8-2电与电磁法第八章02TEMa解析优秀PPT.ppt

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1、瞬变电磁法的理论与应用瞬变电磁法的理论与应用2010年年11月月一、前言一、前言(历史回顾历史回顾)瞬变电磁法是利用电磁感应原理找寻地下良导体的一瞬变电磁法是利用电磁感应原理找寻地下良导体的一种地球物理方法。种地球物理方法。瞬变电磁法最早由地球物理学家瞬变电磁法最早由地球物理学家 Wait Wait于于 1951 1951年提年提出，于出，于19531953年获得专利权。年获得专利权。19601960年原苏联研制出第一台共圈式瞬变电磁装置年原苏联研制出第一台共圈式瞬变电磁装置（MPPOMPPO型）。型）。19621962年年Mclaughlin Mclaughlin 和和 Dolan Dola

2、n研制出固定放射回线、研制出固定放射回线、移动接收回线的瞬变电磁仪，并利用该仪于移动接收回线的瞬变电磁仪，并利用该仪于19641964到到19701970年在塞浦路斯和南美洲取得了找矿效果。从而推年在塞浦路斯和南美洲取得了找矿效果。从而推动了电磁法的进一步发展。动了电磁法的进一步发展。自自80年头以来，瞬变电磁法获得了比较大年头以来，瞬变电磁法获得了比较大的发展。现已成为一种重要的电磁方法。的发展。现已成为一种重要的电磁方法。在我国瞬变电磁法探讨应用在在我国瞬变电磁法探讨应用在20世纪世纪70年年头起先头起先,阅历了阅历了30多年多年,涌现出一批著名的涌现出一批著名的专家学者如朴化荣专家学者如

3、朴化荣,牛之琏牛之琏,曾孝箴曾孝箴,罗延中罗延中,蒋邦远蒋邦远,刘显耀刘显耀,何朝明等何朝明等(排名不分先后排名不分先后)他们为我国的瞬变电磁法探讨和应用做出他们为我国的瞬变电磁法探讨和应用做出很大贡献。为今日的探讨和应用打下了坚很大贡献。为今日的探讨和应用打下了坚实的基础。实的基础。瞬变电磁法或称时间域电磁法是以不接地回瞬变电磁法或称时间域电磁法是以不接地回线或接地线源通以脉冲电流为场源，以激励线或接地线源通以脉冲电流为场源，以激励探测目的物感应二次电流，在脉冲间隙测量探测目的物感应二次电流，在脉冲间隙测量二次场随时间变更的响应。二次场随时间变更的响应。二次场从产生到结束的时间是短暂的。这就

4、二次场从产生到结束的时间是短暂的。这就是是“瞬变瞬变”或或“过渡过程过渡过程”名词的由来。名词的由来。在西方地球物理界，时间域电磁法的代号是在西方地球物理界，时间域电磁法的代号是TDEM(Time Domain ElectroMagnetic TDEM(Time Domain ElectroMagnetic induction)induction)，瞬变电磁法的代号是瞬变电磁法的代号是TEM(Transient TEM(Transient electromagnetics)electromagnetics)，有时，有时TDEMTDEM即指即指TEMTEM，但，但反过来反过来TEMTEM代替代替

5、TDEMTDEM的极少。的极少。原苏联与原苏联与TEMTEM相关的方法，在我国直译为相关的方法，在我国直译为过渡过程法。过渡过程法。从方法机理来说，频率域方法和时间域从方法机理来说，频率域方法和时间域方法没有本质的不同。前者探讨谐变场方法没有本质的不同。前者探讨谐变场特点，后者探讨不稳定场特点。特点，后者探讨不稳定场特点。两者可借富里叶变换相联系。在某些条两者可借富里叶变换相联系。在某些条件下，一种方法的数据可以转换为另一件下，一种方法的数据可以转换为另一种方法的数据。种方法的数据。二、瞬变电磁法的特点及应用二、瞬变电磁法的特点及应用范围范围前面提到的观测是在脉冲间隙中进行不前面提到的观测是在

6、脉冲间隙中进行不存在一次场源的干扰，这称之为存在一次场源的干扰，这称之为时间上时间上的可分性；的可分性；脉冲是多频率的合成，不同的延时观测脉冲是多频率的合成，不同的延时观测的主要频率不同，相应时间的场在地层的主要频率不同，相应时间的场在地层中的传播速度不同，调查的深度也就不中的传播速度不同，调查的深度也就不同，这称之为空间的可分性。同，这称之为空间的可分性。瞬变电磁法的特点就基于这两个可分性瞬变电磁法的特点就基于这两个可分性由上述两种可分性必导致以下具体特点：由上述两种可分性必导致以下具体特点：把频率域法的精确度问题转换成灵敏把频率域法的精确度问题转换成灵敏度问题，加大功率灵敏度可以增大信噪度

7、问题，加大功率灵敏度可以增大信噪比，加大勘探深度；比，加大勘探深度；在高阻围岩地区不会产生地形起伏影在高阻围岩地区不会产生地形起伏影响的假异样；在低阻围岩区，由于是多响的假异样；在低阻围岩区，由于是多道观观测，早期道的地形影响也较易辨道观观测，早期道的地形影响也较易辨别；别；可以接受同点组合可以接受同点组合(同一回线，重叠回同一回线，重叠回线等线等)进行观测，使与探测目标的耦合最进行观测，使与探测目标的耦合最紧，取得的异样强，形态简洁，分层实紧，取得的异样强，形态简洁，分层实力强；力强；线圈点位、方位或接收距要求相对不线圈点位、方位或接收距要求相对不严格，测地工作简洁，工效高；严格，测地工作简

8、洁，工效高；有穿透低阻覆盖的实力，探测深度大；有穿透低阻覆盖的实力，探测深度大；剖面测量与测深工作同时完成，供应剖面测量与测深工作同时完成，供应了更多有用信息，削减了多解性。了更多有用信息，削减了多解性。由于这些特点伴随仪器的数字化和智能由于这些特点伴随仪器的数字化和智能化，功率的增大，数学模型计算正反演化，功率的增大，数学模型计算正反演的应用，说明水平的提高与阅历的丰富。的应用，说明水平的提高与阅历的丰富。现在瞬变电磁法不仅是剖面的方法，也现在瞬变电磁法不仅是剖面的方法，也是测深的方法，可以解决的地质问题相是测深的方法，可以解决的地质问题相应扩大。应扩大。矿产勘探矿产勘探构造探测构造探测水文

9、与工程地质调查水文与工程地质调查环境调查与监测环境调查与监测考古、考古、UXOUXO等。等。几乎涉及物探工作的各个领域，特殊需几乎涉及物探工作的各个领域，特殊需 要指要指出的是近年在找水、市政工程、土壤盐碱化和出的是近年在找水、市政工程、土壤盐碱化和污染调查以及浅层石油构造填图都有良好的报污染调查以及浅层石油构造填图都有良好的报导。导。依据国内外的阅历，可以解决的依据国内外的阅历，可以解决的地质问题有：地质问题有：二、方法原理二、方法原理瞬变电磁法的测量装置由放射和接收两瞬变电磁法的测量装置由放射和接收两部分组成。部分组成。瞬变电磁法的工作过程可以划分为放射、瞬变电磁法的工作过程可以划分为放射

10、、电磁感应和接收三部分。电磁感应和接收三部分。当放射回路中的稳定电流突然切断后，当放射回路中的稳定电流突然切断后，依据电磁感应理论，放射回路中的电流依据电磁感应理论，放射回路中的电流突然变更，必将在其四周产生磁场，该突然变更，必将在其四周产生磁场，该磁场称为一次磁场。磁场称为一次磁场。一次磁场在向四周传播过程中，如遇到一次磁场在向四周传播过程中，如遇到地下的良导电的地质体，将向其内部激地下的良导电的地质体，将向其内部激发产生感应电流，又称涡流或二次电流。发产生感应电流，又称涡流或二次电流。由于二次电流随时间变更，因而又在其由于二次电流随时间变更，因而又在其四周产生新的磁场，称为二次磁场。如四周

11、产生新的磁场，称为二次磁场。如图图1所示。所示。由于良导体内的感应电流的热损耗，二由于良导体内的感应电流的热损耗，二次磁场大致按指数规律随时间衰减。形次磁场大致按指数规律随时间衰减。形成如图成如图2所示的瞬变磁场。所示的瞬变磁场。二次磁场主要来源于良导体内的感应电二次磁场主要来源于良导体内的感应电流，因此它包含着与良导体有关的地质流，因此它包含着与良导体有关的地质信息。信息。二次磁场通过接收回线的观测，并对所二次磁场通过接收回线的观测，并对所观测的数据进行分析与处理。观测的数据进行分析与处理。以此来说明地下的良导体的地质属性和以此来说明地下的良导体的地质属性和及相关的物理参数。及相关的物理参数

12、。图图3是地面瞬变电磁系统，其放射装置是是地面瞬变电磁系统，其放射装置是一个大放射线框，接收装置是可以移动一个大放射线框，接收装置是可以移动的小型线框。的小型线框。依据法拉第依据法拉第(Faraday)电磁感应定律，当放射回线电磁感应定律，当放射回线的稳定电流突然切断后一段时间内，地下良导（矿）的稳定电流突然切断后一段时间内，地下良导（矿）体内将产生感应电流，感应电流在良导体内扩散过体内将产生感应电流，感应电流在良导体内扩散过程可分三个阶段程可分三个阶段为了维护导体内原磁场，在断电初，感应电流为了维护导体内原磁场，在断电初，感应电流集中分布于导体表面，形成表面电流（集中分布于导体表面，形成表面

13、电流（Grant and West，1965，Weaver，1970）。该阶段）。该阶段称为早期时间。称为早期时间。随着导体内感应电流的热损耗，表面电流起先随着导体内感应电流的热损耗，表面电流起先向导体内部扩散，见图向导体内部扩散，见图4。其扩散速度一般与。其扩散速度一般与导体的电导率成反比关系，该阶段称为中期。导体的电导率成反比关系，该阶段称为中期。图4球形导体内感应电流分布示意图当导体感应电流扩散经过一段时间后，当导体感应电流扩散经过一段时间后，便进入所谓的便进入所谓的晚期阶段晚期阶段。其感应电流的每个线电流的阻抗和感抗其感应电流的每个线电流的阻抗和感抗均趋于于渐近值是晚期阶段的主要特征，

14、均趋于于渐近值是晚期阶段的主要特征，此时导体内的电流分布趋于相对的稳定，此时导体内的电流分布趋于相对的稳定，热损耗速度减慢，表现为与感应电流相热损耗速度减慢，表现为与感应电流相对应的二次磁场衰减的速度大大减缓对应的二次磁场衰减的速度大大减缓（图（图2）。）。导体内感应电流以及与对应的二次磁场导体内感应电流以及与对应的二次磁场随时间的变更率取决于导体的电导率、随时间的变更率取决于导体的电导率、尺寸大小及形态。尺寸大小及形态。早期导体表面的电流分布仅于导体的形早期导体表面的电流分布仅于导体的形态和大小有关，而与导体的电导率几乎态和大小有关，而与导体的电导率几乎无关。无关。瞬变电磁场的物理过程可用电

15、路理论说明，如图瞬变电磁场的物理过程可用电路理论说明，如图1所所示。其放射、导（矿）体和接收分别由三个线圈模示。其放射、导（矿）体和接收分别由三个线圈模拟，如图拟，如图5，其中，其中M01表示线圈表示线圈I0与线圈与线圈I1之间的互之间的互感，感，R和和L表示模样导体线圈的阻抗和感抗。表示模样导体线圈的阻抗和感抗。假定放射线圈中有电流强度为假定放射线圈中有电流强度为I0（t）的）的方波电流输入，依据电磁感应定律，则方波电流输入，依据电磁感应定律，则导体线圈内产生的感应电流为：导体线圈内产生的感应电流为：（1）(GrantandWest，1965)，其中，其中LR为为导体线圈的时间常数。导体线圈

16、的时间常数。由（由（1）看出，导体线圈内的感应电流是）看出，导体线圈内的感应电流是随时间按指数规律衰减。随时间按指数规律衰减。在在t0时刻，即为衰减初期，导体内感应时刻，即为衰减初期，导体内感应电流强度为：电流强度为：自不待言，此时的感应电流仅与一次磁自不待言，此时的感应电流仅与一次磁场的穿过导体线圈的磁通量（场的穿过导体线圈的磁通量（M01I0）以）以及导体的形态和尺寸（及导体的形态和尺寸（L）有关，而与导）有关，而与导体的电导率（体的电导率（1R）无关。）无关。导体内的感应电流将在接收线圈中产生导体内的感应电流将在接收线圈中产生二次磁场，线圈输出电动势与二次磁场二次磁场，线圈输出电动势与二

17、次磁场随时间的变更率成正比关系，其表达式随时间的变更率成正比关系，其表达式为：为：（2）式中：式中：(t)为单位脉冲函数。为单位脉冲函数。分析式（分析式（2）可知，对于导电性差的地质体，其）可知，对于导电性差的地质体，其时间常数时间常数值很小，二次场初始值较大，但衰减值很小，二次场初始值较大，但衰减速度较快；速度较快；反之，导电性良好的矿体，时间常数反之，导电性良好的矿体，时间常数值较大，值较大，尽管二次场初始值小，但衰减速度慢（图尽管二次场初始值小，但衰减速度慢（图6）。）。瞬变电磁场的这一物理特性构成了利用瞬变电瞬变电磁场的这一物理特性构成了利用瞬变电磁法找寻地下良导体的基本原理。磁法找寻

18、地下良导体的基本原理。图图6瞬变电场随时间衰减规律与矿体导电性关系图瞬变电场随时间衰减规律与矿体导电性关系图“烟圈烟圈”假设介绍假设介绍1979年美国地球物理学家MNNabiglliall提出了利用等效代换法计算匀整大地的晚期瞬变电磁响应的概念及计算方法。这种概念使人们能够从物理意义上去理解瞬变电磁场的扩散规律，在满足晚期的条件下，其计算精度也是令人满足的。四、瞬变电磁法的野外工作方法四、瞬变电磁法的野外工作方法1.瞬变电磁法地面测量装置有以下几种种：瞬变电磁法地面测量装置有以下几种种：(1)单线框装置：单线框装置：单线框装置是瞬变电单线框装置是瞬变电磁测量系统中最简洁的一种。磁测量系统中最简

19、洁的一种。其主要特点是放射器和接收器为同一其主要特点是放射器和接收器为同一线框。既做为放射框同时又作为接收线框。既做为放射框同时又作为接收框。框。线框形态可以是正方型，亦可为矩形。线框形态可以是正方型，亦可为矩形。线框边长一般在线框边长一般在200m之内视具体状之内视具体状况而定况而定(图图la)。(2)共线框装置共线框装置 共线框装置是指放射线框和接收线共线框装置是指放射线框和接收线框具有完全相同的几何形态和尺寸。但两线框相互布框具有完全相同的几何形态和尺寸。但两线框相互布置在同一位置上置在同一位置上(图图1b)。（3）环式线框装置：）环式线框装置：接收线框位于放射线框内中心接收线框位于放射

20、线框内中心位置的形式称环状线框装置。其尺寸比放射线框小的位置的形式称环状线框装置。其尺寸比放射线框小的多通常接收线框由多芯导线组成多扎线框。由每个多通常接收线框由多芯导线组成多扎线框。由每个单扎线圈可看作是一个磁偶极子。因此这种接收器又单扎线圈可看作是一个磁偶极子。因此这种接收器又称偶极接收器称偶极接收器(图图1c)。(4)分别式线框装：分别式线框装：放射线框与接收线框保持特定距放射线框与接收线框保持特定距离分别布置的测量系统称分别式线框装置。该装置有离分别布置的测量系统称分别式线框装置。该装置有两种形式。一种是放射和接收线框尺寸大小完全相同。两种形式。一种是放射和接收线框尺寸大小完全相同。另

21、一种是接收线框为偶极接收器另一种是接收线框为偶极接收器(图图ld）。）。(5)双线框装置双线框装置:双线框装置是由两个大小相同，平行而相双线框装置是由两个大小相同，平行而相邻的线框并联构成，该装置如图邻的线框并联构成，该装置如图le所示。双线框即做放射线所示。双线框即做放射线框，又做接收线框，工作方式类似于单线框装置。放射和框，又做接收线框，工作方式类似于单线框装置。放射和接收线框分别由两个大小相同而又独立的双线框组成。工接收线框分别由两个大小相同而又独立的双线框组成。工作方式类似于共线框装置。双线框装置抗干扰实力强。但作方式类似于共线框装置。双线框装置抗干扰实力强。但施工不便利，运用时受到限

22、制。施工不便利，运用时受到限制。(6)固定放射移动接收装置固定放射移动接收装置 该装置由一个固定的大线框和该装置由一个固定的大线框和一个可移动的多绕层小线框组成。大线框为放射框、小线一个可移动的多绕层小线框组成。大线框为放射框、小线框为接收框。放射线框通常为矩形。长边约框为接收框。放射线框通常为矩形。长边约600m以上，有以上，有时可达时可达12km;接收框通常为正方形，边长在接收框通常为正方形，边长在1m以内；观以内；观测点可布置在放射框内或外。该装置可通过调整接收线框测点可布置在放射框内或外。该装置可通过调整接收线框方位进行三重量现测，是目前较普遍的观测方法之一方位进行三重量现测，是目前较

23、普遍的观测方法之一(图图1f)。2、观测参数、观测参数瞬变电磁仪器系统的一次场波形、瞬变电磁仪器系统的一次场波形、观测道数及其时窗范围、观测参数观测道数及其时窗范围、观测参数及其计算单位等，各个厂家的仪器及其计算单位等，各个厂家的仪器之间有所差别。之间有所差别。尽管各种仪器绝大多数都是运用接尽管各种仪器绝大多数都是运用接收线圈观测发送电流脉冲间歇期间收线圈观测发送电流脉冲间歇期间的感应电压的感应电压V(t)值。值。就观测读数的物理量及计量单位而言，就观测读数的物理量及计量单位而言，或许可以分为三类：或许可以分为三类：用发送脉冲电流归一化的参数：仪器用发送脉冲电流归一化的参数：仪器读数为读数为V

24、(t)/IV(t)/I值，以值，以作计作计量单位。量单位。以一次场感应电压以一次场感应电压V V归一的参数：归一的参数：例如加拿大例如加拿大CroneCrone公司的公司的PEMPEM系统，观测系统，观测值是用一次场刚刚将要切断时刻的感应值是用一次场刚刚将要切断时刻的感应电压电压V1V1值来加以归一。值来加以归一。并令并令V1 V1，计量单位无量计量单位无量纲，称之为纲，称之为CroneCrone单位。单位。归一到某个放大倍数的参数：例如加拿归一到某个放大倍数的参数：例如加拿大的大的EMEM3737系统，野外观测值为：系统，野外观测值为：m=V(t)m=V(t)G G 2 2N N式中式中V(

25、t)V(t)为接收线圈中的感应电压值；为接收线圈中的感应电压值；G G为前置放大器的放大倍数；为前置放大器的放大倍数；2 2N N 为仪器公为仪器公用通道的放大倍数，用通道的放大倍数，N=1N=1、2 2、9 9。m m值以值以mVmV计量。计量。为了便于对比，在整理数据中，无论用哪为了便于对比，在整理数据中，无论用哪种仪器，一般都要求换算成为下列几种导种仪器，一般都要求换算成为下列几种导出参数，并以这几种参数作图。出参数，并以这几种参数作图。(1)(1)瞬变值瞬变值dB(t):dB(t):dB(t)/dt=V(t)/SdB(t)/dt=V(t)/S，以，以nV/m2nV/m2计量，计量，V(

26、t)V(t)表示接收线圈的感应电压；表示接收线圈的感应电压；S S表示接收线圈的面积；表示接收线圈的面积；N N为接线圈的匝数。为接线圈的匝数。有时接受有时接受B(t)/IB(t)/I，以，以nV/m2nV/m2计量。计量。(2)(2)磁场磁场B(t)B(t)值：值：由对由对dB(t)dB(t)取积分得到取积分得到B(t)B(t)值，值，以以pw/m2 pw/m2 计量计量(3)(3)视电阻率视电阻率（）值，以（）值，以计量。计量。(4)(4)视纵向电导视纵向电导SS（）值，以（）值，以S(S(西门子西门子)计量。计量。3、瞬变曲线特征、瞬变曲线特征接受不同装置观测瞬变场时，所得到的接受不同装

27、置观测瞬变场时，所得到的瞬变曲线具有不同的特征。瞬变曲线具有不同的特征。下图给出了良导直立脉状体上方不同装下图给出了良导直立脉状体上方不同装置上的磁场曲线的异样特征。置上的磁场曲线的异样特征。假设各装置的放射框与接收框之间中心假设各装置的放射框与接收框之间中心点连线与岩脉走向垂直，其对应的磁场点连线与岩脉走向垂直，其对应的磁场的剖面曲线特征好下：的剖面曲线特征好下：（1）单线框、共线框）单线框、共线框和环式线框和环式线框:在直立岩脉上两侧出在直立岩脉上两侧出现双峰正异样，其波现双峰正异样，其波谷位于岩脉顶部中心谷位于岩脉顶部中心（图（图2a）。）。（2）分别式线框装置）分别式线框装置:在岩脉顶

28、部为单值负在岩脉顶部为单值负异样，并介于两个正异样，并介于两个正异样之间（图异样之间（图2b）。）。(3)双线框装置：三峰双线框装置：三峰正异样，最大正异样正异样，最大正异样位于岩脉顶部，两侧位于岩脉顶部，两侧为低值正异样（图为低值正异样（图2c）固定放射移动接收式：磁场垂直重量曲线在岩脉顶固定放射移动接收式：磁场垂直重量曲线在岩脉顶部出现正、负异样，在靠近放射线框一侧为正异样，部出现正、负异样，在靠近放射线框一侧为正异样，负异样位于远离放射线框一侧，正负异样之中点对负异样位于远离放射线框一侧，正负异样之中点对应岩脉顶部中心位置（图应岩脉顶部中心位置（图2d）；磁异样水平重量曲）；磁异样水平重

29、量曲线为一对称单峰正异样，峰值点对应岩脉顶部中心线为一对称单峰正异样，峰值点对应岩脉顶部中心（图（图2e）4、施工技术、施工技术瞬变电磁法野外施工要留意瞬变电磁法野外施工要留意两个问题，即装置的选择和两个问题，即装置的选择和测网设计。该两个问题须要测网设计。该两个问题须要依据具体的地质状况、勘探依据具体的地质状况、勘探的目的和要求，通过野外试的目的和要求，通过野外试验来确定，这里就其共性问验来确定，这里就其共性问题加以介绍。题加以介绍。4.1 测量装置的选择测量装置的选择共线框、环式线框和固定放射共线框、环式线框和固定放射移动接收装置是电磁法勘探运用较多的测量装置。移动接收装置是电磁法勘探运用

30、较多的测量装置。前两种装置具有施工便利、信号较强的特点，但是异样较前两种装置具有施工便利、信号较强的特点，但是异样较为困难，浅层影响较大。为困难，浅层影响较大。后一种装置的特点是异样易于辨别，浅层影响小，但是布后一种装置的特点是异样易于辨别，浅层影响小，但是布置线框时费时，尤其是在地形起伏地区。置线框时费时，尤其是在地形起伏地区。由于放射线框固定，测量过程简洁、快速。由于放射线框固定，测量过程简洁、快速。目前较为流行的共线框和环式线框尺寸为目前较为流行的共线框和环式线框尺寸为100m100m。固定式大线框有两种，分别是固定式大线框有两种，分别是300m600m和和400m800m。其中环式线框

31、和固定放射移动接收装置的多其中环式线框和固定放射移动接收装置的多绕层接收线框一般为绕层接收线框一般为0.5m0.5m1m,其线其线框绕数在框绕数在300500匝之间。依据线框尺寸大匝之间。依据线框尺寸大小，共线框和环式线框装置又称为小线框装小，共线框和环式线框装置又称为小线框装置，固定放射移动接收又称为大回线装置。置，固定放射移动接收又称为大回线装置。一般来说，大线框放射可产生较强的一次场，探测深一般来说，大线框放射可产生较强的一次场，探测深度大。理论上可以证明，大线框可以获得较高的信噪度大。理论上可以证明，大线框可以获得较高的信噪比。比。假设假设rsrs和和rnrn分别是分别是 接收线框到地

32、质目标体和浅层非匀接收线框到地质目标体和浅层非匀整干扰源之间的距离，则接受大线框装置和小线框装整干扰源之间的距离，则接受大线框装置和小线框装置所获得的信噪比分别近似为置所获得的信噪比分别近似为(rn/rs)4(rn/rs)4和和(rn/rs)6(rn/rs)6。此外，接受大线框可以进行三重量观测，有利于资料此外，接受大线框可以进行三重量观测，有利于资料的对比和说明。的对比和说明。因此，固定放射移动接收已经成为目前较为流行的瞬因此，固定放射移动接收已经成为目前较为流行的瞬变电磁法的野外工作方法。变电磁法的野外工作方法。4.24.2、测网设计、测网设计测线方向和点、线距是测网设计的主要内容。测线方

33、向和点、线距是测网设计的主要内容。一般来讲，测线尽量与预料地质体垂直。一般来讲，测线尽量与预料地质体垂直。当接受固定放射移动接收装置时，放射线框当接受固定放射移动接收装置时，放射线框的长边应平行于地质体走向，这样可以获得的长边应平行于地质体走向，这样可以获得最佳电磁耦合。点距、线距一般取决于勘探最佳电磁耦合。点距、线距一般取决于勘探目的和探测地质体的大小。目的和探测地质体的大小。通常在普查阶段，线距应小于地质体的长度，通常在普查阶段，线距应小于地质体的长度，点距应保证两个异样点的记录；在详查阶段，点距应保证两个异样点的记录；在详查阶段，线距应小于地质体的长度之半，点距应保证线距应小于地质体的长

34、度之半，点距应保证6868个异样点的记录个异样点的记录当接受共线框和双线框装置进行普查时相邻测点线框当接受共线框和双线框装置进行普查时相邻测点线框一般不重叠（图一般不重叠（图3a），点距一般等于线框边长；），点距一般等于线框边长；详查时，相邻测点线框可重叠百分之五十（图详查时，相邻测点线框可重叠百分之五十（图3b）。）。当运用固定放射移动接收式装置普查时，线距当运用固定放射移动接收式装置普查时，线距800m。点距为点距为50m；详查时，线距多为详查时，线距多为100m或或200m，点距为，点距为25m。5、干扰与限制、干扰与限制瞬变电磁法野外观测中常见干扰有两种，一种是人文设瞬变电磁法野外观测

35、中常见干扰有两种，一种是人文设施的干扰，另一种是电磁噪声施的干扰，另一种是电磁噪声人文设施干扰主要包括工业电线、地下金属管道等，对人文设施干扰主要包括工业电线、地下金属管道等，对于这些金属体位于放射线框旁边时，可被激发而产生瞬于这些金属体位于放射线框旁边时，可被激发而产生瞬变电磁法干扰异样，使获得的资料变得困难。变电磁法干扰异样，使获得的资料变得困难。通常接受在干扰源为中心与原放射线框对称的位置放置通常接受在干扰源为中心与原放射线框对称的位置放置另一个相同的放射线框来限制人文设施干扰，接受该措另一个相同的放射线框来限制人文设施干扰，接受该措施可以大大降低干扰信号。施可以大大降低干扰信号。电磁噪

36、声主要源于天电、动力电（电磁噪声主要源于天电、动力电（50Hz、60Hz）、甚低频无线电电台等。）、甚低频无线电电台等。这些亦可在接收线框中干扰电磁信号。这些亦可在接收线框中干扰电磁信号。但是，由于这些干扰源都有固定的频率范但是，由于这些干扰源都有固定的频率范围，规律性较强，因此，在较新型的数字围，规律性较强，因此，在较新型的数字瞬变电磁仪器中都接受了多次叠加式滤波瞬变电磁仪器中都接受了多次叠加式滤波的方法使得这些干扰得到有效的压制。的方法使得这些干扰得到有效的压制。此外，当运用共线框装置时，有时还会遇到放射线此外，当运用共线框装置时，有时还会遇到放射线框与接收线框之间的电磁干扰，此时，应将二

37、者分框与接收线框之间的电磁干扰，此时，应将二者分别别2到到3米为宜（图米为宜（图4）五、瞬变电磁法的资料外理与说明五、瞬变电磁法的资料外理与说明1瞬变电磁资料图示瞬变电磁资料图示1.1瞬变电磁场剖面图瞬变电磁场剖面图以测点为横轴，观测数据为以测点为横轴，观测数据为纵轴，沿测线方向绘出各时纵轴，沿测线方向绘出各时间道曲线，即得到该剖面线间道曲线，即得到该剖面线上的瞬变场剖面图。横轴接上的瞬变场剖面图。横轴接受算术坐标，纵轴接受算术受算术坐标，纵轴接受算术或对数坐标。为便于多道曲或对数坐标。为便于多道曲线对比和部分道数据变更范线对比和部分道数据变更范围较大时围较大时(用对数坐标用对数坐标)，可，可

38、接受对数和算术混合坐标系接受对数和算术混合坐标系(图图1)。瞬变场剖面曲线特点。瞬变场剖面曲线特点是通过对比不同时间道场值是通过对比不同时间道场值异样与地下地质体对应关系异样与地下地质体对应关系显示的。显示的。1.21.2瞬变场衰变曲线瞬变场衰变曲线该曲线图横轴代表时间道号，纵轴为观测场值。该曲线图横轴代表时间道号，纵轴为观测场值。衰减曲线常绘制在双对数坐标系中衰减曲线常绘制在双对数坐标系中(图图2)2)，也可，也可接受单对数坐标系接受单对数坐标系(图图3)3)。为便于不同观测点衰。为便于不同观测点衰减曲线间对比，实际工作中可将不同观测点衰减曲线间对比，实际工作中可将不同观测点衰减曲线绘制在一

39、张图上，如图减曲线绘制在一张图上，如图2 2、3 3所示。所示。1.3视电阻率拟断面图视电阻率拟断面图以测点为横轴，时间道以测点为横轴，时间道号为纵轴，以视电阻率号为纵轴，以视电阻率为记录值，绘制断面等为记录值，绘制断面等值线值线(图图4)。拟断面图直。拟断面图直观的绘出沿测线地电断观的绘出沿测线地电断面电性变更特征。图面电性变更特征。图4中低阻异样区对应硫铁中低阻异样区对应硫铁矿脉。矿脉。1.4瞬变场等值线平面图瞬变场等值线平面图在工程布置图上，将同在工程布置图上，将同一时间道的观测值标在一时间道的观测值标在对应测点旁，然后构制对应测点旁，然后构制瞬变场等值线平面图瞬变场等值线平面图(图图5

40、)由于瞬变场衰减与深度由于瞬变场衰减与深度有关，不同时间道对应有关，不同时间道对应的等值线平面图反应不的等值线平面图反应不同深度瞬变场的变更特同深度瞬变场的变更特征，因此，同一测区应征，因此，同一测区应绘制反应不同深度的多绘制反应不同深度的多个时常间道的平面图，个时常间道的平面图，通常绘制早期、中期和通常绘制早期、中期和晚期三个时间道的等值晚期三个时间道的等值线平面图。线平面图。2瞬变场资料说明瞬变场资料说明瞬变场资料说明和直流电瞬变场资料说明和直流电法一样，分两阶段进行，法一样，分两阶段进行，而定性说明和定量说明而定性说明和定量说明.定性说明主要通过对原始定性说明主要通过对原始数据、各种定性

41、图件分析数据、各种定性图件分析对比，确定异样体的存在对比，确定异样体的存在和圈定异样体的分布范围和圈定异样体的分布范围;定量说明是通过典型剖面定量说明是通过典型剖面曲线分析，获得时间常数，曲线分析，获得时间常数，计算机模拟及反演处理等计算机模拟及反演处理等方法取得异样体定量参数，方法取得异样体定量参数，如埋深、矿体形态及导电如埋深、矿体形态及导电等。等。2.12.1确定异样体形态和埋深确定异样体形态和埋深异样体形态是通过瞬变场剖面分析而异样体形态是通过瞬变场剖面分析而确定的。确定的。曲线特征取决于异样体的电性和形态，曲线特征取决于异样体的电性和形态，还和测量装置有关。图还和测量装置有关。图6

42、6给出了固定给出了固定放射移动接收装置获得的水平、倾斜放射移动接收装置获得的水平、倾斜和直立板状良导体对应的瞬变场剖面和直立板状良导体对应的瞬变场剖面曲线。水平板状良导体，垂直重量曲曲线。水平板状良导体，垂直重量曲线为一单峰对称正异样，其极大值与线为一单峰对称正异样，其极大值与水平板中心位置对应水平板中心位置对应;水平重量以水平板中心位置为中心形水平重量以水平板中心位置为中心形成反对称异样。直立板良导体曲线特成反对称异样。直立板良导体曲线特征恰好与水平板状态时的曲线异样相征恰好与水平板状态时的曲线异样相反。反。倾斜板对应的曲线垂直和水平重量为倾斜板对应的曲线垂直和水平重量为非对称异样，其垂直重

43、量曲线正峰点非对称异样，其垂直重量曲线正峰点向板倾斜方向移动，而水平重量峰谷向板倾斜方向移动，而水平重量峰谷对应板状体的顶部位置。对应板状体的顶部位置。异样体埋深一般可由它对应的典型剖面曲线近似确定异样体埋深一般可由它对应的典型剖面曲线近似确定:对于对称型异样，其理深约为异样量大峰值半幅宽度的二对于对称型异样，其理深约为异样量大峰值半幅宽度的二分之一分之一;非对称型或反对称异样，其埋深约等于异样最大值与最间非对称型或反对称异样，其埋深约等于异样最大值与最间连线长度之半。连线长度之半。2.2求时间常数求时间常数瞬变衰减曲线变更速率的大小取决瞬变衰减曲线变更速率的大小取决于瞬变衰减曲线变更速率的大

44、小取于瞬变衰减曲线变更速率的大小取决于瞬变场等值线平面图异样体的决于瞬变场等值线平面图异样体的电性好坏和几何形态，其电性和几电性好坏和几何形态，其电性和几何形态反映在它的时间常数上，因何形态反映在它的时间常数上，因此，异样体的时间常数确定瞬变场此，异样体的时间常数确定瞬变场衰减速率的大小，是确定异样体电衰减速率的大小，是确定异样体电性好坏的重要参数。几何形态相同性好坏的重要参数。几何形态相同的矿体，导电性越好，其时间常数的矿体，导电性越好，其时间常数越大，一般良导体的时间常数可表越大，一般良导体的时间常数可表示为示为式中K为随导体而变的常至数，A为与导体几何形态有关的参数，为导电率，为磁导率(

45、常以真空磁导率0近似代替)。下表列出几种几何形态的良导矿体时间常数计算公式。多数状况下，矿体时间常数可由它对应的瞬变场衰减曲线近似求得。由电磁感应理论可知，在瞬变场衰减晚期，其衰减曲线可近似表示为A(t)=A0e-t/式中A(t)为t时刻瞬变场之值，A。为衰减初始值，t为衰减时，时间常数。由衰减曲线求时间常数的方法是在衰减曲线晚期时间段上提取两个不同时间道所对应的观测值，然后由下式计算该异样体近似的时间常数:3正演模拟和自动反演说明正演模拟和自动反演说明对于二维和三维构造的数值模拟目对于二维和三维构造的数值模拟目前仍以对简洁模型正演计算为主，前仍以对简洁模型正演计算为主，自动反演说明尚待进一步探讨和发自动反演说明尚待进一步探讨和发展。展。习题：习题：P.298 2、3、15、16、17、20、32、33,34