频率域激发极化法
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发布时间：2022-10-13 07:46
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时间：2023-08-23 23:42
频率域激电法主要使用偶极装置。我国常用的频率域视激电参数为视频散率PS。20世纪80年代初期，研制和引进了相位激电仪，开始在频率域激电法中研究新的参数——视相位φS；随后又研制和引进了频谱激电系统，使视复电阻率频谱ρS（iω）成了新的研究对象。下面仅介绍视频散率和视相位的异常形态。
除在小比例尺普查找矿阶段使用单个或两个极距作偶极剖面观测外，通常偶极-偶极装置都采用多个极距的测量，即供电和测量偶极长度保持相同（AB=MN=a），逐个改变偶极间隔系数（一般 n=1，2，3，…，6）进行观测。所以，偶极-偶极装置兼有剖面法和测深法的双重性质。它的观测结果，除可绘制成剖面曲线外，更多的是表示为拟断面图。拟断面图的绘制方法如图6-17所示。以供电偶极 AB 之中点O 和测量偶极MN 之中O′的连线长度为底边，作等腰三角形，取直角顶点为记录点，并将相应的 PS（或φS）值标在旁边。当改变电极距（n）时，按同样方法又可画出同一测点不同 n 值的直角顶点，并同时标出相应的 PS（或φS）值，而后便可按一定间隔勾绘 PS（或φS）的等值线。一般说，随着极距的加大，探测深度也加大。所以这种图件的上部反映浅部情况，而下部则反映深部情况。
图6-17 偶极剖面法等值断面图的绘制方法示意图
图6-18给出了低阻水平、倾斜、垂直板状体和水平圆柱体上偶极装置的视频散率PS拟断面图。模拟参数表明围岩是不极化的，而低阻极化体的频散率P2→100%。可以看出，不同形状和产状的极化体上的PS拟断面图有很大差别：低阻水平板状极化体的PS拟断面图的高值等值线对称地位于极化体两侧下方，呈“八”字形分布。当一个偶极（AB或MN）位于远处，另一个偶极（MN或AB）位于极化体正上方，对极化体水平极化（即沿延伸方向极化），可得到最大的激电异常。低阻倾斜板状极化体的PS拟断面图具有不对称形状，主异常的倾斜方向与极化体的倾向相反，极化体位于主异常等值线簇的上端附近。PS异常极大点位于极化体下盘。这是因为该点对应的供电和测量偶极（中心在O1和O2）的电流线均沿长轴通过极化体，而对于低阻极化体这正是最佳极化耦合位置，故激电异常最大；低阻直立板状极化体拟断面图的PS高值等值线对称地位于极化体中心附近，并近于呈三角形。对于各种电极距（n=1，2，…，8），均为装置中心位于极化体正上方（供电和测量偶极对称地位于极化体两侧）时取得异常极大值。因为此时地下一次场电流线均近于沿长轴（即铅垂方向）或与长轴成较小交角通过极化体，成为最佳极化耦合状态；水平圆柱状极化体的PS拟断面图呈“背斜”形式，其“轴部”（异常中心）大致在极化体中心附近。
图6-18 偶极装置的不同形状和产状二维低阻极化体上的PS拟断面图（导电低模拟）
对高阻极化体的模拟结果表明，高阻直立板状极化体和低阻水平板状极化体的PS拟断面异常形态相同；高阻水平板和低阻直立板的异常形态相似；高阻倾斜板的异常形态则和反向倾斜的低阻板的异常形态差不多；至于高阻圆柱状极化体，其异常形状基本上和低阻圆柱状极化体的相同。以上不同导电性和不同产状极化体的激电拟断面图异常形状的相似性，可归纳为所谓“拟断面图异常的正交特性”，即高阻板状极化体和与之正交的低阻板状极化体的激电拟断面图异常形态相同；对于等轴状截面的水平圆柱体则是“自正交”，即高阻和低阻极化体的激电异常形态彼此相同。
图6-19给出了频率f=1 Hz时，一个体极化球体上不同偶极间隔系数（n）的偶极装置视相位φS剖面曲线和拟断面图。它是在半空间条件下用近似算法获得的。可以看出，φS剖面曲线在偶极间隔小时（n=2），在球心正上方有φS（负值）的单峰主极值，两侧出现异性次极值。虽然对视激电相位φS来说，极化体正上方的主极值为负值，但我们仍按常规激电法的习惯称其为“正异常”；同样，还将其两侧的反相异常称为“负异常”。随着偶极间隔增大（n=4），异常幅度变大，范围变宽；但当偶极间隔很大时（n=8），球上出现双峰，且主极值幅度略有减小。
图6-19 体极化球体上偶极装置的视相位φS剖面曲线和拟断面图
φS拟断面图上“正异常”区的等值线基本上成“背斜”形状，异常中心与球体位置吻合甚好；两侧的“负异常”区等值线大体成“八”字形。由于围岩极化，存在大约-4 mrad（毫弧度角）的背景。为突出异常特征，图中φS=-4 mrad的等值线用点划线绘出，表示“零异常”线；并将绝对值大于和小于4 mrad的等值线分别绘成实线和虚线，以分别表示“正异常”和“负异常”。可以看出，球体φS拟断面图的异常特征，基本上和图6-18中也呈圆形截面的水平圆柱状极化体的PS拟断面图的异常特征相同。
