相位激電法偶極
——偶極裝置的電磁耦合效應的校正

李 棟，揚 帆，高鵬舉

（長安大學 地質工程與測繪學院，陜西 西安 710064）

相位激電法作為頻率域激電法的一種，是一種低頻率的復電阻率法。該方法被廣泛應用于金屬礦產勘查中。盡管取得了相對顯著的成果，但也面臨著一些諸如資料處理過程中的如何解決“電磁耦合效應”的問題。

近年來，針對激電法中的電磁耦合效應特性和電磁耦合效應的去除，學者們做了大量工作。1980年，羅延忠提出利用多頻觀測的頻散率法進行去耦[1]；2015年，向畢文提出利用指數函數擬合來去除激電信息中的電磁耦合效應[2]。但在應用過程中，這些方法具體操作較為復雜。因此，尋找一種高效簡便的去耦方法是目前野外工作的重點。

1 原理

1.1 均勻半空間中偶極裝置的電磁感應響應

在均勻半空間中，對于偶極裝置，假定dS，ds的水平坐標分別為ζ1，ζ2(圖1)，其接地項為：

感應項為：

圖1 偶極裝置簡圖

對（1）、（2）式積分得 ：

其中：

以上公式中，Q、P為純感應阻抗和接地阻抗，k1為傳波系數，ρ1為均勻大地電阻率，μ0為空氣中磁導率，n為偶極-偶極裝置的隔離系數，ω為角頻率，a為偶極大小。

1.2 電磁耦合校正

在0.1Hz～10Hz的工作頻率范圍內，在測點上采集兩個不同頻率的激電相位值，較高頻率的相位值記為，較低頻率的記為，這兩組數據中既包含了激電響應，也包含了電磁耦合響應，故可記為，其中，為純激電響應相位值，分別為兩個頻率下的電磁耦合相位值。當這兩個頻率比較接近時，兩組數據中可視為相等的。要去除電磁耦合響應的相位值，即將這兩項去除[3]。

由于電磁耦合相位與頻率在對數坐標系下近似為線性相關，故在工作頻率范圍內，電磁耦合相位與頻率應滿足：

即：

其中，fh、fl分別為高頻頻率和低頻頻率。

則，可得去除電磁耦合效應后的激電相位為：

2 應用實例

試驗區(qū)選擇為內蒙古某小型鉛鋅礦，已探明該礦脈呈近垂直地表產狀。

儀器使用中國地質科學院地球物理地球化學研究所自主研發(fā)的分布式多參數電磁探測系統，包括發(fā)電機、發(fā)射機和接收機，一個發(fā)射機和三個接收機組成一個排列同時采集數據，布設偶極-偶極裝置。

為了提高采集效率并獲得較為準確的相位數據，采用A、B、M、N同時移動，接收極與發(fā)射極保持固定的隔離系數布極，掃頻觀測徑向電場，剖面總長3.8km，發(fā)射極距AB=200m，接收極距MN=200m，點距100m，隔離系數為n=1,2,…,12，以獲取較為完整的測深范圍內的剖面電性信息。利用式（8）進行處理。

測線上的含鉛鋅礦體幾近直立產狀，因此在激電相位等值線圖中表現為明顯的“八”字異常。當發(fā)射頻率降低時，電磁耦合效應影響越來越大，在1Hz“八”字異常形態(tài)有所影響，在0.25Hz上異常形態(tài)完全發(fā)生“畸變”，無法反應異常體的地質特征。

利用三個頻率進行兩兩組合來去除電磁耦合效應，校正后的相位等值線圖明顯削弱了電磁耦合效應。另外，對比不同頻率組合的去耦相位圖，可以發(fā)現，在一定頻率范圍內，頻率相差越小，去耦效果相對明顯一些。

3 結論

本方法作為一種近似去耦方法，在一定程度上達到了去除電磁耦合效應的目的。野外實際生產過程中，可以調整發(fā)射頻率，在某一測站上采集多個頻率的相位數據，經過后期的數據處理，可得到較好的結果。