激发极化法的装置

原则上讲，电阻率法的各种电极装置都可用于激电法，不过这些装置在激电法中的特 点和效能各不相同，故应根据激电法的地质任务、工区地电条件和仪器、设备情况，合理 选择装置类型。现对激电法中几种常用装置的特点和效能作些对比性的讨论，以供选择装 置时参考。
（一）中间梯度装置
中间梯度装置简称中梯装置。中梯装置的一个主要优点是，敷设一次供电导线和供电 电极A与B，便能在相当大的面积上测量，特别是还能用几台“远点启动”的接收机同 时在该面积上观测，因而具有较高的生产效率。此外，它在A与B间的中间地段测量，接近水平均匀极化条件，所以对各种形状、产状和相对导电性的极化体均可得到相当大的 异常，而且异常形态较简单，易于解释。由于该装置供电极距大，这导致它有两大缺点： (1)由于要求较大的供电电流强度，这使得它的装备比较笨重；(2)电磁耦合干扰较强。但后 者在时间域观测中选用几百毫秒或更长的延时可有效地降低这种干扰，所以在时间域激电 方法中，中梯装置应用最广。特别在矿化背景上，划分良导富集矿带和确定矿化体走向长 度等效果尤为突出。
（二）联合剖面装置
联合剖面装置简称联剖装置，能得到两条ηs曲线，将两条（ηAS和ηBS）曲线配合起来 作推断解释，能较准确确定极化体位置（根据“反交点”）和判断极化体倾向。但联剖ηs 曲线较复杂，对相邻极化体的分辨能力较差，且对近地表小极化体的干扰反映较灵敏，地 形对异常的畸变也较明显和复杂。此外，从工作方法和技术看，电极距对联剖异常的影响 较大，恰当地选用电极距对联剖装置很重要，有时甚至需要几种电极距作测量，这会使生 产效率降低；联剖需要敷设一条“无穷远线”，这不仅使装置笨重，生产效率低，而且电 磁耦合干扰问题较大。故联剖不用作普查找矿的基本装置，仅在详查中为解决特定问题（如确定极化体位置和产状等），才在少数剖面上布置激电联剖测量，而且多在时间域激电 法中采用。
（三）对称四极测深装置
激电法中经常遇到水平宽度和走向长度都有限的局部极化体，激电测深通常只能提供 极化体埋深的资料。利用激电测深确定局部极化体的下延深度和电参数，目前尚无有效方 法。当地电断面较复杂（如断面中存在两个或多个相邻近的极化体），其他装置对异常的 分辨能力很差时，布置剖面性的激电测深，并绘制ηs等值线断面图，能较好地反映断面 中极化体的分布和产状。在实际生产中，一般只在已发现异常的中心布置个别激电测深点（常作十字测深，即A与B分别沿异常走向和垂直异常走向布极，作两次测深观测），主 要任务是确定极化体埋深和判断极化体与围岩的相对导电性。此外，在激电找水工作中，经常使用测深装置。
激电测深装置的电磁耦合干扰也比较严重，故很少用于频率域测量。
（四）偶极装置
偶极装置的激电异常幅度较大，对覆盖层的穿透能力较强。在采用多个偶极间隔系数工作时，兼有剖面法和测深法双重性质，对极化体形状和产状的分辨能力较强。此外，在 各种电极装置中，这个装置的电磁耦合干扰最小。
偶极装置的缺点是：异常形状较复杂，常需用多个偶极间隔系数作测量，绘出拟断面 图，异常才便于解释。在用同样大的电极距工作时，它要求的供电电流较大。此外，在野 外工作中，需要逐点移动供电电极A与B。这些都使偶极装置的生产效率较低和成本 较高。
在我国，偶极装置主要用于电磁耦合问题比较突出的频率域激电法。

在充电和放电过程中，由于电化学作用引起的这种随时间缓慢变化的附加电场现象，称为激发极化效应(IP效应），激发极化法是以不同岩矿石的激电效应之差异为物质基础，通过观测和研究大地激电效应，以探查地下地质情况的一种勘探方法。关于岩石激发极化的成因，存在较多争论，大多数人认为，岩石的激发极化效应与岩石颗粒和周围溶液界面上的双电层有关。基于岩石颗粒-溶液界面上双电层的分散结构和分散区内存在可以沿界面移动的阳离子这一特点，提出关于其产生机理的有代表性的两种假说：一是双电层形变假说，即在外电流作用下，岩石颗粒表面双电层分散区中的阳离子发生移动，形成双电层形变，当外电流断去后，堆积的离子放电，以恢复到平衡状态，从而观测到激发极化电场。双电层形变激发极化形成的速度和放电的快慢，决定于离子沿颗粒表面移动的速度和路径长度，因而较大的岩石颗粒将有较大的时间常数（即充电或放电快慢）。二是薄膜极化假说：简单地说，就是电流流过宽窄不同的空隙时，形成离子浓度变化，当外电流断掉以后，由于离子的扩散作用，离子浓度将逐渐消失，恢复到原来的状态，与此同时形成扩散电位，这便是离子导体上观测到的激发极化。进一步的研究表明，矿物颗粒细小(如由黏土矿物组成）的岩石，充、放电速度很快，而颗粒较粗（如砂或砂砾组成）的岩石，充、放电速度则较慢。这对评价激电异常和利用激电法找水很有实际意义，也是用激电法寻找地下水的地球物理前提。在激发极化找水中用得最多,最有效的是对称四极垂向测深装置，也就是IP测深。激电测深的供电电极AB与测量电极MN布置在通过测点O的一条直线上，通常采用温纳装置并保持MN/AB=1/3的等比关系。

激发极化法的装置类型与电阻率法相同，也分为激电剖面法和激电测深法。在环境调查中，偶极装置用得较多。实际上，谱激电法不仅可采用偶极装置，而且也可采用其他装置；同时，谱激电法不仅可在频率域中进行（频谱激电法），也可在时间域中进行（时间谱激电法）。在我国，时域激电法比频域激电法应用得更为普遍一些。

总的来看，在我国激发极化法在环境勘查中的应用相对较少，人们目前对环境污染介质的激发极化效应的机理研究还很不够，对有机物、无机物对地下介质污染时激电异常规律、对方法的干扰因素等工作仍处于探索和研究之中，尚未形成环境激电法的专用方法技术。因此，在环境勘查中仍引入了传统的激电法的资料处理和解释方法。