第三章激发极化法

1、第三章 激发极化法激发极化法 激发极化效应激发极化效应 :在外流场作用下，介质发生复杂的电化学过程 中产生极化附加电场的现象,简称激电效应激电效应。 激发极化激发极化(IP)法法它是以岩、矿石的激电它是以岩、矿石的激电效应差异为物质基础，通过观测和研究地下效应差异为物质基础，通过观测和研究地下介质的激电效应的分布规律，达到勘查地下介质的激电效应的分布规律，达到勘查地下地质分布的一种电法勘探方法，简称地质分布的一种电法勘探方法，简称激电法激电法。 3-1 激发极化法理论基础激发极化法理论基础 一一.激发极化成因（机理）激发极化成因（机理） 1、电子导体的电极化效应、电子导体的电极化效应 （1）物

2、质条件：电子导体（致密的金属矿、）物质条件：电子导体（致密的金属矿、石墨矿等），含离子的水溶液。石墨矿等），含离子的水溶液。（2）形成过程）形成过程（a）偶电层平衡态：若电子导体与溶液接触发生超电）偶电层平衡态：若电子导体与溶液接触发生超电压现象，在其表面形成偶电层，无外电场条件下，则压现象，在其表面形成偶电层，无外电场条件下，则处于平衡电极电位处于平衡电极电位平平，由于平衡偶电层呈均匀封闭形，由于平衡偶电层呈均匀封闭形成对外无稳电场分布。成对外无稳电场分布。（b）充电态；在外电场作用下，导电体内电荷重新分）充电态；在外电场作用下，导电体内电荷重新分布，负电荷向电流流入端移动形成布，负电荷向电

3、流流入端移动形成“阴极阴极”，正电荷，正电荷向电流流出端移动形成向电流流出端移动形成“阳极阳极”，而溶液内在，而溶液内在“阴阴”“”“阳阳”极处形成阳离子、阴离子的堆积。极处形成阳离子、阴离子的堆积。即：即：平平 =平平+ 式中：式中： 过电位，或过电位，或“ 超电压超电压 ”。 充电过程是一个复杂的发生在导电体界面处的电化充电过程是一个复杂的发生在导电体界面处的电化学过程，由于在界面处电荷传递速度不同，从而表现出学过程，由于在界面处电荷传递速度不同，从而表现出附加二次电场附加二次电场U2充电达到饱和的时间则不同充电达到饱和的时间则不同。 若界面处电荷传递速度若界面处电荷传递速度，则将不会发生

4、激电效，则将不会发生激电效应、应、 或或=0 。（c）放电态：当供电后的外场突然断掉，则新建立的）放电态：当供电后的外场突然断掉，则新建立的平衡又被失去。在平衡又被失去。在作用的电场，使堆积在界面两侧作用的电场，使堆积在界面两侧的异性电荷通过界面本身及其两侧的介质（导体、溶液）的异性电荷通过界面本身及其两侧的介质（导体、溶液）放电，使其恢复到正常偶电层状态。放电，使其恢复到正常偶电层状态。 即：即：0 平平。 附加二次电场附加二次电场U2衰减至零。衰减至零。 此外，在激电效应的过程中，界面上还会发生其此外，在激电效应的过程中，界面上还会发生其它物理它物理化学过程，如电解产物吸附在表面上，形化学

5、过程，如电解产物吸附在表面上，形成具有电阻、电容性的薄膜物质。还有类似自然条成具有电阻、电容性的薄膜物质。还有类似自然条件下形成的氧化件下形成的氧化-还原电场。还原电场。2、离子导体的分散区效应、离子导体的分散区效应（1）物质条件：离子导体（大多数造岩矿物及其组成）物质条件：离子导体（大多数造岩矿物及其组成的不含电子导体的岩石）颗粒、水溶液。的不含电子导体的岩石）颗粒、水溶液。（2）形成过程：）形成过程：（a）岩石表面颗粒双电层正电荷分散区形成）岩石表面颗粒双电层正电荷分散区形成 一般硅酸盐类的造岩矿物表面呈负电荷的剩余电一般硅酸盐类的造岩矿物表面呈负电荷的剩余电价力，从而吸引溶液中靠近离子导

6、体表面领域正离子价力，从而吸引溶液中靠近离子导体表面领域正离子形成偶电荷内的正电荷分散区。形成偶电荷内的正电荷分散区。（b）充电态）充电态 在外电流场作用下，离子导体表面上的双电层的在外电流场作用下，离子导体表面上的双电层的分散区发生变形（在左侧，因为离子导体界面阻值大分散区发生变形（在左侧，因为离子导体界面阻值大而正离子不易沿界面滑移，出现正离子的堆积，右侧而正离子不易沿界面滑移，出现正离子的堆积，右侧离子易在外场作用下移动而离开离子导体界面）。从离子易在外场作用下移动而离开离子导体界面）。从而达到新的平衡，出现极化附加电场而达到新的平衡，出现极化附加电场U2。 （c）放电状态）放电状态 双

7、电层分散区变形效应，在外电流场作用下断样后，双电层分散区变形效应，在外电流场作用下断样后，它都将恢复到原平衡态，堆积电荷通过溶液放电而消它都将恢复到原平衡态，堆积电荷通过溶液放电而消失。失。二二. 稳定电流场中的岩、矿石的激电特征稳定电流场中的岩、矿石的激电特征 为研究简化，将其分为理想面极化和体极化两类。为研究简化，将其分为理想面极化和体极化两类。1. 面极化特征面极化特征这类物体的激电效应仅发这类物体的激电效应仅发生在体表面，如：块状致生在体表面，如：块状致密的金属矿体、石墨矿体密的金属矿体、石墨矿体和基岩裂隙水体等电子导和基岩裂隙水体等电子导体。体。 通过对石墨和黄铜矿标本的测定其阴、阳

8、极过通过对石墨和黄铜矿标本的测定其阴、阳极过电位电位 ，其规律如下，其规律如下: 1对石墨矿标本和黄铜矿对石墨矿标本和黄铜矿充、放电曲线相似，随着充、放电曲线相似，随着j。上升，其充电饱和时间变上升，其充电饱和时间变短，因为实际工作中，短，因为实际工作中，j01A /m2，故需两、或，故需两、或五分钟以上也达不到饱和五分钟以上也达不到饱和态。态。 2j0较大时（石墨：较大时（石墨：j040A/cm2，黄铜矿：，黄铜矿：j05A/cm2），不同），不同j0值归一化的充放电曲线不值归一化的充放电曲线不重合，而且重合，而且+，表明表明与与j0非线性关系。非线性关系。石墨：石墨：j。，由，由+，过渡到

9、，过渡到+ -/ + 2.5；黄铜矿：黄铜矿：j。始终始终+ -/+1.35； 3j。较小时呈线性性。较小时呈线性性 =K jn 式中式中 K ：激电状态下的面阻抗：激电状态下的面阻抗面极化系数面极化系数 。其值与充。其值与充放电时间、电子导体和周围溶液的性质有关。放电时间、电子导体和周围溶液的性质有关。 对水溶液中铜极化试验对水溶液中铜极化试验 ，引入比例系数：，引入比例系数： =k /水水= - /En 可得：可得： = En En = jn 水水 2.体极化特征体极化特征 这类物体是由体内的元极化体组成，激发效应发这类物体是由体内的元极化体组成，激发效应发生在体内。如，侵染状金属矿和矿化

10、、石墨化岩石，生在体内。如，侵染状金属矿和矿化、石墨化岩石，第四纪含水砂岩等，实质是多个面极化微元的总体第四纪含水砂岩等，实质是多个面极化微元的总体激电效应。激电效应。 U（T）= U1+ U2（T）。）。 利用小四极对黄铁矿化标本试验，结果表明其极化利用小四极对黄铁矿化标本试验，结果表明其极化规律：规律： 1、体极化的充、放电速度比面极化、体极化的充、放电速度比面极化 的快，主要由的快，主要由于极化体积小，阴、阳极间短路效应明显，易于达到新于极化体积小，阴、阳极间短路效应明显，易于达到新平衡和恢复平衡。平衡和恢复平衡。 2、在供电强度、在供电强度I较大范围内（较大范围内（j。 100A /c

11、m2 ），在一定的误差范围（），在一定的误差范围（10%）内：）内： U2 I， 并与供电方向无关。并与供电方向无关。 这些十分接近实际野外工作条件这些十分接近实际野外工作条件 。 引入激发激化法的测量参数极化率引入激发激化法的测量参数极化率 ： （T，t）=U2（T，t）/U（T）100% 并有并有: 极限极化率极限极化率 初始极化率初始极化率及及)()0()(),(0UUUtTtT3. 主要决定于所含电子导体矿物体积分数主要决定于所含电子导体矿物体积分数及其结及其结构，一般构，一般越大，导电颗粒越细小，矿化岩石越致密，越大，导电颗粒越细小，矿化岩石越致密，值越大。值越大。 对完全不含电子导

12、体矿物的岩石，对完全不含电子导体矿物的岩石，=12%，最，最大大34%。 这是激电找金属矿和水的物理这是激电找金属矿和水的物理 化学基础。化学基础。 120),(,UtTUtT)0 ,(1)0 ,(0 ,00TTT三三. 交变电流场中的岩、矿石的激电特征。交变电流场中的岩、矿石的激电特征。（一）交变电流场中的岩、矿石的激电规律（一）交变电流场中的岩、矿石的激电规律 前面我们研究了在稳定电流场条件下的激电二次前面我们研究了在稳定电流场条件下的激电二次电位随时间的变化特征电位随时间的变化特征称之为称之为“时间域时间域“中的激中的激电效应。电效应。 现在我们开始研究在交变电流场中激电效应随频现在我们

13、开始研究在交变电流场中激电效应随频率（率（n1010-2 -2 n102Hz ）的变化特征）的变化特征称之为称之为“频率域频率域”中的激电效应。中的激电效应。 在体极化装置下，将供电电源改为交变电源，在在体极化装置下，将供电电源改为交变电源，在保持供电电流幅值不变，观测不同频率保持供电电流幅值不变，观测不同频率 f 所对应的所对应的MN间的电位差及其与供电电流的相位移间的电位差及其与供电电流的相位移 。 其频率激电特征如下：其频率激电特征如下：1. 电位差幅度电位差幅度 fUf1fT1 TfUfU0 0TfUfU2. 相位移相位移 0 表明激电效应引起的阻抗表明激电效应引起的阻抗具有具有容抗性

14、质容抗性质。f 或0， 00；存在存在 min（f）。）。3. 不同岩、矿石的频率特征不同岩、矿石的频率特征 在时间域中充、放电较快的岩、矿石，在频率域在时间域中充、放电较快的岩、矿石，在频率域中中f min较高；较高； 在时间域中充、放电较慢的岩、矿石，在频率域在时间域中充、放电较慢的岩、矿石，在频率域中中f min较低。较低。4.在电法勘探的电流密度条件下在电法勘探的电流密度条件下 成线性关系成线性关系。因此，定义因此，定义复电阻率复电阻率IU与()UiKI 从而，形成一种新的激电分支从而，形成一种新的激电分支频谱激电法频谱激电法（SIP），或称复电阻率法（），或称复电阻率法（CR）。）。

15、（二）频率特性与时间特性的关系（二）频率特性与时间特性的关系仿照复电阻率的定义，定义时间域的等效电阻仿照复电阻率的定义，定义时间域的等效电阻率率dTeTiiTi0)()(deiiTTi)(21)( 说明频率域激电测量和时间域激电测量二者本质相说明频率域激电测量和时间域激电测量二者本质相同，差别在于测量技术。同，差别在于测量技术。 ITUUKITUUKITUKT2210)(在大地导电性和激电效应具有线性性和时不变性的在大地导电性和激电效应具有线性性和时不变性的条件下，利用拉普拉斯变换，有条件下，利用拉普拉斯变换，有01()111 ()cimi 式中：式中：0为为f时的时的(等效等效)电阻率，电阻

16、率，m为充电率为充电率（极限极化率），（极限极化率），c为频率相关系数，为频率相关系数， 是常数。是常数。 由于由于（i）为复数，可写作）为复数，可写作 柯尔柯尔-柯尔模型柯尔模型（三）体极化特性与频率特性的定量描述（三）体极化特性与频率特性的定量描述W . H . Pelton基于大量岩石、矿石和露头的测量，基于大量岩石、矿石和露头的测量，1978年提出复电阻率的频谱理论模型式年提出复电阻率的频谱理论模型式iiiAeiiImRe 利用利用(T)与与(i)的关系式，可导出与频率的关系式，可导出与频率域域柯尔柯尔-柯尔模型相对应的时间域的柯尔柯尔模型相对应的时间域的柯尔-柯尔模型柯尔模型表达式表

17、达式阶跃脉冲激发下的放电过程的表达式。阶跃脉冲激发下的放电过程的表达式。 01212110nncnnctUtU 011212110nncnnctUtU022 相应的复电阻率的相应的复电阻率的振幅和相位的频谱特征振幅和相位的频谱特征与实测的频谱特征相似。与实测的频谱特征相似。 不同的岩、矿石的柯不同的岩、矿石的柯尔尔-柯尔模型参数具有明柯尔模型参数具有明显的差异。如：显的差异。如： 值值 ， 对于电子导体而言：导对于电子导体而言：导体颗粒之间连通程度差体颗粒之间连通程度差的，的， 值较小，一般小值较小，一般小于于n1010-1-1s s，连通程度好，连通程度好，一般大于一般大于n102s。由此可

18、见，利用实测的复电阻率的由此可见，利用实测的复电阻率的（iw），反），反算出柯尔算出柯尔-柯尔模型参数，由柯尔模型参数，由 值便可区分激电值便可区分激电异常的属性；同时，由异常的属性；同时，由c 值区分激电异常（值区分激电异常（0.1 0.6）和电磁耦合效应（）和电磁耦合效应（0.95 1.0）异常。）异常。（四）频率域激电效应参数（四）频率域激电效应参数1. 复电阻率频谱复电阻率频谱)()(Re)(ReIUK)()(Im)(ImIUK2.频散率（百分频率效应，记为频散率（百分频率效应，记为PFE） %100| )(| )(| )(|),(GGDGDfUfUfUffp在极限条件下，有00000

19、()|()|(,)|()|DGDTGTGGftGTU fU fPp ffU f即：极限频散率与极限极化率相等，对非极限条件即：极限频散率与极限极化率相等，对非极限条件下二者不相等，但保持正比关系下二者不相等，但保持正比关系 。 从而，形成从而，形成“变频激电法变频激电法”。3. 相位相位 0ln)(ln20dAd从而从而),()(ffffP结论：观测结论：观测P与观测与观测是等价的是等价的4激发极化电流场的计算激发极化电流场的计算 和模拟方法和模拟方法 以上我们研究的是均匀介质条件下的真激电参以上我们研究的是均匀介质条件下的真激电参数，而实际地电分布是非均匀性的，则仍按上述进数，而实际地电分布

20、是非均匀性的，则仍按上述进行观测与计算的参数，与电阻率法相似，被称之为行观测与计算的参数，与电阻率法相似，被称之为视激电参数视激电参数。如：。如：视激化率，视复电阻率视激化率，视复电阻率 ，视相视相位位等。等。 对于我们研究的激发电流场，不论是时间域还对于我们研究的激发电流场，不论是时间域还是频率域（是频率域（f 很低），其电流场的变化均是很缓慢很低），其电流场的变化均是很缓慢的，通常可略去电磁感应和辐射效应影响的，通常可略去电磁感应和辐射效应影响 视视为为似稳场似稳场， 1.面极化电流场的计算面极化电流场的计算 和模拟方法和模拟方法（1）边值问题）边值问题02 U nUkkjUUn)1(12

21、1nUnU)2(2)1(111:12:S0nU有限|)1(U有限0) 2(|RU（2）球体极化电场）球体极化电场 设球体处于设球体处于(中梯法中梯法)均匀外电流场，坐标原点在球均匀外电流场，坐标原点在球心，考虑到电流场的轴对称性，取球坐标系，有心，考虑到电流场的轴对称性，取球坐标系，有 ),(),(RURU 对对Ua 采用采用分离变量法求分离变量法求解，利用边界解，利用边界条件条件 确定通解确定通解的待定系数后，的待定系数后，有总场电位有总场电位 101aUUUcos010RjUcos221 01330012012)1(0)1(RjRrrkrkUUUacos2221 01012012)2(0)

22、2(RjrkrkUUUa分析：分析： k=0时，球体无极化效应，则得到球内外的总场时，球体无极化效应，则得到球内外的总场场电位式场电位式 cos21 013301212)1(RjRrUcos21 011212)2(RjU 二次场电位式二次场电位式 211112cos4RPUUUsa)212)(12(12)22)(2(12022200012122010rkkrjrkkrjPs式中：式中： （a） 均匀电流场中的面极化球体二次电场等效均匀电流场中的面极化球体二次电场等效为一个与外电场方向相反、偶极矩为为一个与外电场方向相反、偶极矩为Ps的电流场分的电流场分布。布。 (b) Ps与外场电流密度、球半

23、径平方、面极化系与外场电流密度、球半径平方、面极化系数成正比，与数成正比，与2成反比。成反比。（3）面极化场的模拟准则）面极化场的模拟准则 进行室内正演物理模拟研究时，考虑到拉普拉斯进行室内正演物理模拟研究时，考虑到拉普拉斯方程是线性的，与模型比例尺无关，但边界条件却与方程是线性的，与模型比例尺无关，但边界条件却与比例尺有关。比例尺有关。 为此，若模型与实际地电体的比例为：为此，若模型与实际地电体的比例为：1：m。为。为确保激电场的一致性，边界条件保持不便，则要求面确保激电场的一致性，边界条件保持不便，则要求面极化系数为极化系数为 k摸摸=k实实/m 一般一般k/1变化范围很小，很难控制，其实

24、验结果变化范围很小，很难控制，其实验结果仅用于定性分析。仅用于定性分析。2. 体极化电流场的计算体极化电流场的计算 和模拟方法和模拟方法（1）边值问题）边值问题 021UU:12:S0nU有限|)1(U有限0)2(|RU02 U（2）等效电阻率）等效电阻率 由于在体极化条件下，其极化体的边界处无电位由于在体极化条件下，其极化体的边界处无电位改变，故考虑到极化效应，引入等效电阻率概念。改变，故考虑到极化效应，引入等效电阻率概念。 2211JJjjjj 所谓所谓“等效电阻率等效电阻率”是从欧姆定律的角度，将激是从欧姆定律的角度，将激电附加二次电流场等效为极化体电阻率的改变对电流电附加二次电流场等效

25、为极化体电阻率的改变对电流场的影响。既：将具有激电效应的地质体利用纯电阻场的影响。既：将具有激电效应的地质体利用纯电阻体代替，将激电效应并入地质体的电阻率看待。体代替，将激电效应并入地质体的电阻率看待。 由此可见，由此可见， 与与 分别为频率域和时间域中分别为频率域和时间域中的等效电阻率，分别为的等效电阻率，分别为和和T T函数。函数。 并有：并有：)(i)(T iTT0 0*iTT 真电阻率真电阻率 极限等效电阻率极限等效电阻率由极限极化率式，可推出由极限极化率式，可推出*1*0*1相应的边值问题可为相应的边值问题可为 021UU:12:S0nU有限|)1(U有限0)2(|RU02 UnUn

26、U)2(*2)1(*111 iiiJjj iiiUj1利用利用:得到得到:nUnU)2(2)1(111nUnU)2(*2)1(*111nUnU)2(2)1(111 021UU 021UU nUkUU)1(121归纳出一次场和总场的边界条件归纳出一次场和总场的边界条件 从而，体极化总场定解问题与一次场（无极化效应）从而，体极化总场定解问题与一次场（无极化效应）的定解问题形式相同，仅是将一次场的电位表达式中将的定解问题形式相同，仅是将一次场的电位表达式中将i替换成替换成 ，即可为相应的体极化总场，即可为相应的体极化总场 等效电阻等效电阻率法。率法。*i(3)体极化球体电流场的计算体极化球体电流场的

27、计算设：围岩：电阻率为设：围岩：电阻率为1， 1=0 ；球体：半径为球体：半径为r0，电阻率为，电阻率为，极化率为，极化率为 ; 均匀外场：均匀外场：E0=1j0；球坐标原点取在球心。；球坐标原点取在球心。利用等效电阻率法求解极化场的总电场利用等效电阻率法求解极化场的总电场 (a)在均匀水平外电流场中一次场电位（无极化）在均匀水平外电流场中一次场电位（无极化） cos221 01330121211RjRrU（b）在均匀水平外电流场中总场电位（有极化）在均匀水平外电流场中总场电位（有极化） cos221 013301*21*212111RjRrUUU（c ）在均匀水平外电流场中极化二次场电位）在

28、均匀水平外电流场中极化二次场电位 由由22*21 201012121*21*211112cos222RjrUUU利用利用又有又有 2112cos2RPUV其中其中12)12(1222230022rjPV分析：分析： 激电二次场在球体外的分布等效位于球心的电流激电二次场在球体外的分布等效位于球心的电流偶极电场，其强度决定于偶极电场，其强度决定于PV。 PV与与j0成正比；成正比； PV与与r30成正比；成正比； PV与与2成正比；成正比； PV与与2的关系：的关系： 20 0，和，和2 2 时，时， PV00；212PV P Pmaxmax即：等效电阻率的饱和效应即：等效电阻率的饱和效应(4)体

29、极化电场的模拟方法体极化电场的模拟方法 等效电阻率法不仅可用于体极化场的解析计算，还等效电阻率法不仅可用于体极化场的解析计算，还可以用于体极化场的数值模拟和物理模拟。可以用于体极化场的数值模拟和物理模拟。(a)数值模拟方法数值模拟方法 利用等效电阻率法，首先将地下极化体的真电阻利用等效电阻率法，首先将地下极化体的真电阻率率j替换成给定频率替换成给定频率下按柯尔下按柯尔- -柯尔模型计算的复电柯尔模型计算的复电阻率阻率)(111 1)(jcjjjjimi 利用电阻率法中无激电效应的所谓一次场电位数利用电阻率法中无激电效应的所谓一次场电位数值模拟方法，模拟计算体极化时频率域的总场电位值，值模拟方法

30、，模拟计算体极化时频率域的总场电位值，进而计算视复电阻率进而计算视复电阻率s(i)，从而实现，从而实现复电阻率法复电阻率法或频谱激电法的正演计算。或频谱激电法的正演计算。（b）物理模拟方法）物理模拟方法仍利用等效电阻率原理，通过导电纸或电阻网络方式，仍利用等效电阻率原理，通过导电纸或电阻网络方式，实现体极化场的物理模拟实现体极化场的物理模拟 按地下地质体的真电阻率（按地下地质体的真电阻率（i）构筑物理模型，）构筑物理模型，测量出一次场电位；测量出一次场电位； 利用利用 极限等效电阻率构筑同样形体几何极限等效电阻率构筑同样形体几何大小的大小的“等效等效”模型，测量出模型，测量出“等效等效”激电总

31、场电激电总场电位；位；iii1*（C）体极化场模拟准则）体极化场模拟准则 与电阻率法相同：尺寸成线性比例，电参数相同。与电阻率法相同：尺寸成线性比例，电参数相同。3-2 激发极化法的仪器设备与工作方法激发极化法的仪器设备与工作方法一、仪器设备一、仪器设备 激发极化法的主要电性参数为：激发极化法的主要电性参数为：s和和Ps，因此，时，因此，时间域间域激发极化仪，要求仪器既要测激发极化仪，要求仪器既要测U（T）值，又要测）值，又要测断电断电t后的后的U2（T，t）值。并且）值。并且T，t可调，特别是可调，特别是t可读可读取一个系列或连续取一个系列或连续U2（T）值。）值。 频率域激发极化仪供电与接

32、收可同步工作两个以上频率域激发极化仪供电与接收可同步工作两个以上频率，能自稳电流，分别观测频率，能自稳电流，分别观测U U（f fD D）和）和U U（f fG G）值）值时间域激发极化仪工作原理时间域激发极化仪工作原理二、工作方法二、工作方法 与电阻率法相同，不同点是属于比值参数与电阻率法相同，不同点是属于比值参数 测量，不受测量，不受地形影响；电阻率法中的各种装置类型也适用。地形影响；电阻率法中的各种装置类型也适用。3-3 激发极化法常用装置的激电异常激发极化法常用装置的激电异常 激发极化法常用装置类型与电阻率法相同，激发极化法常用装置类型与电阻率法相同，时间域激发极化法主要用于有：中梯，

33、联剖，四极时间域激发极化法主要用于有：中梯，联剖，四极测深和偶极法；频率域激发极化法主要有偶极法。测深和偶极法；频率域激发极化法主要有偶极法。一、中间梯度装置的激电异常一、中间梯度装置的激电异常 1.球形极化体球形极化体 在围岩不极化的的条件下，体极化球体的中梯在围岩不极化的的条件下，体极化球体的中梯激电异常实际上是以上讨论的均匀场条件下的激电激电异常实际上是以上讨论的均匀场条件下的激电异常。时间域内，可利用均匀场总场减去一次场，异常。时间域内，可利用均匀场总场减去一次场，求得二次场后，代入求得二次场后，代入s公式，有公式，有 )1()1(2)2()1(2111)1()1(2xxxxsjjEE

34、UUUUU2520222202)(2hyxxhymvs)21)(21 (6121223022rmv式中式中其他符号与以前所述相同。式中其他符号与以前所述相同。激电异常特征：激电异常特征：（1）主剖面激电异常特征）主剖面激电异常特征25202220)(2hxxhmvs异常幅度正比于异常幅度正比于 轴对称分布正异常为主，轴对称分布正异常为主，两侧对称分布负极小值异常；两侧对称分布负极小值异常；球体中心埋深与异常关系球体中心埋深与异常关系；，230rmhqhxh0 . 23 . 17 . 0000，饱和效应饱和效应0|12120vMmax121212|vvMM即：良导体与高阻体即：良导体与高阻体s异

35、常小，异常小，而中等相对阻值则对应而中等相对阻值则对应smax值。值。（2）平面）平面激电异常特征激电异常特征 沿外电场方向为长轴走向沿外电场方向为长轴走向的椭圆形等值线分布，中间为的椭圆形等值线分布，中间为对称分布的正异常，两侧对称对称分布的正异常，两侧对称分布的负异常。分布的负异常。2.椭球体极化体椭球体极化体 它代表了具有一定走向和延伸的极化体，按其走向与它代表了具有一定走向和延伸的极化体，按其走向与AB、MN的布向可分为：纵向中梯和横向中梯两种，前者的布向可分为：纵向中梯和横向中梯两种，前者AB和和MN方向与其走向垂直，后者为布极方向与其走向平方向与其走向垂直，后者为布极方向与其走向平

36、行。行。 （1）直立椭球体）直立椭球体s异常异常 设：设：21。纵向中梯纵向中梯s异常异常 （a）在椭球体投影范围内椭球体投影范围内为正异常为主呈轴线对称分为正异常为主呈轴线对称分布，两侧对称分布负异常极布，两侧对称分布负异常极小值，；小值，；（b）离开椭球体投影范围，异常幅度明显变小，可依据平）离开椭球体投影范围，异常幅度明显变小，可依据平剖图该特征估计极化体的走向长度。剖图该特征估计极化体的走向长度。 横向横向 剖面异常剖面异常(a) 呈轴对称正异常分布；呈轴对称正异常分布；(b) 当测线离开椭球体投影范围，异常当测线离开椭球体投影范围，异常 变为轴对称的负异变为轴对称的负异常，其幅度随远

37、离极化体而减小，由此特征可确定极化常，其幅度随远离极化体而减小，由此特征可确定极化体的走向长度。体的走向长度。 21条件下，条件下，由于高阻体走向方向对电流排斥作用弱，流入体内电流由于高阻体走向方向对电流排斥作用弱，流入体内电流少，极化强度弱，则少，极化强度弱，则情况相反。情况相反。（2）倾斜椭球体）倾斜椭球体 （a）不同相对电阻率）不同相对电阻率2，纵向中梯，纵向中梯s异常反映出不同成异常反映出不同成度的非对称，度的非对称， 2值越小，值越小，其不对称程度越大，其不对称程度越大，maxmax点越向倾斜方向远点越向倾斜方向远离极化体上顶位置离极化体上顶位置；（b）产生上述原因是由）产生上述原因

38、是由于高阻体排斥电流，使于高阻体排斥电流，使电流偏向短轴方向流入电流偏向短轴方向流入极化体，导致了极化场极化体，导致了极化场方向改变；良导体情况方向改变；良导体情况恰好情况相反恰好情况相反二、联合剖面装置的激电异常二、联合剖面装置的激电异常 .球形极化体球形极化体 （a）主剖面）主剖面s异常曲线与高阻球体曲线相似，呈对称异常曲线与高阻球体曲线相似，呈对称“反交点反交点” 。（b）AB/h0影响异常曲线影响异常曲线的复杂程度。其值小于的复杂程度。其值小于2时，时，异常呈单峰低幅度；大于异常呈单峰低幅度；大于2时，两侧出现对称的次极时，两侧出现对称的次极大和次极小值，幅值增大，大和次极小值，幅值增

39、大，两极大值点靠拢，两线趋两极大值点靠拢，两线趋于重合。于重合。 该特征可用该特征可用“等效电阻等效电阻率率”解释。解释。2.极化板状体极化板状体 (1)直立板状体：联合剖面异直立板状体：联合剖面异常曲线与球体相近。常曲线与球体相近。(2)倾斜板状体倾斜板状体 联合剖面异常曲线呈不对联合剖面异常曲线呈不对称称“反交点反交点” ，反交点位置，反交点位置随随减小而向倾斜方向偏离减小而向倾斜方向偏离上顶点位置上顶点位置；21，倾斜一侧，倾斜一侧s主极大值小于反倾斜一侧主极大值小于反倾斜一侧s主极大值；主极大值；利用上述特征，通过利用两主极大值点切线判断其倾向。利用上述特征，通过利用两主极大值点切线判断其倾向。三三. 偶极剖面装置的激电异常偶极剖面装置的激电异常 导电纸物理模拟方法导电纸物理模拟方法,取取:P1=0，P2=。：。：频散率特征频散率特征（1）低阻水平板）低阻水平板极化体两侧下方呈高值、轴对极化体两侧下方呈高值、轴对称八字型；称八字型；（