瞬变电磁法探测原理 (1)

瞬变电磁法探测原理

瞬变电磁法，即Transient Electromagnetic Method(简称TEM)，是利用不接地回线

或接地线源向地下发送一次脉冲场，以激励地层介质感生电磁场，在一次脉冲场间歇期间

利用同一回线或电偶极接收感应电磁场。其物理基础是电磁感应原理，据此理论在电导率

和磁导率均匀的大地上，铺设输入阶跃电流的回线，当发送回线中电流突然断开时，在下

半空间就要被激励起感应涡流场以维持在断开电流前存在的磁场，此瞬间的电流集中在回

线附近的地表，并按指数规律衰减。

在发送一次脉冲磁场的间歇期间，观测由地下地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应电磁场(或称响应场)。地层介质被激励所感应的二次涡流场强弱决定于地层

介质所耦合的一次脉冲磁场磁力线的多少，二次场的大小与地下介质的电性有关：低阻地

质体感应二次场衰减较慢，二次场电压较大；高阻地质体感应二次场衰减较快，二次场电

压较小。根据二次场衰减曲线的特征，就可以判断地下地质体的电性、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(纯异常响应)，对二次电位进行归

一化处理后。根据归一化二次电位值的变化特征，可间接地探测各种地质构造问题。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有关地质现象的一种有效的地质勘探手段。

瞬变电磁场在大地中主要以“烟圈“扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在

导电介质中传播而消耗，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。从烟圈效应的观点看，早期瞬变电磁场是由近地表的感应电流产生的，反应浅部电性分布，晚期瞬变电磁场是由深部的感应电磁场产生的，反应深部的电性分布。因此，观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律，可以探测大地电位的垂向变化。

矿井瞬变电磁法原理与地面电磁法原理基本相同，所不同的是矿井瞬变电磁法是在井下巷道内进行瞬变电磁场呈全空间分布,接收线圈接收的信号是来自发射线圈上下两个方向全空间岩石电性的综合反映。