瞬變電磁法研究及應(yīng)用效果

“瞬變電磁法研究及應(yīng)用效果”是地礦部科技攻關(guān)項目第十一項中的第一課題的第85－01－011－01－02。研究專題對斜階躍波形理論及后沿校正研究獲得編制了斜階躍計算程序。以此研究結(jié)果推導(dǎo)出偶極、大定源全區(qū)定義的，并編制了計算程序。研究出實測的感應(yīng)電動勢直接轉(zhuǎn)換成視電阻率的用電場轉(zhuǎn)換成磁場再由磁場轉(zhuǎn)換成視電阻率簡便先進(jìn)，減少了轉(zhuǎn)換誤差除的數(shù)據(jù)處理方法，提高晚期道的訊噪比，增大了探測深度，改進(jìn)了層速反演程序。在方法技術(shù)方面，對重疊回線和中心回線的異同點及大定條件做了深入分析；論證了中心回線內(nèi)多點觀測的適用性。初步建立了變電磁法資料解釋提供部分正演圖形。編寫了《實用近區(qū)磁源瞬變電磁題研究成果與地質(zhì)找礦有機(jī)結(jié)合，在內(nèi)蒙古通榆山礦區(qū)、山西孫莊成礦圖塔煤田等地都獲得了良好的地質(zhì)效果。研究成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。 2100433B

瞬變電磁法概述

根據(jù)瞬變電磁法對低阻體反應(yīng)敏感的特點，將其用于煤礦井下水文勘查還是近幾年的事情。瞬變電磁法是一種極具發(fā)展前景的方法，可查明含水地質(zhì)如巖溶洞穴與通道、煤礦采空區(qū)、深部不規(guī)則水體等。瞬變電磁法在提高探測深度和在高阻地區(qū)尋找低阻地質(zhì)體是最靈敏的方法，具有自動消除主要噪聲源，且無地形影響，同點組合觀測，與探測目標(biāo)有最佳耦合，異常響應(yīng)強(qiáng)，形態(tài)簡單，分辨能力強(qiáng)等優(yōu)點。

瞬變電磁法裝置及原理

瞬變電磁法的勘探原理是利用人工在發(fā)射線圈加以脈沖電流，產(chǎn)生一個瞬變的電磁場，該磁場垂直發(fā)射線圈向兩個方向傳播，通常是在地面布設(shè)發(fā)射線圈，依據(jù)半空間的傳播原理，把地面以上的忽略。當(dāng)磁場沿地表向深部傳播，當(dāng)遇到不同介質(zhì)時，產(chǎn)生渦流場或著遵照量子力學(xué)原理使活潑的堿金屬產(chǎn)生能級躍遷或使含有大量氫原子的液體的氫原子核沿磁場方向產(chǎn)生定向排列。

當(dāng)外加的瞬變磁場撤銷后，這些渦流場的釋放或者活潑的堿金屬要恢復(fù)原有的能級，釋放躍遷產(chǎn)生能量。以及含有大量氫原子的液體的氫原子核恢復(fù)原有的排列時，均以磁場的形式釋放所獲的能量。利用接收線圈測量接收到的感應(yīng)電動勢v2。該電動勢包含了地下介質(zhì)電性特征，通過種種解釋手段（一維反演，視電阻率等）得出地下巖層的結(jié)構(gòu)。由于采用線圈接收V2，故對空間的電磁場或其它人文電磁場敏感，也就是通常所說的干擾。為了減少此類干擾，采用盡量的發(fā)射大的電流，以獲取最大的激勵磁場，增加信噪比，壓制干擾。

接收裝置通常分為分離回線，中心回線和重疊回線3類，以重疊回線得到的信息最為完整，其它次之。

瞬變電磁法局限性及解決辦法

瞬變電磁法的工作效率高，但也不能取代其它電法勘探手段，當(dāng)遇到周邊有大的金屬結(jié)構(gòu)時地面或空間的金屬結(jié)構(gòu)時，所測到的數(shù)據(jù)不可使用，此時應(yīng)補(bǔ)充直流電法或其它物探方法（見金屬結(jié)構(gòu)物對測量的影響一文）。同時在地層表面遇到大量的低阻層礦化帶時（例如在陜西南部某地鉛鋅礦區(qū)，地層表面充滿石墨層）瞬變電磁法也不能可靠的測量，因此在選擇測量時要考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

在測量過程中，要隨時記錄地表可見的巖石特征，裝置的傾角以及高程，以便在后續(xù)的解釋中，準(zhǔn)確的劃分地層構(gòu)造.同時在一個工區(qū)工作之前，要做實驗，選擇合理的裝置以及供電電流，一經(jīng)確定，不能在測量中變更裝置和供電電流，否則對解釋造成影響。在進(jìn)入工區(qū)前盡量尋找已知地層的基準(zhǔn)點對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)（類似于重力或磁法測量的基點校正和儀器一致性試驗）。以確保測量的準(zhǔn)確性（以后將有專題論述）。

瞬變電磁法測量結(jié)果表達(dá)

瞬變電磁法的解釋，通常分為2種：定性解釋和定量解釋。定性解釋一般是觀察測線多道剖面，通過多道剖面可以定性的看出地層的分布情況（參見供5000A電流 EMPS-1電磁勘探儀一文中給出的地層多道剖面對比圖），同時應(yīng)排除晚期道的干擾假象.對雙峰異常要多加關(guān)注（參見瞬變電磁法尋找地下熱水實例和瞬變電磁法金屬礦探測實例）。

定量解釋：一維反演是解釋中最為準(zhǔn)確的手段之一，但是要求輸入初始模型。對初始模型的求取，通常有以下幾種手段。1在礦區(qū)已有的地質(zhì)資料（電測井）或者區(qū)域地質(zhì)資料。2用直流電法在工區(qū)作一個電測深,以該測點的電測深電阻率作為初始模型。3也可用視電阻率和其它全域電阻率計算方法得出初始模型，但要保證其計算的結(jié)果的正確性。當(dāng)計算出地層電阻率后，要進(jìn)行地形改正和傾角校正，用測量時記錄的高程和傾角改正（參見瞬變電磁法金屬礦探測實例）。最后做出地質(zhì)擬斷面圖。

當(dāng)進(jìn)行井下或坑道測量時，要考慮全空間的響應(yīng)（和地面半空間有很大的區(qū)別），解釋方法需要用全空間的解釋算法，而不能簡單的利用地面半空間解釋方法。

其它方面：在工程勘探時，尋找地下空洞時，會有兩種情況，一是充水空洞呈現(xiàn)低阻特征，二是未充水，呈高阻特征。如有鋼筋水泥結(jié)構(gòu)支撐或回填塌陷后空洞的則情況比較復(fù)雜需要仔細(xì)判斷。同時要排除地下供水管暖氣管的影響。

中國地域遼闊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)不盡相同，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的區(qū)域性使得不同地區(qū)的成礦，成水條件的不一致。在解釋資料時，一定要參考所在區(qū)域的地質(zhì)資料和前人成果，以及其它方法的配合，特別是地質(zhì)方面的配合。切不可隨意套用其它地區(qū)的解釋經(jīng)驗，做出錯誤的判斷。2100433B

本項目瞬變電磁法采用等間距采樣＋"小框"＋較密點距新方法，每個測點按等間距采樣達(dá)幾百到幾三千個采樣數(shù)據(jù)，加強(qiáng)了測點縱向信息量，通過加密測點點距，提高了縱、橫向分辨率。研究在國內(nèi)在技術(shù)上屬于一種創(chuàng)新，突破了傳統(tǒng)的大邊框勘探較大深度的概念，真正實現(xiàn)了瞬變電磁法具高分辨率、輕便靈活的特點。還實現(xiàn)了處理大信息量數(shù)據(jù)方法和成圖技術(shù)。 2100433B