小框瞬变电磁法TEM的勘探深度
西方瞬变电磁法(TEM)进展及其在寻找深部隐伏矿中的应用共37页文档
西方瞬变电磁法(TEM)进展及其在寻 找深部隐伏矿中的应用
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
瞬变电磁法在井田边界附近区域探测中的应用
瞬变电磁法在井田边界附近区域探测中的应用瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，简称TEM）是一种广泛应用于地球物理勘探领域的电磁探测方法，它主要利用瞬时电流产生的强磁场与地下岩石中的电导率差异相互作用，通过测量感应电动势来推断地下结构。
在井田边界附近的区域探测中，瞬变电磁法具有很大的应用潜力和优势。
在井田边界附近区域探测中，瞬变电磁法可以提供有关地下构造的详细信息。
井田边界附近的地下构造通常非常复杂，包括沉积物层、岩石层、断层等。
通过进行瞬变电磁法探测，可以获取地下不同层次的电导率信息，进而推断地下结构的分布情况。
这对于井田边界附近的地质勘探和油气资源评价具有重要意义。
瞬变电磁法在井田边界附近区域的探测中，具有较高的分辨率和探测深度。
瞬变电磁法利用瞬时电流产生的强磁场感应地下岩石中的感应电流，通过测量感应电动势来推断地下电导率分布。
由于瞬变电磁法测量信号的高频特性和观测过程的短时程，它可以提供较高的空间分辨率和时间分辨率。
这使得瞬变电磁法可以在较短的时间内获得大量的高质量数据，并有效地区分不同地层的电导率差异。
瞬变电磁法还可以用于井田边界附近区域的水文地质勘探。
井田边界附近的地下水资源通常是井田开发的关键因素之一。
瞬变电磁法可以提供关于地下水的信息，如水位、水层厚度、水质等。
通过分析地下水的电导率分布，可以追踪地下水体系的流动路径和水质变化，为井田开发和水资源管理提供重要的科学依据。
瞬变电磁法在井田边界附近区域的应用也存在一些挑战和限制。
瞬变电磁法的数据处理和解释相对复杂，需要使用高度专业化的软件和算法进行处理。
由于在井田边界附近区域存在噪音干扰和电源效应，瞬变电磁法的信号质量和解释精度可能会受到一定程度的影响。
瞬变电磁法在井田边界附近区域的探测中具有较大的应用潜力和优势，它可以提供地下构造和地下水的详细信息，为井田开发和资源评价提供科学依据。
瞬变电磁法的应用也面临一些挑战和限制，需要在实际应用中结合其他地球物理勘探方法和地质数据进行综合分析和解释。
3-7西方瞬变电磁法(TEM)进展及其在寻找深部隐伏矿中的应用
PROTEM67
TEM67
有效探测深度 >500m；若采用 BH43-3三轴钻孔探 测器，探测深度可 达2km
原 PROTEM37 的升级版系 统
PATEM系统简图(Sørensen等,2000) 移动速度1~1.5m/s
PATEM——新的拖曳阵列式瞬变电磁系统 该系统与传统瞬变电磁系统相比，最大的优势：能沿着剖面 进行连续的瞬变电磁测深，从而减小因数据加密和增加覆盖 区域等需求所带来的成本。
MEGATEM系统数据（左）与HeliGEOTEM系统数据（右）对比
上图：dB/dt数据；下图：B场数据（ Fountain等，2005 ）
直升机时间域AEM进展
研发出多线圈对、多频率系统，如五个 线圈对、五个频率以上的系统； 三分量测量，如THEM、NewTEM、 HeliGEOTEM等系统； 全波形记录，如AreoTEM、THEM等。
GEOTEM系统和PROTEM47系统对比
（Christiansen和 Christensen，2003）
半航空瞬变电磁系统
半航空瞬变电磁系统：一种地面发射、空中接收的 测量系统，如FLAIRTEM系统和TerraAir系统；适 用于测量条件较为复杂的地区，如地势起伏的山区。 特点：相比地面瞬变电磁系统，具有方便、高效 等优势；较航空瞬变电磁系统，信噪比更高、空 间分辨率更好。
（Fountain等，2005）
INPUT系统和 MEGATEM系统对 Perserverance矿体的 响应信号对比
（Smith等，2003）
固定翼时间域AEM偶极矩的变化
（Smith等，2003）
阿比蒂比型矿 体
偶极矩与固定翼时间域AEM有效勘探范围
（Smith等，2003）
瞬变电磁(TEM)中心回线装置发射框边长与最佳探测深度关系的探讨
０ 前 言
在 瞬变 电磁 法 的实 际应 用 中 ， 我们 经 常采用 到
中心 小 回线 或 大 定 源 中心 回线 装置 。中 心小 回线
一
参考 依据 。
但 对 于一个 特定 的探测 目标 来讲 ， 为使 观测 异 常清 晰 ， 并使 异 常 幅度 最 大 化 ， 就存 在着 最 佳 装 置 选择 问题 ， 涉及 到 野外 观 测 成果 的好 坏 ， 而 影 这 进
和 了解一 次能 量场 ， 即发 射装置 产 生 的感 应磁 场强 度 Ｂ 的地下分 布 。而 中心 回线 装 置是 在 线 框 中心 地 区观测 ， 因此我们 重点 研究 中心 轴线上 的磁 场空
间分 布规 律 。 根据 电磁 学［ 理 论 ， 流导 线产 生磁 场 的基 本 ４ ］ 载
一 列 为地 下 某 个 深 度 Ｈ 处
的磁 场强 度 与地 面 Ｈ 一 ０时 的磁 场 强 度 的 比值 ， 作者 定义 为磁 场强 度 的衰减 率 ， 表示 磁场 强度 随深 度 的衰减 程度 。为 更 直观 对 比研 究 不 同边 长 时 磁
场强 度 的衰减 率变 化情 况 ， 作者 绘制 了相 应 的曲线
取 ａ一１ｍ、０ｍ、 ０ｍ、０ ４ ０ｍ、 ０ 六 种 １ ４ １ ０ｍ、０ ８ ０ｍ
情况 ， 轴线 上不 同深 度 的磁 场 强 度 Ｂ进行 计 算 ， 对
结果 见下 页 表 １ 。
Ｄ
元所 在 位置 ） 向场 点 。即 指
Ｂ 一 （） ２
在表 １中 ，
Ｄ
Ｈ— Ｏ
瞬 变 电磁 （ Ｍ ） ＴＥ 中心 回线 装 置 发 射 框 边 长 与 最 佳 探 测 深 度 关 系 的 探 讨
王善勋 刘 军 振 ， ，雷
瞬变电磁法的探测深度问题.do
１ 引 言
电法 勘 探 的 探 测 深 度 问 题 ， 一直是地球物理勘 探的研究内容 之 一 ．其 重 要 性 是 不 言 而 喻 的 ， 因为 无论是施工设计还 是 资 料 解 释 ， 都需要估算所用的 方法 、 装置和仪器等能否达到目的层 ， 以完成地质任 对于野外作业 中 观 测 到 的 不 同 极 距 、 不 同 频 率、 务； 不同采样时间的数 据 ， 需要确定它们包含了哪一深 度范围内 的 地 质 信 息 ， 以 便 给 出 正 确 的 解 释 结 果． 由于对深度的估算 如 此 重 要 ， 故在电法和电磁法勘 探每一种方法的发 展 过 程 中 ， 都伴随着对探测深度 直流电法作为发展最早 、 最成 熟的 方 的研究 ．例如 ， 法之一 ， 早在１ ９ ７ １ 年， Ｒ ｏ ａ ｒ ａ ｏ就发表 了 有 ｙ和 Ａ ｐ ｐ ．此 后 经 过 包括温 Ｂ ｈ ａ ｔ ｔ ａ ｃ ｈ ａ ｒ ａ和 Ｓ ｅ ｎ（ １ ９ ８ １）对 轴 向 电 极 （ ｙ ［ ２］ 施 仑 贝 尔、 两 极、 轴 向 偶 极）装 置 ， 纳、 Ｂ ａ ｒ ｋ ｅ ｒ
１ ５ ８ ４
地 球 物 理 学 报（ ） Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅＪ ． Ｇ ｅ ｏ ｈ ｓ ． ｐ ｙ
５ ２卷
， ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｒ ｎ ｓｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｎ ｅ ｒｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｉ ｍ ｅｗ ｉ ｌ ｌｂ ｅｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ｄｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅｓ ａ ｍ ｅｄ ｅ ｔ ｈ ｉ ｎｌ ｏ ｗ ｅ ｒ ｙ ｇ ｇｔ ｑ ｐ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｔ ｒ ａ ｔ ｕ ｍ． Ｔ ｈ ｅｍ ａ ｘ ｉ ｍ ｕ ｍｄ ｅ ｔ ｈｏ ｆ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｓｔ ｈ ｅｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅｔ ｈ ａ ｔａ ｎｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍ ａ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｙｓ ｐ ｇ ｇ ｗ ａ ｖ ｅｇ ｏ ｅ ｓ ｔ ｏａ ｎ ｄｂ ａ ｃ ｋｆ ｒ ｏ ｍｓ ｏ ｍ ｅｄ ｅ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｉ ｎｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｍ ｅ ． Ｔ ｈ ｅｍ ｉ ｎ ｉ ｍ ｕ ｍｄ ｅ ｔ ｈ ｉ ｓ ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ ｐ ｐ ， ， ｏ ｗ ｅ ｖ ｅ ｒｔ ｈ ｅｂ ｏ ｄ ｉ ｅ ｓｅ ｍ ｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎｕ ｅ ｒｓ ｕ ｂ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅｍ ａ ｅｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ ′ ｓｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｈ ｐ ｐ ｙｂ ｙａ ｐ ｐ ｉ ｎｌ ａ ｔ ｅｔ ｉ ｍ ｅ ．Ｔ ｈ ｅｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎｔ ｉ ｍ ｅａ ｎ ｄｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ａ ｎｂ ｅｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄｆ ｒ ｏ ｍｔ ｉ ｍ ｅ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｑ ｙｃ ｑ ｙ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄｓ ｉ ｎ ａ ｌ ｓ ． ｙｓ ｐ ｇ ，Ｄ ，Ｆ 犓 犲 狑 狅 狉 犱 狊 ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍ ａ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｅ ｔ ｈｏ ｆｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｔ ｇ ｐ ｇ ｙ ｙ 狔 ， Ｔ ｉ ｍ ｅ ｆ ｒ ｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅ ｄ ｏ ｍ ａ ｉ ｎｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｑ ｙａ ｙ 工作的基 础 上 ， 应用时域有限差分（ 、 时 频 Ｆ Ｄ Ｔ Ｄ）
NanoTEM浅层瞬变电磁仪
NT-32浅层瞬变电磁仪
主要特点概述
●收发一体，一机多用；
●轻便小巧，实时显示数据曲线；
●算术等间隔采样，更丰富的数据。
图片
产品概述
NanoTEM是瞬变电磁法的一种特殊形式，主要以小而浅的目标为探测对象，主要用于工程上的NanoTEM的最佳探测深度为0-100米。
NanoTEM实际上是短延时的瞬变电磁法，其发射机关断延时短，最短可到1微秒左右，采样间隔也短（1.2或1.6微秒），主要用于浅部地质体的勘查。
NanoTEM方法受地表高低电阻影响小，使用灵活。
NT-32这种嵌入式浅层瞬变电磁发射机是zonge公司最新的发射机。
发射机安置在GDP-32Ⅱ多功能接收机内部，也可以用外接的发射机。
特点
NT-32是GDP-32与嵌入式nt-32纳米瞬变发射机发射机的一体机，这种发射与接收组装在一起独特巧妙设计使GDP-32的NanoTEM 装置更轻便，易移动，使单一的NanoTEM 测量更快速经济，特别适用于巷道中应用。
应用范围：
●煤田采空区勘察●环境工程调查●城市空洞勘察●公路水害勘察●管道&隧道勘查●河道勘探。
tem电磁测深方法技术
瞬变电磁(TEM)测深工作方法技术一、仪器设备瞬变电磁测深仪器使用美国Gonge公司生产的GDP32-TEM测量系统。
包括NT-30发射机、XMT-32时英钟、GDP32Ⅱ接收机和四节12伏10安时可充电电池等。
二、测量装置选择：采用中心回线测深装置，发射框可用100×100米、200×200米，根据实验选取。
三、测量观测参数：（1）观测参数：可选取X、Z分量两个分量，也可选用其中的一个分量，观测道为22-31之间；（2）同步方式：采用时英钟同步方式，先让时英钟和GDP32Ⅱ接收机同步，然后时英钟控制NT-30发射机进行工作；（3）取样频率：Gonge公司生产的GDP32-TEM测量系统取样频率给出了32HZ、16HZ、8HZ、4HZ、2HZ、1HZ、0.5HZ、0.25HZ 、0.125HZ和0.0625HZ十种取样频率选择；可根据不同的探测深度选取不同的取样频率，通常频率越低探测深度就越大，可根据野外实验进行确定；（4）取样叠加次数：为2n；其中n=8-12；（5）增益：可以是自动的也可以是手动的，手动有三个增益级0、1、2调节为2的幂表示，20-26；（6）关断时间的确定：该系统提供了计算斜波关断时间的公式：T=2*L1.25/(5+R),T斜波关断时间，L为回线平均边长，R为回线电阻；例如对总电阻为4Ω的100×100米的回线其关断时间为T=2*1001.25/(5+4)=70μs。
（7）延时的确定：总延时应把线框延时（关断时间）、天线延时（15）和抗伪延时（26）之和，工作用的采样延时用计算的实际延时加上时窗第一道的取样时间；（8）时间窗口：该系统给出了10个频率的固定的取样时间窗口，见说明书12.8章节给出的表，这里不在阐述；四、野外采集方法：（1）进入一个新工区需根据设计书的要求进行必要的方法实验以确定最佳的工作频率、电流强度、线框大小等参数后方可进行野外采集工作；（2）每天工作前应把时英钟和接收机同步调节好后方可进行野外采集工作；（3）当发现观测数据有饱和现象应检查发射机和接收机仪器工作是否正常，调节增益和电流，各项检查完成后，应重新进行观测直到数据正常为止；（4）当发现供电电流降低很快时，应立即更换电瓶；（5）观测数据应每个点观测二次，当重复性误差大、出现异常时，均增加观测次数。
瞬变电磁法(tem)在煤矿采空区灾害勘查中应用
1) 三叠系上统延长组(Toy)：为含煤地层沉积基底， 厚度于100m,岩性为灰绿色、粗粒砂岩为主。
2) 侏罗系 统延安组(Jzy):为主要含煤地层， 厚度97.57~220.88m，平均厚度183.32m，岩性为灰灰黑色砂质泥岩、泥，与下伏延长组呈平 整
76
甘肃科技
第35卷
合接触。
3"第四系全新统风积砂土（Q4）：全区分布,厚
4钻探验证
钻探验证共施工钻孔2个，完成总工程量
153.02m，测井1孔，完成工作量97.38m,见表1 &
"两个钻孔均位于房柱式开采的采空区范围内,均
见 -2号煤层采空区。采空区成果与钻探验证结 果吻合，验证表明圈定的采空区边界范围是可靠
的& 表1采空区验证钻孔工程量及测量成果表
孔号 钻深(m)! 测深(m)! 钻孔级别
度1.50~12.50m，平均8.98m,主要岩性以风积粉细 砂为主，不整合于中、下侏罗统含煤地层之上。
当地下存在煤层采空区时,上覆地层中裂隙广
为发育，使电磁波的能量衰减加大 ，干扰加强，地层
的导电性明显减弱，表现为相对较高的电阻率，而
当采空区充满
裂隙强导水时，导电性加强,
表现为相对较低的电阻率，在瞬变电磁视电阻率
层!
Y01
53.21
未测井
合格
Y02
99.81
97.38
乙级
合计
153.02
97.38
!-2煤层采空，孔内坍塌 !-2煤层采空，孔内坍塌
□X
4381071.49 4379982.06
钻孔坐标
!Y 37433526.13 37432965.27
!H 1281.33 1347.21
建场法( TEM、TDEM、瞬变电磁测深法)
RH0=1,2,5,9,10,20,80,100,200,500,800,1000 VOLT: RHO THICK 100 1000 RHO 500 1000
R=15000m
0.001
0.01
0.1
1
10
1E+002 1E+003 1E+004
1E+003 1E+002 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 1E-005 1E-006 1E-007 1E-008 1E-009 1E-010 1E-011 1E-012 1E-013 1E-014 1E-015 1E-016 1E-017 0.001 0.01 0.1 1 10 1E+002 1E+003 1E+004
时间衰减的信号曲线，从而获得在测点处由浅至深的
地电信息
电磁法勘探技术
方法特点
•大功率场源，资料采集精度高 •类似地震的多道采集方式 •提取剩余场技术 •直观的拟地震电性断面显示技术
•不受表层高阻层屏蔽影响
电磁法勘探技术
瞬变响应的观测值在远区条件下与电阻率成正比，
即：
Bz (t ) ~ t
在近区条件下与电阻率的3/2次方成反比，即： Bz (t ) 3 ~ 2 t 而对于直流电测深来说： V ~ 对于大地电磁测深：
• 综合解释提交的主要图件:
• 综合解释报告。
电磁法勘探技术
汇报内容
• • • • • 野外施工方法及原理 理论模拟结果 资料处理 效果分析 资料归档
塔中4口深井电测视电阻率曲线
塔参1
塔中162
塔参1、塔中162井微电性曲线与井旁剖面对比 电磁法勘探技术
塔参1井
TEM瞬变电磁法简述
TEM瞬变电磁法简述瞬变电磁法或称时间域电磁法（Transient Electromagnetic Method，简称TEM），是以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理，以不接地回线（磁偶源）向被测地质体发射脉冲式电场作为场源（一次场）。
以此来激励地下介质的二次涡流场，并对二次场进行观测。
在发射脉冲的间隙利用接收回线（线圈）接收二次场，通过分析二次场随时间的变化特征，来获取地下介质的电性特征（电阻率），推断目标体的空间赋存位置、产状、埋深等信息。
图1瞬变电磁法原理图如图1所示，在地面布设发送回线，并给发送回线上供一个电流脉冲方波，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程。
该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地表传播，在回线一定范围内接收回线接收二次磁场。
1.2 TEM如何实现测深在瞬变过程早期阶段，高频谐波占主导地位。
由于高频的趋肤效应，涡旋电流主要集中在导电介质的表层附近且阻碍电磁场向地质体深处传播。
所以早期阶段主要反映地质体断面上部地质信息。
随着时间的推移，高频成分被导电介质吸收，从而低频成分占主导地位。
它在导电地质体中激发出很强的涡旋电流。
然而由于热损耗，这些涡旋电流场很快就消失了。
在瞬变过程的晚期，局部地质体中的涡流实际上全部消失，而在各个地层中的涡流磁场之间连续的相互作用使场均匀化和使电流均匀分布，晚期场将依赖于断面的总纵向电导。
1.3 TEM如何探测地质体信息在发送一次脉冲磁场的间歇期间，观测由地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应二次场的强度。
地质体介质被激励所感应的二次涡流场的强弱决定于地质体介质所耦合的一次脉冲磁场磁力线的多少，即二次场的大小与地下介质的电性有关：（1）低阻地质体感应二次场衰减速度缓慢，二次场电压较大；（2）高阻地质体感应二次场衰减速度较快，二次场电压较小。
根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断被测地质体的电性、性质、规模和产状等，由于瞬变电磁仪接收的信号是二次涡流场的电动势（即二次电位），因此，瞬变电磁作为一种时间域的人工源地球物理电磁感应探测方法，是根据地质构造本身存在的物性差异来间接判断相关地质现象的一种有效的地质勘探手段。
瞬变电磁法在井田边界附近区域探测中的应用
瞬变电磁法在井田边界附近区域探测中的应用瞬变电磁法（Transient Electromagnetic method，简称TEM）是地球物理勘探中常用的一种电磁勘探方法之一。
它利用瞬时交流电源激发的宽频带瞬变电磁场，通过测量地下介质对电磁场的响应来推断地下结构。
在井田勘探中，TEM方法在边界附近区域的探测中具有重要的应用。
井田边界附近区域是指接近油田或者气田边界的区域。
在这些区域，地下构造复杂，具有很高的勘探难度。
而TEM方法具有以下几个特点，使得它在井田边界附近区域的探测中具有较大的优势。
TEM方法在测量时段较短。
一次TEM测量所用的时间通常在几十毫秒到几秒之间，这相比于传统的电磁勘探方法来说，速度更快。
这对于边界附近区域的探测非常重要，因为在边界附近区域，地下构造可能发生急剧变化，传统的勘探方法可能无法获得准确的结果。
而TEM方法通过较短的测量时间，能够更快地捕捉到地下构造的细节。
TEM方法具有较高的分辨率。
TEM方法通过测量地下介质对电磁场的响应来推断地下结构，而地下介质对电磁场的响应与其电导率有关。
由于地层的电导率在井田边界附近区域可能会有较大的变化，TEM方法能够对这些变化进行较为敏感的探测。
通过分析电磁场的时域和频域响应，可以获得不同深度下地下介质的电导率信息。
这对于边界附近区域的勘探非常有利，因为地下构造的变化对电导率的影响较大，并且可以通过电导率变化来识别出边界附近区域是否存在油气等资源。
TEM方法可以进行三维勘探。
传统的电磁勘探方法通常只能进行二维勘探，而在井田边界附近区域进行三维勘探是非常重要的。
因为边界附近区域的地下构造复杂，存在许多隐蔽的构造，只有通过三维勘探才能全面地揭示井田边界附近区域的地下结构。
TEM方法通过瞬变电磁场的宽频带性质，可以很好地适应三维勘探，同时也具有较好的地下分辨能力，在井田边界附近区域的三维勘探中属于较为理想的方法。
瞬变电磁_TEM_中心回线装置发射框边长与最佳探测深度关系的探讨
文章编号：１００１—１７４９（２０１２）０５—０５４８—０４瞬变电磁（ＴＥＭ）中心回线装置 发射框边长与最佳探测深度关系的探讨王善勋１，刘 军２，雷 振２（１．陕西省地质调查院，西安 ７１００６５；２．西北有色地质勘查局 物化探总队，西安 ７１００６８） 摘 要： 利用电磁学原理，推导出了载流正方形回路地下均匀半空间介质中心轴线上感应磁场强度 Ｂ 的理论表达式。
通过系列的理论计算、对比和讨论，提出了瞬变电磁法中心回线装置探 测深度主要受发射线框边长制约，其最佳探测深度与发射框边长二分之一相当的观点。
这里引 用了一些生产、试验事例，从实践上对这一观点加以佐证。
旨在引起同行们的注意，以便在实际 生产中更好地利用瞬变电磁法。
关键词： 瞬变电磁；中心回线装置；最佳探测深度；发射框边长中图分类号：Ｐ６３１．３＋２５文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－１７４９．２０１２．０５．０８ 参考依据。
但对于一个特定的探测目标来讲，为使观测异 常清晰，并使异常幅度最大化，就存在着最佳装置 选择问题，这涉及到野外观测成果的好坏，进而影 响到物探工作的效果。
因此，研究瞬变电磁中心回 线装置发射框边长与最佳探测深度关系，对于更合 理地选择发射框边长很有意义。
前言在瞬变电磁法的实际应用中，我们经常采用到中心小回线或大定源中心回线装置。
中心小回线 一般采用边长为几米或数十米的正方形发射框，把 接收天线置于发射框中心来观测，每布置一次发射 框只能观测一个点。
大定源中心回线装置则是在 地面铺设边 长 为 几 百 甚 至 上 千 米 的 正 方 形 （或 矩形）发射框，在中心约 １／３ 地区认为，ＴＥＭ 的一次激励场呈均匀分布的垂直磁场，因此每布置一次发 射框可实现对中心地区多测点的观测，工作效率也 就得到了大大地提高。
在中心回线装置的野外施工中，我们一般是根 据地质要求的探测深度来设计发射框边长，在文献 ［１～３］中给出了该装置的极限探测深度公式： ０ 正方形载流回路地下均匀半空间中心轴线上感应磁场强度分布规律１ 理论公式要研究瞬变电磁法的激励效应，首先需要研究 和了解一次能量场，即发射装置产生的感应磁场强 度 Ｂ 的地下分布。
小框瞬变电磁法
小框瞬变电磁法(TEM)的勘探深度在瞬变电磁法 (TEM)勘查中,小框发射较大框发射的优势在于便于施工、增强分辨率和提高抗干扰能力。
根据传统的认识,要探多深,一般就用多大回线边框。
广东省地质勘查局等单位近年在找矿与岩土勘察实践中, 初步体会到（TEM）法事实上可以实现比原认为的勘探深度要大。
适当缩小回线的边框尺寸,仍然可以满足一定深度的勘查要求。
1 极限勘探深度的传统理论与实践的冲突传统勘探深度的理论研究多以简单的导电球体为例,考虑半空间导电介质的地质噪声和随机干扰噪声,通过设定信噪比和简化条件,得出极限勘探深度。
设中心回线或重叠回线边长为b,相同面积的圆回线半径为R,导电球体半径为a,极限探深(球心)为d,导电球体与围岩电阻率分别为ρ球、ρ围,则有:d=0.9a(ρ围/ρ球)1/4那么,信噪比最佳时b =1 .1d (中心回线)b=0.7d (重叠回线)这就是说 ,极限探深与回线边长大体相当，此与勘查实践有较大“出入”,现举 3 个例子说明。
(1) 罗定市新榕 ( 铁) 锰矿 T EM 普查 ( 国产仪器) ,采用 35 m 边长的重叠回线扫面 3 . 45 km2 ,1 号主矿的 T EM 异常在 7 线受 F9 断层影响 , 向北偏移 ,按上述物探理论的探深原则 ,推测矿体埋深 70m (该矿为板状体 , 所以用 2 倍边框大小估算) 。
Z K701 普查钻孔仍按矿体原走向布设而落空 ,后按 T EM 异常布设 Z K702 钻孔 , 在130 多米见到十余米矿体。
工程查证表明 ,勘探深度达边框长度的 4 倍。
(2) 高明市长坑大型卡林型金矿区主矿体 4 线剖面 T EM 试验 ( GD P - 32 仪器) ,采用重叠回线装置 ,发射边框长 20 、40 、60 m 三种。
该矿产于砂岩与灰岩界面的硅化破碎带中 ,上部为金 ,下部为银。
金主矿体呈大透镜状 ,中部厚 37 m ,埋深 100～150 m 。
线框大小对TEM探测低阻体的影响
线框大小对TEM探测低阻体的影响作者：臧楠来源：《科技风》2019年第25期摘要：低阻体的存在会消耗电磁场的能量，影响瞬变电磁（TEM）法的野外施工，为解决低阻体对瞬变电磁法的屏蔽现象，本研究利用控制变量的方法改变线框大小对低阻体采用TEM（瞬变电磁）法对其进行研究。
关键词：线框大小;低阻体;瞬变电磁法1 绪论TEM法是一种时间域电磁法。
主要是利用不接地回线（或接地线源）向地下发送一次脉冲磁场（或电场），然后接收二次电磁场的时间和空间分布信息。
二次电磁场主要是由一次脉冲磁场（或电场）的关断期间内感应产生的地下涡流所产生的。
二次场信号的本质主要是决定于探测目标的电阻率。
而对于时间的早晚，则对应于探测深度的深浅：早期信号反映地层浅部的信息，晚期信号反映地层深部的信息。
[1，2]2 原理2.1 工作装置为保持磁通量不变，采用通过改变线框大小，改变发射线框和接收线框的匝数，探究TEM法对探测低阻体的影响。
本次工作装置为重叠回线装置。
常用工作装置主要有：重叠回线、偶极回线、中心回线、大定源回线。
[3]外部条件的改变所遵循的原则：（1）穿过线框的磁通量不变。
（2）增大发射的磁场强度。
（3）减小关断时间即增大电流的变化率以感生更强的涡流。
（4）增大二次场接收强度以提高探测深度。
（5）减小一次场的影响以降低盲区。
注：线框采用常规 RVC 双绞铜导线绕制，截面 1.5 平方毫米，百米电阻 1.5 欧姆。
工作电压11.9V。
2.2 磁通量原理由于磁感应强度是磁极产生体本身的性质，涉及此，现按比例S1N1∶S2N2（S为每个实验线框的面积，单位为m，N为每个实验线框的匝数）算出本次发射线框和接收线框匝数。
见下表。
3 数据处理及解释对比图1和2可见探测深度由8m增加到10m，深度增加约1.25倍，知探测深度随线框的增加而增加。
另外，由于低阻介质对早期高频段的吸附作用强，如果早期信号特别强的话，就会掩盖浅层的信息，若是如此，本次实验中对浅层处的水槽反应就不会那么明显。
小框瞬变电磁法(TEM)的勘探深度
小框瞬变电磁法(TEM)的勘探深度
陈易玖
【期刊名称】《资源环境与工程》
【年(卷),期】2003(017)004
【摘要】TEM实际工作往往遵循极限探深的理论,采用要探多深就用多大回线边框的做法,限制了TEM应用的发展.本文先通过几个实例说明小框TEM可以实现较大的勘查深度,然后着重从理论上论证之,并探讨了影响极限探深的有关问题.文章最后介绍了小框TEM工作方法技术,供勘查者参考.
【总页数】7页(P38-44)
【作者】陈易玖
【作者单位】广东省地质勘查局
【正文语种】中文
【中图分类】P318.6+3
【相关文献】
1.物探瞬变电磁法(TEM)和激发激化法在贵州金矿勘探中的应用 [J], 汪玉琼;孙宗龙
2.瞬变电磁法（TEM）和高精度磁法在新疆某金矿勘探中的综合应用 [J], 李杰强
3.小框瞬变电磁法在山西公路勘查中的应用 [J], 冉云
4.瞬变电磁法(TEM)和激发极化法在金矿勘探中的应用 [J], 汤良明;罗华华;汪玉琼
5.瞬变电磁(TEM)中心回线装置发射框边长与最佳探测深度关系的探讨 [J], 王善勋;刘军;雷振
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瞬变电磁测深法
四）瞬变电磁测深法（水文地质工作手册）1、 方法原理简介瞬变电磁测深法(简称TEMS)是一种时间域电磁法。
基于电性差异，以阶跃波形电磁脉冲激发，利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间(断电后)，利用线圈或接地电极测量由地下介质产生的感应二次场（二次涡流场）随时间的变化，达到寻找目标地质体的地球物理勘探方法。
其数学物理基础为电磁感应原理，即导电介质在阶跃变化的激励磁场的激发下产生涡流场的问题。
一次脉冲信号。
二次场信号表示为：52M q Vμ⋅⋅=(1) 式中：0μ为磁导率；M 为发送线圈磁矩；q 为接收线圈等效面积；ρ为地层电阻率；t 为时间。
从上式中可以看出，二次场信号与34ρ ，54t 成反比，当探测地下良导电地质体时。
在往地面敷设的发送回线中通以一定的脉冲电流。
使回线中间及周围一定区域内便会产生稳定的磁场(称一次场或激励场)，如果一次电流突然中断，则一次磁场随之消失，使处于该激励场中的良导电地质体内部由于磁通量Φ的变化而产生感应电动势d dt ε=-Φ (据法拉第电磁感应定律)，感应电动势在良导电地质体中产生二次涡流，二次涡流又由于焦耳热消耗而不断衰减，其二次磁场也随之衰减(见图1)。
由于感应二次场的衰变规律与地下地质体的导电性有关，导电性越好，二次场衰减越慢；导电性越差，二次场衰减越快。
因此，通过研究二次场的衰减规律便可达到探测地下地质异常体的目的。
图1 TEM 法工作原理示意图瞬变电磁场在大地中主要以扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在导电介质中由于传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，且其分布范围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布范围逐渐扩大。
传播深度：d= （2）传播速度：zd V t ∂==∂ （3）式中：t — 传播时间；σ —介质电导率；0μ— 真空中的磁导率。
由(2)式得：72210t h p π-=⨯， (4) 在中心回线下，时间与表层电阻率之间的关系可写为：()()2125031400I L t ηπρμ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦= (5) 联立(4)(5)式，可得中心回线装置估算极限探测深度H 的公式为:15210.55L I Hρη⎛⎫ ⎪⎝⎭= (6)mR N η=式中:I — 发送电流；L — 发送回线边长；1ρ—上覆电阻率；η—最小可分辨电压，它的大小与目标层几何参数和物理参数及观测时间段有关。
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小框瞬变电磁法(TEM)的勘探深度作者：admin 来源：本站发表时间：2009-12-25 8:39:42 点击：1493陈易玖(广东省地质勘查局)摘要T EM 实际工作往往遵循极限探深的理论,采用要探多深就用多大回线边框的做法,限制了T EM 应用的发展。
本文先通过几个实例说明小框T EM 可以实现较大的勘查深度,然后着重从理论上论证之,并探讨了影响极限探深的有关问题。
文章最后介绍了小框T EM 工作方法技术,供勘查者参考。
关键词小框T EM 极限探深展开法Nano 直接展开法中图分类号P318·6 + 3作者简介陈易玖,男,1947 年生, 高级工程师( 教授级) 。
1970 年毕业于北京地质学院物探系。
长期从事物探工作。
通讯地址:广州市东风东路739 号,广东省地勘局。
邮政编码: 510080 。
0 引言在瞬变电磁法( T EM) 勘查中,小框发射较大框发射的优势在于便于施工、增强分辨率和提高抗干扰能力。
根据传统的认识,要探多深,一般就用多大回线边框。
广东省地质勘查局等单位近年在找矿与岩土勘察实践中, 初步体会到T EM 法事实上可以实现比原认为的勘探深度要大。
适当缩小回线的边框尺寸,仍然可以满足一定深度的勘查要求。
1 极限勘探深度的传统理论与实践的冲突传统勘探深度的理论研究多以简单的导电球体为例,考虑半空间导电介质的地质噪声和随机干扰噪声,通过设定信噪比和简化条件,得出极限勘探深度。
设中心回线或重叠回线边长为 b , 相同面积的圆回线半径为R , 导电球体半径为 a , 极限探深( 球心) 为d ,导电球体与围岩电阻率分别为ρ球、ρ围, 则有:d = 0 . 9a (ρ围/ρ球) 1/ 4那么,信噪比最佳时 b = 1 . 1d (中心回线)b = 0 . 7d (重叠回线)这就是说,极限探深与回线边长大体相当，此与勘查实践有较大“出入”,现举3 个例子说明。
(1) 罗定市新榕( 铁) 锰矿T EM 普查( 国产仪器) ,采用35 m 边长的重叠回线扫面3 . 45 km2 ,1 号主矿的T EM 异常在7 线受F9 断层影响, 向北偏移,按上述物探理论的探深原则,推测矿体埋深70m (该矿为板状体, 所以用 2 倍边框大小估算) 。
Z K701 普查钻孔仍按矿体原走向布设而落空,后按T EM 异常布设Z K702 钻孔, 在130 多米见到十余米矿体。
工程查证表明,勘探深度达边框长度的4 倍。
(2) 高明市长坑大型卡林型金矿区主矿体4 线剖面T EM 试验( GD P - 32 仪器) ,采用重叠回线装置,发射边框长20 、40 、60 m 三种。
该矿产于砂岩与灰岩界面的硅化破碎带中,上部为金,下部为银。
金主矿体呈大透镜状,中部厚37 m ,埋深100～150 m 。
金矿延深部位为银矿,两层似层状,第一层厚7 m , 中心埋深180 m ; 第二层厚8 m , 中心埋深205 m 。
对比表明,40 m 边框的T EM 数据作的电阻率反演结果,与金矿、银矿矿体形态较相似,重叠回线对大透镜状金矿体勘探深度达边框长度的3 . 7 倍,对厚层状银矿体(包括黄铁矿化硅化破碎带) 勘探深度达边框长度的 5 倍。
(3) 周安昌研究员在广东清远北江桥梁工程进行Nano T EM 勘查, 目的是查明江底岩溶分布, 采用边框为20 m 的中心回线( GD P - 32 仪器) ,经已知2 - 2’剖面Z K6 号钻孔(孔深67 . 9 m) 对比,在江边岸上第四系达30 m 覆盖条件下,基岩面下数米处及钻孔下部均发现与钻探结果相符的小岩溶,说明在低阻屏蔽下,勘探深度仍分别达边框长度的1 . 7倍和3 倍。
2 导电球体极限探深理论的初步探讨2 . 1 导电球体的极限探深公式导电球体、半空间、瞬时噪声、导电覆盖层的T EM 电压效应ε球、ε地、ε瞬、ε覆的表达式如下:ε球= 0 . 12μπIa3 R4 t - 1ψ(αt ) ( d2 + R2 ) - 3 (1) ε地= 0 . 05μ5/ 2π1/ 2 IR4ρ围- 3/ 2 t - 5/ 2 (2) ε噪=πR2η(3) ε覆= 0 . 188μ4πIR4 h 覆3ρ覆- 3 t - 4 (4) 式中:ψ(αt ) = 25αt ∑exp ( ( - πk) 2αt ) α=ρ球/ (μa2 )∑求和, K = 1 至无穷大的整数。
由于K ≥2 , e - 4是个很小的数(可略) ,所以K = 1 即可。
μ为空气导磁率,t 为延时时间η, 为瞬时噪声, I 为发射电流,h覆ρ、覆分别为导电覆盖层厚度、电阻率。
2 . 1 . 1 传统方法求极限探深公式(1) 半空间地质噪声求极限探深, 取ψ(αt ) = 1 (极大) α, t = 0 . 1 ,信噪比为2 ( 本文设定) 的条件下,得:d = (0 . 4a2ρ围1/ 2ρ球- 1/ 2 - R2 ) 1/ 2 (5)(2) 瞬时噪声求极限探深,取瞬时噪声为50 nV/m2 (本文设定值,是传统公式瞬时噪声的100 倍,所以公式(6) 的系数与传统不同) , R/ d = 0 . 707 ,信噪比为 3 ,其它条件同(1) ,得:d = 32 . 4 (a ρI 球) 1/ 4 (6)(3) 导电覆盖层噪声求极限探深, 条件同( 1 ) ,得:d = 0 . 508 a3/ 2ρ覆1/ 2ρ球- 1/ 2 h覆- 1/ 2 (7)2 . 1 . 2 直接展开法求极限探深公式考察(1) 式ψ, (αt ) 为极大,t 3/ 2ψ(αt ) 不一定极大, 而且实际勘查一般不会在αt = 0 . 1 的时间上,因此有必要将(1) 式直接展开,求不同时间的极限探深,本文将此计算方法称为“直接展开法”。
为便于计算,t 单位已化为μs 。
（1）半空间地质噪声求极限探深(信噪比为2) d = (3 . 1a1/ 3ρ围1/ 2ρ球1/ 3 t 5/ 6 exp ( - 2 . 61ρ球t / a2 )- R2 ) 1/ 2 (8)(2) 瞬时噪声求极限探深(信噪比= 3 ,瞬时噪声η= 50 nV/ m2 ) d = ( a I R3/ 2ρ球1/ 3η- 1/ 3 exp ( - 2 . 61ρ球t / a2 ) - R2 ) 1/ 2 (9)(3) 导电覆盖层噪声求极限探深(信噪比= 2) d = ( 0 . 01753 a1/ 3ρ覆h覆- 1ρ球1/ 3 t 4/ 3 exp ( - 2 . 61ρ球t / a2 ) - R2 ) 1/ 2 （10）2 . 2 导电球体极限探深有关问题的探讨分别导电围岩、瞬时噪声、导电覆盖层三种情况,在不同条件下的传统方法与直接展开法求限探深的MA TL AB 计算结果见表1 、表2 、表3 。
由公式(8) 、(9) 、( 10) 和表 1 、表2 、表 3 的直接展开法数据可以看出:(1) 极限探深一般都可达发射边长的数倍,此为采用小框勘查在理论上找到了依据。
(2) 导电围岩、瞬时噪声、导电覆盖层三类对探深影响最大的是半空间地质噪声。
但是,这里忽略了显现异常不仅体现在异常与地质噪声在量的方面差异( 表中设定信噪比为2) ,更重要的是体现在二者空间分布规律性的差异。
T EM 勘查实践表明,除复杂区除外,地质噪声常表现为有规律的缓慢的变化,有的表现为近似常量,在单个测深曲线中虽难识别异常,但在剖面中,尤其是(多) 剖面平面图中,一般是容易被识别的。
因此一般说来,实际勘查深度受地质噪声的影响要小,即勘查极限探深要比表所列大得多。
另外,并不是框越大探深越大, 实际上10 m 与20 m 框,在表 1 条件下,探深差不多。
仅从围岩、矿体这一个条件看,甚至10 m 框探深还大于20 m 框的探深。
对于表 1 所列的围岩、矿体条件,可供观测的时间都在几十微秒以内, 其中ψ(αt ) 极大法的最佳延时时间仅为数微秒,不是现有仪器所能观测得到的。
按直接展开法数据,在现有仪器条件下,在最佳延时之后,可供勘查的时间区间较大。
至于国产仪器,都工作在大延时区,为何还能对小地质体产生仪器可接收的异常,此应另辟专题研究。
(3) 在小延时勘查时区,瞬时噪声对勘查深度的影响不大。
增加电流和适当加大边长都有可能增大探深,电流加大2 倍效果,大致相当于边框增一倍。
由于加大电流(或匝数) 比加大边框容易得多,所以压制瞬时噪声一般宜先考虑采用增大电流(或匝数) 的办法。
但是,并不会是电流越大(匝数越多) 越好,更不是电流越大( 匝数越多) , 探得越深, 深度与电流、匝数不是简单的正比关系。
预计在较大延时勘查时区,瞬时噪声对勘查深度的影响会明显增大,甚至成为增大勘探深度的主要矛盾,因此必须适当增大电流,但是增大电流,同时会增加地质噪声,这就要现场试验确定增大电流的幅度。
在增大电流方面,目前国产仪器优势明显。
(4) 低阻覆盖层( 包括水) 的影响较小, 说明T EM 穿透低阻覆盖层的能力较强。
加大边框无助于增加穿透能力。
2 .3 影响极限探深的其它应考虑的问题(1) 二次场有被“发现”与被“分辨”之分。
理论公式指的是后者,勘查实践指的是前者。
“发现”异常,是指被探目的物异常不一定很完整,异常强度可较小,能识别就行。
T EM 勘查的“发现”异常要比“分辨”异常的深度大较多,这一点与弹性波勘查有点类似。
在实际勘查中“发现”异常是最重要的。
(2) 信噪比未必一定要达到最佳。
典型的例子如Nano T EM 尾部虽然信噪比( 噪声主要是瞬时噪声) 低一些,但通过滤波,可利用时间区间将延长1/4 - 1/ 3 ,较大地增加了勘探深度。
(3) 所探讨的球体为三度体。
勘查常见的二度体(如板状体) 要比三度体极限探深大得多,且场衰减得慢。
3 小框T EM 的勘查一般工作方法技术3 . 1 小框T EM 勘查深度估计的一般思路目前, T EM 的勘查实践与直流电法、电化学法相比,显得微不足道。
在这种实践很少的情况下,用下面两条综合估计勘探深度是可行的。
(1) 首先看一下在相当于二次场有效窗口时间内,半空间一次场极值能否扩散到探测目的物的深度。
这是必须条件。
由场的一维扩散方程,在忽略位移电流情况下,可求出场的极值深度。
这是必须条件。
由场的一维扩散方程,在忽略位移电流情况下,可求出场的极值深度。
Zmax = 1262 (ρ围t ) 1/ 2 (11)式中: t 为场传播的时间,此值用实测的二次场有效窗口时间替代。
如ρ围= 500 Ωm , t = 100μs ,则Zmax = 283 m 。
由(11) 式可知,如果半空间介质电阻率为已知时,要增大勘探深度,就是要增加有效窗口时间t 。