时域激电数据中频谱参数信息提取技术研究

Because the spectral parameters of Cole-Cole model could be used to distinguish the polarization sources with induced polarization abnormalities，they were used in the areas of mine exploration, hydrocarbon exploration, engineering, environment, hydrology, etc. And significant effects were got. So, many geophysicists paid much attention to research the method of estimating their values. Spectral parameters were mainly inversed by complex resistivity (CR) data. Because efficiency of CR data acquisition in field is very low, spectral parameters were not commonly used. On the contrary, time-domain induced polarization(TDIP) was applied more widely. The newest instrument can collect chargeabilities with abundant spectral information in several time-gates . However, in practice, only apparent resistivity and one of apparent chargeabilities are used, and the others are discarded. So, in this project, a method will be developed to invert spectral parameters data from TDIP data, also the technology will be developed to model 2D/3D apparent chargebility and apparent spectral parameters and to invert 2D/3D intrinsic spectral parameters based on TDIP .This method or technology could discover the advantageous information, promote the ability of solving practical problems and broad the applied foreground of TDIP.

频谱参数可用于区分引起激电异常的极化体，在矿产、能源、工程、环境和水文地质等领域勘探中取得了很好的效果，它的提取技术一直是电(磁)法中的热点问题。当前，频谱参数主要通过复电阻率数据反演得到。复电阻率法要观测十几个频率的数据，野外工作效率较低，影响了频谱参数应用的普遍性，没有发挥其应有的作用。时域激电是应用最为广泛的地球物理方法之一，当今的主流时域激电仪可以采集到蕴涵频谱信息的多时窗视充电率，然而，其资料解释仍然沿用传统的方法，只利用了视电阻率和某一时窗的视充电率，其它数据则遭到弃用，造成了资源浪费。基于以上原因，本项目拟研究由时域激电数据中提取频谱信息的方法技术，研究和建立基于Cole-Cole模型的时域激电2D、3D视充电率/视谱参数正演模拟和真谱参数反演成像技术，深度挖掘时域激电的有利信息，充分利用频谱参数的优势提高时域激电解决实际问题的能力，拓展应用前景。

频谱参数可用于区分引起激电异常的极化体，在矿产、能源、工程、环境和水文地质等领域勘探中取得了很好的效果，它的提取技术一直是电(磁)法中的热点问题。时域激电是应用最为广泛的地球物理方法之一，当今的主流时域激电仪可以采集到蕴涵频谱信息的多时窗视充电率，然而，其资料解释仍然沿用传统的方法，只利用了视电阻率和某一时窗的视充电率，其它数据则遭到弃用，造成了资源浪费。.基于以上原因，本项目对基于时域激电数据提取频谱信息的方法技术进行研究，主要研究内容包括：1) 多时窗充电率数据反演频谱参数以及多时窗视充电率数据反演视频谱参数的方法与技术；2）2D/3D随机电性模型建立的方法研究；3) 2D多时窗视充电率/视电阻率正演计算及2D频谱参数反演的方法与技术；4）3D多时窗视充电率/视电阻率正演计算及3D频谱参数反演的方法与技术；5）通过岩矿石标本测试、土槽实验以及典型矿区的实测数据进行验证。.通过研究发现：1）时域激电数据通过合理的方法可以有效地提取出频谱参数信息，这些信息可以为进一步区分不同极化体提供有重要的信息；2）采用等效电阻率方法，可以有效地对2D和3D视电阻率/多时窗视充电率进行正演计算；3）采用基于Bayesian架构的连续线性估计(SLE)方法反演电阻率/多窗充电率可以得到可靠的结果；4）采用(SLE)进行反演存在较大的困难，主要表现为计算过大，计算成本高，如何提高计算效率将是下一步的研究内容。.地下介质的激发极化效应属于一种电化学现象，含电子导体和含离子导体等下地下介质均会产生激电效应，因此很多金属矿、受污染的地下水等均存在激发极化现象。前人研究表明，不同类型的金属矿、金属颗粒含量、地下水的渗透率、溶质的种类和浓度等都会影响到激电现象，通过几点现象提取出来频谱参数信息也可以反映出这些差异。因此本项目的研究成果可以推广应用于矿产勘探中识别不同的极化体、水力学参数估计、肥料及污染物扩散监测等领域。