相位激电法偶极——偶极装置的电磁耦合效应的校正

李 栋，扬 帆，高鹏举

（长安大学 地质工程与测绘学院，陕西 西安 710064）

相位激电法作为频率域激电法的一种，是一种低频率的复电阻率法。该方法被广泛应用于金属矿产勘查中。尽管取得了相对显著的成果，但也面临着一些诸如资料处理过程中的如何解决“电磁耦合效应”的问题。

近年来，针对激电法中的电磁耦合效应特性和电磁耦合效应的去除，学者们做了大量工作。1980年，罗延忠提出利用多频观测的频散率法进行去耦[1]；2015年，向毕文提出利用指数函数拟合来去除激电信息中的电磁耦合效应[2]。但在应用过程中，这些方法具体操作较为复杂。因此，寻找一种高效简便的去耦方法是目前野外工作的重点。

1 原理

1.1 均匀半空间中偶极装置的电磁感应响应

在均匀半空间中，对于偶极装置，假定dS，ds的水平坐标分别为ζ1，ζ2(图1)，其接地项为：

感应项为：

图1 偶极装置简图

对（1）、（2）式积分得 ：

其中：

以上公式中，Q、P为纯感应阻抗和接地阻抗，k1为传波系数，ρ1为均匀大地电阻率，μ0为空气中磁导率，n为偶极-偶极装置的隔离系数，ω为角频率，a为偶极大小。

1.2 电磁耦合校正

在0.1Hz～10Hz的工作频率范围内，在测点上采集两个不同频率的激电相位值，较高频率的相位值记为，较低频率的记为，这两组数据中既包含了激电响应，也包含了电磁耦合响应，故可记为，其中，为纯激电响应相位值，分别为两个频率下的电磁耦合相位值。当这两个频率比较接近时，两组数据中可视为相等的。要去除电磁耦合响应的相位值，即将这两项去除[3]。

由于电磁耦合相位与频率在对数坐标系下近似为线性相关，故在工作频率范围内，电磁耦合相位与频率应满足：

即：

其中，fh、fl分别为高频频率和低频频率。

则，可得去除电磁耦合效应后的激电相位为：

2 应用实例

试验区选择为内蒙古某小型铅锌矿，已探明该矿脉呈近垂直地表产状。

仪器使用中国地质科学院地球物理地球化学研究所自主研发的分布式多参数电磁探测系统，包括发电机、发射机和接收机，一个发射机和三个接收机组成一个排列同时采集数据，布设偶极-偶极装置。

为了提高采集效率并获得较为准确的相位数据，采用A、B、M、N同时移动，接收极与发射极保持固定的隔离系数布极，扫频观测径向电场，剖面总长3.8km，发射极距AB=200m，接收极距MN=200m，点距100m，隔离系数为n=1,2,…,12，以获取较为完整的测深范围内的剖面电性信息。利用式（8）进行处理。

测线上的含铅锌矿体几近直立产状，因此在激电相位等值线图中表现为明显的“八”字异常。当发射频率降低时，电磁耦合效应影响越来越大，在1Hz“八”字异常形态有所影响，在0.25Hz上异常形态完全发生“畸变”，无法反应异常体的地质特征。

利用三个频率进行两两组合来去除电磁耦合效应，校正后的相位等值线图明显削弱了电磁耦合效应。另外，对比不同频率组合的去耦相位图，可以发现，在一定频率范围内，频率相差越小，去耦效果相对明显一些。

3 结论

本方法作为一种近似去耦方法，在一定程度上达到了去除电磁耦合效应的目的。野外实际生产过程中，可以调整发射频率，在某一测站上采集多个频率的相位数据，经过后期的数据处理，可得到较好的结果。