《电法勘探原》PPT课件

• 瞬变电磁法的工作过程可以划分为发射、 电磁感应和接收三部分。
• 当发射回路中的稳定电流突然切断后， 根据电磁感应理论，发射回路中的电流 突然变化，必将在其周围产生磁场，该 磁场称为一次磁场。

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• 一次磁场在向周围传播过程中，如遇到 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。
• 以此来解释地下的良导体的地质属性和 及相关的物理参数。
• 图3是地面瞬变电磁系统，其发射装置是 一个大发射线框，接收装置是可以移动 的小型线框。
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• 根据法拉第电磁感应定律，当发射回线 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程可分三个阶 段：
• 在西方地球物理界，时间域电磁法的代
号是TDEM，瞬变电磁法的代号是TEM，有
时TDEM即指TEM，但反过来TEM代替TDEM
的极少。
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• 原苏联与TEM相关的方法，在我国直译为
• 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。前者研究谐变场 特点，后者研究不稳定场特点。
• 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
• 当导体感应电流扩散经过一段时间后， 便进入所谓的晚期阶段。
• 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， 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 对应的二次磁场衰减的速度大大减缓 （图2）。
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• 导体内感应电流的以及与对应的二次磁 场随时间的变化率取决于导体的电导率、 尺寸大小及形状。
• ④线圈点位、方位或接收距要求相对不
• ⑤有穿透低阻覆盖的能力，探测深度大；
• ⑥剖面测量与测深工作同时完成，提供
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• 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 的应用，解释水平的提高与经验的丰富。
• 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 应扩大。
• 早期导体表面的电流分布仅于导体的形 状和大小有关，而与导体的电导率几乎 无关。
• 瞬变电磁场的物理过程可用电路理论解 释，如图1所示。其发射、导（矿）体和 接收分别由三个线圈模拟，如图5，其中 M和0L1表表示示线模圈样I导0与体线线圈圈I的1之阻间抗的和互感感抗，。R
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• 假定发射线圈中有电流强度为I0（t）的 方波电流输入，根据电磁感应定律，则 导体线圈内产生的感应电流为：
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I1(t)ML 01I0et/,t0
（1）
• 其中τ＝L／R为导体线圈的时间常数。 • 由（1）看出，导体线圈内的感应电流是
随时间按指数规律衰减。
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• 在t＝0时刻，即为衰减初期，导体内感 应电流强度为：
I1(0)
M01I0 L
• 显而易见，此时的感应电流仅与一次磁 场 及的 导穿体过的导形体状线 和圈 尺的 寸磁 （通L）量有（关M，01I而0）与以导 体的电导率（1／R）无关。
瞬变电磁法的理论与应用
2013年10月
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一、前言
• 瞬变电磁法是利用电磁感应原理寻找地下 良导体的一种地球物理方法。
• 瞬变电磁法最早由地球物理学家 Wait于 1951年提出，于1953年获得专利权。
• 1960年原苏联研制出第一台共圈式瞬变电 磁装置（MPPO－型）。
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• 1962年Mclaughlin 和 Dolan研制出固定 发射回线、移动接收回线的瞬变电磁仪， 并利用该仪于1964到1970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。
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二、瞬变电磁法的特点及应用 范围
• 前面提到的观测是在脉冲间隙中进行不 存在一次场源的干扰，这称之为时间上 的可分性；
• 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 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。
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• 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：
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• 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
随时间的变化率成正比关系，其表达式
• 根据国内外的经验，可以解决的地质问 题有：
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• 矿产勘探；
• 构造探测；
• 水文与工程地质调查；
• 环境调查与监测
• 考古等。
• 几乎涉及物探工作的各个领域，特别需 要指出的是近年在找水、市政工程、土 壤盐碱化和污染调查以及浅层石油构造
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二、方法原理
• 瞬变电磁法的测量装置由发射和接收两 部分组成。
• 自80年代以来，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。
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• 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化的响应。
• 二次场从产生到结束的时间是短暂的。 这就是“瞬变”或“过渡过程”名词的 由来。
• ①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
• ②在高阻围岩地区不会产生地形起伏影 响的假异常；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分
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• ③可以采用同点组合(同一回线，重叠回 线等)进行观测，使与探测目标的耦合最 紧，取得的 异常强，形态简单，分层能 力强；
• 由于二次电流随时间变化，因而又在其 周围产生新的磁场，称为二次磁场。如 图1所示。
• 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 成如图2所示的瞬变磁场。
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• 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 信息。
• 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。
• 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（Grant and West，1965，Weaver， 1970）。该阶段称为早期时间。
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• 随着导体内感应电流的热损耗，表面电 流开始向导体内部扩散，见图4。
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• 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。