解性的地区。
4.6激发极化法不宜在下述地区布置工作：
ａ.地形切割剧烈、河网发育的地区；
ｂ.覆盖层厚度大、电阻率又低（形成低电阻屏蔽干扰），无法保证观测可靠信号的地区；
ｃ.无法避免或无法消除工业游散电流干扰的地区。
5 技术设计
5.1装置与工作方式和时间制式
5.1.1 装置
为取得预期的地质效果，应根据测区的地质条件和勘查任务，适当地选择装置类型。
常用的装置有六种。
5.1.1.1中间梯度装置
本装置敷设一次供电电极（A、B），可在一个较大的范围内观测，且异常形态简单易于解释常用于普查。
设计时要注意下述要求：
ａ.AB距应通过测深试验选择。
如果电源功率允许，且AB距增大时异常并不明显减小，在观测仪器检测能力允许的条件下，AB距可尽量的大一些。
MN距应适合关系式：MN≥（1/50～1/30）AB。
用横向中间梯度装置确定矿体走向长度时，允许采用比纵向中间梯度装置有较大的MN极距；
ｂ.观测范围限于装置的中部。
这个范围不应大于AB 距的三分之二； ｃ.当测线长度大于三分之二AB 距，需移动AB 极完成整条测线的观测时，在相邻观测段间应有2～3个重复观测点；
ｄ.一线供电多线观测时，旁剖面与主剖面间的最大距离，应不超过AB 距的五分之一。
5.1.1.2 联合剖面装置
本装置勘探深度较大，在一个测点可获得两种参数的四个值。
因生产效率低多用于详查和勘探阶段。
比较适用于研究相对围岩为低电阻率、陡产状的地质体。
电极距选择应注意下述要求：
ａ.AO ≥3H （H —拟探测地质体顶部埋深）；
ｂ.电阻率联剖表明，对良导电的陡立薄矿脉最佳电极距AO=()d L +2
1
， 式中：L ——矿脉走向长度；ｄ——矿脉延深长度。
ｃ.MN=（1/5～1/3）AO ；
ｄ.“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或等于AO 的5倍。
当斜交测线方向布设无穷远极时，它与最近测线的距离应超过10倍AO 。
5.1.1.3 轴向偶极-偶极装置
本装置适用于小比例尺短导线工作方式的普查工作。
它比中间梯度装置具有较高的横向分辨率。
偶极测深用于研究极化效应的垂向变化，以识别异常源的空间分布形态。
解释较复杂。
设计时应注意：
ａ.剖面极距（OO ′）的选择，同5.1.1.2联合剖面装置（O ，O ′分别是AB 、MN 的中点）；
ｂ. OO′的中点为记录点；
ｃ.偶极测深，对AB=MN=ａ，OO′=（N+1）ａ。
隔离系数N=1、2…。
一般取ａ=（1/6～1/4）OO′。
拟断面图的标点数位于OO′中垂线上，下取OO′/2处。
5.1.1.4对称四极测深装置
本装置用于研究地层电性的垂向变化，可大致解决地质断面和极化体空间分布问题。
因生产效率低，通常在重点异常区布置测深点，测深剖面或面积性测深。
设计时应注意：
ａ. 最小AB距应使测深曲线的前段有渐进线。
最小AB/2为1.5ｍ或3ｍ。
如果知识为了求出极化体顶端埋藏深度，可不测出后支渐进线；
ｂ. 电极排列方向应视任务而定。
如研究极化体的产状，应垂直于极化体的走向布极；当极化体为低阻且沿走向有一定长度时，为了取得明显的异常和确定极化体的走向长度，则应顺极化体走向布极。
面积性测深，各点的布极方向基本相同，为研究极化体的方向性时，可做十字测深；
ｃ. 测深受地形影响较大。
因此当极化体上方地形起伏较大时，电极排列方向应尽可能的与地形等高线方向一致。
在敷设小极距时，如电极附近存在突变地形，应设法避开或在记录本中加注；
ｄ.两相邻AB距的确定。
在模数6.25cm的对数纸上，取0.8～1.2cm，使其大致均匀分布。
不等比装置的MN极距与相应AB距的比，一般保持在1/3～1/30的范围。
等比装置的MN距与AB距的比宜为1/3～1/10。
5.1.1.5 近场源装置
本装置以测量供电电极邻近的二次场电位差为特点。
在供小电流条件
下，便可有较大的观测信号强度，所以它具有轻便、经济的优点。
适合在交通不便的山区使用或用以快速检查化探异常。
设计时应注意：
ａ. 选择MN距时，除考虑地质任务外，还应注意工区的噪声水平。
干扰大时，MN距应小些；
ｂ. 布置“无穷远”极时，以使B极不在M极和N 极处产生一次和二次电位为原则。
其具体位置和远近，可依具体条件灵活选择。
5.1.1.6 地下供电装置
本装置用于圈定矿体和解决矿体间的连接问题。
当充电点靠近极化体时，属非金属极化，测得的异常比其他装置的异常要复杂一些，因此在地电条件比较简单时，方采用此种装置。
设计时应注意：
ａ. 充电点应选择在极化体下盘，以极化体中心或下端相应部位最佳；
ｂ. 在充电点投影上方，采用充电梯度装置时，为避免视极化率出现大正大负现象，可改变MN方位测量；
ｃ. 每一个观测点上测量电极的排列方向，原则上应与该点总电场向量方向（R）一致。
施工时，取测量电极与充电点在地面投影点上的连线方向排列。
为避免每个测点均需改变测量电极排列方向，通常在每个测点上，沿剖面方向（X）和垂直剖面方向（Y）作两次测量，计算出总场向量。
也可综合使用上述两种方法。
通常在从充电点到测线所引垂线的两侧进行X和Y两个方向的观测。
距两侧较远地段（此距离视充电点埋深而定），可只进行X方向的观测；
ｄ.“无穷远”极与充电点间的距离，应不小于工区对角线长度的5倍。