激發(fā)極化四極測深在工程中的應用

李進光 葉進霞 竇文童

[摘要]本文介紹電法中的激發(fā)極化法在區(qū)域水位調查應用效果，采用對稱四極裝置，垂直測線跑極的方式，在-定的供電電流作用下，通過觀測和研究二次場電位差隨時間變化的特點和規(guī)律，求得視電阻率、視極化率、半衰時、衰減度等參數(shù)，根據(jù)不同巖礦石各參數(shù)存在的差異來探查地下水位分布情況。最終采用SURFER軟件繪出視電阻率等值線斷面圖，分析解釋得出結論。根據(jù)結果分析，認為該系統(tǒng)在地下水探測中具有較好的應用效果，并指出該系統(tǒng)在應用中存在的問題及相關干擾因素。

[關鍵詞]激發(fā)極化 地下水位

[中圖分類號] E951 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-9-250-1

近年來，激電法找水效果十分顯著，被譽為“找水新法”。早在上世紀60年代，國外學者Victor Vacquier（1957）等提出了用激電二次場衰減速度找水的思想。在該思想的啟迪下。我國也開展了有關研究，并將激電場的衰減速度具體化為_半衰時、衰減度、激化比等特征參數(shù)，這些參數(shù)不僅能較準確地找到各種類型的地下水資源，而且可以在同一水文地質單元內預測涌水量大小，把激電參數(shù)與地層的含水性聯(lián)系起來。

1激發(fā)激化法勘探的工作原理

1.1激發(fā)極化效應的概念

在向地下供入穩(wěn)定電流時，測量電極間的電位差隨時間而變大并經過一段（一般約幾分鐘）時間后趨于某一飽和值（充電過程）；在斷開供電電流后，測量電極間的電位差在最初一瞬間很快下降而后隨時間相對緩慢地下降，并經過一段（一般約幾分鐘）時間后衰減接近于零（放電過程）。這種在充電和放電過程中產生隨時間緩慢變化的附加電場現(xiàn)象，稱為激電效應（激發(fā)極化效應）。

1.2電子導體的激發(fā)極化原理

對電子導體（包括大多數(shù)金屬礦和石墨及其礦化巖石）的激發(fā)激化機理問題，一般認為是由于電子導體與其周圍溶液的界面上發(fā)生超電壓的結果。

激發(fā)激化法是根據(jù)據(jù)巖石、礦石的激發(fā)極化效應來尋找金屬和解決水文地質、工程地質等問題的一組電法勘探方法。它又分為直流激發(fā)極化法（時間域法）和交流激發(fā)極化法（頻率域法（SIP））。常用的電極排列有中間梯度排列、聯(lián)合剖面排列、固定點電源排列、對稱四極測深排列等。也可以用使礦體直接或間接允電的辦法來圈定礦體的延展范圍和增大勘探深度。

激發(fā)激化法工作原理是在—定的供電電流作用下，通過觀測和研究二次場電位差（ΔU2）隨時間變化的特點和規(guī)律，求得視電阻率、視極化率、半衰時、衰減度等參數(shù)，根據(jù)不同巖礦石各參數(shù)存在的差異來探查地下地質情況。

2工程實例

2.1工程地質概況

工程區(qū)位于關中盆地西北部的黃土塬區(qū)的渭河兩期洪積扇交界處，地勢北高南低。

測區(qū)主要地層巖性為：第三系紅粘土（N2）、第四系上更新統(tǒng)沖積卵石（Q31al）、風積黃土狀土（Q3eol）、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q41al+pl）黃土狀土、砂壤土、卵石、沖積卵石（Q42al）、淤泥（Q4L）、人工堆積（Q4s）素填土等。

2.2激發(fā)極化應用

對激發(fā)激化法探測到的數(shù)據(jù)記錄，通過相應處理程序進行處理，求得視電阻率、視極化率、半衰時、衰減度等參數(shù)，對其進行分析對比，確定水位埋深，并繪制水位線（見圖1）。根據(jù)激發(fā)激化法求得視電阻率、視極化率、半衰時、衰減度等參數(shù)進行分析對比，每點各參數(shù)極大或極小值異常對應較好，且與其背景值差別較大，結合鉆孔資料及實際水文調查綜合分析，確定其為地下水位埋深。從附圖1可看出：地下水位埋深最大深度為130.3m，整體水位線高程為584.66～762.10m，呈中段高兩端低。

3結論

多年的勘探實踐證明，激發(fā)極化是一種有效的探測地下水位的地球物理勘探方法，而且該方法具有不受地形起伏干擾影響，不受圍巖電性不均勻影響，可測參數(shù)多，資料解釋方便等特點，因而在山區(qū)找水中具有一定的優(yōu)勢。需要特別指出的的是，激發(fā)極化法畢竟是一種間接找水方法，而且由于物探的多解性及其他干擾因素的影響，會給資料的采集和解釋工作帶來一些困難。因此，解釋時需要多結合地質資料和水文資料進行綜合分析，提高勘探的準確性。