1、双频激电法野外工作手册1第一章 前言双频激电法是在何继善院士发明的双频激电仪的基础上发展起来的一种频率域激电法，该方法曾在有色、地质、石油、煤炭、冶金等系统得到广泛应用，在普查找矿工作中发挥了重要作用。随着双频激电法在我国地质矿产普查领域的普及，根据国家地质调查局的意见，为了实施规范化管理，进一步提高双频激电法的找矿效果，特编写本工作手册。本手册的部分数据是依据2000年及2001年双频激电示范区的工作，结合我们以前在实际应用中所取得的成果得来的。1.1 双频激电法的应用范围 随着双频激电法在全国有色金属系统、冶金系统、地质系统、化工系统、基建工程兵部队和水电系统等地质队、物探队的推广使用，应
2、用地区遍及全国各地，其中包括气候恶劣、气温变化很大的新疆、青海、甘肃，气候潮湿的福建、广东、广西，地形起伏剧烈的云贵高原，天气寒冷的东北三省及风沙严重的内蒙地区。矿种涉及锡、铜、铅、锌、钨、锑、金、银、锰、铁等金属矿产和硫、磷、硼、煤等非金属矿产，并能解决工程、水文地质问题。1.2 工作设计的编写工作设计是保证完成工作任务的作战方案和措施，没有设计和设计未经上级主管部门审查批准不得施工。一般临时性零星突击工作、方法试验及矿点踏勘检查可不编写设计。在接到任务后，应进行现场踏勘，收集工作区的各种有关资料，结合现场实际情况，组织编写工作设计。新测区和新矿种的设计由于物探资料较少，依据不够充分，应酌情
3、在方法试验的基础上进行编写。矿区外围及面积较大的普查、详查工作应编写总体设计，根据总体设计逐年编写年度工作设计。设计一经审批，不得更改。在施工中发现设计有不符合实际的地方，应由施工单位提出修改意见，报上级有关部门审批，未经批准不得任意更改。工作设计书应由物探技术人员本着文字简练、图件准确美观精神编写，主要内容参照国家地质调查局有关文件。附件3。1.3 工作报告的编写 工作报告是总结物探工作的地质效果，进一步指导找矿的重要资料，必须认真严肃编写。报告应在野外工作结束，野外实测资料处理解释后并进行综合研究的基础上组织有关技术人员编写并及时上交主管部门或任务委托方。较大矿区和外围工作及进行总体设计分
4、多年度工作的地区，应逐年编写年度报告或矿区推断解释报告，并在全部任务完成后编写总体报告。工作报告书应本着文字简练、图件准确美观精神编写，主要内容参照国家地质调查局编写的有关文件。附件D。第二章 频率域激电的方法技术2.1 对双频激电仪的要求2.1.1 仪器的校验仪器的校验工作必须在每天出工前进行，经校验合格后方准出工。仪器的自校在工作中每隔12小时进行一次。2.1.2 仪器的一致性凡一个测区投入的观测仪器在一套以上的均应进行仪器的一致性检查。一致性检查应在野外工作开始前进行，凡欲投入野外生产的所有仪器都要进行一致性检查。各仪器间的均方误差应小于正式工作时总观测均方误差的一半。超过要求应查明原因
5、后进行校正。2.1.3 测点观测 对于需要人工换档的接收机，输入信号不得小于测量档的13，否则应换置小一档的量程，如在20mV档输入信号应不小于6mV，如信号小于6mV，应置6mV档，这样才能保证观测精度。如在大档读小信号，读出的电位差值和幅频率值可能都是假值，且读数经常不稳定。 输入信号大小不清楚时，量程应先置大档，再视信号大小按(1)的原则选择合适的档。 M、N间的接地电阻不能太大，最好不要超过30千欧姆，如Fs出现负值，首先应检查M、N间的接地电阻。4 在干扰大的地区，如读数不够稳定，建议采用多次读数取平均值的办法来保证精度。2.2 方法技术的选择2.2.1 激电仪工作频率的选择工作频率
6、的选择主要应考虑以下几个因素：(1) 频宽：为获得较明显的异常，提高观测速度，避开大地电流、工业电流的干扰，压抑电磁耦合效应，一般D.，（0.08、0.15、0.31、0.615）（1、2、4、8）1或2频点对高频的选择有如下近似公式：中梯排列：s(200AB) 2Hz偶极排列：s180（n1）/a2 Hz(2) 频段：实验结果表明，异常幅值的大小和所用频段的关系与矿种及其结构有关。一般在寻找硫化物矿体（黄铜矿、磁黄铁矿、方铅矿）、块状矿体或颗粒较大的浸染矿体时，以选在低频段为宜(1频点)，在寻找磁铁矿，细粒浸染状矿体时，以选在高频段为宜(2频点)。(3) 所选工作频率应尽量避开干扰，当仪器的
7、各个频率无法避开干扰时，应增大供电电流以提高信噪比。注：2型、3型、SQ1型数字式双频激电仪都已固定了工作频率，不存在工作频率选择的问题，SQ3型数字式双频激电仪有多组频率供选择。2.2.2 电极排列形式的选择电极排列形式的选择是由任务、地质条件、探测对象的埋深、产状、物性差异以及电磁耦合和技术设备上该排列的可行性等多种因素决定的。对一般的工作而言，当工作区的地电条件一定时，选择电极排列形式应考虑以下几条原则：1 装置轻便；2 异常幅值大；3 异常形态简单；4 极距相同时，反映深部极化体的能力强；5 能清楚地反映极化体的产状；6 受电磁感应影响小。2.2.3 电极距的选择在选定了电极排列形式后
8、，异常形态、大小和范围与电极距的大小有关。为了合理地选择电极距，可采用以下两种办法：(1) 在测区内有代表性的地段上布置双频激电测深，这时可根据激电测深曲线极值点或趋于饱和的点，选择最佳极距。(2) 通过分析，研究测区内已知矿体的形态、大小和埋深，并结合所选定的电极排列形式，选择适当的电极距。一般地1 中梯排列：（）为顶部埋深（120150）并且在进行面积性工作时，不得大于倍点距，以期获得较好的分辩能力。 对偶极排列对于脉状矿体，则：OOI或OO（）(1416 )OO 对于三极排列：对于脉状矿体，则I（13115）以上、I分别为矿体走向长度之半及矿体下延长度之半，为矿体顶埋深。最后指出，电磁感
9、应耦合也是选择极距时应该考虑的因素。一般来说电极距越小，导线越短，电磁耦合作用越弱，其影响越小。2.2.4 测网的选择在布设测网以前，首先应根据地质资料及以往物化探资料合理地确定测区的范围。测区范围应包括可能赋存矿体的地段，保证探测对象完整，并含有一定的正常场。测网密度由工作性质、探测对象大小及其埋深来确定。为了不漏掉有意义的异常，在普查工作中，线距应小于被探测极化体的走向长度以保证有条测线通过极化体，点距则应保证至少有个点分布在极化体上。在详查工作中，至少应有条测线和个点穿过极化体。在精测剖面中，要求点距达到这样的程度以致于在再加密时，也不会使异常基本形态发生变化。在未知区进行较大的面积性工
10、作或进行国土资源大调查时，可参照以下测网密度：草查可采用1：5万的网度，普查可采用1：2万的网度，详查可采用1：1万1：2千的网度，精测剖面的测点密度应控制在20米的范围以内。测线方向应垂直被探测对象的主要走向方向或主要构造的方向，当走向变化时，测线应垂直平均走向。2.2.5 供电电流强度数字式双频激电仪具有很好的选频、滤波特性和较高的读数分辩能力，并且观测的是总场，因此不需要供很大的电流，一般几十至几百毫安即可，用几十瓦至几百瓦的功率就可以了。但是当干扰水平较高或测区的视电阻率较低、信号较弱时，应加大供电电流，以提高信噪比，电流的大小以读数稳定为原则。应该指出，对于偶极剖面而言，由于偶极场衰
11、减较快，在隔离系数较大时，为了使接收机能观测到足够的电位差，应加大供电电流。2.3 工作中电磁感应耦合的避免电磁感应耦合的影响可用下面的公式来衡量其大小。对于中梯装置：当=b2fs104时，感应耦合可以忽略。轴向耦极装置：当=f（n1）2a2s6002时，感应耦合可以忽略。通过计算，如果电磁感应耦合的影响不能忽略时,则必须将观测结果加以校正。在频率域激电法的施工中，为了减小或避免电磁感应耦合可以采取下列措施：(1) 合理选择装置类型：在常用的装置中，感应耦合以偶极装置最小，三极装置次之，中梯装置和四极装置最大。(2) 合理选择电极距：在不影响勘探深度的前提下，尽量减小电极距，这样可以明显地减小
12、电磁感应耦合。(3) 合理布置测量导线与供电导线：中梯装置采用“”型布极，增大与线间的距离可以压制感应耦合，与线间的距离不得小于米，潮湿和低阻地区还应适当增大。(4) 为了减小供电线与大地间的电容、电感耦合，潮湿地区和水塘处应将线架空。(5) 工作频率不宜过高（对于双频仪来说不存在选频问题）。(6) 在低阻地区采用大极距工作时，可使用-抗耦双频激电仪，该型号仪器能在工作中有效地消除感应耦合效应，也可以选用SQ-3B型双频激电仪的低频组。第三章 野外工作方法和技术3.1频率域激电工作程序3.1.1 踏勘根据地质任务在选择测区时，应组织力量进行踏勘，踏勘的目的在于了解测区的地质特点和地球物理前提以
13、及接地条件、干扰水平、生活驻地、交通运输等情况。3.1.2试验工作对新的工作测区，在编写设计时应在典型的地质剖面上或具有代表性的地段，做一定数量的试验工作，具体实验工作量以能对测区的地球物理特征有一定的了解为宜。3.1.3草查与普查对于：万：.万的大面积草查与普查时，其工作方法的选择以偶极法或近场源法（MN）为宜。就某一具体测区而言，应根据地质任务，通过分析所掌握的地质及以往的物化探资料或通过试验，确定一个适当的极距进行面积性的工作，以迅速得到面积性的资料，达到发现异常的目的。3.1.4 详查在普查所发现异常的基础上，开展：万：千的详查工作，这时可用中梯装置扫面。建议采用一线供电多线测量的工作
14、方式，以便在短时间内圈出异常的形态、做出成果的解释推断以及对异常进行轻型山地工程揭露。对精测剖面，可采用偶极装置，根据不同极距（一般个）的观测结果勾绘出断面图，以判断矿体的埋深、倾向和形态，然后根据综合解释结果建议施钻验证，进而达到对异常的再解释。在上述工作的同时，还要进行岩矿石物性测定和幅频特性的研究。3.2 双频激电仪的观测参数及工作方式3.2.1 数字式双频激电仪的观测参数 （1）视幅频率：（UDUG）UD100% （2）高频电位差、低频电位差，供电电流。（3）根据以上观测参数结果可整理出以下参数：视电阻率：高频视电阻率：SGKUGI（3C仪器显示结果）低频视电阻率：SDKUDI应该指出
15、的是，在激发效应较小的地方，SG与SD差别不大，但在激发效应大的地区，由于SD中包含了极化效应，会使极化体有效电阻率升高，而低阻极化体的视电阻率常会减弱，甚至抵消，故应用SD时应谨慎。 视金属因素：(SDSG)(SDSG)FSSG 视激电率：K(UDUG)I KSDFSI3.2.2 工作方法(1)对中梯装置：采用短导线工作方式，接收机逐点移动观测，这样可以提高生产效率，减小干扰。供电线应按“”型布线，即从相邻的另一条测线布设，以避免线间的电磁耦合干扰影响。当然，当测区视电阻率较高（例如大于欧姆米），电磁耦合的干扰不是很大，通过与短导线工作方式的对比试验，也可采用长导线工作方式，但必须保持供电线
16、与测量线隔开足够的距离（供电线仍需采用“”型布设）以避免线间的电磁感应。(2)对偶极装置在做小比例尺普查或草查时，可用偶极排列形式。这时固定一定极距，可以快速地获得面上的资料，达到发现异常的目的。为了判定所发现的相临两个异常是否由一个极化体所引起的双峰异常，也可以在发现异常的基础上，对异常加作一些极距来使资料完整。3.3 测地工作1 控制测量、基线测量、测线测量、精测剖面的测地工作按物化探测量工作规范执行。2 各种电剖面（包括测深）的精度要求当点距10米时，相邻点距的测定精度（极限差）不超过6%。当点距10米时，相邻点距的测定精度（极限差）不超过4%。测深点布极（AB、MN）方向差不超过5，A
17、O250米时，中心点允许距离差1%。测深点高程测定精度，为测深点目的层之埋藏深度的2%，当埋深50米时，高程测量最大误差不得超过1米。3在做小比例尺普查或草查时，建议采用GPS定位技术结合大比例地形图进行测地工作。3.4 野外工作应注意的事项1 每天开工前应对仪器进行校验，校验完毕后检查并记录自校读数；2 每个测点观测读数必须待仪器稳定后进行；3 不能将电极布置在流水处或矿碴处；4 应尽量避免风吹或人为因素使MN线晃动；5 设法改善A、B、M、N电极的接地电阻；6 供电电极用60cm左右的铁电极，一般以3根为1组，其电极间隔在1米左右为宜，电极入土深度大于本身长度的1/21/3。当地表干燥接地
18、电阻较大时，采用多组电极接地或在电极周围浇水，改善接地条件，以保证观测精度；7 测量电极可用50cm左右长的铜电极，各铜电极的材料应一致，以减少极差，测量电极应与地面紧密接触；一般的接地条件下用根铜电极即可，当接地条件较差时，应用23根铜电极组并联作为测量电极。打好电极后，不要在电极附近走动，以免影响读数。8 为了保证观测质量与人身安全，接收站与发送之间可采用对讲机进行通讯联络，确保畅通；9 跑极过程中，如发现矿化、矿体露头或特殊地形及其它干扰物（如铁管等），应及时记录；10 每条剖面或电测深点，除开工及收工对AB、MN线路全面检查一次漏电外，工作中还应经常检查。在气候干燥时，平均每隔1020
19、个点检查一次，在潮湿地区和导线通过潮湿地段时，每隔510点检查一次。遇有突变点及可疑的异常时，也应进行漏电检查；11 供电线路的漏电检查：同时断开A、B接地电极并将AB线线头架空，在测站处将兆欧表的两端分别与A、B线相连。快速转动兆欧表的摇柄同时观察兆欧表的指针变化情况，当指针几乎不动时记录所指示的电阻值R1。连接AB线与接地电极，重复上述过程记录此时的电阻R2。当R1/R2400时，说明AB线的漏电电流不超过总电流的0.3%，漏电电位不超过0.5%，此时即可开工（没有兆欧表时也可以用万用表大致测出R1、R2的值），否则应检查AB线有无破损、是否有接头掉在水中等造成漏电，并将潮湿地区的供电线架
20、空，同时降低接地电阻R2直至达到上面的要求方可开工。如果采取上述措施，仍有较大的漏电，请检查导线架上是否有线头通过导线架与大地接触；12 测量线路MN线的漏电检查：检查方法同供电线路，R1/R2不得小于100；13 仪器的漏电检查：对发送机和接收机漏电检查的最简单直观的方法是利用手接触仪器的裸露处，看仪器指针是否会因此而摆动。若漏电请检查是否有线直接与仪器外壳接触；14 为了减少电源漏电的影响，电池箱下面应垫上一块橡皮或多层塑料布；15 当发现漏电时，如果造成漏电的因素可能影响到已观测的测点，则应返回检查及重复观测；16 经检查有漏电的所有测点都应记录在记录本上，并在备注栏中加以说明，作为评价
21、野外工作质量的一项依据。17 双频仪应严格按使用说明书的规定进行操作，在野外生产中还注意下列事项：供电系统：双频仪的供电系统包括高压电源、发送机、供电线和供电电极。为了提高信噪比，使测量电极间的电位差UMN有一定大小，应供高压电源（电池、发电机）所能提供的并被发送机所容许的最大电流。通常为了保证总的观测精度，在一般的情况下，UMN的大小应满足以下要求：约6070%的点UD3mv ，即在这些点上UD是用10mv档或大于10mv档读数的；约2030%的点上1mvUD3mv,即用3mv的档读数；少于10%的点上0.3mvUD1mv，即用1mv档读数。应尽可能地减小供电电极的接地电阻，当RAB2k欧姆
22、时，应在供电电极处浇水，以改善接地条件。在工作过程中，可根天气冷暖变化程度和精度要求，每观测1020个测点进行一次自校测量，自校时应去掉外来信号。与开工前校验比较，若VD-G或Fs有变化，则调VG和Fs电位器使其与开工前一致。这样可克服温度变化引起的幅频率误差。第四章 岩矿石物性参数的测定岩矿石的电性差异是电法勘探的物性前提，也是成果解释的物理基础。实践表明，合理地测定和利用电性参数，可以提高激电成果的解释水准和地质效果。以数字式激电双频激电仪测定岩矿石的电性参数时，通常取用两个参量，即幅频率（）和电阻率（），物性参数的测量可参照选用以下方法。4.1 露头测定法(1) 对称小四极法：在露头、探
23、槽或坑道的岩矿石表面上，采用对称小四极装置测定自然条件下的电阻率和幅频率，供电电极和测量电极均可用直径的铜丝或用其它材料做的小不极化电极。选择露头时，应注意选择新鲜、无裂缝、宽度较大，表面较平整的岩矿石露头。供电电极与测量电极应与岩石表面接触良好。一般供电电极的排列方向应大致与野外工作中方向一致，且布置在露头的中间部位，以避免旁侧影响。也可以多做几组排列方向，以了解岩石的各向异性。应该指出，对致密块状矿体，当其与围岩边界明显时，应注意界面影响，有时可能会因界面积累电荷的影响使得观测常常出现反常现象。当矿体露头致密到面极化程度时，不宜用对称小四极法在露头上获得幅频率（），应改用其他方法测量。(2
24、) 对称小极距测深：在浮土较薄时，可用小极距测深了解下伏基岩的电阻率和幅频率。对称小极距测深一般应布置在地质情况清楚，地形较平坦，岩层倾角不大的地段。对称小极距测距的最大极距，以获得待测目的层之渐近线为准则。4.2 标本测定法用双频仪测定岩矿石标本的物性时常用“强迫电流法”，其特点是使所供电流全部通过标本，做法上有标本架法、封腊法、泥团法。4.3 检查 电参数测定的检查工作量为总工作量的，标本测定的均方相对误差小于为合格，露头测定的均方相对误差小于为合格。无论是露头测定还是标本测定，应注意使供电电线与测量线分开，以避免因电磁感应耦合造成测定的参数误差。第五章 内业资料整理室内资料处理人员应及时
25、检查野外记录的完整性、可靠性，及时将观测数据输入到计算机中，及时进行数据的有关计算和预处理，及时绘制有关图件。发现问题应及时汇报并敦促野外操作员改正，对质量不合格的测点应及时要求返工。在数据处理过程中如发现异常点、可疑点应通知操作员及时重测或检查，确保数据的可靠性。在解释过程中应参考野外人员的原始记录，特别注意记录中的矿化、岩性变化等记录。第六章 野外观测质量的评价1 为了衡量整个原始观测的精度，应对原始观测进行一定数量的检查观测。一般检查的物理点数应不少于总物理点数的510%，如还达不到精度要求，则整个原始观测作废。计算误差时被舍去的点不得超过参加计算点数的1%。2 视电阻率的质量评价：视电
26、阻率的质量评价以均方相对误差衡量：式中：n检查观测的物理点数； si第i测点上原始观测视电阻率值； si第i个测点上检查观测视电阻率值。 M4%为合格。3 视幅频率的评价。正常背景值1 均方误差对正常背景区，一般以均方误差衡量。式中：n检查观测的物理点数；Fsi第i个点原始观测的幅频率值； Fsi第i个点检查观测的幅频率值。一般要求F0.40.5%，对异常和背景均较低弱的地区，或者为了特殊的地质目的。可设计高精度，如F0.20.3%，不过这时要采取相应的措施以保证精度。对干扰较大，异常幅值也较大的困难地区，也可设计低精度，如F0.71.0%。具体选用哪种精度，应在设计中加以规定。 异常下限的划
27、分：异常下限=Fso+（12）F这里Fso称为异常背景值，它可以根据不同背景的岩矿石的测定结果取平均值加以确定，亦可根据面积或长剖面工作结果确定。2 异常区：在异常场，一般以均方相对误差衡量观测数据的质量。式中：n检查观测的物理点数；Fsi第i个测点的原始观测幅频率值。；Fsi第i个测点的检查观测幅频率值。 一般要求MF7%。第七章 人员组织与设备配置1 人员组织2 设备配制 附录A：双频激电仪的技术要求与使用规定A1 对双频激电仪的要求S、 S3、S3双频激电仪应满足下列要求：1 液晶显示屏字迹完整清晰，无漏液现象。2 各开关旋转灵活，接触良好。3 应有良好的电屏蔽性能，当转动各开关旋钮或接
28、触面板金属裸露部分时，电表指针无摆动现象。4 应有良好的防潮性能，仪器面板，电池盖板，各种开关旋钮均完整无损，有密封橡胶圈或毛毯垫圈，防止潮湿空气进入。5 电位差测程换档误差不超过1.5%。6 电位差测程换档假幅频率，不超过0.5%。7 电位差漂移：不超过1.5%/4小时。8 幅频率漂移：不超过1.5%/4小时。9 幅频率自校差：0.5%。10 感应耦合加幅频率不大于30%时，采用去耦措施后，应在0.5%以内。11 应具有鉴别发送机和接收机相位同、异功能。12 输入阻抗不小于3兆欧姆米。A2 双频激电仪使用方法A2.1 S2 、S3双频激电仪使用方法A2.1.1准备工作检查电源电压“功能开关”
29、分别置E1，E2+，E2，读数的绝对值分别在15.00V，15.00V，5.90V以上，否则应更换机箱底部电池盒内的相应电池（只需要更换电压不足的电池），如果显示屏上出现“LOBAT”字样，则更换电池盒内E3电池。调电零点，复位开关置复位，功能开关分别置VG、GD，分别调置JG，JD电位器，至显示屏上显示“+0”和“-0”。校验1） 用导线将发送机“校验”端与接收机“MN”端连接，发送机“功能”开关置“校验”，供电电源45V，调“校验”电压电位器使输出电流稳定在100mA。2） 接收机“量程”开关置“200mV”档，“自校”置关，调VD、VG电位器，使VD、VG绝对值都为20mV，这时，Fs=
30、0.00.1%，旋上电位器保护帽。3） 去掉接收机与发送机的连接，打开“自校”记下VD、VG、Fs值（此时勿动VD，VG电位器），工作时如需自校，以此时的读数为基准检查仪器的性能。当接收机远离发送机，不能经常用发送机来进行“校验”。为检查接收机漂移等性能而设立自校。A2.1.2不抗耦鉴相使用 电源通，接上M、N电极线（“自校”一定注意关），量程设置适当档，指示表作双频摆动，开机13秒后仪器显示VD（或VG）、Fs的读数，第二周期后记录VD（或VG）、Fs的值。 工作十分钟记一次时间，发送机记一次电流（时间间隔可由使用者选定），以便于计算。 如需测MN电极接地电阻，在发送机不供电时，“功能”开关置RMN，“复位”开关置“复位”，液晶屏上所显示的数字即为MN间的接地电阻值。 在工作中，接收机半小时进行一次“自校”，如发现Fs变化较大，可调整VD（或VG）电位器使Fs与开工时一致。A2.1.3 S3抗耦鉴相使用1 需进行去耦和鉴相时，卸调机箱边
