【正文】 磁法 瞬變電磁法的基本原理 ? 瞬變電磁法是一種利用電磁感應(yīng)原理預(yù)測(cè)地下礦產(chǎn)的地球物理方法。瞬變電磁法是一種時(shí)間域的電磁測(cè)深法，它利用接地電極或不接地回線建立起地下的一次脈沖磁場(chǎng)，在一次磁場(chǎng)間歇期間接收感應(yīng)的二次電場(chǎng)和磁場(chǎng)。在過程的早期，瞬變場(chǎng)頻譜中高頻成份占優(yōu)勢(shì)，因此渦旋電流主要分布在地表附近，且阻礙電磁場(chǎng)的深入傳播，電磁場(chǎng)主要反映淺層地質(zhì)信息，具有很強(qiáng)的分層能力。隨著時(shí)間的推移，介質(zhì)中部的高頻部分衰減（熱損耗），而低頻部分的作用相對(duì)明顯起來，電磁場(chǎng)反映了較深部的地質(zhì)信息，所以可達(dá)到測(cè)深的目的。在階躍脈沖作用下，良導(dǎo)地層中產(chǎn)生的瞬變渦流電磁場(chǎng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，有利于尋找良導(dǎo)體地層并確定其賦存形態(tài)。 山東科技大學(xué) 四、瞬變電磁法 ? 瞬變電磁法測(cè)量裝置由發(fā)射回線和接收回線兩部分組成。瞬變電磁法工作過程可以劃分為發(fā)射、電磁感應(yīng)和接收三部分。當(dāng)發(fā)射回線中的穩(wěn)定電流突然切斷后，根據(jù)電磁感應(yīng)理論，發(fā)射回線中電流突然變化必將在其周圍產(chǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)稱為一次磁場(chǎng)。一次磁場(chǎng)在周圍傳播過程中，如遇到地下良導(dǎo)電的地質(zhì)體，將在其內(nèi)部激發(fā)產(chǎn)生感應(yīng)電流，又稱渦流或二次電流。由于二次電流隨時(shí)間變化，因而在其周圍又產(chǎn)生新的磁場(chǎng)，稱二次磁場(chǎng)。由于良導(dǎo)電礦體內(nèi)感應(yīng)電流的熱損耗，二次磁場(chǎng)大致按指數(shù)規(guī)律隨時(shí)間衰減，形成如圖 21所示的瞬變磁場(chǎng)。二次磁場(chǎng)主要來源于良導(dǎo)電礦體內(nèi)的感應(yīng)電流，因此它包含著與礦體有關(guān)的地質(zhì)信息。二次磁場(chǎng)通過接收回線觀測(cè)；并對(duì)所觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，據(jù)此，解釋地下礦體及相關(guān)物理參數(shù)。 山東科技大學(xué) 四、瞬變電磁法 山東科技大學(xué) 四、瞬變電磁法 四、瞬變電磁法 瞬變場(chǎng)的激發(fā)： 與諧變場(chǎng)情況一樣 ， 其激發(fā)方向也有 接地式和感應(yīng)式兩種 。 在階躍電流 （ 通電或斷電 ） 的強(qiáng)大變化磁場(chǎng)作 用下 ， 良導(dǎo)介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生渦旋的交變 電磁 場(chǎng) ， 其結(jié)構(gòu)和頻譜在時(shí)間與空 間上均連續(xù)地變化 。 諧變場(chǎng)和瞬變場(chǎng)渦旋電流結(jié)構(gòu) 瞬變場(chǎng)的參數(shù)： 瞬變電磁場(chǎng)狀態(tài)的基本參數(shù)是時(shí)間 。 這一時(shí)間依賴于巖石的導(dǎo)電性和收 －發(fā)距 。 研究瞬變電磁場(chǎng)隨時(shí)間的 變化規(guī)律 ， 可探測(cè)具有不同導(dǎo)電性 的地層分布縱向電導(dǎo) 。 也可以發(fā)現(xiàn) 地下賦存的較大的良導(dǎo)礦體 。 在頻率域中電場(chǎng)強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律衰減 。 四、瞬變電磁法 2．野外工作方法 （ 1）幾種裝置及其特點(diǎn) （ 2）工作裝置和回線大小選擇 四、瞬變電磁法 四、瞬變電磁法 (1)由于 TEM是在無一次場(chǎng)背景情況下觀測(cè)二次場(chǎng)，即觀測(cè)的是純異常，自動(dòng)消除了 FEM中的主要噪聲源 —— 裝置耦合噪聲，從而提高了探測(cè)精度。 (2) 裝置形式靈活多樣，可隨不同工程任務(wù)的要求和施工場(chǎng)地的條件來選擇合適的裝置。具有施工方便、測(cè)地工作簡(jiǎn)單、工作效率高及地質(zhì)效果好等優(yōu)點(diǎn)。使用同點(diǎn)裝置工作，與欲探測(cè)的地質(zhì)對(duì)象能達(dá)到最佳的耦合，取得的異常幅度強(qiáng)、形態(tài)簡(jiǎn)單、分層能力強(qiáng)，從而具有較高的探測(cè)能力，并且受到旁測(cè)地質(zhì)體的影響也是最小的。 (3)對(duì)于受到導(dǎo)電圍巖及導(dǎo)電覆蓋層等地質(zhì)噪聲干擾的“礦異?！钡膮^(qū)分能力優(yōu)于 FEM。在高阻圍巖條件下，不存在地形起伏引起的假異常；低阻圍巖起伏地形引起的異常也比較容易識(shí)別。 (4)在 TEM測(cè)量中，對(duì)于線框鋪設(shè)的點(diǎn)位、方位及形狀等的要求相對(duì)于 FEM可以放寬，測(cè)地工作簡(jiǎn)單，工效高。 (5)由于采用不接地回線，不存在接地電阻問題，在基巖出露區(qū)、凍土帶、沙漠、水泥路面、河湖海水面上均可進(jìn)行測(cè)量。具有施工方便、工作效率高及地質(zhì)效果好等優(yōu)點(diǎn)。 (6)在剖面測(cè)量中，由于采集不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理可以得到同一點(diǎn)的測(cè)深資料，從而在剖面測(cè)量中完成了相應(yīng)區(qū)域的測(cè)深測(cè)量，提供的地電信息豐富，便于資料的解釋； (7) 可通過選擇不同的時(shí)間窗口進(jìn)行觀測(cè)，有效地壓制地質(zhì)噪聲，可獲得不同勘探深度?？捎眉哟蟀l(fā)射功率的方法增強(qiáng)二次場(chǎng)，從而增加勘探深度。有穿透低阻覆蓋能力，探測(cè)深度大。在目前的技術(shù)條件下，勘探范圍淺可至幾米、深可達(dá)幾千米；隨著采集儀器、資料處理解釋方法的進(jìn)步，勘探深度范圍還能進(jìn)一步的擴(kuò)大。 (8)TEM的應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)更加廣泛。瞬變電磁法可以解決的地質(zhì)問題有：能源、礦產(chǎn)勘查、水文、工程、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、考古探測(cè)等。 四、瞬變電磁法 資料解釋 四、瞬變電磁法 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 18001200900800700600500400300200100020253035404550556065707580859095100105110115120E副井四、瞬變電磁法 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 18001280900800700600500400300200100900800700600500400300200100E主井020253035404550556065707580859095100105110115120五、大地電磁測(cè)深法 大地電磁測(cè)深的原理 平面電磁波在地面正交坐標(biāo)上各分量五、大地電磁測(cè)深法 野外施工 資料處理和解釋 山東科技大學(xué) 六、電磁場(chǎng)變頻測(cè)深法（或稱人工場(chǎng)源頻率測(cè)深法） 電磁場(chǎng)變頻測(cè)深法原理 山東科技大學(xué) ABMNr赤道式偶極工作裝置示意圖五、電磁場(chǎng)變頻測(cè)深法（或稱人工場(chǎng)源頻率測(cè)深法） 山東科技大學(xué) AB天波地層波空間波地面波MN電磁波傳播途徑ABSrS *S MNθ0θ 0發(fā)射電磁波傳播路徑圖五、電磁場(chǎng)變頻測(cè)深法（或稱人工場(chǎng)源頻率測(cè)深法） 野外施工 山東科技大學(xué) ? ? ? ? ? ? ? ? ???????? ????? ?????ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ????? ?? ?? ?????? ??Ⅷ移動(dòng)方向移動(dòng)方向野外裝置的布置方法的示意圖六、可控源音頻大地電磁測(cè)深法 可控源音頻大地電磁測(cè)深法原理 ? CSAMT法是可控源音頻大地電磁法的簡(jiǎn)稱。該方法是九十年代才興起的一種地球物理新技術(shù)，它基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組導(dǎo)出了水平電偶極源在地面上的電場(chǎng)及磁場(chǎng)公式視電阻率 (?s )公式 ? 山東科技大學(xué) ?s syfEH? 15 22 2251yssHEf??六、可控源音頻大地電磁測(cè)深法 山東科技大學(xué) ? 根據(jù)電磁波的趨膚效應(yīng)理論，導(dǎo)出了趨膚深度公式 fH?256? 六、可控源音頻大地電磁測(cè)深法 ? 從上式可見，當(dāng)?shù)乇黼娮杪使潭〞r(shí)，電磁波的傳播深度（或探測(cè)深度）與頻率成反比，高頻時(shí)，探測(cè)深度淺，低頻時(shí)，探測(cè)深度深。人們可以通過改變發(fā)射頻率來改變探測(cè)深度，達(dá)到頻率測(cè)深的目的。 ? 九十年代，加拿大鳳凰公司和美國(guó)的宗吉公司根據(jù)這一理論首先研究制造了 CSAMT的測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)，編制了軟件，建立了野外工作方法（見下圖）。 山東科