Thăm dò điện phân cực kích thích

Nội dung phương pháp

Năm 1920 khi thực hiện thăm dò điện trở Schlumberger đã phát hiện ra hiện tượng sau khi cắt dòng phát thì trên điện cực thu còn tồn tại điện thế dư, nó suy giảm dần, và gọi là phân cực cảm ứng. Hiệu ứng này rất nhỏ trong phần lớn các loại đất đá, tuy nhiên nó đặc biệt lớn ở nơi có thân quặng sulfide hay graphite. Sau đó nó được ứng dụng cho tìm kiếm quặng này.

Lược đồ xung đo đạc

Dạng đo đầu tiên của PCKT là đo trong miền thời gian. Nội dung của nó là phát dòng ITx với độ dài TOn vào cực phát. Trên đôi cực thu tiếp nhận được tín hiệu URx, thực hiện đo hiệu điện thế điện trở suất V₀. Sau khi cắt dòng phát, thì đo đường suy giảm V(t) tại các trễ (Delay) t₁, t₂,... tN.
Độ dài TOn chọn theo độ sâu khảo sát cần có. Cường độ dòng ITx thì chọn sao cho trên vùng chờ đợi có dị thường phân cực thì các V(t) đầu phải cỡ vài mV. Điều này dẫn đến dòng phát khi đo PCKT lớn hơn dòng khi đo điện trở suất cỡ vài chục đến trăm lần.
Ngày nay xung phát có dạng đảo chiều tuần hoàn với chu kỳ bằng 4 lần TOn, nhằm loại trừ các nhiễu và tăng độ chính xác.
Khi đo trong miền tần số thì phát dòng I dạng sin, đo giá trị và độ lệch pha của hiệu điện thế U trên đôi cực thu.

Bố trí quan sát

Vào những năm 1970, phương pháp PCKT nhập vào Việt Nam với các bộ máy như ВП-59 (Liên Xô cũ), DGJ-1 (Trung Quốc). Đo đạc thực hiện với dòng phát lớn có công suất cỡ 2 - 4 KVA, việc đóng chùm cực phát dòng khá rắc rối, nên đã thực hiện với hệ cực gradient trung gian. Điện cực thu là điện cực không phân cực. Định thời cho kỳ phát dòng và các thời điểm đo điện thế bằng đồng hồ bấm giây. Người đo máy dùng chân đóng/cắt công tắc phát dòng rồi đo bằng MiliVolt kế thăm dò thông thường. Các hướng dẫn đo đạc thì khuyến cáo rằng cần dòng phát lớn để mật độ dòng đủ tác động quá trình nạp, và thời gian phát TOn đủ dài (2 đến 16 sec) để nạp điện đủ no. Kết quả thu được là độ phân cực biểu kiến ηK (кажущаяся поляризуемость), ví dụ đo tại t₁ và t₃ thì ηK = [V(t₁) - V(t₃)]/V₀, tính ra %.
Từ khoảng 1985 các máy tự động và hiện số ra đời, như Terrameter SAS 4000 Resistivity, IP & SP (Thụy Điển), DWJ-2 (Trung Quốc),... phát xung đảo cực, đo đồng thời điện trở suất và độ nạp với nhiều thời điểm sau cắt dòng, và dùng kỹ thuật tích lũy để nâng cao chất lượng đo. Mức dòng phát cho đo đạc cũng giảm về cỡ 1 - 3 Amp.
Hiện nay các máy đều đo đồng thời điện trở suất và độ nạp, tự động điều hành bằng máy tính PC, làm việc với hệ thống đa cực. Chương trình điều hành đo sẽ căn theo chỉ định hệ điện cực đo, chọn ra số cực phù hợp, đo quét dọc chặng và từ “kích thước thiết bị” nhỏ đến lớn nhất có thể.
Các máy có chức năng đo PCKT trong miền thời gian thường hay đưa chỉ tiêu kỹ thuật Độ dài xung phát TOn (Pulse Duration), ví dụ Syscal Pro (IRIS Instruments, Pháp): 0.2 đến 8 s; máy TQ (DZD-6A): 1 đến 16 s; Terrameter SAS 4000: 0.1 đến 4 s,... Số khác lại đưa theo chu kỳ làm việc T, như SuperSting R8/IP (Advanced Geosciences, Inc., Mỹ): IP cycle times 0.5 đến 8 s.
Cách thức đo của các máy trong miền thời gian cũng có chút khác nhau, trong đó một số máy đo trị tích phân (Integral) trong khoảng thời gian định trước.
Vì điện cực không phân cực không dùng được cho phát dòng, nên trong hệ thống đa cực phải dùng điện cực bạch kim, là loại có điện thế tự phân cực thấp nhất trong nhóm kim loại. Đo PCKT cần tỷ mỷ và lâu hơn chỉ đo điện trở, vì phải dùng dòng phát lớn hơn và thời gian đo dài hơn.

Xử lý phân tích tài liệu

Trước đây tài liệu đo PCKT được phân tích định tính là chính. Dựa trên đường cong độ phân cực ηK xác định ra vị trí đới chứa quặng. Khoảng cách từ cực phát đến lưỡng cực thu, tức kích thước thiết bị, cho ra độ sâu áng chừng mà độ phân cực phản ánh. Việc gắn độ lớn của độ phân cực với hàm lượng quặng gây phân cực được ước lượng theo kinh nghiệm trong đối chiếu với các đoạn có thông tin về vỉa quặng, ví dụ tài liệu khoan hay hố đào.
Ngày nay, đo PCKT thực hiện đồng thời với đo điện trở suất, nên chúng được phân tích cùng nhau, ví dụ bằng phần mềm IX1D  của hãng Interpex (Mỹ) Các phần mềm như vậy có yêu cầu chỉ định kiểu tài liệu là đo điện trở suất (DC Resistivity) hay đo điện trở suất cùng PCKT (DC Resistivity/IP). Thực ra, không có phân tích PCKT chính thức, mà là xác định độ phân cực dựa theo phân tích lớp của đo điện trở suất.