岩矿石频率特性的测试方法

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1、岩矿石频率特性的测试方法实验室测量和研究岩石、矿石的激发极化性质，是开展激发极化法野外工作的前提和基础。频率域中测量岩石矿石的幅频特性和相频特性，一般采用图1.19的装置。待测的标本事先加工成规则的形状，尺寸以6×6×10cm3左右为宜。先在水中浸泡若干小时，使其中孔隙的含水程度接近于天然条件。然后置于盛水的有机玻璃槽中，使水面与标本顶面平齐。标本两端与槽壁接触处用石蜡或橡皮泥封堵绝缘，强迫电流沿垂直标本两平行侧面的方向通过。除了有意研究激发极化的非线性外，一般应使电流密度保持在激电的线性范围内，即不大于10-2A/m2。测量电极M、N必须用不极化电极。常用的

2、是Cu-CuSO4琼酯胶体不极化电极。供电电极A、B可以采用裸铜线或铜板，也可用不极化电极。用裸铜线或铜板时要远离标本，防止电极极化对测量的影响。频率特性分析仪是实验装置的主件。对它的要求主要是频率范围宽，可发送多种波形，至少有两个测量通道，而且这两个通道必须是隔离的，不共地的。一个通道测量电流在电阻R上产生的电位差，另一个接收通道测量MN间电位差的振幅和相对供电电流的相位（或者实分量、虚分量）。发送通道GE经电流采样电阻R向A、B供电，通道CH1测量标本两端MN间的电位差的实、虚分量和，通道CH2测量采样电阻上的相应电位差并换算成供电电流的实、虚分量和。采样

3、电阻R可以调节，以便与待测标本阻抗相匹配。数据采得后按下列公式计算：(1.4.11)此处为单位虚数；Z的实部为(1.4.12)虚部为：(1.4.13)振幅：(1.4.14)相位：(1.4.15)复电阻率：(1.4.16)若采集的数据是电位差的振幅，电位差的相位和电流的振幅，电流的相位，则计算公式为(1.4.17)(1.4.18)上述测试装置在研究型实验室里不难做到，但野外一般都没有专用的频率特性测试仪。在野外条件下，就可以用野外实际使用的仪器来测定，例如，使用SQ-3C双频激电仪，便可测量0.077Hz到8Hz范围内的谱特性。这对于野外实际工作来说，是可以满足

4、了。§1.5岩（矿）石激电的频率域特性及其影响因素1.5.1互阻抗与传递函数的概念电阻率法中，采用第一节图1.1那样的装置测量大地的视电阻率并按下式进行计算(1.5.1)其中I是供给大地的电流，是测量电极MN间观测到的电位差，K是与各电极相对位置有关的系数，称为装置系数。如前所述，当电流I不变时，在时间域激发极化法中，是充电时间t的函数，而在频率域中，则是频率f的函数。频率域中又有振幅、相位之分，并且二者都是频率的函数，在复数域中可以写出(1.5.2)因此频率域中视电阻率也是频率的函数并且是复变函数：(1.5.3)式中是视复电阻率，是它的振幅，则是它的相位。如

5、果采用类似于图1.1的装置测量不同岩石、矿石的频率特性，按(1.5.1)计算得到的便是某种岩石、矿石的和。(1.5.1)中的常数K与介质的激发极化性质没有关系，在研究激发极化性质时可以不考虑它。只有比值才是衡量介质激发极化性质的量，记为Z(1.5.4)称为“互阻抗”。显然，Z是电压与电流之比，具有阻抗的量纲。在频率域中，和I都是频率的函数，Z自然也是频率的函数，同样可以表示为振幅、相位的形式。(1.5.5)如果把观测装置看作一个系统，则阻抗Z就是该系统的响应（电位差）与激励（电流I）之比，这在系统理论中称为传递函数（或传输函数）。1.5.1几种常见岩、矿石的频

6、率特性图1.20是用图1.19所示的装置测量和整理得到的黄铁矿、铅锌矿、黄铜矿、碳质页岩等四种岩（矿）石的幅频特性和相频特性。图1.21是普通自来水和用沙、水泥做的人工标本的频率特性，用以模拟无矿的离子导体。比较图1.20、1.21不难看出，在频率域，黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等电子导体，能够产生明显的激发极化效应，可以采用频率域激电勘查识别它们。自来水及水泥和砂做的人工标本，激电效应很弱，印证了前面关于激发极化起因的解释。我们还看出，电子导体的幅频特性和相频特性像图1.18那样，总的符合1.4节分析的规律，随着频率增高，的振幅下降。在相当高的频率，趋于一个基本与

7、频率无关的稳定值，这个稳定值基本上不含激发极化效应（频率太高还来不及产生激发极化）。相频曲线全为负值，是相位滞后，反映了激发极化过程的迟缓性。在中等频率，相位出现极值的频率，正好是幅频曲线最陡出现转折的频率。石墨（碳质岩石）的幅频和相频曲线，总的规律与电子导体相近。这一方面说明石墨的激发极化特征与电子导体相似，所以把石墨归入电子导体一类（石墨晶体中含有比较自由的电子）；另一方面，提醒人们在实际勘查工作中注意石墨和碳质岩石的干扰。事物常常有两重性。石墨和碳质岩石有时也可成为有利因素，假如它们本身就是勘查目标或者与目标体有某种固有联系的话。在图1.2中，浸染的黄铁

8、矿和铅锌矿，其相位的负极大值在0.1H