激发极化四极测深在工程中的应用

李进光 叶进霞 窦文童

[摘要]本文介绍电法中的激发极化法在区域水位调查应用效果，采用对称四极装置，垂直测线跑极的方式，在-定的供电电流作用下，通过观测和研究二次场电位差随时间变化的特点和规律，求得视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度等参数，根据不同岩矿石各参数存在的差异来探查地下水位分布情况。最终采用SURFER软件绘出视电阻率等值线断面图，分析解释得出结论。根据结果分析，认为该系统在地下水探测中具有较好的应用效果，并指出该系统在应用中存在的问题及相关干扰因素。

[关键词]激发极化 地下水位

[中图分类号] E951 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-250-1

近年来，激电法找水效果十分显著，被誉为“找水新法”。早在上世纪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。在该思想的启迪下。我国也开展了有关研究，并将激电场的衰减速度具体化为_半衰时、衰减度、激化比等特征参数，这些参数不仅能较准确地找到各种类型的地下水资源，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。

1激发激化法勘探的工作原理

1.1激发极化效应的概念

在向地下供入稳定电流时，测量电极间的电位差随时间而变大并经过一段（一般约几分钟）时间后趋于某一饱和值（充电过程）；在断开供电电流后，测量电极间的电位差在最初一瞬间很快下降而后随时间相对缓慢地下降，并经过一段（一般约几分钟）时间后衰减接近于零（放电过程）。这种在充电和放电过程中产生随时间缓慢变化的附加电场现象，称为激电效应（激发极化效应）。

1.2电子导体的激发极化原理

对电子导体（包括大多数金属矿和石墨及其矿化岩石）的激发激化机理问题，一般认为是由于电子导体与其周围溶液的界面上发生超电压的结果。

激发激化法是根据据岩石、矿石的激发极化效应来寻找金属和解决水文地质、工程地质等问题的一组电法勘探方法。它又分为直流激发极化法（时间域法）和交流激发极化法（频率域法（SIP））。常用的电极排列有中间梯度排列、联合剖面排列、固定点电源排列、对称四极测深排列等。也可以用使矿体直接或间接允电的办法来圈定矿体的延展范围和增大勘探深度。

激发激化法工作原理是在—定的供电电流作用下，通过观测和研究二次场电位差（ΔU2）随时间变化的特点和规律，求得视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度等参数，根据不同岩矿石各参数存在的差异来探查地下地质情况。

2工程实例

2.1工程地质概况

工程区位于关中盆地西北部的黄土塬区的渭河两期洪积扇交界处，地势北高南低。

测区主要地层岩性为：第三系红粘土（N2）、第四系上更新统冲积卵石（Q31al）、风积黄土状土（Q3eol）、第四系全新统冲洪积层（Q41al+pl）黄土状土、砂壤土、卵石、冲积卵石（Q42al）、淤泥（Q4L）、人工堆积（Q4s）素填土等。

2.2激发极化应用

对激发激化法探测到的数据记录，通过相应处理程序进行处理，求得视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度等参数，对其进行分析对比，确定水位埋深，并绘制水位线（见图1）。根据激发激化法求得视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度等参数进行分析对比，每点各参数极大或极小值异常对应较好，且与其背景值差别较大，结合钻孔资料及实际水文调查综合分析，确定其为地下水位埋深。从附图1可看出：地下水位埋深最大深度为130.3m，整体水位线高程为584.66～762.10m，呈中段高两端低。

3结论

多年的勘探实践证明，激发极化是一种有效的探测地下水位的地球物理勘探方法，而且该方法具有不受地形起伏干扰影响，不受围岩电性不均匀影响，可测参数多，资料解释方便等特点，因而在山区找水中具有一定的优势。需要特别指出的的是，激发极化法毕竟是一种间接找水方法，而且由于物探的多解性及其他干扰因素的影响，会给资料的采集和解释工作带来一些困难。因此，解释时需要多结合地质资料和水文资料进行综合分析，提高勘探的准确性。