302时间域发极化法技术规定.docx
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302时间域发极化法技术规定
时间域发极化法技术规定
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
3技术符号
4总则
4.1时间域激极化法是以岩（矿）石、水的激发极化效应的差异为物性前题，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）而变大，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（或其他导电矿物矿化）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他因素（浮土加厚、找金属矿时含水断裂带的存在等）的影响较小；
c.常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿石或其他分散的金属矿化，同样可产生激电异常。
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、检查其他物化探异常，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他矿化共存，因而可借以圈定有用矿产的矿化带。
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他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，但用综合物物探方法、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距应通过测深试验选择。
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距可尽量的大一些。
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－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=
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力。
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（OOˊ）的选择，同5.1.1.2联合剖面装置（O,Oˊ分别是
、MN的中点）；
b.OOˊ的中点为记录点；
c.偶极测深，对AB=MN=a,OOˊ=（N+1）a。
隔离系数N=1、2…。
一般取a=（1/6～1/4）OOˊ。
拟断面图的标点数位于OOˊ中垂线上，下取O，Oˊ/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，通常类重点异常布置测深点，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段有渐近线，。
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，可估十字测深；
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，如电极附近存在空突变地形，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6.25cm的对数纸上，取0.8～1.2cm，使其大致均分布。
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近场源装置
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，测得的异常比其他装置的异常灯复杂一些，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.每一个观测上量电极的排列方向，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部题时，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、
、L2的乘积成正比（t为断电后计算
的时间，
为均匀大地的电阻率，L为供电电极与测量电极间的距离）。
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方法有效性分析
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.邻区或其他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踏勘和试验工作
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）石的极化率和电阻参数；
e.了解地质和人文干扰因素的种类、强度及分布情况；
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现场试验工作
技术试验剖面，应选择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ΔU2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
参数
总误差
级别
视极化率
视电阻率
总均方相对误差M
>3%
总均方误差ι
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（无点位误差），是U、I的观测误差和其他误差的叠加。
其他是指电极极差变化、自然电位变化，仪器零点飘移等引起的误差。
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都规定了A、B两极精度。
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，应是地质成矿予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体的地段，应适当的扩大，使能有足够的正常场。
5.4.1.3测区布置应注意完整，避免零碎和参差不齐。
5.4.2测线方向
5.4.2.1测线方向尽量垂直于极化体的走向、地持构造方向或垂直于其他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，应根据具体勘查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时间域激发极化法对测点位置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%
测标
相对高程限差mm
点位均方相对误差，%
电极排列方向
高程
限差
均方相对误差
AO（BO）
MO（NO）
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物标志联系，但也应按联测关系将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试验
5.6.1为进行异常解释和布置进一步工作，应对区内各类岩（矿）石进行电参数（
、
）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的且有代表性的地质、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测深。
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，设法提高数据质量。
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据值模拟。
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
7野外工作和技术保安
8野外观测质量的检查与评价
8.1系统质量检查应根据生产情况安排在整个野外工作过程中。
在时间、地段上都要有一定的代表性。
对解释推断、检查验证有关键意义的地段，必须进行质量检查。
对测深点的检查、应对原始观测的所有极距，都做检查测量。
8.2系统质量检查的工作量，应占工作量的3%～5%。
当不能对质量作出肯定的评价时，应增加检查工作量，但增至总工作量的20%，而质量仍不符合要求时，则相应范围内的原始观测资料应作废品处理。
对面积性工作，如各区段的观测条件差异较大时，应分区评价。
8.3系统检查观测，应由与原始观测不同的操作者，在不同的日期进行。
8.4系统质量检查结果，应列入专门的统计报表内。
必要时，应绘制质量检查对比曲线和误差分布曲线。
8.5系统检查观测结果，按以下各式计算误差，并应满足设计要求。
a.视极化率的均方相对误差见公式（3）
………………………………（3）
式中：
—第
点原始观测数据；
—第
点系统检查观测数据；
—
与
的平均值；
n—参加统计计算的测点数。
b.在低极化率（≤3%）背景段，使用方法相对误差达不到设计要求时，可改用均方误差来评价（见表2）。
总均方误差见公式（4）：
……………………………（4）
c.计算视电阻率的均方相对误差见公式（5）：
……………………（5）
式中：
—第
点原始观测数据；
—第
点系统检查观测数据；
—
与
的平均值；
—参加系统计计算的测点数。
诸受检点的
值（或
值）及
值的分布应满足如下要求：
a.超过设计均方相对误差（或均方误差）的测点数，应不大于受检点总数的三分之一；
b.超过二倍设计均方相对误差（或均方误差）的测点数，应不大于受检点总数的百分之五；
d.超过三倍设计均方相对误差（或均方误差）的测点数，应不大于受检点总数的百分之一；
8.6评价一个测区或地段的野外观测质量，还应结合下述各点全面分析。
a.观测方法是否正确，仪器的性能是否合乎要求；
b.观测过程中，操作者自行检查的观测结果；
c.测线上的畸变点和异常点是否进行了必要的补充工作；
d.其他有关技术要求的执行情况如漏电检查，重复观测和取数等。
e.是否有局部性系统误差。
当这种误差在背景段上表现为相邻的几个点视极化率抬高，又未造成整条测线均方相对误差（或均方误差）超限时，往往不易被发现，须特别注意。
9观测结果的整理和图示
9.1原始记录的日检查验收
9.1.1对原始记录必须当天进行检查验收，以及时发现问题和处理问题。
9.1.2检查的具体内容
9.1.2.1记录本各栏目及数据的填写是否完整、清晰和有规律性，是否作了必要的注记。
9.1.2.2各项技术指标是否达到设计书或本规范的要求，野外出现的畸变点、突变点、异常点等是否进行了必要的检查以测，发现的异常是否完整。
9.1.3检查中发现的问题，应按下述原则处理；
9.1.3.1凡因违反设计书规定致使数据无法利用或质量严重降低者应予返工，有个别点报废但不妨碍整体的可靠性者可除外。
9.1.3.2在个别测线因对设计书规定执行不严，无法保证资料质量，但对比相邻测点或测线，认为资料仍可利用者，应作重点检查，并视情况予以补救。
9.2观测结果整理
9.2.1在对原始记录检查的基础上，室内人员应对计算所用的常数进行百分之百的复核，对全部的计算进行100%的复算，复算精度不能低于百分之一。
复算结果的错误率不得超过百分之一，异常地段的计算必须全部正确，不得有因计算误差而出现假异常。
9.2.2大面积普查时，为便于资料的解释对比，同一工区的技术条件应相同。
9.2.3采用地下供电装置工作时，用X方向和Y方向排列测得的值计算出该观测点的向量视极化率（
计算公式（6）为：
（
=
………………………………（6）
式中：
、
—分别为X方向二次场电位差和总场电位差；
、
—分别为Y方向二次场电位差和总场电位差。
9.2.4野外观测结果复算后，应及时编绘各种成果草图，以便指导下一步野外工作和进行资料的综合研究。
草图的内容应逐步完善和加深综合程度，作为编绘正式图件的手稿。
9.2.5对仪器性能标定、质量检查、电性参数测定、测地、地质、试验等资料，应随工作的进展及时整理并编绘相应图件表格作为资料研究的质量指标。
9.2.6野外工作期间按阶段进行原始资料编录，以及加工绘制各种表格、图件。
作为上交的原始资料，均应统一整饰、装订和编目。
9.3图件的编绘
9.3.1一般要求
9.3.1.1图件是表达工作成果的主要手段之一，必须正确。
全面地反映成果。
图中反映的内容应由主要技术人员拟定。
9.3.1.2正式图件的编绘，必须在观测数据经过质量验收的基础上进行。
上图的数据及曲线，均须百分之百的复核。
9.3.1.3整套图件应包括总的基本观测数据和推断成果两部分。
各图件应有明确的目的，能够综合的，应尽量绘在一张图上，但要保持图件清晰、醒目。
9.3.1.4以激电工作为主的工区，应提交的图件一般包括：
a.交通位置图、实际材料图、工区地质、构造和地层柱状图。
b.说明工作成果的图件，有剖面图（典型剖面及综合剖面）、剖面平面图、等直线平（断）面图、综合平面图、推断成果图、电性测定成果图（剖面、平面、柱状）、电测深曲线图及某些试验工作所特有的图件。
c.说明工作质量的图件有仪器性能标定的图件、资料整理中各项改正的曲线图。
质量检查对比和误差分布图等。
此类图件一般以报告插图形式绘出。
9.3.1.5成果图件的技术说明包括下列内容；测地精度、方法的观测条件（装置形式、电极距、供（放）电时间、延时等）及精度、参数比例尺和其他说明的事项。
9.3.2几种主要成果图件的具体要求
9.3.2.1实际材料图
一般应有；测区位置及范围、测网及编号、工作比例尺；剖面位置、编号、装置代号及极距；测深点位置及编号和电极移动方向；一些特殊点（如供电点、充电点、无穷远极等）的位置；基线网的封闭路线；质量检查点（线）的位置；主要电性和地质标本采集点及编号；各种固定标志的埋设位置。
图件比例尺应与工作比例尺相同。
9.3.2.2剖面图
表示参数的比例尺一般用算术比例尺，其大小可根据观测精度和异常特点而定（通常要将背景地段由观测误差所引起的曲线跳动压缩在1mm以内）。
异常幅度很大时，为了突出较弱的异常，也可采用对数比例尺。
综合剖面图应反映以下内容；
a.地形、地质剖面及探矿工程
b.激电法各种装置，不同极距的工作成果（剖面的、断面的），并应注明所采用的相应装置形式、极距、地面或地下供电点位置；
c.其他有关的物、化探工作成果；
d.解释、推断成果和提出的查证工程位置。
9.3.2.3剖面平面图
图的比例尺应与工作比例尺一致，如需要改换作图比例尺时，放大或缩小的倍数，一般不得超过原比例尺的一倍。
有时根据需要，可以将点距按工作比例尺表示，线距任意设计，剖面及测点相互关系一一对应的办法编绘。
图的参数比例尺应按9.3.2.2要求选择，并避免剖面间异常曲线的过多穿插。
在同一图上尽量采用相同的比例尺。
如不够清楚醒目，允许采用两种比例尺。
但每使用一种比例尺要占有一定面积，并加框说明比例尺的范围。
对视极化率背景较高的测区，纵坐标起始值可不为零，但在技术说明中应有所交待。
地下供电装置的面积性（包括剖面性）工作结果，在剖面平面图中一般不绘制X方向的视极化率曲线，而绘制向量视极化率（
曲线。
此外，还应根据需要绘制X方向的二次场电位梯度及总场电位梯度（即
及
）曲线，二次场电位差及总场电位差向量剖面平面图，以供综合分析。
9.3.2.4等值线平面图
采用中间梯度装置进行的面积性工作，可绘制视极化率和视电阻率等值线平面图。
视极化率等值线的起始线应根据异常
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