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直流激發極化法

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1簡介

direct-current induced polarization method;又稱「時間域激發極化法」。它是通過研究在—定的供電電流作用下,二次場電位差(ΔU2)隨時間變化的特點和規律求得視極化率ηS、充電率M等參數找礦和找水的激發極化法。目前,觀測ΔU2有兩種方案:一種是觀測斷電后某一時刻的瞬時值計算視極化率ηS;另—種是觀測斷電后某段時間的ΔU2衰減曲線,計算衰減曲線和時間軸之間包圍的面積,即計算充電率M。一般,ηS或M值增大,往往反映電子導電岩、礦體的存在。找水時,是利用*衰減時S。、

2原理

在充電和放電過程中,由於電化學作用引起的這種隨時間緩慢變化的附加電場現象,稱為激發極化效應(IP效應),激發極化法是以不同岩礦石的激電效應之差異為物質基礎,通過觀測和研究大地激電效應,以探查地下地質情況的一種勘探方法。關於岩石激發極化的成因,存在較多爭論,大多數人認為,岩石的激發極化效應與岩石顆粒和周圍溶液界面上的雙電層有關。基於岩石顆粒-溶液界面上雙電層的分散結構和分散區內存在可以沿界面移動的陽離子這一特點,提出關於其產生機理的有代表性的兩種假說:一是雙電層形變假說,即在外電流作用下,岩石顆粒表面雙電層分散區中的陽離子發生移動,形成雙電層形變,當外電流斷去后,堆積的離子放電,以恢復到平衡狀態,從而觀測到激發極化電場。雙電層形變激發極化形成的速度和放電的快慢,決定於離子沿顆粒表面移動的速度和路徑長度,因而較大的岩石顆粒將有較大的時間常數(即充電或放電快慢)。二是薄膜極化假說:簡單地說,就是電流流過寬窄不同的空隙時,形成離子濃度變化,當外電流斷掉以後,由於離子的擴散作用,離子濃度將逐漸消失,恢復到原來的狀態,與此同時形成擴散電位,這便是離子導體上觀測到的激發極化。進一步的研究表明,礦物顆粒細小(如由黏土礦物組成)的岩石,充、放電速度很快,而顆粒較粗(如砂或砂礫組成)的岩石,充、放電速度則較慢。
這對評價激電異常和利用激電法找水很有實際意義,也是用激電法尋找地下水的地球物理前提。在激發極化找水中用得最多,最有效的是對稱四極垂向測深裝置,也就是IP測深。激電測深的供電電極AB與測量電極MN布置在通過測點O的一條直線上,通常採用溫納裝置並保持MN/AB=1/3的等比關係。

3特點

IP測深最大的優點是對水的反映直觀,受地形影響小。理論表明,假若地質體的激發極化特徵是均勻的、各向同性的,那麼不論其岩性如何,電阻率怎樣,也不管地形怎樣起伏,測深曲線將為一條直線。

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