罗延钟——时间域激电法和频谱激电法

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1、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I测测量电极M,N之间的电位M差ΔU；然后计算视电阻率AUUBKsNI时间域激电法TDIP（2）•按欧姆定律，ΔU与I成正比；当I保持稳定时，ΔU不随时间变化。•实际上，观测到ΔU随时间变化：ΔU这是时间域激ΔU(t)ΔU(T)电效应现象，是

2、岩矿石电化ΔU1=ΔU(0)学极化的结果ΔU2(t)ΔU2(0)t0T,0时间域激电法TDIP（3）ΔUΔU(t)ΔU(T)ΔU1=ΔU(0)ΔU2(t)ΔU2(0)t0T,0观测供电时间T和断电后t时刻的电位差ΔU(T)和ΔU(t)，计算其比值－－视极化率：2Ut()2(,)Tt100%sUT()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.

3、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SIP（复电阻率法CR）的基本原理IM什么是SIP(复电阻率法CR)?AUB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-n102Hz)观测内容：交变供电电流强度IMN极间交变电位差Ui()UA()计算参数：(i)KssI()复电阻率频谱s角频率＝2

4、f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-n102Hz)观测视复电阻率频谱~()UAs()siK~()Is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：1(i){1m[1]}0c1(i)1{1m[1]}c1m1(i)—零频电阻率（包含IP），0—电阻率（不包含IP），m—充电率（极化率）—时间常数（单位s），

5、c—频率相关系数。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是决定频谱变化陡度的形状参数频谱曲线随时间常数的变化1--τ＝200s2--τ＝20s3--τ＝2s4--τ＝0.2s时间常数是决定频谱变化频段的位置参数同时存在IP和EM效应时SIP法实测的视复电阻率频谱(i)a可表示为两个Cole-Cole模型之和：(i){1m[11]m[11]}aa011(i)c12

6、1(i)c212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，时间常数和频率相关系数。•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）C=0.1-0.6,C=0.9-1.0；12>>。12据此，可区分和分离IP和EM。实测振幅频谱曲线实测相位频谱曲线第二个

7、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频谱参数的数值变化规律（2）>100s,极化体为高含量石墨或石墨化岩石，1>10s,极化体为高含量致密硫化物或石墨化岩石>1s，极化体为密集浸染状金属矿化或石墨化>0.1s，极化体为稀疏浸染状金属矿化或石墨化<0.1s，极化体为离子极化体；C>0.4，极化体内极化颗粒较均匀，1<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./s1（视时间常

8、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•剩余电磁效应（REM）参数/0mm•电磁视电阻率它们比常规视电阻率更灵敏地反应地s下导电性异常。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电磁效应可获得两个新参数：①剩余电磁效应（REM）参数/0mm