激发极化法的应用范围

2025-03-31 21:09:03

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激发极化法是寻找金属矿床、硫铁矿、石墨矿的主要物探方法，在寻找地下水和石油天然气勘探方面也有成功的应用。

3.6.1.1 金属和非金属固体矿产勘查

在过去相当长的时期内，激电法主要用于普查硫化多金属矿。由于这类矿床往往不含磁性矿物，且矿石多呈浸染状结构，磁法和其他电法的找矿效果欠佳，故激电法成为寻找铜、铅、锌、钼等有色金属矿的主要方法。近年来，激电法在寻找无磁或弱磁性黑色金属矿、贵金属矿、稀有金属矿和放射性矿床等方面，也发挥着越来越大的作用。这些矿种或者因其本身具有一定的激电效应(如某些赤铁矿和软锰矿等)，或者因其与具有激电效应的蚀变矿化(特别是黄铁矿化和石墨化)共生，因而能用激电法直接或间接找到。此外，硫铁矿和石墨这两种非金属矿也是激电法的有利找矿对象。不过，大多数电法勘探方法(电阻率法、自电法及各种电磁法)也都能成功地用来寻找这类良导电矿。

激电法用于勘查上述固体矿产的主要优点是能找到百分含量不高的浸染状矿，这是其他任何电法所不能比拟的。此外，其他电法工作中令人头痛的地形不平和导电性不均匀等干扰因素，不会形成激电法的假异常。当然，这绝不是说激电法就没有干扰因素了。恰好相反，激电法的主要问题之一就是不够工业品位的非矿矿化(主要是黄铁矿化和石墨化)也能产生明显的激电异常，形成找矿的严重干扰。因此，如何评价激电异常，查明引起异常的地质原因、评价其在直接找矿或间接找矿中的意义就成为激电法研究中的一项重要任务。

3.6.1.2 寻找地下水

早在20世纪60年代，国外学者Victor Vacquier(1957)等提出了用激电二次场衰减速度找水的思想。我国物探工作者通过实验室和野外试验发现，激电强度参数η_s与地下含水情况的关系不密切，而激电二次场的衰减特性可较好地反映地下的含水情况。于是定义了一些反映激电场衰减曲线特征的参数，如衰减时S、衰减度D、激化比等特征参数，而且可以在同一水文地质单元内预测涌水量大小，把激电参数与地层的含水性联系起来。

衰减时(S)：该参数由原陕西省地矿局第一物探队(1975)提出。所谓衰减时，是指二次场从100%衰减到某一百分数所需要的时间。实际工作中通常取这一百分数为50%，故称对应的S为半衰时，记为

。显然，半衰时小的说明二次场衰减快，半衰时大的说明衰减慢。

将极化率与半衰时相乘也可对有用异常起到突出或放大作用。因为通常在含水层上η_s和

均有较高值。该参数可用Z_S表示

电法勘探

不难看出，综合参数Z_S的实质乃是充电率，它在一定程度上也反映了二次场的衰减快慢。

衰减度(D)：该参数由山西平遥卜宜电探仪器厂提出(1987)，其测算式为

电法勘探

即断电延时0.25 s到5.25 s的时间段内ΔU₂的平均值与断电延时0.25 s时的ΔU₂值之比，作为衡量快慢的参数，并以百分数来表示。不难理解，D值小的说明放电快，D值大的说明放电慢。

含水因素(M_s)：该参数也是由原陕西省地矿局第一物探队提出的。他们是根据衰减时S(通常是半衰时)测深曲线与电极距(AB/2)轴所夹面积而定义的，即

电法勘探

式中：x表示AB/2 轴；dx表示电极距单元；积分限a、b表示由小极距到大极距。M_s为含水因素s·m。

激发比(J)：定义为

电法勘探

通常在含水层上η_s和D值均较高，所以取两者的乘积作为综合参数可使异常放大，反映更明显。实际上激发比(J)的实质仍是极化率，只不过它所用的二次场是取一段时间内的平均值，故在一定程度上又反映了二次场的衰减快慢。

激电衰减时法找水的工作方法通常是作激电测深，绘出衰减时S(通常是半衰时)随极距AB/2变化的曲线，称为衰减时测深曲线，并计算含水因素M_s。在推断解释之前，要根据先前的资料，统计出与本地区地下水赋存条件相同或相近地区的衰减时和含水因素的背景值S₀和M₀(即无水条件下的S和M_s值)。在S测深曲线上，S大于S₀表示地下含水，S值越大，含水量越大。S随电极距AB/2的变化，则反映含水量随深度的变化。研究表明，在相同赋水条件下的同一地区，含水因素M_s与涌水量Q之间存在线性关系：

Q=b(M_s-M₀) (3.6.5)

式中：b是与地下水赋存条件有关的常数，称为“回归系数”，可以通过同一地区的已知参数用数理方法统计出来。

我国几十年的实践表明，激电法找水在不少地区(包括孔隙水、裂隙水和岩溶水等各种赋水条件)取得了好的效果，但在有些地区也不太成功。激电找水的机理问题目前还未很好解决。一部分人认为，衰减时S的增大，主要反映含水层固相“颗粒”较大，因而指示出地下具有较好的赋水条件，而少数人却坚持认为是“直接找水”，但又缺乏足够的理论和实验依据，所以应用激电法找水仍需持谨慎态度。此外，在找基岩水时，还应注意电子导体(矿化)的干扰。

3.6.1.3 油气田和地热田勘查

用激电法找油气田和地热田的共同点都是以探测油气田或地热田上部的次生黄铁矿的激电效应为基础。从深部油气层“泄漏”的油气向上运移(烟窗效应)，其携带的烃类物质使上覆岩层中的高价铁Fe³⁺和硫酸根

中的硫还原形成次生黄铁矿。在地热储的上方，来自深处的热水或热气，也会起类似的作用，在上覆岩层中形成次生黄铁矿。这些次生黄铁矿的深度远比油气层或地热储的深度小，因此，地面激电法有可能探测到它们引起的激电异常，虽然通常是十分微弱的。

常规油气物探方法主要是探测有利于储藏油气的地质构造，而激电法则是探测与油气有关的激电效应。故在一段时间人们常说是激电法“直接”找油气。其实，它毕竟还是探测由油气活动形成的次生黄铁矿的效应，所以仍属间接找油气。野外试验表明，虽然在一些油气田上观测到了激电异常，但确实也有一些油气田上没有激电异常(或许是因为次生黄铁矿太深)，也可能根本没有形成足够规模的次生黄铁矿。此外，还有一些激电异常，经钻探验证没有发现工业油气层。可见，激电法找油气也存在多解性，对激电异常仍需综合地质物化探资料作谨慎的推断解释。自然，对激电法找地热田也是一样。

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