激電中梯曲線特性

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1、激電中梯極化率曲線特性求異常體深度如圖1所示，模型固定不動，首先將模型放置于供電電極AB的中點(diǎn)，模型中心在水面投影為0，即A1O=OB1。測量電極沿A1點(diǎn)開始向B1點(diǎn)方向進(jìn)行觀測，觀測的區(qū)間為AB整個內(nèi)域，觀測數(shù)據(jù)為視極化率Fs，點(diǎn)距為2cm。數(shù)據(jù)采集完成后，將供電電極AB向B極方向移動一段距離，重新放置AB極，如圖中所示A2B2。直到測得的異常已經(jīng)幾乎無法分辨為止。圖1中間梯度裝置物理模擬示意圖（以球體模型為例）試驗(yàn)中，中梯裝置參數(shù)為供電電極距AB=100cm；測量電極距MN=3cm。各模型參數(shù)如下：(1)低阻高極化球體：直徑R=11.5cm；球心埋深H=10c

2、m(2)高阻無極化球體：R=11.5cm(3)低阻高極化銅薄板：28.2cm*17.3cm*0.3cm(4)高阻薄塑料板：18.3cm*25.5em*l.2cm其中，球體的埋深H是指球心埋深；板狀體的埋深H是指板頂埋深。試驗(yàn)得到的主測線上供電電極AB不同位置是的視極化率曲線如圖2所示。圖2中極化球體、薄銅板四種不同放置方式的Fs曲線具有基本相同的曲線特征。以圖2(a)中供電電極AB相對極化球體不同位置時中梯裝置Fs曲線為例來說明：圖2中間梯度裝置AB不同位置視極化率曲線1、當(dāng)球體位于AB中心時，F(xiàn)S曲線兩邊對稱。隨著供電電極AB的移動，電極A慢慢靠近球體，F(xiàn)S曲線

3、的強(qiáng)度開始減弱，曲線變緩，且曲線兩側(cè)不再對稱，遠(yuǎn)離電極一側(cè)曲線開始變得平緩，但異常峰值明顯，如圖2(a)中的曲線1、2、3。當(dāng)供電電極A跨過球心投影位置后，極化球體位于AB外域時，F(xiàn)S曲線的強(qiáng)度加速減弱且變得更加平緩，尤其是在電極A完全跨過球體模型后，F(xiàn)S曲線發(fā)生很大變化，曲線更加平緩，強(qiáng)度也很弱且異常峰值變得不再明顯，尤其是邊緣直立的板狀體，其異常幅值會突然變小。這是由于當(dāng)球體位于AB中點(diǎn)時，在水中傳播的交變電流近似為水平，這時模型的激發(fā)極化最大，如圖3隨著A極的靠近，交變電流不再為水平狀態(tài)，而是與水平面存在一定的夾角，此時模型極化不再是沿模型的直徑方向，如圖4

4、，當(dāng)供電電極A跨過模型邊緣，模型全部位于AB外域時，因人工供入地下的電流大部分分布于AB內(nèi)域，模型受到的激發(fā)電流很小，其激發(fā)極化視極化現(xiàn)象一也變得不明顯。圖3時間域激發(fā)極化法觀測裝置示意圖圖4中間梯度裝置模型相對AB不同位置極化示意圖2、當(dāng)球體位于AB中心時，F(xiàn)S曲線的極大值與球體中心投影相對應(yīng)，且曲線兩邊對稱。隨著供電電極AB的移動，F(xiàn)S曲線的極大值相對球心投影位置X=0向遠(yuǎn)離供電電極A的方向偏移。這是因?yàn)槟Ｐ臀挥贏B中點(diǎn)時，模型極化為水平極化，模型中心點(diǎn)正上方的極化電流最強(qiáng)。當(dāng)模型不在AB中心時，人工電流不是水平方向，因此，模型的極化方向也不再是水平的，而是存

5、在一定的傾角a，測量電極測得的最大電位差不是位于球心的正上方，而是存在一定的偏移距。當(dāng)供電電極A跨過球體后，即模型位于AB外域時，F(xiàn)S曲線的極大值的偏移距離急劇變大，供電電極A遠(yuǎn)離極化球體，球體極化同樣不是水平狀態(tài)，而是變得非常復(fù)雜。3、參照圖2中薄銅板四種放置方式可知，當(dāng)板狀體水平放置時，中梯裝置下激發(fā)極化效應(yīng)最強(qiáng)，垂直測線直立時最小，這是因?yàn)樗椒胖脮r，板狀體受到的激發(fā)電流最強(qiáng)且激發(fā)極化面積大。當(dāng)電極A位于模型中心及邊緣時，模型部分或全部位于外域，這時視極化率峰值和偏移模型中心點(diǎn)距離與模型的放置方式具有一定關(guān)系。當(dāng)電極A位于模型正上方時，各模型的偏移距相差不大

6、；而當(dāng)電極A位于模型邊緣時，平行測線直立的水平放置的銅板的偏移最大，垂直測線直立板最小。4、當(dāng)模型位于AB內(nèi)域時，其埋深H可用以下方法計(jì)算。同樣以球體模型為例(H=10cm)：(1)利用曲線過背景線的兩點(diǎn)間距離來求球心埋深H。與H有如下關(guān)系：從圖2(a)中得到=14cm、=15cm；根據(jù)公式計(jì)算得到H1=9.901cm、H2=10.608cm。(2)利用半極值點(diǎn)間的弦長q來求球心埋深H。q與H有如下關(guān)系:圖2(a)中得到：q1=7.3cm、q2=7.2cm、q3=8.7cm；計(jì)算得到埋深：H=9.49cm、9.36cm、11.31cm。(3)用過拐點(diǎn)的弦切距m與H

7、關(guān)系如下：H=2m。從上可知，計(jì)算得到的結(jié)果與實(shí)際球體模型球心埋深基本吻合，但當(dāng)模型不在AB中心時，隨著電極A向模型靠近，計(jì)算得到的埋深H變大，誤差也變大。因此在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意此問題。此外常規(guī)計(jì)算埋深的方法還有利用曲線過拐點(diǎn)的弦切距m來求球心埋深H的方法，但該方法只能在模型位于AB中點(diǎn)附近時可以近似計(jì)算埋深，當(dāng)其不在AB中點(diǎn)時，視極化率曲線不再是以峰值點(diǎn)對稱，計(jì)算得到的結(jié)果偏差很大，對實(shí)際生產(chǎn)會產(chǎn)生誤導(dǎo)。當(dāng)電極A繼續(xù)靠近模型時，用上述方法近似計(jì)算的埋深偏差已經(jīng)非常大，失去了指導(dǎo)意義。在地質(zhì)部物探研究所1982年編寫的《激發(fā)極化曲線冊》中，介紹了利用內(nèi)、外域兩條曲

8、線通過幾何