瞬变电磁法简介

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瞬变电磁法的简介、发展概况和发展方向

瞬变电磁法的简介、发展概况和发展方向

一、瞬变电磁法简介瞬变电磁测深法(Transient electromagnetic methods)或称作时间域电磁法(Time doman electromagnetic methods),简写为TEM或TDEM。

它是利用阶跃形波电磁脉冲激发,利用不接地回线向地下发射一次场;在一次场断电后,测量由地下介质产生的感应二次场随时间的变化,来达到寻找各种地质目标的一种地球物理勘探方法。

瞬变电磁法的测量原理是利用不接地回线(或电偶源)向地下发送一次脉冲磁场(或电场),即在发射回线上供一个电流脉冲方波,方波后沿下降的瞬间,将产生一个向地下传播的一次瞬变磁场,在该磁场的激励下在地质体内产生涡流,其大小取决于该地质体的导电能力,导电能力强则感应涡流强。

在一次场消失后,涡流不能立即消失,它将有一个过渡过程(衰减过程),该过渡过程又产生一个衰减的二次场向地下传播。

在地表用接收线圈接收二次磁场,该二次磁场的变化,将反映地下介质的电性情况,在接收机中按不同的延迟时间测量二次感应电动势,得到二次场随时间衰减的特性。

瞬变电磁法都是通过一次磁场激发二次涡流场来分析地下的各种地质情况,但时间域电磁法相对于频率域电磁法的最大区别在于瞬变电磁测深法是在一次场断电后测量纯二次场,不存在一次场的干扰。

另外,从傅立叶变换可知,一个阶跃形脉冲实际上是由各种高频和低频谐波叠加而成的,产生的场是一种宽频带电磁波场,因此与频率域电磁法相比,瞬变电磁测深法具有以下优点:(1)断电后观测纯二次场,可以进行近区观测,减少旁侧影响,简化了测量数据资料的处理工作,提高了探测能力和精度;(2)可用加大功率的方法增强二次场信号,提高信噪比,从而增加勘探深度;(3)穿透高阻层能力强;(4)由于采用人工源方法,随机干扰影响小;(5)采用重叠回线装置工作,可以避免地形影响;(6)线圈形状、方位要求相对不严格,测地工作简单,工效高;(7)由于测磁场,受静态位移的影响小;(8)通过多次脉冲激发,场的重复观测叠加和空间域多次覆盖技术的应用,可以提高信噪比和观测精度;(9)可以通过选择不同的时窗窗口进行观测,有效地压制各种噪声,可以获得不同勘探深度的信号,使剖面与测深工作与一体。

瞬变电磁法原理介绍

瞬变电磁法原理介绍

瞬变电磁法原理介绍瞬变电磁法俗称TEM (Time domain electromagnetic methods )法,属时间域电磁感应方法。

其探测原理是:在地面布设一回线,并给发送回线上供一个电流脉冲方波,在方波后沿下降的瞬间,产生一个向地下传播的一次磁场,在一次磁场的激励下,地质体将产生涡流,其大小取决于地质体的导电程度,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,由地面的接收回线接收二次磁场,该二次磁场的变化将反映地下地质体的电性分布情况。

如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t),就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。

如果地下没有良导体存在时,将观测到快速衰减的过渡过程;当存在良导体时,由于电源切断的一瞬间,在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断,所观测到的过渡过程衰变速度将变慢,从而发现地下导体的存在。

瞬变电磁法特图3-1 瞬变电磁法原理示意图(1)对高阻层的穿透能力强,在高阻屏蔽地区用较小的回线可达到较大的探测深度,同时对低阻层有较高的分辨能力,利于在高阻围岩地区开展水文电法工作。

(2)瞬变电磁法一次磁场和被测磁场在时间上是分开的,所以,分辨率较高,并且可以在近区观测。

(3)方法本身受地形影响小。

使用回线源实现了装置的对称性,z x t>0Tx t=t 12t=t t=t 3可以减少断面的不均匀性和地层倾斜的影响。

工作中根据实际情况采用了大回线源装置,用探头接收。

大回线装置的Tx采用边长较大的矩形回线,Rx采用小型线圈(或探头)沿垂直于Tx长边的测线逐点观测磁场分量dB/dt值。

地下感应涡流向下、向外扩散的速度与大地导电率有关,导电性越好,扩散速度越慢,这意味着在导电性较好的大地上,能在更长的延时后观测到大地瞬变电磁场。

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,反映浅部电性分布;晚期瞬变地磁场主要是由深部的感应电流产生的,反映深部的电性分布。

瞬变电磁法 解释

瞬变电磁法 解释

瞬变电磁法解释
什么是瞬变电磁法?
瞬变电磁法是一种地球物理勘探方法,用于探查地下的电性和磁性特征。

它利用瞬变电磁场在地下介质中传播的特性来获取地下结构的信息。

这种方法通常通过发送短脉冲电流来产生瞬变电磁场,并测量感应的电磁响应。

通过分析接收到的信号,可以推断地下介质的电导率、磁导率和形态等特征。

瞬变电磁法在石油勘探、地质灾害预测和地下水资源评估等领域具有重要应用价值。

瞬变电磁法的原理
在瞬变电磁法中,发送器通过电流脉冲产生瞬变磁场。

这个瞬变磁场会在地下介质中感应出涡流,产生感应电场和磁场。

接收器会测量感应电场和磁场的变化,并将这些信号转化为数字数据。

这些数据可以用来分析地下介质的电磁性质。

不同类型的地下介质对瞬变电磁场的响应不同,因此可以通过分析信号来识别地下结构的特征。

瞬变电磁法的应用
瞬变电磁法在以下领域具有广泛的应用:
•石油和矿产资源勘探
•地下水资源评估
•地质灾害预测(例如地震和滑坡)
•环境地质研究。

瞬变电磁法报告

瞬变电磁法报告

瞬变电磁法报告引言瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Method,TEM)是一种非侵入性地下物探方法,广泛应用于矿产勘探、地质调查和水资源评价等领域。

该方法通过测量地下介质对电磁场的响应,可以获取地下的电阻率和电导率等信息,从而推测地下的地质结构和水文特征。

本报告将介绍瞬变电磁法的原理、仪器设备、数据处理方法以及其在勘探领域的应用情况。

原理瞬变电磁法是基于法拉第电磁感应定律和电磁场传播理论的。

其核心原理是在地下埋设主发射线圈和用于接收电磁信号的线圈,通过给主发射线圈施加瞬变电流,产生瞬变电磁场。

这个瞬变电磁场会感应地下的电流,进而产生感应电磁场,其中电磁场的传播过程会导致接收线圈中电磁信号的变化。

通过测量接收线圈中的电磁信号变化情况,可以推测地下介质的电阻率和电导率等物理参数。

仪器设备瞬变电磁法的仪器设备主要包括发射线圈和接收线圈两部分。

发射线圈通常由一对同心圆线圈组成,中间隔离一段距离,并通过一个高电压电流源施加瞬变电流。

接收线圈通常也是一对同心圆线圈,与发射线圈对应放置。

为了减少噪音干扰,接收线圈一般会使用差分模式进行测量。

此外,为了提高测量精度,仪器还包括数据采集设备、控制器和电缆等。

数据处理方法瞬变电磁法的数据处理主要分为两个步骤:预处理和解释处理。

预处理主要包括数据校正和数据滤波。

校正过程主要是对接收线圈信号进行校正,去除仪器和噪音引起的偏移。

滤波过程主要是对数据进行滤波处理,去除高频噪音和低频漂移等。

解释处理是根据已校正并滤波的数据,利用数学模型和反演算法对地下电阻率进行推测。

常用的解释处理方法包括二维反演、三维反演和测深等。

应用情况瞬变电磁法在矿产勘探、地质调查和水资源评价等领域有广泛的应用。

在矿产勘探中,可以利用瞬变电磁法探测地下的矿床和矿体分布情况,帮助寻找矿产资源。

在地质调查中,可以利用瞬变电磁法推测地下构造和地质体分布,辅助地质勘探和地质灾害预测。

瞬变电磁法简介

瞬变电磁法简介

瞬变电磁法简介第三节瞬变电磁法(TEM)一、方法原理瞬变电磁法是利用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,在脉冲间歇测量二次场随时间变化的响应。

当发射回线中的电流突然断开时,在介质中激励出二次涡流场(激发极化场),二次场从产生到结束的时间是短暂的,这就是“瞬变”名词的由来。

在二次涡流场的衰减过程中,早期以高频为主,反映的是浅层信息,晚期以低频为主,反映的是深层地下信息。

研究瞬变电磁场随时间变化规律,即可探测不同导电性介质的垂向分布。

瞬变电磁法的探测深度与回线线圈的大小、匝数有关,线圈越大、匝数越多,探测的深度就越深。

瞬变电磁法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频率不同,相应的时间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。

由这两种可分性导致瞬变电磁法有以下特点:把频率域法的精确度问题转化成灵敏度问题,加大功率,灵敏度可以增大信噪比,加大勘探深度;在高阻围岩地区不会产生地形起伏影响的假异常;在低阻围岩地区由于是多道观测,早期道的地形影响也较易分辨;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好,取得的异常强,形态简单,分层能力强;线圈点位、方位或接收距要求相对不严格,测地工作简单,功效高;有穿透低阻覆盖层的能力,探测深度大;剖面测量与测深工作同时完成,提供了更多有用信息,减少了多解性。

二、地球物理前提由于瞬变电磁法是观测断电后由一次脉冲激励出的二次涡流场随时间的变化规律,二次涡流场随时间的衰减快慢和强弱与被探测介质(道碴、混凝土、岩石等)及介质状态(含水与干燥、完整与破裂)有关,TEM法衰减曲线的变化过程反映了检测点由高频到低频、由浅层到深层的地质信息变化过程。

检测的参数是各层规一化的电阻率,对实测的衰减曲线进行反演拟合,绘制地下电性分层及分层的电阻率柱状图,进而以反演拟合曲线为基础,绘制成曲线簇断面图、等值线断面图及电性分级断面图。

瞬变电磁法

瞬变电磁法
电偶源 中心回线
山西平鲁某煤矿CSAMT及TEM反演结果对比
六. 其他
新型TEM探头
国产新 TEM-7K 探头特性曲线
ZONGETEM/3探头特性曲线
TEM-7K,TEM/3和空心线圈野外实测曲线对比
50
100
150
NanoTEM的算术等间隔实测数据曲线-a
NanoTEM的算术等间隔实测数据线-b
TEM算术等间隔实测数据曲线
算术等间隔实测数据曲线局部放大-a
算术等间隔实测数据曲线局部放大-b
算术等间隔实测数据曲线局部放大-c
算术等间隔实测数据曲线局部放大-d
各种TEM装置
五. 电偶源瞬变电磁法
b.几个相邻回线的观测结果.
5. 小心矿外异常的干扰
三.起码目前还不宜采用TEM法的地区
a. 工业电网密集分布区; b. 有大量高层建筑区; c. 正在进行地下采矿的地面; d. 交通繁忙的道路旁; e. 地下金属管线分布区; f. 不满足半空间条件地区; g. 高阻区找无填充物的空洞等.
四.使用TEM法时需要注意的几个问题
a.不同Tx和Rx延迟设定结果对比
b.不同Tx和Rx延迟设定结果对比
c.不同Tx和Rx延迟设定结果对比
2.合理的选择发射电流:一般情况下,电 流越大越好,但不要信号饱和和超出仪器的 最大观测值。有时,电流太大导致铁淦氧棒 磁化导致二次场衰变缓慢。
3.Tx< 20m× 20m,时,不宜使用有 铁淦氧磁心的探头,最好改用空心线圈。
瞬变电磁法的应用
瞬变电磁法
瞬变电磁法(Time Domain Electromagnetic Method)简 称TDEM或TEM。瞬变电磁法是以不接地回线源通或接地电 偶源以脉冲电流激励大地后,观测地下感生的二次电流场的一 种探测方法。它可以在一次脉冲电流间断时(50%占空比) 测量它的一系列二次感生电流随时间变化的值,也可以在电 流方波反向时(100%占空比)测量它的一系列二次感生电流 随时间变化值。由于二次场从产生到结束的时间短暂的,又是 不断地衰变的,这就是“瞬变”一词的由来。早期,俄罗斯 称“过渡过程”法,西方早期叫脉冲电磁法(PEM)或电磁 脉冲法(EMP),在原苏联过渡过程法与建场法混称。

瞬变电磁法

瞬变电磁法

瞬变电磁法电磁学是研究电磁场产生、传播和作用的科学,电磁法的主要应用是地球物理勘探,即以电磁场的变化作为地球内部物质构造的判别与研究。

其中最重要的一种电磁方法就是瞬变电磁法。

瞬变电磁法是电磁勘探方法中最为重要的一种。

它是在短时间(几秒钟内)内电磁场的反复的改变,然后改变的电磁场引发地下不同的磁质体,从而表现出不同的响应特性,从而探测到地下结构及其物质构成。

瞬变电磁方法主要分为发射法和接收法,其中首先通过发射电磁场,形成瞬变磁场,再利用接收系统接收被感应磁场及其噪声信号,并再经过相关处理,进而获得物理参数信息。

瞬变电磁法有着极为丰富的信息,它可以获得地下物质的深度构造、属性等,还能探测隐藏的金属物质、水体分布等信息,因此,瞬变电磁法在地球物理勘探和评价方面有着十分重要的作用。

瞬变电磁勘探得到的主要成果是物质构造深度图、磁性参数图等,其中物质构造深度图可以用于描述地下物质构造的深度分布,它是用灰度值表示深度,磁性参数图可以用于反映地下物质的属性,它使用颜色表示不同的参数值,显示属性分布情况,这两种图像可以为解译地质构造、勘探和评价提供重要的基础。

瞬变电磁法的应用范围广泛,主要应用在金属和非金属矿产勘探,地质灾害预测,地下水探测,工程地质调查,水文地质等领域。

它可以准确地反映地下物质的属性,有效地探测地下结构,因此,它在各领域都得到了广泛的应用。

瞬变电磁法在勘探和评价中有着重要的作用,但它也有一些不足之处。

首先,瞬变电磁法只能提供局部的勘探,无法提供全局的勘探信息;其次,磁性参数的测量精度相对较低,它是一种非开放的技术,且具有较强的环境干扰;最后,探测结果受到各种磁场的影响,大气磁场的变化会影响测量结果的准确性,因而会影响勘探的准确性。

瞬变电磁法是一项重要的地球物理手段,它已经应用广泛,但相关技术也有待改进。

未来,应加强以瞬变电磁法为主体,结合其他手段,如超声波法、岩石物理法等,实现对地球物理领域的更加精确的勘探和评价,进一步推动地质物理领域的发展。

瞬变电磁法

瞬变电磁法
IP仪器采用保定、重庆仪器厂生产的WJF-V型激电发送机和WDJS-1型接收机。选择中间梯度法装置,供电极AB=500—800米,测点距MN=25米。参数设置:供电时间8秒,断电延时200毫秒,二次场放大量置0档。工作电流700-800毫安,电位差一般>20毫伏,测量一次电位和四个不同时段的视极化率。
二、方法简介
瞬变电磁法(简称TEM)是近十年来在我省引进的一项新的地球物理勘查方法,它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间歇其间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。通过研究瞬变电磁响应,达到寻找良导矿体及解决其它地质问题。由于该方法观测的是纯二次场,具有探测深度大,分辨率高,发现异常能力强,装置灵活多样,对低阻覆盖层的穿透能力强等优点。因此被广泛应用于有色金属矿产勘查,寻找地下冷热水、水库查漏等地质勘查工作。
五、应用
根据地质任务要求,在勐兴铅锌矿南北向9公里的成矿带的南段和中段,布设垂直于矿带方向的9条TEM勘查剖面。剖面总长5.3公里。追索南段成矿带沿南段的延伸情况以及沿倾向上的分布情况;中段主要是查证矿体向西端倾斜延伸的情况,为后期地质工程提供物探依据。
测网的选择取决于重叠回线装置对矿体的分辩率,即能基本得出异常特征和范围。根据不同的地质目的与勘查程度,选择不同的测线间距。一般测线间距等于0.5-2倍回线边长,点距等于0.5倍回线边长。野外测线、测点测量采用卫星定位仪(GPS)定点。
1、瞬变电磁法:是利用不接地回线或按地线源向地下发送一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间歇期间,利用回线或电极观测二次涡流场的方法。如下图:
研究局部导体的瞬变电磁响应的目的在于勘查良导金属体,研究水平层状大地的瞬变电磁场理论的目的在解决地质构造测深问题。发展和推广TEM的实践表明,它可以用来勘查矿产、煤田、地下水、地热及研究构造等各地质问题。
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瞬变电磁法
瞬变电磁法,是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场,从而探测介质电阻率的一种方法.其基本工作方法是:于地面或空中设置通以一定波形电流的发射线圈,从而在其周围空间产生一次电磁场,并在地下导电岩矿体中产生感应电流:断电后,感应电流由于热损耗而随时间衰减。

目录
原理
优点
应用
原理
优点
应用
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编辑本段原理
瞬变电磁法也称时间域电磁法(Time domain electromagnetic methods),简称TEM,它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。

简单地说,瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。

衰减过程一般分为早、中和晚期。

早期的电磁场相当于频率域中的高频成分,衰减快,趋肤深度小;而晚期成分则相当于频率域中的低频成分,衰减慢,趋肤深度大。

通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律,可得到不同深度的地电特征。

编辑本段优点
瞬变电磁法探测具有如下优点
⑴由于施工效率高,纯二次场观测以及对低阻体敏感,使得它在当前的煤田水文地质勘探中成为首选方法;
⑵瞬变电磁法在高阻围岩中寻找低阻地质体是最灵敏的方法,且无地形影响;
⑶采用同点组合观测,与探测目标有最佳耦合,异常响应强,形态简单,分辨能力强;
⑷剖面测量和测深工作同时完成,提供更多有用信息。

编辑本段应用
概述
根据瞬变电磁法对低阻体反应敏感的特点,将其用于煤矿井下水文勘查还是近几年的事情。

瞬变电磁法是一种极具发展前景的方法,可查明含水地质如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等。

瞬变电磁法在提高探测深度和在高阻地区寻找低阻地质体是最灵敏的方法,具有自动消除主要噪声源,且无地形影响,同点组合观测,与探测目标有最佳耦合,异常响应强,形态简单,分辨能力强等优点。

装置及原理
瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流,产生一个瞬变的电磁场,该磁场垂直发射线圈向两个方向传播,通常是在地面布设发射线圈,依据半空间的传播原理,把地面以上的忽略。

当磁场沿地表向深部传播,当遇到不同介质时,产生涡流场或着遵照量子力学原理使活泼的碱金属产生能级跃迁或使含有大量氢原子的液体的氢原子核沿磁场方向产生定向排列。

当外加的瞬变磁场撤销后,这些涡流场的释放或者活泼的碱金属要恢复原有的能级,释放跃迁产生能量。

以及含有大量氢原子的液体的氢原子核恢复原有的排列时,均以磁场的形式释放能量所获的能量。

利用接收线圈测量接收到的感应电动势v2。

该电动势包含了地下介质电性特征,通过种种解释手段(一维反演,视电阻率等)得出地下岩层的结构. 由于采用线圈
接收V2,故对空间的电磁场或其它人文电磁场敏感,也就是通常所说的干扰.为了减少此类干扰,采用尽量的发射大的电流,以获取最大的激励磁场,增
加信噪比,压制干扰。

接收装置通常分为分离回线,中心回线和重叠回线3类,以重叠回线得到的信息最为完整,其它次之。

局限性及解决办法
瞬变电磁法的工作效率高,但也不能取代其它电法勘探手段,当遇到周边有大的金属结构时地面或空间的金属结构时,所测到的数据不可使用,此时应补充直流电法或其它物探方法(见金属结构物对测量的影响一文)。

同时在地层表面遇到大量的低阻层矿化带时(例如在陕西南部某地铅锌矿区,地层表面充满石墨层)瞬变电磁法也不能可靠的测量,因此在选择测量时要考虑地质结构。

在测量过程中,要随时记录地表可见的岩石特征,装置的倾角以及高程,以便在后续的解释中,准确的划分地层构造.同时在一个工区工作之前,要
做实验,选择合理的装置以及供电电流,一经确定,不能在测量中变更装置
和供电电流,否则对解释造成影响。

在进入工区前尽量寻找已知地层的基准点对仪器进行校准(类似于重力或磁法测量的基点校正和仪器一致性试验)。

以确保测量的准确性(以后将有专题论述)。

测量结果表达
瞬变电磁法的解释,通常分为2种:定性解释和定量解释。

定性解释一
般是观察测线多道剖面,通过多道剖面可以定性的看出地层的分布情况(参
见供5000A电流 EMPS-1电磁勘探仪一文中给出的地层多道剖面对比图),
同时应排除晚期道的干扰假象.对双峰异常要多加关注(参见瞬变电磁法寻
找地下热水实例和瞬变电磁法金属矿探测实例)。

定量解释:一维反演是目前解释中最为准确的手段之一,但是要求输入
初始模型。

对初始模型的求取,通常有以下几种手段。

1在矿区已有的地质
资料(电测井)或者区域地质资料。

2用直流电法在工区作一个电测深,以该
测点的电测深电阻率作为初始模型。

3也可用视电阻率和其它全域电阻率计算方法得出初始模型,但要保证其计算的结果的正确性。

当计算出地层电阻率后,要进行地形改正和倾角校正,用测量时记录的高程和倾角改正(参见
瞬变电磁法金属矿探测实例)。

最后做出地质拟断面图。

当进行井下或坑道测量时,要考虑全空间的响应(和地面半空间有很大
的区别),解释方法需要用全空间的解释算法,而不能简单的利用地面半空
间解释方法。

其它方面:在工程勘探时,寻找地下空洞时,会有两种情况,一是充水空
洞呈现低阻特征,二是未充水,呈高阻特征。

如有钢筋水泥结构支撑或回填
塌陷后空洞的则情况比较复杂需要仔细判断。

同时要排除地下供水管暖气
管的影响。

我国地域辽阔,地质结构不尽相同,地质结构的区域性使得不同地区的
成矿,成水条件的不一致。

在解释资料时,一定要参考所在区域的地质资料
和前人成果,以及其它方法的配合,特别是地质方面的配合。

切不可随意套
用其它地区的解释经验,做出错误的判断。

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