雙頻激電及其數(shù)據(jù)處理課件

雙頻激電及其數(shù)據(jù)處理

1PPT課件雙頻激電及其數(shù)據(jù)處理1PPT課件目錄國外電法儀器的進展頻率域電法與時間域電法的等效性與差異雙頻激電法雙頻激電數(shù)據(jù)處理與解釋實際應用情況2PPT課件目錄國外電法儀器的進展2PPT課件１。國外電法儀器的進展3PPT課件１。國外電法儀器3PPT課件研究電法儀器的公司比較多。加拿大PHOENIX公司在V-５,V6A,V5-2000系列的基礎(chǔ)上，又推出了V-8多功能全頻段電法儀，它是該公司的第八代多功能電法系統(tǒng)。美國Zonge公司，主要從事電法儀器的研制生產(chǎn)和軟件開發(fā)，推出的主要產(chǎn)品是GDP-32，它是該公司的第四代產(chǎn)品，是一種多通道可控源和天然源EM數(shù)據(jù)采集儀。Geometrics公司和EMI公司聯(lián)合研制的EH-4型連續(xù)剖面淺、中層電磁成像系統(tǒng)，特別適合地面２D、3D連續(xù)張量式電導率測量，主要用于工程勘探。目前被我國很多單位引進并大量應用。

研制電（磁）法儀器的發(fā)展核心是提高產(chǎn)品分辨率、靈敏度和抗干擾能力，主要特點是充分利用最先進的電子技術(shù)和科研成果，向多道、多功能發(fā)展，越來越具有自動化、小型化、輕便化、節(jié)能化等普遍特點，而且儀器技術(shù)指標越來越高。下面舉例說明：

4PPT課件研究電法儀器的公司比較多。加拿大PHOENIX公司在V-

V-8是加拿大鳳凰公司自1975年以來研制開發(fā)的第八代多功能電法系統(tǒng)，在非常成熟的系統(tǒng)2000基礎(chǔ)上，V-8包括輕便堅固的采集系統(tǒng)和GPS同步系統(tǒng)，以及觸摸式防水ASCII鍵盤和彩色的陽光下可視屏幕，讓操作員可以輕松地對于可控源和自然源采集的數(shù)據(jù)進行處理。V-8有3個磁道和7個電道。磁道既可以連接標準的磁棒也可以和1到3個軸向的TDEM探頭連接。V-8還可以單機工作（通常用來做AMT和MT）。另外，它可以作為輔助的2個電道數(shù)據(jù)采集的局域網(wǎng)絡中心，其通訊方式既可以無線也可以有線。所有的記錄單元均通過GPS時間（±0.2微妙）保持同步，發(fā)射機也是通過GPS時間保持同步。無論是網(wǎng)絡化的記錄單元之間，還是接收機和發(fā)射機之間均可通過無線方式保持通訊。網(wǎng)上下載的鳳凰公司有關(guān)V8多功能電法儀的資料5PPT課件

V-8是加拿大鳳凰公司自1975年以來研制開發(fā)的第八V-8可以完成：可控源部分CSAMT可控源聲頻大地電磁TDEM，F(xiàn)DEM各種時域和頻域電磁功能IP激發(fā)極化—時間域和頻率域,相位和譜IPResistivity各種電阻率功能（偶極法，斯倫貝謝法，或溫納法）天然源部分MT，AMT遠參考大地電磁網(wǎng)上下載的鳳凰公司有關(guān)V8多功能電法儀的資料6PPT課件V-8可以完成：可控源部分CSAMTheGDP-32IIisdesignedforhighqualitydataacquisitioninharshenvironments.Measurable

parametersinclude:

Resistivity

InducedPolarization(frequencyortimedomain)

ComplexResistivity(CR)ControlledSourceAudioFrequencyMagnetotellurics(CSAMT)

HarmonicCSAMT(HACSAMT)

FrequencyDomainEM(FEM)

TransientEM(TEM)

NanoTEM(averyearlytimeTEMprogram)

ContinuousNanoTEM

NaturalSourceMT

NaturalSourceAMT網(wǎng)上下載的Zonge公司有關(guān)GDP-32的資料7PPT課件TheGDP-32IIisdesigned儀器盡量采用新技術(shù)，向兩個方向發(fā)展：（1）單方法儀器，（2）電法綜合站。沒有方法原理的突破性進展。頻率域的方法仍然是停留在“變頻法”，雖然中還保留了“奇次諧波法”的功能。8PPT課件儀器盡量采用新技術(shù)，向兩個方向發(fā)展：（1）單方法儀器，（2）２。頻率域電法與時間域電法的等效性和差異9PPT課件２。頻率域電法與9PPT課件

現(xiàn)有的人工場源電法勘探方法頻率域變頻法相位激電法復電阻率法頻譜激電法雙頻激電法時間域直流激電法雙向短脈沖法時間域激電法頻率測深可控源音頻大地電磁法（CSAMT)(儀器如:GDP--系列,V--系列)瞬變電磁法（TEM）（過渡場法）電阻率法激電法電磁法10PPT課件現(xiàn)有的人工場源電法勘探方法頻率域時間域頻率測深電阻率法激電頻率域電法與時間域電法的等效性我們可以將眾多的電法勘探方法歸納為兩類：頻率域與時間域，無論哪一種方法，其測量裝置與大地一起構(gòu)成了一個系統(tǒng)。一般情況下，地下電流密度很小、頻率范圍有限，故可看作線性時不變系統(tǒng)，在線性時不變系統(tǒng)中，頻率域方法與時間域方法是等效的，二者之間可以相互嚴格轉(zhuǎn)換。接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出系統(tǒng)AB輸入電流輸出電位差MN11PPT課件頻率域電法與時間域電法的等效性我們可以

接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出系統(tǒng)AB輸入輸出MN接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出tt0t1tI輸入電流t0t1ΔV(t)輸出電位差I(lǐng)t輸入電流t輸出電位差(a)(b)(c)時間域(c)頻率域12PPT課件接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出系統(tǒng)AB輸入輸出MN接收

在金屬礦勘探中激電法的特點：(1)電子導體才能產(chǎn)生明顯激電異常;(2)地形不產(chǎn)生假的激電異常;

激電異常主要是由金屬礦或碳質(zhì)產(chǎn)生，與電阻率法相比，激電異常的解要簡單得多。(3)時間域(直流)激電笨重、成本高，限制了其廣泛應用。13PPT課件在金屬礦勘探中激電法的巖礦石電化學反應與時間有關(guān)電化學反應需要時間供電時間越長，電化學反應越充分供電時間過短，電化學反應就來不及響應A礦體BMN開關(guān)14PPT課件巖礦石電化學反應與時間有關(guān)電化學反應需要時間A礦體BMN開關(guān)時間域激發(fā)極化法時間域激電是用脈沖電流激發(fā)，測量激電隨時間的變化特性。電流強度I

時間t

I0

t0

t1

電位差ΔV

ΔV1

時間t

t1

t0

ΔVIP(t)

T

15PPT課件時間域激發(fā)極化法電流強度I時間tI0

“直流激電”與“交流激電”“時間域激電”與“頻率域激電”電流強度電位差時間t

測量激電隨時間變化特性的稱為時間域激電。電流強度時間t

時間t

16PPT課件“直流激電”與“交流激電”電流強度電位差時間t測量激測量激電隨頻率變化特性的稱為頻率域激電。因此，變頻激電、雙頻激電、復電阻率法、頻譜激電等都屬于頻率域激電。17PPT課件測量激電隨頻率變化特性的稱為頻率域激電。17PPT課件

電流脈沖寬度T（即充電時間長度）對極化強度的影響ΔV0

電位差ΔV

ΔV0

時間(t)

T大，二次電位大電位差ΔV

ΔV0

ΔV0

時間（t）

T小，二次電位小TT脈沖寬度(T)二次電位差

ΔVIP二次電位大小與電流脈沖寬度的關(guān)系18PPT課件電流脈沖寬度T（即充電時間長度）ΔV0電位差ΔV脈沖寬度(T)頻率域與時間域的等效性頻率f(1/T)

電位差ΔV1/脈沖寬度(1/T)二次電位差

ΔVIPΔVIP時間域時間域頻率域二次電位差

ΔVIP19PPT課件脈沖寬度(T)頻率域與時間域的等效性頻率f(1/T)ttILIH低頻電流高頻電流TT分別供高頻和低頻兩種電流：低頻電流的周期長,激電大；高頻電流周期短，激電小，二者之差反映了激電的大小最早的頻率域激電-—變頻法

（1950J.R.Wait：

VariableFrequencyMethods）

IDIG20PPT課件ttILIH低頻高頻TT分別供高頻和低頻兩種電流：最早的頻率變頻法（J.R.Wait：VariableFrequencyMethods）

頻率fΔVIP的振幅頻率特性fDfG頻率域時間域21PPT課件變頻法（J.R.Wait：VariableFrequ時間域激發(fā)極化法時間域激電是用脈沖電流激發(fā)，測量激電隨時間的變化特性。電流強度I

時間t

I0

t0

t1

電位差ΔV

ΔV1

時間t

t1

t0

ΔVIP(t)

T

22PPT課件時間域激發(fā)極化法電流強度I時間tI0頻率域電法與時間域電法的等效性在電阻率法和電化學方法中，按測量方式可分為時間域和頻率域兩種。研究電效應隨時間變化規(guī)律的稱為時間域電法，研究電效應隨頻率變化規(guī)律的稱為頻率域電法。時間域電法的充放電時間特性本身就說明它必然存在頻率依從關(guān)系，這也就是說，就方法原理而言，頻率域電法與時間域電法是等效的。23PPT課件頻率域電法與時間域電法的等效性在電阻率法和電化學方法中頻率域IP與時間域IP的等效性頻率域IP與時間域IP的物理實質(zhì)是一樣的，對于尋找金屬礦來說它們的能力是等效的。對于線性時不變系統(tǒng)，在理論上二者是可以相互轉(zhuǎn)換的。在實際條件下，一般電流密度都非常小（小于0.01μA/cm2），實際上可以看作線性系統(tǒng)，如果能測量到相當完整的時間響應和頻率響應，則它們在一定精度內(nèi)也是可以相互轉(zhuǎn)換的。24PPT課件頻率域IP與時間域IP的等效性頻率用函數(shù)f(t)在時間域研究,或是用函數(shù)在頻率域研究，二者是等效的，含有的激發(fā)極化信息，是同樣豐富的,誰也不比誰更加優(yōu)越。一個函數(shù)可以轉(zhuǎn)換成另一個，轉(zhuǎn)換后也不損失任何信息。

時間域與頻率域的等效性原理，不但適用于激發(fā)極化法，也適用于其它研究時間（或頻率）過程的電法勘探，比如瞬變電磁測深是一種時間域的電磁測深,而CSAMT則是一種頻率測深，等等。

從數(shù)學上證明時間域與頻率域的等效性25PPT課件用函數(shù)f(t)在時間域研究,或是用函數(shù)從數(shù)學的觀點來看，對同一個系統(tǒng)和同一測量裝置而言，充電時的極化總場也好，放電時的二次電位也好，它們都是時間t的函數(shù)，不妨統(tǒng)一寫作f(t)（雖然具體的函數(shù)形式是不同的）。傅立葉變換理論告訴我們，任何滿足傅氏積分定理的函數(shù)f(t)在它的連續(xù)點處有：

(1.1.1)

和(1.1.2)(1.1.1)和(1.1.2)稱為傅里葉變換對，式中為角頻率。

從數(shù)學上證明頻率域與時間域的等效性26PPT課件從數(shù)學的觀點來看，對同一個系統(tǒng)和同一測量

值得注意的是，上面所談理論上的等效性是有條件的。對于傅立葉變換,是指時間t從的積分與頻率從的積分等效。和可以通過積分互相變換,而拉普拉斯變換,是指t從與s從等效。實際工作中不能滿足這樣的條件。

從數(shù)學上證明證明時間域與頻率域的等效性27PPT課件值得注意的是，上面所談理論上的等效性是有條

時間域與頻率域的等效性也可以從Cole-Cole模型得到證實，Cole-Cole模型阻抗的頻率域表達式為：

(1.1.5)

從下圖上兩塊標本實測的頻譜特性相比較，可知用Cole-Cole模型來描寫激發(fā)極化現(xiàn)象，是非常接近的。

Cole-Cole模型證明時間域與頻率域的等效性28PPT課件時間域與頻率域的等效性也可以從Cole-Cole模兩塊標本的實測振幅譜、相位譜與實譜、虛譜（頻譜）Cole-Cole模型證明時間域與頻率域的等效性29PPT課件兩塊標本的實測振幅譜、相位譜與實譜、虛譜（頻譜）Cole-C黑龍江某銅鉬礦

礦體賦存與中粗粒黑云母花崗巖基體兩邊的破碎變帶內(nèi),圖1.3.1是該礦區(qū)II號剖面。激電觀測采用中梯排列。AB=1000m,MN=40m,時間域的ηs

最大為11。4%，頻率域的Fs最大約5%，雖然二者數(shù)值不同，但兩條曲線形態(tài)一致，都很好地反映了礦體。

野外實例證明頻率域與時間域的等效性30PPT課件黑龍江某銅鉬礦礦體賦存與中粗粒黑云新疆哈臘蘇銅礦鉆孔物性統(tǒng)計結(jié)果及勘察實踐表明：電性上，無礦化或礦化較弱的巖石的極化率都小于2%，電阻率視巖性不同呈中阻或高阻反映；礦化較好的巖石極化率均大于5.9%，電阻率呈高阻反映（ρ大于2000Ω.m）。含碳質(zhì)地層呈明顯的低阻、高極化反映。

31PPT課件新疆31PPT課件由直流(時間域)激電與雙頻激電異常對比曲線圖見：雙頻激電反映的幅頻率異常和視電阻率異常在形態(tài)上均與直流(時間域)激電相同.而雙頻激電輕便、效率高,使它在方法選擇上更具靈活性。32PPT課件由直流(時間域)激電與雙頻激電異常對比曲線圖見：雙頻激電反映甘肅某鉛鋅礦

礦體賦存中厚層結(jié)晶灰?guī)r中，受層位、巖性及構(gòu)造控制，礦石成分以方鉛礦、閃鋅礦為主，黃鐵礦、磁黃鐵礦次之。礦區(qū)碳質(zhì)巖層不發(fā)育。圖為該礦區(qū)85線綜合剖面圖。圖上Fs與ηs

形態(tài)一致，都反映了地下有兩組礦體，盡管Fs數(shù)值低于ηs但比ηs

更加光滑，說明頻率域Fs抗干擾能力強，觀測精度高于。

工程實例證明時間域與頻率域的等效性33PPT課件甘肅某鉛鋅礦礦體賦存中厚層結(jié)晶灰?guī)r甘肅某金銀礦點金銀礦受斷裂帶產(chǎn)于綠泥石角閃片巖、絹云母石英片巖內(nèi)的擠壓帶中，金、銀與鉛、鋅、黃鐵礦化共生，且有正相關(guān)關(guān)系。黃鐵礦化較強處可呈稠密浸染至半塊狀。圖為該礦體IV號剖面綜合圖。Fs與ηs

相似性也是一目了然。工程實例證明時間域與頻率域的等效性34PPT課件甘肅某金銀礦點金銀礦受斷裂帶產(chǎn)于綠泥石角閃片巖、時間域與頻率域的差異頻率域電法的主要優(yōu)點a.輕便;b.抗干擾能力強。傳統(tǒng)頻率域電法的主要缺點任何一種頻率域電法都是要在不同的頻率進行測量，傳統(tǒng)的主動源電法勘探（包括激發(fā)極化法和電磁法）的工作方式都是“變頻法”,變頻法是一個頻率、一個頻率地逐個改變頻率進行測量,以致帶來了它兩大致命弱點.a.變頻法的工作效率低(“掃面”的速度更低);b.變頻法的相對精度低。

(1)在激電法中區(qū)分礦異常性質(zhì)能力低,

(2)在電磁法(CSAMT)中發(fā)現(xiàn)深部異常能力低。

(3)不能（像TEM那樣）進行近區(qū)的頻率域電磁測深。35PPT課件時間域與頻率域的差異頻率域電法的主要優(yōu)點35PPT課件頻率域IP與時間域IP的差異（一）、時間域以供大電流(也就是笨重）為代價，易于達到相對精度。例如：從上式可見，分母比分子大得多，容易測準確，保證幅頻率精度的關(guān)鍵是二次電位（分子）的精度，只要二次電位足夠大就行了，但就笨重了。

(二)、頻率域以非常高的電位差相對精度為代價，獲得了輕便（即可以供比時間域小得多得電流）。

舉例:對于理想的真實值，ΔVD=1.02mV,ΔVG=1.00mV，其Fs的理論值為2.0%。在實際工作中，總是存在誤差，下面分析當電位差的幾種可能存在的誤差情況下的結(jié)果：36PPT課件頻率域IP與時間域IP的差異從上式可可見，為了保證Fs的精度，對ΔVD和ΔVG的相對精度要求很高。對變頻法來說，ΔVD和ΔVG是在不同時間測量的，電流的變化、干擾、儀器本身的變化等，都會影響它們的精度。因此,變頻法野外實際精度很低。舉例:37PPT課件可見，為了保證Fs的精度，對ΔVD和ΔVG的相對精度要求很高頻率域IP與時間域IP的差異(三)、野外速度是評價一個方法得重要指標，它直接影響效益。時間域激電雖然供電電流大，但如果采用中梯裝置，多臺接收機同時測量，則可以加快掃面速度。變頻法要在每個測點改變頻率，只能一發(fā)對一收地工作，面對大面積工作只能望洋興嘆。38PPT課件頻率域IP與時間域IP的差異38PPT傳統(tǒng)頻率域電法--變頻法存在的問題

國內(nèi)外的頻率域電法都采用“變頻法”,即在每個測點上,一個頻率又一個頻率地逐次發(fā)送和接收。缺點：（1）測量速度低。每個點需要從10KHZ左右測到0.1HZ左右（1～2公里深）,約需30到40分鐘。優(yōu)點：方法簡單，儀器容易設(shè)計、制造。39PPT課件傳統(tǒng)頻率域電法--變頻法存在的問題國內(nèi)外的頻率域電法都缺點：（2）掃面速度慢。同一地區(qū)既不能“單臺發(fā)送機——多臺接收機”,也不能“多臺發(fā)送機——多臺接收機”,發(fā)送機1發(fā)送機2接收機2只能以“單臺發(fā)送機——單臺接收機”工作，因此，掃面速度慢。接收機1傳統(tǒng)頻率域電法--變頻法存在的問題40PPT課件缺點：（2）掃面速度慢。同一地區(qū)既不能“單臺發(fā)送機——多臺接非同步測量，受電源、噪聲等干擾影響大缺點(3)

抗干擾能力差，精度低深部探測能力差區(qū)分礦與非礦異常能力更差傳統(tǒng)頻率域電法--變頻法存在的問題41PPT課件非同步測量，受電源、噪聲等干擾影響大缺點(3)抗干擾能

(4)、關(guān)于感應耦合

①為了加大勘探深度，要加大極距，相應地，感應耦合也加大了。②在低電阻率地區(qū)，感應耦合也增大。時間域IP法，感應耦合發(fā)生在斷電時，通常是加大延遲時間來盡可能地避開感應耦合，方法簡便。在變頻法中，許多學者對除去感應耦合的方法進行了研究，但至今仍無一簡便有效的方法。在一般人心目中，形成了一個成見，認為感應耦合對時間域IP影響小，而對頻率域影響大。主要基于以上原因，在我國主要應用時間域IP法，而變頻法未能發(fā)揮頻率域電法輕便的優(yōu)勢。然而，時間域IP笨重，成本高，因而設(shè)計工作量小，面積性工作少，直接影響了IP的地質(zhì)效果。傳統(tǒng)頻率域電法--變頻法存在的問題42PPT課件主要基于以上原因，在我國主要應用時變頻法的優(yōu)缺點

變頻法(或常規(guī)電磁法)是一個頻率、一個頻率地逐個進行測量，然后計算視幅頻率和視電阻率。優(yōu)點是裝備簡單、輕便。然而它有如下明顯的缺點：(1)在每個測點要分別以高、低頻進行兩次觀測，增加了單個測點的觀測時間；(2)高、低兩個頻率的電位差在不同的時間測量，干擾、供電電流和儀器本身參數(shù)變化都對結(jié)果產(chǎn)生不同影響。因此，測量誤差大(3)發(fā)送機要隨接收機的操作情況而改變頻率，既增加了相互間的聯(lián)系手續(xù)，又難以實現(xiàn)一臺發(fā)送機供電，多臺接收機測量，從而使面積生產(chǎn)效率難以提高。因此,變頻法無法發(fā)揮頻率域電法的優(yōu)勢而難于推廣應用.43PPT課件變頻法的優(yōu)缺點變頻法(或常規(guī)電磁法)均勻廣譜偽隨機電磁法理論及應用奇次諧波法及其存在的問題20世紀70年代，美國K.L.Zonge發(fā)明了諧波法,擁有專利。諧波法是測量方波及其諧波，實現(xiàn)了多個頻率同時測量。但它有兩大致命缺點諧波能量衰減快頻點分布不合理因此已被淘汰，又回到了變頻法方波頻譜振幅44PPT課件均勻廣譜偽隨機奇次諧波法及其存在的問題20世紀70年代，美國３。雙頻激電法45PPT課件３。雙頻激電法45PPT課件雙頻激電電流波形圖高頻波低頻波雙頻波46PPT課件雙頻激電電流波形圖高頻波低頻波雙頻波46PPT課件雙頻激電儀原理框圖雙頻激電：同時供雙頻電流，同時測雙頻電位差，并自動計算出幅頻率。47PPT課件雙頻激電儀原理框圖雙頻激電：同時供雙頻電流，同時測雙頻電位差雙頻激電法的基本優(yōu)點輕便：供電電流只有時間域的五十分之一左右?？焖倏垢蓴_能力強精度高在普查時可得到詳查的信息可以自動消除電磁感應具有較靈敏的非線性現(xiàn)象發(fā)送機不需要穩(wěn)流48PPT課件雙頻激電法的基本優(yōu)點輕便：供電電流只有時間域的五十分之一左右(1)輕便時間域激電雙頻激電時間域直接測二次電位差，總電位差比二次電位差大50倍。雙頻法不直接測二次電位差，而是測和。故時間域的供電電流比雙頻法要大50倍。或者說，雙頻法供100毫安相當于時間域供電5安培。時間域要用發(fā)電機，雙頻法則可以用電池。而且，供電電流小了，導線也可細些，電極也可少些，整個供電裝備都輕便了。49PPT課件(1)輕便時間域直接測二次電位差，總電位差(2)抗干擾能力強雙頻同時供電和測量,兩頻率受干擾相當。高、低頻同時接收，又取其差值，因而所受各種偶然干擾，在很大程度上彼此抵消，這是雙頻道方法本身所具有的優(yōu)點。選頻接收，有利壓制干擾。采用選頻接收，通頻帶輸較窄，干擾受到很大壓制，這是頻率域儀器所共有的。50PPT課件(2)抗干擾能力強雙頻同時供電和測量,兩頻率受干擾相當。高、(3)精度高雙頻同時供電和測量，保證了高、低頻電位差的差值的精度，從而保證了幅頻率的精度?？垢蓴_能力強。電流變化對測量沒有影響。51PPT課件(3)精度高雙頻同時供電和測量，保證了高、低頻電位差的差值的1.為了保證Fs的精度，對ΔVD和ΔVG的相對精度要求很高，在變頻法來說，野外實際上很難達到。2.提高Fs的精度的關(guān)鍵是提高ΔVD-ΔVG這一差值的精度，如果能保持ΔVD和ΔVG的誤差同符號，則可以使Fs的精度大為提高。舉例:52PPT課件1.為了保證Fs的精度，對ΔVD和ΔVG的相對精度要求很高，(4)快速由于雙頻同時觀測，不需改變頻率，不用歸一和用平均值檢波，使儀器的單點觀測速度較常規(guī)變頻儀提高4倍以上。而且可以1臺發(fā)送機供電，多臺接收機觀測，因而適合于大面積快速激電普查。53PPT課件(4)快速由于雙頻同時觀測，不需改變頻率，不用歸一和用平均值(5)野外施工方便供電電流小，A、B極較易移動，因而可以做各種不同類型裝置（如偶極----偶極）等。MN極可以不用不極化電極，而用銅電極。由于是交流供電，剛作為供電極位置的測點馬上又可放置測量電極。54PPT課件(5)野外施工方便供電電流小，A、B極較易移動，因而可以做各(6)雙頻激電發(fā)送機不必穩(wěn)流55PPT課件(6)雙頻激電發(fā)送機不必穩(wěn)流55PPT課件(7)雙頻激電可以在普查中

獲得詳查所需要的信息-Φ

fL

fHlgf

以相位測量為例，在頻譜激電中，人們試圖利用相位譜特征來區(qū)分異常源性質(zhì)。例如，一般石墨化巖石的相位極值頻率低，而硫化礦的相位極值頻率較高。然而，頻譜激電很費時間，費用很高。雙頻相位測量可根據(jù)低頻與高頻電位差二者的相位之間的關(guān)系便可知道相位極值的大致位置：|ΦL|>|ΦH|:相位極值頻率低|ΦL|<|ΦH|:相位極值頻率高|ΦL|≈|ΦH|:相位極值頻率在低頻與高頻之間。56PPT課件(7)雙頻激電可以在普查中

獲得詳查所需要的信息-ΦfL黃鐵礦與石墨上雙頻激電剖面圖57PPT課件黃鐵礦與石墨上雙頻激電剖面圖57PPT課件58PPT課件58PPT課件電法勘探的地質(zhì)地球物理斷面圖新疆黃山銅鎳礦168線地質(zhì)地球物理斷面圖59PPT課件電法勘探的地質(zhì)地球物理斷面圖新疆黃山銅鎳礦168線地質(zhì)地球物

(8)抗感應耦合能力強60PPT課件(8)抗感應耦合能力強60PPT課件雙頻激電法及其特點61PPT課件雙頻激電法及其特點61PPT課件雙頻激電法及其特點雙頻激電電磁感應耦合示意圖62PPT課件雙頻激電法及其特點雙頻激電電磁感應耦合示意圖62PPT課件總之，上述雙頻激電法所具有的本質(zhì)特點，使它能很好地發(fā)揮頻率域激電輕便、抗干擾能力強等優(yōu)勢，成為普查找礦的一種重要手段。63PPT課件總之，上述雙頻激電法所具有的本質(zhì)特點，使它能很好地發(fā)揮頻率域瞬變電磁法

（TEM)

是在近區(qū)進行

電磁測深64PPT課件瞬變電磁法

（TEM)

是在近區(qū)進行

電磁測深64PPT課件可控源音頻大地電磁法（CSAMT)

是在遠區(qū)進行電磁測深65PPT課件可控源音頻大地電磁法（CSAMT)

是在遠區(qū)進行電磁測深65為什么頻率域

不能在

近區(qū)進行電磁測深？如果頻率域在近區(qū)進行電磁測深，可以實現(xiàn)輕便大深度探測！66PPT課件為什么頻率域

不能在

近區(qū)進行電磁測深？如果頻率域在近區(qū)進行回線中心2n序列偽隨機信號

電磁測深法

場的表達式均勻大地表面上圓形回線中心的磁場表達式為

借助韋伯.李普希茨積分與索莫菲積分，不難得到上式的解析表達式其中就是載有直流電流為I、半徑為a的線圈，在線圈中心產(chǎn)生的磁場。當a、I選定后為一常數(shù)。67PPT課件回線中心2n序列偽隨機信號

電磁測深法

場的表達式均勻大線圈中心測量進行頻率域電磁測深，是一種不折不扣的近區(qū)頻率域電磁測深方法。它突破了以往不能在近區(qū)進行頻率域電磁測深的框框，為頻率域電磁測深開劈了一個嶄新的方向。68PPT課件線圈中心測量進行頻率域電磁測深，是一種不折不扣的近區(qū)頻率域電線圈中心測量進行頻率域電磁測深提取地下視電阻率有三種方法。第一種是測量的幅值（絕對值）通過計算機迭代提取視電阻率；第二種是測量不同頻率的實分量，通過計算不同頻率實分量之差提取視電阻率；第三種是測量不同頻率的虛分量，通過計算不同頻率虛分量之差提取視電阻率。69PPT課件線圈中心測量進行頻率域電磁測深提取地下視電阻率有三種方法。第70PPT課件70PPT課件在載流線圈中心測量磁場垂直分量提取視電阻率有以下幾個優(yōu)點： 1.在載流線圈中心進行測量，是一種典型的“近區(qū)”測量，所測得信號強大，易于觀測。 2.用不接地線圈測量磁場垂直分量，不受接地條件影響。 3.測量磁場不受靜態(tài)效應的影響。 4.測量點位與場源中心重合，敷設(shè)方便，測地工作簡便。 5.用敷設(shè)于地面的水平線圈接收，容易擺平，受線圈方向影響小。71PPT課件在載流線圈中心測量磁場垂直分量提取視電阻率有以下幾個優(yōu)點：7用垂直磁場的實分量或虛分量定義

視電阻率式中:a為線圈半徑,s為頻差.72PPT課件用垂直磁場的實分量或虛分量定義

視電阻率式中:a為線圈半徑雙頻數(shù)據(jù)處理73PPT課件雙頻數(shù)據(jù)處理73PPT課件面積性中梯測量原始數(shù)據(jù)---EXCEL編輯（分列、按坐標進行整理）----SURFER、GRAPHER網(wǎng)格化成圖---在MAPGIS中進行與地質(zhì)地形圖的疊加數(shù)據(jù)處理流程：74PPT課件面積性中梯測量原始數(shù)據(jù)---EXCEL編輯（分列、按坐標進實例演示75PPT課件實例演示75PPT課件76PPT課件76PPT課件77PPT課件77PPT課件78PPT課件78PPT課件79PPT課件79PPT課件６。實際應用情況80PPT課件６。實際應用情況80PPT課件SQ系列雙頻激電儀81PPT課件SQ系列雙頻激電儀81PPT課件雙頻激電儀在全國的推廣應用情況82PPT課件雙頻激電儀在全國的推廣應用情況82PPT課件已在湖南、廣西、河南、山東、新疆、黑龍江、四川、福建等省的危機礦山和成礦區(qū)帶成功應用，多個生產(chǎn)礦山深邊部強干擾區(qū)找到了新的接替資源，解決或緩解了這些礦山的資源危機狀況。僅就近30個礦區(qū)或勘探區(qū)所找到的一大批新資源的不完全統(tǒng)計其價值達900多億元。創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟效益83PPT課件已在湖南、廣西、河南、山東、新疆、黑龍江、四川2000年3~4月中國地質(zhì)調(diào)查總局組織了多個單位十多種儀器在北京延慶縣石槽銅礦的三條已知剖面上進行對比試驗。結(jié)果表明雙頻激電法發(fā)現(xiàn)的異常與地下情況對應很好，而且輕便、快速、精度高、抗干擾能力強。根據(jù)對比結(jié)果，從2000年到2004年國家地質(zhì)調(diào)查總局將雙頻激電法作為有效的找礦方法進行了示范實驗。2000年指定海拔4000米的祁連山南段甘肅石居里開展高山區(qū)的“快速普查方法示范”，2001年選擇云南麗江和云南中甸海拔3800米、相對高差達1500米的熱帶雨林“高山區(qū)的快速普查方法示范”。。2002年又選擇西藏驅(qū)龍海拔5000米左右的無人區(qū)（部分為雪山）進行“特困地區(qū)快速普查方法示范”，還選定安徽廬龍橋鐵礦、甘肅金川4礦區(qū)18行、新疆土屋0號剖面作為深部探礦能力的實驗區(qū)。這些示范區(qū)均已按時、保質(zhì)、保量完成，取得了非常好的地質(zhì)效果，而且都比變頻法節(jié)省時間1/2到2/3。

84PPT課件2000年3~4月中國地質(zhì)調(diào)查總局組織了多個單位十多種儀器在

示范區(qū)地形情況雙頻激電法的應用85PPT課件示范區(qū)地形情況雙頻激電法的應用85圖3雙頻激電法的應用86PPT課件圖3雙頻激電法的應用86PPT課件

已知礦異常炭質(zhì)板巖雙頻激電法的應用石居里示范區(qū)雙頻激電法工作成果87PPT課件已知礦異常炭質(zhì)板巖雙頻激電法的應用雙頻激電法的應用88PPT課件雙頻激電法的應用88PPT課件湘西金礦89PPT課件湘西金礦89PPT課件90PPT課件90PPT課件91PPT課件91PPT課件92PPT課件92PPT課件93PPT課件93PPT課件湘西金礦撾溪礦區(qū)物探0線近礦激電剖面曲線94PPT課件湘西金礦撾溪礦區(qū)物探0線近礦激電剖面曲線94PPT課件湘西金礦坑道、鉆探驗證經(jīng)工程驗證：3、4號脈繼續(xù)深延,斜長240m,7號脈為一大型礦脈，(約500m12000m）?？拥莉炞C：脈厚0.4~1.4m,Au品位14~22g/T,鉆探驗證：脈厚0.27-4m,Au品位3.2-7.1g/T,預測41噸黃金儲量中已被工程證實。95PPT課件湘西金礦坑道、鉆探驗證95PPT課件湘西金礦“地質(zhì)地球物理”方法與傳統(tǒng)方法的效益比較據(jù)湖南地質(zhì)學會礦山專業(yè)委員會李健炎主任1999年7月10日96PPT課件湘西金礦“地質(zhì)地球物理”方法與傳統(tǒng)方法的效益比較據(jù)湖南地質(zhì)學江永鉛鋅礦97PPT課件江永鉛鋅礦97PPT課件江永鉛鋅礦近礦激電異常分布圖98PPT課件江永鉛鋅礦近礦激電異常分布圖98PPT課件已知礦體已知礦體新發(fā)現(xiàn)礦體新發(fā)現(xiàn)礦體新發(fā)現(xiàn)礦體采空區(qū)回填礦落水洞新發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦約70萬噸，品位7~8%99PPT課件已知礦體已知礦體新發(fā)現(xiàn)礦體新發(fā)現(xiàn)礦體新發(fā)現(xiàn)礦體采空區(qū)回填礦落甘肅白銀石青硐100PPT課件甘肅白銀石青硐100PPT課件偽隨機電法在甘肅永登石青硐多金屬礦區(qū)的應用

1998年--1999年在石青硐燕麥溝地區(qū)進行雙頻激電法快速掃面，共獲得2個異常區(qū)，再用偽隨機五頻激電對異常進行評價，測得異常源埋深分別為63m，90-110m及190m，其頻譜特征為|5HZ|>|4HZ|>|2HZ|>|0.5HZ|，說明高頻相位大于低頻相位，是硫化金屬礦體特征。經(jīng)坑道驗證，在63m處見到致密塊狀金屬硫化物礦體，經(jīng)化驗分析，其礦物為Cu、Zn+Pb、Au、Ag；后經(jīng)鉆探工程驗證，在埋深100-110m處及200m處均見到致密黃鐵礦，作為電法勘探來講也達到了地質(zhì)目的。此述成果不但說明了在石青硐地區(qū)有較強的找礦遠景，也說明了偽隨機多頻激電法與常規(guī)激電法相比，其提供的信息更豐富，為區(qū)分硫化物與碳質(zhì)巖層提供了可靠信息，為解決激電異常源屬性向前邁進了一步，為火山巖地區(qū)找礦提供了新的方法和技術(shù)。101PPT課件偽隨機電法在甘肅永登石青硐多金屬礦區(qū)的應用199白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐礦區(qū)燕麥溝地區(qū)

雙頻激電中梯裝置視幅頻率等值線圖（比例尺1：1000）異常區(qū)II異常區(qū)I102PPT課件白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐礦區(qū)燕麥溝地區(qū)

雙頻激電中梯裝置視白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦

燕麥溝測區(qū)170點/6線偽隨機五頻激電五極測深圖（比例尺1：1000）1030507090110130150170190（L/2）m點號12345103PPT課件白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦

燕麥溝測區(qū)170點白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦

燕麥溝測區(qū)170點/8線偽隨機五頻激電五極測深圖1030507090110130150170190（L/2）m12345104PPT課件白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦

燕麥溝測區(qū)170點白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦

燕麥溝測區(qū)170點/10線偽隨機五頻激電五極測深圖1030507090110130150170190（L/2）m點號12345105PPT課件白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦

燕麥溝測區(qū)170點白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦燕麥溝測區(qū)170點/10線偽隨機五頻激電對稱四極測深圖相位曲線圖Fs曲線圖106PPT課件白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦燕麥溝測區(qū)170點/白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦

燕麥溝地區(qū)6線地質(zhì)剖面圖礦體107PPT課件白銀廠外圍甘肅永登縣石青硐銅鉛鋅多金屬礦

燕麥溝地區(qū)6線地質(zhì)

30米沿脈坑道驗證礦體厚1.5m,長200m，品位:Cu2.29%Pb+Zn11.17%Au1.13g/TAg79.0g/T甘肅石青硐多金屬礦坑道驗證偽隨機電磁法的應用蝕變帶礦體108PPT課件30米沿脈坑道驗證礦體厚1.5m,長200m，品位:甘肅

廣西泗頂鉛鋅礦109PPT課件廣西泗頂鉛鋅礦109PPT課件泗頂鉛鋅礦是一座國有中大型礦山，該礦山始建于1960年，現(xiàn)有職工1400余人。建礦時探明的鉛鋅礦地質(zhì)儲量約170萬噸，70年代礦山地質(zhì)隊在古丹礦東部擴充儲量200余萬噸，經(jīng)過近40年的開采目前已出現(xiàn)嚴重的資源危機，按目前的開采規(guī)模，保有礦石量只能開采3-4年。雖然自建礦以來，有關(guān)單位十分重視礦山的找礦工作，先后有404隊、701隊、702隊、3095隊、北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院、桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院等找礦科研單位在泗頂及外圍進行過不少的地質(zhì)物化探找礦工作，然而數(shù)十年的找礦工作尚未取得重大突破，可見找礦工作難度之大

偽隨機多頻激電儀在廣西泗頂鉛鋅礦區(qū)的應用110PPT課件泗頂鉛鋅礦是一座國有中大型礦山，該礦山始建于采用雙頻激電方法進行面積性工作→發(fā)現(xiàn)異常后再用偽隨機頻譜激電、微分電測深等方法評價異?！Y(jié)合地質(zhì)工作布置驗證鉆孔’”的工作思路。1999年在拉夯地區(qū)選擇了4.6Km2的面積進行面積性工作。在面積性工作后我們發(fā)現(xiàn)了：筑田弄、路福、露頭村3個有意義的異常（見圖1），在這3個異常區(qū)我們進行了偽隨機頻譜激電工作進行異常性質(zhì)的區(qū)分，初步確定筑田弄異常、路福異常為礦致異常（見圖2）。露頭村異常露福異常筑田弄異常圖1111PPT課件采用雙頻激電方法進行面積性工作→發(fā)現(xiàn)異常后再用偽隨機頻譜激電圖2廣西泗頂?shù)V路福異常偽隨機區(qū)分結(jié)果相位異常Fs異常相位異常112PPT課件圖2廣西泗頂?shù)V路福異常偽隨機區(qū)分結(jié)果相位異常Fs異常相位廣西泗頂?shù)V路福異常偽隨機區(qū)分結(jié)果相對相位異常Fs異常相位異常113PPT課件廣西泗頂?shù)V路福異常偽隨機區(qū)分結(jié)果相對相位異常Fs異常相位異常

經(jīng)微分電測深確定路福異常為一傾向NE傾角80°左右的陡傾斜斷裂控礦構(gòu)造引起的，微分電測深也反映有兩層異常源（見圖3）據(jù)此設(shè)計了驗證鉆孔，當時解釋鉆至30米處遇到第一異常源——斷層、鉆至45米出該異常層、鉆至55米遇到第二異常層——富礦體、礦體厚度3-5米。鉆探結(jié)果證明我們的解釋十分正確，在30米會遇到了斷層、鉆至43米出該斷層、鉆至57米遇到了含鋅量大于15%（局部為35.4%）的富鉛鋅礦體、礦體厚度4.2米（見圖4及證明材料）。

114PPT課件經(jīng)微分電測深確定路福異常為一傾向NE傾角80°左右的陡圖3路福異常197號測點微分測深結(jié)果第一層異常第二層異常115PPT課件圖3路福異常197號測點微分測深結(jié)果第一層異常第二層異常圖4路福驗證鉆孔設(shè)計示意圖寒武系地層泥盆系東崗嶺組地層第四系地層礦體斷裂破碎帶116PPT課件圖4路福驗證鉆孔設(shè)計示意圖寒武系地層泥盆系東崗嶺組地層第1234線號安徽銅陵鳳凰山銅礦偽隨機測量成果圖鳳凰山礦在東部1號異常70/106點附近進行鉆探驗證，30m開始見鉬礦化，向下為強礦化蝕變帶，176m223m見含Cu10%以上的富礦，這一結(jié)果與激電結(jié)果一致。1234117PPT課件1234線安徽銅陵鳳凰山銅礦偽隨機測量成果圖鳳凰山礦在東部1

雙頻激電法的應用118PPT課件雙頻激電法的應用118PPT課件雙頻激電儀在黑龍江某地的實際推測結(jié)果119PPT課件雙頻激電儀在黑龍江某地的實際推測結(jié)果119PPT課件

謝謝各位請批評指正120PPT課件謝謝各位120PPT課件雙頻激電及其數(shù)據(jù)處理

121PPT課件雙頻激電及其數(shù)據(jù)處理1PPT課件目錄國外電法儀器的進展頻率域電法與時間域電法的等效性與差異雙頻激電法雙頻激電數(shù)據(jù)處理與解釋實際應用情況122PPT課件目錄國外電法儀器的進展2PPT課件１。國外電法儀器的進展123PPT課件１。國外電法儀器3PPT課件研究電法儀器的公司比較多。加拿大PHOENIX公司在V-５,V6A,V5-2000系列的基礎(chǔ)上，又推出了V-8多功能全頻段電法儀，它是該公司的第八代多功能電法系統(tǒng)。美國Zonge公司，主要從事電法儀器的研制生產(chǎn)和軟件開發(fā)，推出的主要產(chǎn)品是GDP-32，它是該公司的第四代產(chǎn)品，是一種多通道可控源和天然源EM數(shù)據(jù)采集儀。Geometrics公司和EMI公司聯(lián)合研制的EH-4型連續(xù)剖面淺、中層電磁成像系統(tǒng)，特別適合地面２D、3D連續(xù)張量式電導率測量，主要用于工程勘探。目前被我國很多單位引進并大量應用。

研制電（磁）法儀器的發(fā)展核心是提高產(chǎn)品分辨率、靈敏度和抗干擾能力，主要特點是充分利用最先進的電子技術(shù)和科研成果，向多道、多功能發(fā)展，越來越具有自動化、小型化、輕便化、節(jié)能化等普遍特點，而且儀器技術(shù)指標越來越高。下面舉例說明：

124PPT課件研究電法儀器的公司比較多。加拿大PHOENIX公司在V-

V-8是加拿大鳳凰公司自1975年以來研制開發(fā)的第八代多功能電法系統(tǒng)，在非常成熟的系統(tǒng)2000基礎(chǔ)上，V-8包括輕便堅固的采集系統(tǒng)和GPS同步系統(tǒng)，以及觸摸式防水ASCII鍵盤和彩色的陽光下可視屏幕，讓操作員可以輕松地對于可控源和自然源采集的數(shù)據(jù)進行處理。V-8有3個磁道和7個電道。磁道既可以連接標準的磁棒也可以和1到3個軸向的TDEM探頭連接。V-8還可以單機工作（通常用來做AMT和MT）。另外，它可以作為輔助的2個電道數(shù)據(jù)采集的局域網(wǎng)絡中心，其通訊方式既可以無線也可以有線。所有的記錄單元均通過GPS時間（±0.2微妙）保持同步，發(fā)射機也是通過GPS時間保持同步。無論是網(wǎng)絡化的記錄單元之間，還是接收機和發(fā)射機之間均可通過無線方式保持通訊。網(wǎng)上下載的鳳凰公司有關(guān)V8多功能電法儀的資料125PPT課件

V-8是加拿大鳳凰公司自1975年以來研制開發(fā)的第八V-8可以完成：可控源部分CSAMT可控源聲頻大地電磁TDEM，F(xiàn)DEM各種時域和頻域電磁功能IP激發(fā)極化—時間域和頻率域,相位和譜IPResistivity各種電阻率功能（偶極法，斯倫貝謝法，或溫納法）天然源部分MT，AMT遠參考大地電磁網(wǎng)上下載的鳳凰公司有關(guān)V8多功能電法儀的資料126PPT課件V-8可以完成：可控源部分CSAMTheGDP-32IIisdesignedforhighqualitydataacquisitioninharshenvironments.Measurable

parametersinclude:

Resistivity

InducedPolarization(frequencyortimedomain)

ComplexResistivity(CR)ControlledSourceAudioFrequencyMagnetotellurics(CSAMT)

HarmonicCSAMT(HACSAMT)

FrequencyDomainEM(FEM)

TransientEM(TEM)

NanoTEM(averyearlytimeTEMprogram)

ContinuousNanoTEM

NaturalSourceMT

NaturalSourceAMT網(wǎng)上下載的Zonge公司有關(guān)GDP-32的資料127PPT課件TheGDP-32IIisdesigned儀器盡量采用新技術(shù)，向兩個方向發(fā)展：（1）單方法儀器，（2）電法綜合站。沒有方法原理的突破性進展。頻率域的方法仍然是停留在“變頻法”，雖然中還保留了“奇次諧波法”的功能。128PPT課件儀器盡量采用新技術(shù)，向兩個方向發(fā)展：（1）單方法儀器，（2）２。頻率域電法與時間域電法的等效性和差異129PPT課件２。頻率域電法與9PPT課件

現(xiàn)有的人工場源電法勘探方法頻率域變頻法相位激電法復電阻率法頻譜激電法雙頻激電法時間域直流激電法雙向短脈沖法時間域激電法頻率測深可控源音頻大地電磁法（CSAMT)(儀器如:GDP--系列,V--系列)瞬變電磁法（TEM）（過渡場法）電阻率法激電法電磁法130PPT課件現(xiàn)有的人工場源電法勘探方法頻率域時間域頻率測深電阻率法激電頻率域電法與時間域電法的等效性我們可以將眾多的電法勘探方法歸納為兩類：頻率域與時間域，無論哪一種方法，其測量裝置與大地一起構(gòu)成了一個系統(tǒng)。一般情況下，地下電流密度很小、頻率范圍有限，故可看作線性時不變系統(tǒng)，在線性時不變系統(tǒng)中，頻率域方法與時間域方法是等效的，二者之間可以相互嚴格轉(zhuǎn)換。接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出系統(tǒng)AB輸入電流輸出電位差MN131PPT課件頻率域電法與時間域電法的等效性我們可以

接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出系統(tǒng)AB輸入輸出MN接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出tt0t1tI輸入電流t0t1ΔV(t)輸出電位差I(lǐng)t輸入電流t輸出電位差(a)(b)(c)時間域(c)頻率域132PPT課件接收機發(fā)送機A發(fā)送機BMN輸入輸出系統(tǒng)AB輸入輸出MN接收

在金屬礦勘探中激電法的特點：(1)電子導體才能產(chǎn)生明顯激電異常;(2)地形不產(chǎn)生假的激電異常;

激電異常主要是由金屬礦或碳質(zhì)產(chǎn)生，與電阻率法相比，激電異常的解要簡單得多。(3)時間域(直流)激電笨重、成本高，限制了其廣泛應用。133PPT課件在金屬礦勘探中激電法的巖礦石電化學反應與時間有關(guān)電化學反應需要時間供電時間越長，電化學反應越充分供電時間過短，電化學反應就來不及響應A礦體BMN開關(guān)134PPT課件巖礦石電化學反應與時間有關(guān)電化學反應需要時間A礦體BMN開關(guān)時間域激發(fā)極化法時間域激電是用脈沖電流激發(fā)，測量激電隨時間的變化特性。電流強度I

時間t

I0

t0

t1

電位差ΔV

ΔV1

時間t

t1

t0

ΔVIP(t)

T

135PPT課件時間域激發(fā)極化法電流強度I時間tI0

“直流激電”與“交流激電”“時間域激電”與“頻率域激電”電流強度電位差時間t

測量激電隨時間變化特性的稱為時間域激電。電流強度時間t

時間t

136PPT課件“直流激電”與“交流激電”電流強度電位差時間t測量激測量激電隨頻率變化特性的稱為頻率域激電。因此，變頻激電、雙頻激電、復電阻率法、頻譜激電等都屬于頻率域激電。137PPT課件測量激電隨頻率變化特性的稱為頻率域激電。17PPT課件

電流脈沖寬度T（即充電時間長度）對極化強度的影響ΔV0

電位差ΔV

ΔV0

時間(t)

T大，二次電位大電位差ΔV

ΔV0

ΔV0

時間（t）

T小，二次電位小TT脈沖寬度(T)二次電位差

ΔVIP二次電位大小與電流脈沖寬度的關(guān)系138PPT課件電流脈沖寬度T（即充電時間長度）ΔV0電位差ΔV脈沖寬度(T)頻率域與時間域的等效性頻率f(1/T)

電位差ΔV1/脈沖寬度(1/T)二次電位差

ΔVIPΔVIP時間域時間域頻率域二次電位差

ΔVIP139PPT課件脈沖寬度(T)頻率域與時間域的等效性頻率f(1/T)ttILIH低頻電流高頻電流TT分別供高頻和低頻兩種電流：低頻電流的周期長,激電大；高頻電流周期短，激電小，二者之差反映了激電的大小最早的頻率域激電-—變頻法

（1950J.R.Wait：

VariableFrequencyMethods）

IDIG140PPT課件ttILIH低頻高頻TT分別供高頻和低頻兩種電流：最早的頻率變頻法（J.R.Wait：VariableFrequencyMethods）

頻率fΔVIP的振幅頻率特性fDfG頻率域時間域141PPT課件變頻法（J.R.Wait：VariableFrequ時間域激發(fā)極化法時間域激電是用脈沖電流激發(fā)，測量激電隨時間的變化特性。電流強度I

時間t

I0

t0

t1

電位差ΔV

ΔV1

時間t

t1

t0

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142PPT課件時間域激發(fā)極化法電流強度I時間tI0頻率域電法與時間域電法的等效性在電阻率法和電化學方法中，按測量方式可分為時間域和頻率域兩種。研究電效應隨時間變化規(guī)律的稱為時間域電法，研究電效應隨頻率變化規(guī)律的稱為頻率域電法。時間域電法的充放電時間特性本身就說明它必然存在頻率依從關(guān)系，這也就是說，就方法原理而言，頻率域電法與時間域電法是等效的。143PPT課件頻率域電法與時間域電法的等效性在電阻率法和電化學方法中頻率域IP與時間域IP的等效性頻率域IP與時間域IP的物理實質(zhì)是一樣的，對于尋找金屬礦來說它們的能力是等效的。對于線性時不變系統(tǒng)，在理論上二者是可以相互轉(zhuǎn)換的。在實際條件下，一般電流密度都非常?。ㄐ∮?.01μA/cm2），實際上可以看作線性系統(tǒng)，如果能測量到相當完整的時間響應和頻率響應，則它們在一定精度內(nèi)也是可以相互轉(zhuǎn)換的。144PPT課件頻率域IP與時間域IP的等效性頻率用函數(shù)f(t)在時間域研究,或是用函數(shù)在頻率域研究，二者是等效的，含有的激發(fā)極化信息，是同樣豐富的,誰也不比誰更加優(yōu)越。一個函數(shù)可以轉(zhuǎn)換成另一個，轉(zhuǎn)換后也不損失任何信息。

時間域與頻率域的等效性原理，不但適用于激發(fā)極化法，也適用于其它研究時間（或頻率）過程的電法勘探，比如瞬變電磁測深是一種時間域的電磁測深,而CSAMT則是一種頻率測深，等等。

從數(shù)學上證明時間域與頻率域的等效性145PPT課件用函數(shù)f(t)在時間域研究,或是用函數(shù)從數(shù)學的觀點來看，對同一個系統(tǒng)和同一測量裝置而言，充電時的極化總場也好，放電時的二次電位也好，它們都是時間t的函數(shù)，不妨統(tǒng)一寫作f(t)（雖然具體的函數(shù)形式是不同的）。傅立葉變換理論告訴我們，任何滿足傅氏積分定理的函數(shù)f(t)在它的連續(xù)點處有：

(1.1.1)

和(1.1.2)(1.1.1)和(1.1.2)稱為傅里葉變換對，式中為角頻率。

從數(shù)學上證明頻率域與時間域的等效性146PPT課件從數(shù)學的觀點來看，對同一個系統(tǒng)和同一測量

值得注意的是，上面所談理論上的等效性是有條件的。對于傅立葉變換,是指時間t從的積分與頻率從的積分等效。和可以通過積分互相變換,而拉普拉斯變換,是指t從與s從等效。實際工作中不能滿足這樣的條件。

從數(shù)學上證明證明時間域與頻率域的等效性147PPT課件值得注意的是，上面所談理論上的等效性是有條

時間域與頻率域的等效性也可以從Cole-Cole模型得到證實，Cole-Cole模型阻抗的頻率域表達式為：

(1.1.5)

從下圖上兩塊標本實測的頻譜特性相比較，可知用Cole-Cole模型來描寫激發(fā)極化現(xiàn)象，是非常接近的。

Cole-Cole模型證明時間域與頻率域的等效性148PPT課件時間域與頻率域的等效性也可以從Cole-Cole模兩塊標本的實測振幅譜、相位譜與實譜、虛譜（頻譜）Cole-Cole模型證明時間域與頻率域的等效性149PPT課件兩塊標本的實測振幅譜、相位譜與實譜、虛譜（頻譜）Cole-C黑龍江某銅鉬礦

礦體賦存與中粗粒黑云母花崗巖基體兩邊的破碎變帶內(nèi),圖1.3.1是該礦區(qū)II號剖面。激電觀測采用中梯排列。AB=1000m,MN=40m,時間域的ηs

最大為11。4%，頻率域的Fs最大約5%，雖然二者數(shù)值不同，但兩條曲線形態(tài)一致，都很好地反映了礦體。

野外實例證明頻率域與時間域的等效性150PPT課件黑龍江某銅鉬礦礦體賦存與中粗粒黑云新疆哈臘蘇銅礦鉆孔物性統(tǒng)計結(jié)果及勘察實踐表明：電性上，無礦化或礦化較弱的巖石的極化率都小于2%，電阻率視巖性不同呈中阻或高阻反映；礦化較好的巖石極化率均大于5.9%，電阻率呈高阻反映（ρ大于2000Ω.m）。含碳質(zhì)地層呈明顯的低阻、高極化反映。

151PPT課件新疆31PPT課件由直流(時間域)激電與雙頻激電異常對比曲線圖見：雙頻激電反映的幅頻率異常和視電阻率異常在形態(tài)上均與直流(時間域)激電相同.而雙頻激電輕便、效率高,使它在方法選擇上更具靈活性。152PPT課件由直流(時間域)激電與雙頻激電異常對比曲線圖見：雙頻激電反映甘肅某鉛鋅礦

礦體賦存中厚層結(jié)晶灰?guī)r中，受層位、巖性及構(gòu)造控制，礦石成分以方鉛礦、閃鋅礦為主，黃鐵礦、磁黃鐵礦次之。礦區(qū)碳質(zhì)巖層不發(fā)育。圖為該礦區(qū)85線綜合剖面圖。圖上Fs與ηs

形態(tài)一致，都反映了地下有兩組礦體，盡管Fs數(shù)值低于ηs但比ηs

更加光滑，說明頻率域Fs抗干擾能力強，觀測精度高于。

工程實例證明時間域與頻率域的等效性153PPT課件甘肅某鉛鋅礦礦體賦存中厚層結(jié)晶灰?guī)r甘肅某金銀礦點金銀礦受斷裂帶產(chǎn)于綠泥石角閃片巖、絹云母石英片巖內(nèi)的擠壓帶中，金、銀與鉛、鋅、黃鐵礦化共生，且有正相關(guān)關(guān)系。黃鐵礦化較強處可呈稠密浸染至半塊狀。圖為該礦體IV號剖面綜合圖。Fs與ηs

相似性也是一目了然。工程實例證明時間域與頻率域的等效性154PPT課件甘肅某金銀礦點金銀礦受斷裂帶產(chǎn)于綠泥石角閃片巖、時間域與頻率域的差異頻率域電法的主要優(yōu)點a.輕便;b.抗干擾能力強。傳統(tǒng)頻率域電法的主要缺點任何一種頻率域電法都是要在不同的頻率進行測量，傳統(tǒng)的主動源電法勘探（包括激發(fā)極化法和電磁法）的工作方式都是“變頻法”,變頻法是一個頻率、一個頻率地逐個改變頻率進行測量,以致帶來了它兩大致命弱點.a.變頻法的工作效率低(“掃面”的速度更低);b.變頻法的相對精度低。

(1)在激電法中區(qū)分礦異常性質(zhì)能力低,

(2)在電磁法(CSAMT)中發(fā)現(xiàn)深部異常能力低。

(3)不能（像TEM那樣）進行近區(qū)的頻率域電磁測深。155PPT課件時間域與頻率域的差異頻率域電法的主要優(yōu)點35PPT課件頻率域IP與時間域IP的差異（一）、時間域以供大電流(也就是笨重）為代價，易于達到相對精度。例如：從上式可見，分母比分子大得多，容易測準確，保證幅頻率精度的關(guān)鍵是二次電位（分子）的精度，只要二次電位足夠大就行了，但就笨重了。

(二)、頻率域以非常高的電位差相對精度為代價，獲得了輕便（即可以供比時間域小得多得電流）。

舉例:對于理想的真實值，ΔVD=1.02mV,ΔVG=1.00mV，其Fs的理論值為2.0%。在實際工作中，總是存在誤差，下面分析當電位差的幾種可能存在的誤差情況下的結(jié)果：156PPT課件頻率域IP與時間域IP的差異從上式可可見，為了保證Fs的精度，對ΔVD和ΔVG的相對精度要求很高。對變頻法來說，ΔVD和ΔVG是在不同時間測量的，電流的變化、干擾、儀器本身的變化等，都會影響它們的精度。因此,變頻法野外實際精度很低。舉例:157PPT課件可見，為了保證Fs的精度，對ΔVD和ΔVG的相對精度要求很高頻率域IP與時間域IP的差異(三)、野外速度是評價一個方法得重要指標，它直接影響效益。時間域激電雖然供電電流大，但如果采用中梯裝置，多臺接收機同時測量，則可以加快掃面速度。變頻法要在每個測點改變頻率，只能一發(fā)對一收地工作，面對大面積工作只能望洋興嘆。158PPT課件頻率域IP與時間域IP的差異38PPT傳統(tǒng)頻率域電法--變頻法存在的問題

國內(nèi)外的頻率域電法都采用“變頻法”,即在每個測點上,一個頻率又一個頻率地逐次發(fā)送和接收。缺點：（1）測量速度低。每個點需要從10KHZ左右測到0.1HZ左右（1～2公里深）,約需30到40分鐘。優(yōu)點：方法簡單，儀器容易設(shè)計、制造。159PPT課件傳統(tǒng)頻率域電法--變頻法存在的問題國內(nèi)外的頻率域電法都缺點：（2）掃面速度慢。同一地區(qū)既不能“單臺發(fā)送機——多臺接收機”,也不能“多臺發(fā)送機——多臺接收機”,發(fā)送機1發(fā)送機2接收機2只能以“單臺發(fā)送機——單臺接收機”工作，因此，掃面速度慢。接收機1傳統(tǒng)頻率域電法--變頻法存在的問題160PPT課件缺點：（2）掃面速度慢。同一地區(qū)既不能“單臺發(fā)送機——多臺接非同步測量，受電源、噪聲等干擾影響大缺點(3)

抗干擾能力差，精度低深部探測能力差區(qū)分礦與非礦異常能力更差傳統(tǒng)頻率域電法--變頻法存在的問題161PPT課件非同步測量，受電源、噪聲等干擾影響大缺點(3)抗干擾能

(4)、關(guān)于感應耦合

①為了加大勘探深度，要加大極距，相應地，感應耦合也加大了。②在低電阻率地區(qū)，感應耦合也增大。時間域IP法，感應耦合發(fā)生在斷電時，通常是加大延遲時間來盡可能地避開感應耦合，方法簡便。在變頻法中，許多學者對除去感應耦合的方法進行了研究，但至今仍無一簡便有效的方法。在一般人心目中，形成了一個成見，認為感應耦合對時間域IP影響小，而對頻率域影響大。主要基于以上原因，在我國主要應用時間域IP法