第43卷第4期2007年7月地质与勘探GEOLOGYANDPROSPECTINGVol.43No.4July,2007技术?方法[收稿日期]2007-02-03;[修订日期]2007-03-16;[责任编辑]曲丽莉。[基金项目]国家自然科学基金项目(编号:60672042)资助。[第一作者简介]刘春明(1974年—),男,2007年毕业于中南大学,获博士学位,现主要从事矿产普查与勘探领域的教学与研究工作。双频激电相位法初探刘春明1,2,3,柳建新1,2,何继善1,2,瓮晶波1,2(11中南大学信息物理工程学院,长沙410083;21中南大学有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室,长沙410083;31中南大学矿业工程博士后流动站,长沙410083)[摘要]文章在综合双频激电法和相位激电法基础上,首次提出了双频激电相位法,该方法通过分析两个较低频率电流的激电相位差来达到地质勘探的目的。基于COLE-COLE模型,对双频激电相位法进行了理论分析,针对不同类型岩矿石作了数值模拟与物理模拟,从理论分析和模拟的结果可以发现,该方法既能反映地下岩矿石的激电效应强弱,也能在一定程度上反映其时间常数大小,因而可用于极化异常体性质的区分。[关键词]双频激电相位激电效应时间常数性质区分[中图分类号]P[文献标识码]A[文章编号]0495-5331(2007)04-0065-040前言目前,对于激电异常源性质区分问题在物探界研究颇多,在区分异常源性质方面比较成功的方法有复电阻率法、频谱激电法、伪随机激电法,其实这三种方法的基本理论基础是相同的,之所以有不同的名称,主要是各自采用的激励电流信号不同,在接收方面也存在相应的差异。但上述三种方法为获取激电异常源性质方面的信息付出的成本较常规电法而言高得多,故只在地质勘探的详查阶段需要进行性质区分时才可能采用,在普查阶段应用很少[1-3,5]。双频激电法是何继善院士首创的一种效率高、设备轻便、勘探效果好的频率域激电法。该方法通过同时向地下供入两个频率的激励电流信号,并同时测量两个频率的响应电位差,从而达到了解地下地质体的激电效应强弱的目的[1]。该方法相对于以前的时域或频域激电法有着许多独特的优势,由于该方法没有提供激电异常源时间常数等方面的信息,当出现黄铁矿化、石墨类岩石等激电干扰体时,无法对其进行具体区分[4,6-11]。相位激电法观测的是测量电极间的电位差相对于供电电流的相位差。相位差的大小反映地质体激电效应的强弱。对于一定的频率,激电效应越强,相位移(绝对值)越大;反之,激电效应越弱,相位移越小,而当无激电效应时,相位移为零。所以在没有其他干扰时,相位激电法只用一个适当频率的相位就能反映大地的激电效应[3]。该方法的野外接收、发送装置较简单,工作效率高、成本低,但此方法提供的信息量较小[8,12]。基于目前双频激电法与相位激电法的优缺点,笔者提出一种既能反映激电效应强弱,又能提供异常体时间常数方面信息的方法,并命名为双频激电相位法[4]。1双频激电相位法基本定义双频激电相位法借鉴双频激电法和相位激电法的基本方法与原理,与双频激电法不同的主要是其测量参数为相位差,而不是幅频率;与相位激电法不同的是,该方法的激励信号为两个频率的调制信号,而不是一个频率或多个频率分次测量的信号。即双频激电相位法发送机供入地下的是与双频激电法相同的激励信号,而接收机测量的是与相位激电法相同的两个频率相对于供电电流的相位差参数。通过研究两个频率相位的关系,达到分析激电异常源性质的目的[4]。2双频激电相位法的理论分析双频激电相位法的基本原理与双频激电法相56同,不同的是测量参数不一样,该方法测量的是两个频率电位差相对于电流的相位差,而不是其电位振幅。下面定性的分析该方法既能测量激电效应又能进行激电异常源性质区分的基本原理[4]。图1激电相位与激励电流频率的定性关系图从图1及前面对相位激电法的分析可以得出相位的大小是反映异常体的激电效应强弱的参数,通过测量两个频率中的一个频率的激电相位大小就能反映出激电异常体的激电效应强弱,从而可以发现激电异常体,此时该方法的作用与双频激电法、相位激电法一样。但从上图可以发现,不同频率的激电相位是不同的,在相位极值频率的左边(低频段)相位是随着频率的递增而递减的变化关系,而在右边