时间域激发激化法技术规定.docx
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时间域激发激化法技术规定
中华人民共和国地质矿产行业标准
DZ/T0070—1993
时间域激发极化法技术规定
1主题内容与适用范围
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
项目
符号
名称或意义
1
AB
供电电极∣距∣
2
MN
测量电极∣距∣
3
U
电位差
4
△U
总场电位差（△U=△U1+△U2）
5
△U1
一次场电位差
6
△U2
二次场电位差
7
二次场衰减至t时的电位差
8
T
供（充）电时间
9
t
放电时间
10
τ
二次场充电到饱和值的
（≈63%）或从饱和值放电到
（≈37%）所的需时间
11
tD
采二次场延时
12
t1
二次场采样宽度
13
用指针式仪器、单向长脉冲供电方式时，使用的一种零点改正方法。
=△U2-
，
14
η
极化率（η）=
续表1
项目
符号
名称或意义
15
ηa
视极化率（ηa）=
16
I
供（充）电电流强度
17
K
装置系数
18
ρ
电阻率
19
ρa
视电阻率
20
St
衰减时
21
M
均方相对误差
22
ε
均方误差
4总则
4.1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提，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。
4.2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）而变化，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。
4.3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（或其它导电矿物矿化）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它因素（浮土加厚、找金属矿时含水断裂的存在等）的影响较小；
c.常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其它分散的金属矿化，同样可以产生激电异常。
4.4激发极化法目前主要用于普查硫化矿床、某些氧化物矿床、地下水、检查其它物化探异常，有时还用于探测石油天然气。
某些有色金属、贵金属、稀有元素常与黄铁矿化或其它矿化共存，因而可借以圈定有用的矿产的矿化带。
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它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。
常用的装置类型有六种
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，且异常的形态简单，易于解释，常用于普查、
设计时应注意下述要求
a.AB距应通过测深实验选择。
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距可尽可能的大一些。
MN距应适合关系式：
MN≥（
～
）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
本装置的勘探深度较大，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=
（L+d）
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
、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端有渐近线。
最小AB/2为1.5m或3m。
如果只是为了求出极化体顶端埋藏深度，可不测出后支渐近线；
b.电极排列方向应视任务而定。
如果研究极化体的产状，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，各点的布极方向应基本相同。
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。
在模数为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进场源装置
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，属非均匀极化，测得的异常比其它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短脉宽供电方式。
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a的时间，ρ为均匀大地的电阻率，L为供电电极与测量电极的距离）。
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方法有效分析
5.2.1在技术设计过程中，可依据下列资料对方法的有效性进行分析：
a.邻区或其它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踏勘和设计工作
5.2.3.1踏勘
主要目的是了解工区概况，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现场实验工作
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；
采用短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△U2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
总
误数
级差
别
视极化率a
视电阻率ρa
总均方相对误差M
ηa＞3%
总均方相对误差
ηa≤3%
总均方相对误差M
有位差
无位差
A
4%
0.12
7%
4%
B
7%
0.21
12%
7%
上表中无位差（无电位误差），是U、I的观测误差和其它误差的叠加。
其它是指电极极差变化、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值变化的误差。
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。
5.4.2测线方向
5.4.2.1测线应尽量垂直于极化体的走向、地质构造方向或垂直于其它物化探异常的长轴方向。
极化体走向有变化时，测线应垂直于其平均走向。
极化体走向变化较大时，应分别布置垂直于走向的测线，进行面积性的工作。
5.4.2.2测线应尽可能的与已有勘探线或地质剖面重合。
通过对比，可提高异常解释水平和成果的有效性。
5.4.3比例尺与测网密度
5.4.3.1比例尺与测网密度，应根据具体勘探任务和地质条件确定；
a.普查线距，应不大于最小探测对象的走向长度。
点距应保证在异常区内至少有三个满足观测精度的观测点；
b.详查线距，应保证至少有三条测线通过最小极化体上方。
点距应保证在异常区内至少有五个满足观测精度的测点。
c.精测剖面，通常使点距密度达到即使再加密测点，异常的细节特征也不会有明显的改变。
5.4.3.2固体矿产勘查剖面类装置常用的工作比例尺和相应的测网密度列于表3。
面积测深的测网密度可以放稀。
表3测网密度表
工作比例尺
线距，m
点距，m
1：
50000
500
100～200
1：
25000
250
50～100
1:
10000
100
20～50
1:
5000
50
10～20
1:
2000
20
5～10
5.5测地工作
5.5.1时间域激发计划法对测点位置的质量指标有平面点位误差、相邻点距误差和相对高程误差。
5.5.2测地精度
测点位置（按工作比例尺所绘的图上）的质量指标列于表4。
表4测地工作精度
级别
平面
点位
限差（mm）
剖面相邻点距误差，%
测深
相对
高程
限差
（mm）
电位均方相对误差，%
电极
排列
方向
高程
限差
均方相对误差
AO（BO）
MO（N0）
A
2.0
6
3
3
3
5°
中心点
要求高
程观测
2
B
2.5
10
5
5
5
10°
5.5.3测网联测
凡测网的基线端点，重要剖面端点、特殊测点（如某些测深点）、主要异常及探矿工程（包括建议施工的工程）位置，均应埋设固定标志并与附近三角点联测，且计算坐标。
有正式地形图而缺少三角点（或物控点）资料，又不能建立坐标系时，允许只将测网与附近永久性地物标志联系，但应按联测关系将测网位置标绘在地形图上。
对于满足表5关系的小面积测区，允许其测网只与附近永久性的地物标志联系，但也应按联测关系将测网位置标绘在地形图上、
表5允许不联测的测区面积
工作比例尺
测区成图面积，cm2
1：
10000
＜10×10
1：
5000
＜10×10
1：
2000
＜20×30
5.6电性参数测定和模拟实验
5.6.1为进行异常解释和布置进一步的工作，应对区内各类岩（矿）石进行电参数（η、）测定。
下面两类岩性应系统测定：
a.勘查对象和干扰体；
b.电性参数变化范围较宽的岩（矿）石。
5.6.2测区内应有足够数量且具有代表性的地质、物性综合剖面。
其中至少要有1～2条剖面能够比较完整的穿越区内不同的地层及各种岩体和矿体。
综合剖面应选在地质情况比较清楚、构造比较简单以及露头比较发育或工程揭露比较充分的地段。
5.6.3电参数测定方法，应根据具体情况选择露头法或标本法。
有钻孔时，应尽可能地进行极化率测井和电阻率测井或井旁侧深。
5.6.4样品测定数量应视需要而定，应系统测定的岩（矿）石，每一类应不少于30块。
5.6.5对样品应严格统一测定条件，设法提供数据质量。
5.6.6为配合异常解释和解决工作中遇到的某些问题，可进行物理模拟或数值模拟。
模拟试验必须按野外实际地电断面，矿体与围岩的极化率、电阻率、矿体的空间位置和产状要素等条件布置，或者大致符合相似性原理。
6仪器设备
6.1主要仪器设备的配备
6.1.1编写设计书时，应根据勘查任务，工区地电条件和二次场电位差大小，合理的确定仪器设备的型号和数量。
6.1.2常用仪器设备包括：
接收机、发送机、供电电源、导线、电极、通讯设备、电性参数测定及模拟实验设备、必需的测试仪表和检修工具。
6.1.3各种仪器设备应性能良好，并有一定的备用量。
各种仪器设备的易损、易耗零件也应有足够的储备。
6.2对主要仪器设备的基本性能要求
6.2.1接收机
对时间域激发极化法接收机的基本要求是灵敏度和观测精度要高，性能稳定，抗干扰能力强。
具体要求如下：
6.2.1.1测量电位最高分辨率，取决于整个工区设计的测量精度。
A级为10V，B级为30V；测量极化率分辨率，也取决于整个工区设计的测量精度。
A级为0.01%，B级为0.1%。
6.2.1.2仪器测量精度取决于整个工区规定的测量精度。
电位和极化率精度，A级为±2%±1个字，B级为±4%±1个字
6.2.1.3仪器输入阻抗必须大于3M。
6.2.1.4仪器的延时与积分时间应可变。
6.2.1.5仪器的延时与积分时间的误差应小于1%。
6.2.1.6使用两台或两台以上（包括备用）的仪器在同一地区工作时，各台仪器之间应有良好的一致性和较小的均方差。
用同一模拟器可对各台仪器的一致性进行标定，但这种标定只能作为日常对各台仪器一致性的检查（模拟器△U2放电曲线的值是固定的）。
仪器一致性的观测精度应在野外观测条件下标定。
仪器一致性的标定方法：
a.用标准时间域激电模拟器输出△U1为10～100mV，分别为2%、5%、10%的信号对各台仪器作精度测试，各台仪器的精度应满足要求；
b.在极化率变化较大的异常地段、测点数大于20、选择AB、MN和I，在△U1在100mV以上，各台仪器在相同条件下往返观测。
取均方相对误差最小的一台仪器为“标准”，分别计算各台仪器与“标准”仪器的均方相对误差。
这个误差如大于设计总精度的三分之二，应对该仪器调试，使其达到上述要求或不在本区使用。
计算均方相对误差公式为
（1）
…………………………………
（1）
式中：
—第i点被测仪器观测数据；
—第i点“标准”仪器观测数据；
—参加统计计算的测点数。
6.2.1.7用于激电找水或研究异常的仪器，应能测出二次电位衰变曲线。
6.2.1.8仪器工作环境温度为-10～50℃（液晶显示的仪器可为0℃～50℃），在相对湿度93%（40℃）情况下能正常工作
6.2.2发送机
根据输出功率可分为小功率、中功率和大功率三种。
根据需要，选择一定功率的发送机。
对发送机的具体要求如下：
6.2.2.1短脉宽的标准供电制式，即占空比为1：
1的正反向供电方式（以供电周期8s为例：
正向供电2s，停电2s，反向供电2s，停电2s）。
标准供电制式的供电周期为4s、8s、16s、32s四种。
6.2.2.2供电时间的精度应不小于±1%。
6.2.2.3对具有稳流功能的发送机，在测量过程中不监视电流变化时，其稳流精度应高于±2%。
6.2.2.4为兼测电阻率的需要，表头显示电流的发送机，电流测量精度应高于满度的±3%；数字显示电路的发送机应高于±1%±1个字。
6.2.2.5应有完善的保护电路。
6.2.2.6仪器外壳、面板上各旋钮、插孔等与人体可接触部分均应与内线路绝缘，绝缘电阻应大于100M/500V。
6.2.2.7为了满足抗干扰及井中激电需要，发送机应具有外控能力。
6.2.3供电电源
供电电源为发电机或电池组。
对它们的基本要求是输出足够的功率，满足接收机野外测量精度的要求。
6.2.3.1用发电机作电源时，要求部件和组装都完好，启动及运转都正常，电路与外壳间的绝缘电阻应大于5M/500V，输出电压变化不超过5%。
6.2.3.2用交流发电机时，必须配有整流器（包括调压器）和负载平衡器。
6.2.3.3用干电池作电源时，要求电池组的无负荷电压与额定电压差不超过10%。
6.2.4导线和电极
a.导线的规格和数量应根据用途、电极距大小、供电电流强度和工区自然条件选择。
一般应选用内阻小、绝缘性能好、轻便、强度高的导线；
中间梯度装置工作，供电导线电阻一般不超过10/km，耐压应高于发送机的工作电压。
导线的绝缘电阻应每公里大于2M/500V。
对于长度为D（km）的导线，其绝缘电阻应按RD≥
×2（M）的要求。
b.供电电极一般采用铁或铁制的钎状电极，其规格和数量可根据工区接地条件及供电电流强度选定。
测量电极用不极化电极，要求性能稳定，内阻应小于2M。
6.3对仪器设备的使用要求
6.3.1一般要求
6.3.1.1主要仪器和设备应建立使用档案，并随同仪器一起保存。
6.3.1.2所有仪器设备必须按操作规程和有关说明书使用，及时维修保养，不符合质量要求的仪器设备严禁用于生产。
6.3.1.3主要设备应由专人分工保管和使用，人员变动时，交接双方应共同对仪器设备进行鉴定并办理交接手续。
6.3.1.4仪器和机电设备应定期检查和维护（每月不能少于一次）。
在使用和运输过程中，应注意防潮、防震、防暴晒。
工作完毕，必须及时把所有开关或旋钮恢复到非工作状态。
6.3.1.5仪器设备的历次检查、维修要详细载入档案，仪器性能鉴定情况应同原始材料一起提交有关部门审验。
6.3.1.6仪器设备发生重大故障后，经检修、鉴定、校准，方可用于生产。
6.3.1.7在长途运输或长期存放前，必须对仪器设备进行检修、维护及妥善包装。
仪器内部电池必须取出。
6.3.2对接收机的使用要求
6.3.2.1操作人员必须了解仪器的工作原理并掌握仪器的正确使用方法。
6.3.2.2在进行标本、露头物性测量和小极距测深时，总场电位不得超过仪器的最大测程。
6.3.2.3用镍镉电池作仪器电源时，工作前必须充足电，工作时注意电池电压是否满足要求，严禁在电压不足的情况下工作。
6.3.2.4如暂停观测时间较长，应及时切断仪器电源。
6.3.2.5如仪器有拨盘开关，应尽可能减少拨动次数。
6.3.2.6仪器出现错误指示或故障时，如仪器是智能的，并自带检查程序，操作员可在现场按检查程序检查仪器，但不得在野外打开仪器，进行检修。
6.3.2.7仪器检修时必须关机，焊接时必须切断烙铁电源。
6.3.3对发送机的使用要求
6.3.3.1工作前应先低压“预热”，工作正常后再转换到高压档工作。
6.3
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