[理学]频率域激电法.ppt

激电的发展状况 频率域激电法的基本概念 柯尔-柯尔模型的频率域表达式及各分量表达式 柯尔-柯尔模型的时间域表达式 小结 今后计划安排 参考文献 激电的发展状况 1 国外激电的发展 法国科学家C.施伦姆贝格对发展电阻率法和自然电位法作了许多工作，IP现象的发现也应归功于他。他把这种现象命名为“Polarisation Provoquée”(激发极化)，简称PP。1920年在金属硫化物矿床上首次进行了时间域测量。奇怪的是施伦姆贝格关于激发极化的一些著作竟无人过问达15年之久，而且也没有人想在实践中加以应用。必须承认，它本人也并不打算利用自己的发现。在当时的技术条件下，要精确地检测出微弱的IP信号确实困难。加之施伦姆贝格又发现没有矿体存在时也有或强或弱的IP现象出现。 直到1932年和1934年，美国人韦德和马勒才进行了实验，他们隐约觉得有可能提出一种基于电化学效应的勘探方法。另外在美国，波塔彭科-彼得森公司1940年提出一种基于含油和不含油地层的选择性极化效应的油矿勘探方法，但是这些实验都没有取得令人满意的效果。 三十年代末期，苏联在油田测井中引入了IP法，用以确定地层的渗透率。1941年达赫诺夫提出了用这种方法勘探硫化矿的可能性。 四十年代末期，差不多在施伦姆贝格发现激发极化之后三十年，经过认真的，系统的研究，最后才使得IP法同时在美国和苏联的勘探工作中得到了利用。1946年纽蒙特勘探公司与新泽西州的布坦射频实验室协作，着手研究IP现象。1947到1952年期间他们完成了很多野外实验工作。在1948到1954年期间，赛格尔导出了各种形状体（其中包括层状体、接触带和岩脉）时间域的IP响应公式。从1949年起维特对IP法进行了许多研究，包括电容耦合和电磁耦合效应，IP响应随粒度，形状和取向的变化，以及由时间域响应曲线向频率域响应曲线的转变。 1950年以前，所有的IP测量都是在时间域进行的。1950年根据实验室的测量结果，科列特和赛格尔提出了用不同频率的交流测量方式。维特大大地扩展了这种方法的可能性，并在当年进行了成功的实验 2 我国激电的发展 我国50~60年代基本上使用的是时间域（即“直流”）激电法，其观测仪器较易制造，而且由于通常是观测供电脉冲断开几百毫秒之后的二次场，受电磁耦合的干扰较小，故工作 方法和解释理论都比较简单。但这种方法的装备十分笨重，生产效率低、成本高。 为了克服这些缺点，我国从70年代初期开始引进频率域（即“交流”）激电法最初采用的是以观测交变电流场幅值为基础的交频激电法。这种方法至少要在两个频率上作观测，野外工作不便，观测效率也很低。于是，接着又研制了以观测地中交流电场（电位差）相对于交变供电电流之相位移为主要参数的相位激电仪，开展相位激电法。后一方法可以只在一个频率上作观测，这相对于变频法是一个进步。 频率域激电法的基本概念 1 激电效应 做电阻率法时，人们常常发现，在向地下供入稳定电流的情况下，仍可观测到测量电极间的电位差随时间而变化（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，测量电极间的电位差，在最初某一瞬间很快下降，随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（见图2.1）。这种在充电和放电过程中，出现随时间缓慢变化的附加电场的现象，在电法勘探中称为激发极化效应，简称激电效应。 面极化和体极化 在激电法的理论和实践中，为使问题简化，将岩、矿石的激发极化分为理想的两类。 第一类 是“面极化”，其特点是激发极化均发生在极化体与围岩溶液的界面上，如致密的金属矿或石墨矿属于此类 第二类是“体极化”，其特点是极化单元(指微小的金属矿物、石墨或岩石颗粒)呈体分布于整个极化体内，如浸染状金属矿石和矿化、石墨化岩石以及离子导电岩石均属这一类。 虽然每个小颗粒与围岩(胶结物)的接触面很小，但它们的接触面积的总和却是很可观的。 所以，尽管浸染状矿体与围岩的电阻率差异很小，仍然可以产生明显的激发极化效应，这就是激发极化法能够成功地寻找浸染状矿体的基本原因。 应该指出，面极化和体极化的差别只具有相对意义。 严格说来，所有激发极化都是面极化的，因为从微观来看，体极化中每一个极化单元的激发极化也都是发生在颗粒与其周围溶液的 界面上。 然而，实践中应用激电法又都是宏观地研究矿体、矿带或地层等大极化体的激电效应。 故在此讨论体极化体的激发极化特性。 3离子导体的激发极化成因  一般造岩矿物为固体电解质，属离子导体。 野外和室内观测资料表明，不含电子导体的一般岩石，也能产生明显的激电效应。 关于离子导体的激发极化机理，所提出的假说和争论均较电子导体的多，但大多认为岩石的激电效应与岩石颗粒和周围溶液界面上的双电层结构