电法-激电法.

矿产综合勘查技术——激电法谭俊Anyquestion,[e-mail]:272813431激发极化法激发极化法，简称激电法，是以地下岩、矿石在人工电场作用下发生的物理和电化学效应（激发极化效应）差异为基础的一种电法勘探方法。（1）直流电——直流（时间域）激发极化法（2）低频交流电——交流（频率域）激发极化法激发极化法是金属矿床预测及找矿勘探中的最常用的地球物理方法，激发极化法利用岩石和矿石的激发极化特性来探测隐伏金属矿床。在寻找硫化物金属矿床特别是浸染状硫化物金属矿床工作中，激发极化法是最有效的物探方法，在实践中已经取得了显著的地质效果。1基本原理2应用条件3适用范围4具体操作5应用案例1基本原理（1）激发极化效应的成因致密块状的电子导体－面极化浸染状的电子导体－体极化（虽然矿体和围岩电阻率差异可能小，但浸染状矿体仍可以产生明显的激发极化效应）离子导体－“薄膜极化”假说向地下供入稳定电流时，可观测到电位差随着时间变化，在一段时间(一般约几分钟)后趋于某一稳定的饱和值；断开供电电流后，电位差在最初一瞬间很快下降后，便随时间增加缓慢下降，在一段时间后(约几分钟)衰减为零。在充电和放电过程中，这种随时间缓慢变化的附加电场现象是由于电化学作用引起的，称为激发极化效应(简称激电效应)。（2)直流激电法＝时间域激电法%100)()(),(2TVtVtT在直流激发极化法中，用极化率η来表示岩、矿石的激发极化特性，即一次场二次场（3)交流激电法＝频率域激电法向地下供入超低频（一般为n×10-1－nHZ）交流电时，若保持电流强度不变，观测电极M、N间的交流点位差（振幅值△Vf）将随频率的增加而减少，称频率分散性或幅频特性。△Vf＝△Vf1+△Vf2(二次场）。用频散率P来表示，即%100221fffVVVP（4)视极化率ηs和视频散率Ps%100-%1002212fffssVVVPVV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。岩、矿石充、放电速度与其结构和物质成分有关。一般来讲，体极化的浸染状岩、矿石比面极化的致密状岩、矿石充、放电速度快。而体极化的岩、矿石中所含电子导电矿物减少时，其充、放电速度越快。电子导电矿物的含量越高，极化率越大；导电矿物的颗粒越小，极化率越大；致密程度越高，极化率越大；沿导电矿物延伸方向，或片理、层理，细脉方向的极化率大于垂直方向的极化率。此外，还与岩矿石的湿度，黏土矿物的含量、孔隙水矿化等因素有关。由于不同的岩石矿石的衰减速度不同，因此在断电后同一时间测出的二次场电位差也不相同。一些金属矿物二次场衰减慢，非金属矿物二次场的衰减快。利用这一特性，即可以区分不同的岩石矿石。（5)影响视极化率ηs和视频散率Ps的因素常见岩石的极化率一般为1％～2％左右，个别可达4％～5％；多金属硫化矿物因含有电子导体极化率一般比较高，可达10％～50％，但金属氧化矿的极化率一般比较低；含炭岩层和石墨的极化率一般比较高，也可达10％～50％。（6)几种规则形体的激电异常装置类型与电阻率法相同。直流激电法常用联合剖面、中间梯度和电测深装置；交流激电法常用中间梯度和偶极装置。中间梯度装置的激电异常1）球状极化体的激电异常良导高极化球体上的E2x，ηs，Ps曲线图下部实线为一次场电流线，虚线为二次场电流线ρsηsE2xxx2xx2JJEEsηs曲线和E2x曲线形态相似；特征点位置也基本相同。在球体上方，由于二次场与一次场方向相同。故ηs为正值；球心正上方二次场最强，故ηs出现最大值；在球体两侧，二次场与一次场方向相反，故ηs为负值；当测点离球体很远时，二次场趋于零，故ηs也趋于零。A高级化良导球体B高极化高阻球体a视极化率曲线与视电阻率曲线形态相似b流经高阻体的电流密度较小，极化作用也较弱实际工作中，可利用主剖面的ηs曲线按下式估算球体中心深度：h0=1.3qh0=2m式中q为曲线半极值点间距离，m为过拐点切线的弦切距2）脉状极化体的激电异常①直立椭球体主剖面上的视极化率异常A高极化良导脉体当其走向与激发场方向一致时（b），极化体对其附近与其平行的极化电流有强烈的吸引作用，使电流更多的从极化体内部通过，从而使激发极化效应增强。此外，极化体强烈吸引其附件电流的结果，将使极化体上方地面附近的一次场电流密度大为减小，从而使这里的总场也相应减弱。垂直－吸引不那么强与激化场一致与激化场垂直与良导体相反。当极化体垂直激发场，虽然对激发电流有排斥作用，但仍有一定数量的电流通过，使极化体产生激电效应。但二者平行时，绝大多数电流绕过高阻极化体，极化较弱。主横剖面极化率比主纵剖面更大些。B高极化高阻脉体当脉状体走向与均匀场垂直时，利用主横剖面上的ηs曲线按下式估算球体中心深度：h0=0.5qh0=0.6m式中q为曲线半极值点间距离，m为过拐点切线的弦切距②倾斜脉状体主剖面上的视极化率异常高极化良导于矿体倾向一侧变化较缓，另一侧较陡并出现极小值。极大值向倾斜方向位移高极化高阻于矿体倾向一侧变化较陡，并出现极小值。另一侧较缓，极大值位移不明显1:电阻率倾向判断2:视极化率高低判断3:视极化率判断倾向4:视极化率极小、大值位置极限状况考虑问题低阻-二次场电流线顺矿体高阻-垂矿体下降缓慢高极化良导实质：当均匀场中存在与电场方向斜交时A高极化良导－流过矿体的电流尽量沿着长轴方向的趋势，长短轴比越大越明显B高极化高阻－流过矿体的电流尽量沿着短轴方向的趋势，长短轴比越大越明显因此：在对资料解译时，必须考虑矿体和围岩的电阻率比值③脉状极化体激电异常的平面分布特征垂直斜交矿体中点矿体端点－相当左倾脉利用视极化率平剖图判断矿体走向时，需引起注意矿体端点－相当右倾脉影响联合剖面装置的激电异常1）球形极化体图曲线与高阻球体上的ρs联合剖面曲线形状相似：球心上方对应着ηs值较高的反交点，交点两侧ηAs和ηBs曲线呈镜象对称。且这些特征与球体电阻率大小无关.异常强度也变化AO与球心深度相当供电极距大于球心深度2-3倍次极大值A0供电极距相当大（5h0)1:注意极化方向2:注意极化强度2）脉状极化体的激电异常直立铜板上的激电联合剖面曲线它和球体上方联合剖面激电曲线特征相似，在脉的顶部上方出现反交点，交点两侧PAs和PBs曲线呈镜像对称异常随供电极距的变化规律与极化球体的类似高极化高阻脉也类似，只是强度不一样①直立板状体上的极化异常②倾斜板状体上的极化异常倾斜脉状极化体上的激电联合剖面曲线（a-良导脉体，b-高阻脉体）方法一方法二倾向一侧面积大优选反交点向倾向位移极限状况考虑问题低阻-二次场电流线顺矿体高阻-垂矿体高极化良导体高极化高阻体（7)激电测深单对数坐标2应用条件合适的地质条件：1)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2)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不适宜的地理景观条件：1)地形切割剧烈、河网发育的地区2)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3）无法避免或无法消除工业游散电流干扰的地区3适用范围激发极化法目前主要用于勘查各种金属硫化矿床、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。优点1)不仅可以发现致密状金属矿体，还可以发现和研究其它电法难以发现的浸染型矿体。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，2)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（当地形起伏时，仅使异常形态和规模发生变化，但异常不会消失）；缺点：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具体操作（1）装置形式(不仅仅是中梯法!!)中间梯度装置－常用于普查AAB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。联合剖面－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。AAO≥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=1/2(L+D)(L—矿脉走向长度；D-矿脉延深长度)。CMN=(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。（2）时间制式时间域激发极化法供电方式有单向长脉宽和双向短脉宽两种。在普查和大部分详查区应采用双向短脉宽供电方式。研究异常或解决某些特定的问题时，也可采用长脉宽供电方式。一般供电时间5秒，周期20秒，断电延时200ms（具体情况具体设置）（3）工作精度无位差（无点位误差），是U、I的观测误差和其他误差的叠加有位差（有点位误差）是装置误差和无位误差的叠加（4）测地精度（5）测线布置及测网精度A测线应尽量垂直于极化体的走向、地质构造方向或垂直于其他物化探异常的长轴方向。极化体走向有变化时，测线应垂直于其平均走向。极化体走向变化较大时，应分别布置垂直于走向的测线，进行面积性的工作。B测线应尽可能的与已有勘探线或地质剖面重合。通过对比，可提高异常解释水平和成果的有效性。样品测定数量应视需要而定，应系统测定的岩（矿）石，每一类应不少于30块（6）电性参数（6）数据记录及野外草图中等硬度的铅笔观测结果应在野外绘制草图，并应注明剖面号和测深点号、电极排列方向、各组MN值、观测日期、操作者和记录者的姓名（7）野外观测质量检查应占总工作量的3-5%。当不能对质量作出肯定的评价时，应增加检查工作量，但增至总工作量的20%，而质量仍不符合要求时，则相范围内的原始观测资料应作废品处理（8）提交图件①实际材料图；②视激化率等值线平面图；③视激化率、视电阻率综合剖面图。5应用案例案例1图(a)中分布有ρs的四个高阻异常，规模不等，但走向大多呈EW，只是2号ρs异常因沿山脊分布，其走向从EW转向NE。显然，板岩地层中出现这种明显的高阻异常，表明ρs高阻异常所在部位存在高阻的石英脉。除了1、3号ρs异常呈条带状分布外，2、4号ρs异常分布范围较宽,且2号ρs异常的中心为低阻、两侧呈条带状的高阻，说明1、3号ρs异常反映的是单一石英脉，而2、4号ρs异常则反映出异常分布范围内有多条石英脉或较宽的硅化破碎带存在。北测区ρs(a)，Fs(b)等值线平面图判断倾向?中梯法案例2A判断矿体电阻率和极化率性质?B判断矿体倾向?C优先设计那个钻孔?中梯法案例3天堂Ⅰ号铅锌矿体，地表见一连串老硐。矿体呈近连续透镜状，规模不一，深部有一个平硐（PD1）控制。矿体分布于断层破碎带上盘，其产状为80/NW∠70。该矿体金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿，少量黄铁矿。金属矿物多呈细脉浸染状，少量团块状或星点状。细脉浸染状分布较均匀，而团块状则分布不均。Ⅱ、Ⅲ号锰矿体，地表由一系列老采硐组成，矿体较为连续，规模较大。矿体呈不规则扁豆状、似脉状。主要矿物有硬锰矿、软锰矿、赤铁矿、方铅矿、闪锌矿。垂直分带，一般在950米以上均为锰矿体，无铅锌矿化，在850米左右则开始见有铅锌矿化，而在700米以下则多为铅锌矿化，锰矿化较弱。从矿石类型判断视电阻率和极化率可能情况?PbZnCu、AgW、MoSn