瞬變電磁法應(yīng)用

瞬變電磁法概述

根據(jù)瞬變電磁法對(duì)低阻體反應(yīng)敏感的特點(diǎn)，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(cè)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(dòng)消除主要噪聲源，且無(wú)地形影響，同點(diǎn)組合觀測(cè)，與探測(cè)目標(biāo)有最佳耦合，異常響應(yīng)強(qiáng)，形態(tài)簡(jiǎn)單，分辨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

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(gè)瞬變的電磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)垂直發(fā)射線圈向兩個(gè)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(chǎng)沿地表向深部傳播，當(dāng)遇到不同介質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生渦流場(chǎng)或著遵照量子力學(xué)原理使活潑的堿金屬產(chǎn)生能級(jí)躍遷或使含有大量氫原子的液體的氫原子核沿磁場(chǎng)方向產(chǎn)生定向排列。

當(dāng)外加的瞬變磁場(chǎng)撤銷后，這些渦流場(chǎng)的釋放或者活潑的堿金屬要恢復(fù)原有的能級(jí)，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(shí)，均以磁場(chǎng)的形式釋放所獲的能量。利用接收線圈測(cè)量接收到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)v2。該電動(dòng)勢(shì)包含了地下介質(zhì)電性特征，通過(guò)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(duì)空間的電磁場(chǎng)或其它人文電磁場(chǎng)敏感，也就是通常所說(shuō)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(lì)磁場(chǎng)，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(shí)地面或空間的金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，所測(cè)到的數(shù)據(jù)不可使用，此時(shí)應(yīng)補(bǔ)充直流電法或其它物探方法（見(jiàn)金屬結(jié)構(gòu)物對(duì)測(cè)量的影響一文）。同時(shí)在地層表面遇到大量的低阻層礦化帶時(shí)（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(cè)量，因此在選擇測(cè)量時(shí)要考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

在測(cè)量過(guò)程中，要隨時(shí)記錄地表可見(jiàn)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(shí)在一個(gè)工區(qū)工作之前，要做實(shí)驗(yàn)，選擇合理的裝置以及供電電流，一經(jīng)確定，不能在測(cè)量中變更裝置和供電電流，否則對(duì)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(diǎn)對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)（類似于重力或磁法測(cè)量的基點(diǎn)校正和儀器一致性試驗(yàn)）。以確保測(cè)量的準(zhǔn)確性（以后將有專題論述）。

瞬變電磁法測(cè)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(cè)線多道剖面，通過(guò)多道剖面可以定性的看出地層的分布情況（參見(jiàn)供5000A電流 EMPS-1電磁勘探儀一文中給出的地層多道剖面對(duì)比圖），同時(shí)應(yīng)排除晚期道的干擾假象.對(duì)雙峰異常要多加關(guān)注（參見(jiàn)瞬變電磁法尋找地下熱水實(shí)例和瞬變電磁法金屬礦探測(cè)實(shí)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(duì)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(cè)井）或者區(qū)域地質(zhì)資料。2用直流電法在工區(qū)作一個(gè)電測(cè)深,以該測(cè)點(diǎn)的電測(cè)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(jì)算方法得出初始模型，但要保證其計(jì)算的結(jié)果的正確性。當(dāng)計(jì)算出地層電阻率后，要進(jìn)行地形改正和傾角校正，用測(cè)量時(shí)記錄的高程和傾角改正（參見(jiàn)瞬變電磁法金屬礦探測(cè)實(shí)例）。最后做出地質(zhì)擬斷面圖。

當(dāng)進(jìn)行井下或坑道測(cè)量時(shí)，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(jiǎn)單的利用地面半空間解釋方法。

其它方面：在工程勘探時(shí)，尋找地下空洞時(shí)，會(huì)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(shí)要排除地下供水管暖氣管的影響。

中國(guó)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(shí)，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(yàn)，做出錯(cuò)誤的判斷。2100433B

瞬變電磁法探測(cè)具有如下優(yōu)點(diǎn)

⑴由于施工效率高，純二次場(chǎng)觀測(cè)以及對(duì)低阻體敏感，使得它在當(dāng)前的煤田水文地質(zhì)勘探中成為首選方法；

⑵瞬變電磁法在高阻圍巖中尋找低阻地質(zhì)體是最靈敏的方法，且無(wú)地形影響；

⑶采用同點(diǎn)組合觀測(cè)，與探測(cè)目標(biāo)有最佳耦合，異常響應(yīng)強(qiáng)，形態(tài)簡(jiǎn)單，分辨能力強(qiáng)；

⑷剖面測(cè)量和測(cè)深工作同時(shí)完成，提供更多有用信息。

瞬變電磁法也稱時(shí)間域電磁法（Time domain electromagnetic methods），簡(jiǎn)稱TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)的方法。簡(jiǎn)單地說(shuō)，瞬變電磁法的基本原理就是電磁感應(yīng)定律。衰減過(guò)程一般分為早、中和晚期。早期的電磁場(chǎng)相當(dāng)于頻率域中的高頻成分，衰減快，趨膚深度??；而晚期成分則相當(dāng)于頻率域中的低頻成分，衰減慢，趨膚深度大。通過(guò)測(cè)量斷電后各個(gè)時(shí)間段的二次場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律，可得到不同深度的地電特征。

長(zhǎng)偏移距瞬變電磁法（long offset transient electromagnetic method）是一種收發(fā)距大于等于勘探深度的定源瞬變電磁法，主要用于進(jìn)行深部電性分布的研究。其發(fā)射源為一長(zhǎng)1～2千米的電偶極子，供電電流為幾十到幾百安[培]。觀測(cè)點(diǎn)偏離供電電極約5～20千米，分布在赤道方向的一個(gè)扇形范圍內(nèi)。測(cè)量裝置觀測(cè)垂直磁場(chǎng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和兩個(gè)相互垂直方向的電場(chǎng)。除典型的單站觀測(cè)方式外，為增加觀測(cè)的信息量和克服地表不均勻性的影響，可采用多站觀測(cè)方法。 2100433B

《地面瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程(DZ/T 0187-1997)》由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。2100433B