时间域激发极化法技术规定

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/T0069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技术符号项号符号名称或意义1AB供电电极∣距∣2MN测量电极∣距∣3U电位差4ΔU总场电位差（21UUU）5ΔU1一次场电位差6ΔU2二次场电位差7tU2二次场衰减至t时的电位差8T供（充）电时间9t放电时间10二次场充电到饱和值的e11（≈67%）或从饱和值放电到e1（≈3%）所需的时间11tD采二次延时续表1项号符号名称或意义12t1二次场采样宽度13ΔU2改正用指针式仪器、单向长脉宽供电方式是非分明，使用的一种零点改正方法。ΔU2改正=2U-ΔU2均，11nm，ｎ=放电时间/供电时间14极化率%1002UU15视极化率%1002UUn16I供（充）电电流强度17K装置系数18电阻率19a视电阻率（a）IUK20St衰减时21M均方相对误差22ε均方误差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=dL21，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。5.1.2工作方式工作方式可分为短导线工作方式和长导线工作方式两种。为工作方便和有较高的生产效率，通常采用短导线工作方式（干扰大的地区改用外控）工作。5.1.3时间制式选择5.1.3.1脉宽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断脉宽供电方式。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。5.1.3.2延时ａ.一般情况下，二次场电位差与断电后的时间呈近于指数衰减。因此取短延时二次场电位差大，观测精度高；ｂ.时间域激发极化法也存在电磁耦合干扰，其强度与ｔ-1、ρ-1、L2的乘积成正比（ｔ为断电后计算ηａ的时间，ρ为均匀大地的电阻率，L为供电电极与测量电极间的距离）。为了减小大地的电磁耦合影响，又能测得较大的极化电位差，在选择延时时需综合考虑上述因素的作用，以利突出异常。5.1.3.3采样宽度使用具有选择采样宽度功能的仪器时，采样宽度适当大些有利于克服高频干扰，提高观测精度。但为研究放电特性时，采样宽度宜窄些。5.1.3.4采样块数使用具有选择采样块数的仪器，普查时采样块数可少些；研究衰减曲线时，采样块数可多些。5.1.3.5迭加次数增多迭加次数。可以提高观测精度和抗干扰能力，但生产效率低。应在保证观测精度的前提下，适当地选择迭加次数。5.2方法有效性分析5.2.1在技术设计过程中，可依据下列资料对方法有效性进行分析：ａ.邻区或其他条件类似地区的实际工作结果；ｂ.正演计算或模拟实验结果；ｃ.踏勘和现场试验结果。5.2.2设计过程中应详尽地分析配合它种方法解决地质问题的可能性程度。5.2.3踏勘和试验工作5.2.3.1踏勘主要目的是为了了解工区概况，以确定方法的有效性。踏勘应包括下列内容：ａ.核对地质情况及研究程度、了解可供利用的山地工程、测绘标志、以前的物化探测网及异常标志等；ｂ.了解可布测区范围、测线方向和长度；ｃ.了解工区地形、地貌、通视和交通运输等工作条件；ｄ.收集（测定）主要岩矿（包括第四纪盖层）石的极化率和电阻率参数；ｅ.了解地质和人文干扰因素的种类、强度及分布等情况；ｆ.采集少量矿样及高极化率的岩石进行分析测试。初步了解有用矿产的种类、矿石富集程度及与电性参数的关系。5.2.3.2现场试验工作技术试验剖面，应选在地质情况比较清楚且地电断面相对比较简单的地段并尽可能使其通过天然露头和探矿工程。现场试验应解决如下问题；ａ.二次场电位差的大小和干扰强度，能达到的观测精度；ｂ.多种岩（矿）石的极化特性；ｃ.选择电极距；ｄ.选择供电脉宽。采用段脉宽供电方式工作时，在能保证获得明显异常和观测精度的情况下，应选择较短的脉宽，以提高生产效率。用长脉宽供电方式工作时，一般取ΔU2达饱和值百分之九十以上的时间为供电脉宽。条件允许时，技术试验应尽可能的与踏勘结合进行。5.3工作精度5.3.1设计时间域激发极化法工作的总精度时，应主要依据下述两点：ａ.根据地质勘查的目的任务，应能够探测与分辨最小勘查对象产生的最弱异常的原则。一般设计的最大误差的绝对值，应小于任何有意义的异常的三分之一；ｂ.根据仪器设备的技术性能，设计的总精度，不应超过现有仪器设备所能达到的精度。5.3.2时间域激发极化法工作的总精度以均方相对误差或均方误差来衡量。分级列于表2。表2参数总误差级别视极化率εａ视电阻率ρａ总均方相对误差Mηａ＞3%总均方误差εηａ≤3%总均方相对误差M有位差无位差A4%0.127%4%B7%0.2112%7%上表中无位差（无点位误差），是U、I的观测误差和其他误差的叠加。其他是指电极极差变化、自然电位变化，仪器零点漂移等引起的误差。有位差（有点位误差）是装置误差和无位误差的叠加。装置误差是测地误差和布极不准，引入K值的变化误差。5.3.3本规范对视极化率和视电阻率都规定了A、B两级精度。根据具体情况，以取得较好的地质效果和最大的经济效益，可选择某一观测精度或A、B之间的中等精度。也可以由设计者以解决地质问题为目的，分别确定不同的视极化率和视电阻率精度级别。5.4测区及测网5.4.1测区范围应根据地质任务及测区的地质条件确定。5.4.1.1以普查找矿为目的的测区范围，应是地质成矿预测区或根据区域物化探资料圈定的找矿远景区。5.4.1.2详查评价的测区范围，应是地质及物化探资料认为可能赋存矿体的地段，应适当的扩大，使能有足够的正常场。5.4.1.3测区布置应注意完整，避免零碎和参差不齐。5.4.2测线方