瞬变电磁原理、仪器及应用
瞬变电磁原理、仪器及应用
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瞬变电磁原理、仪器及应用
林君 嵇艳鞠 于生宝 王艳
吉林大学仪器科学与电气工程学院
二零零七年五月二十五日
瞬变电磁原理、仪器及应用
2 / 56 第1章 绪 论 ................................................................................................................................ 1
1.1 瞬变电磁法发展概况 ......................................................................................................... 1
1.2 瞬变电磁探测方法的特点及应用领域 ............................................................................. 2
第2章 瞬变电磁法探测原理 ........................................................................................................ 4
第3章 ATEM-II瞬变电磁探测系统 ............................................................................................ 7
3.1 ATEM-II瞬变电磁发射机 ............................................................................................... 7
3.2 ATEM-II瞬变电磁接收机 .......................................................................................... 10
第4章 瞬变电磁响应分析 .......................................................................................................... 17
4.1 各向同性水平层状大地上回线源的瞬变电磁响应 ..................................................... 17
4.2 均匀大地表面上大回线源在地表形成的瞬变电磁场 ................................................. 17
4.3中心回线下的隐伏球体的响应特征 ................................................................................ 18
4.4中心回线下的隐伏无限延伸的水平圆柱体的响应特征 ................................................ 20
4.5 导电围岩中的局部导体瞬变电磁响应 ......................................................................... 20
第5章 瞬变电磁野外工作方法 .................................................................................................. 22
5.1 回线组合选择 ................................................................................................................. 22
5.2 发射电流的选择 ............................................................................................................... 24
5.3 发射脉冲宽度的选择 ....................................................................................................... 26
5.4 关断时间的影响 ............................................................................................................... 26
5.5 发射边长的选择 ............................................................................................................... 28
5.5 接收最早取样时间的选择 ............................................................................................... 29
5.7 接收线圈的频率选择 ....................................................................................................... 30
第6章 瞬变电磁探测的数据处理与成图 .................................................................................. 31
6.1数据质量判别 .................................................................................................................... 31
6.2 数据处理 ........................................................................................................................... 33
6.2.1 平滑滤波 ........................................................................................................................ 33
6.2.2 近似对数等间隔取样 .................................................................................................... 34
6.3 基于“烟圈”理论的一维快速反演 ............................................................................... 37
6.4 数据成图 ........................................................................................................................... 40
第7章 ATEM系统野外应用 ..................................................................................................... 42
7.1 长春秦家屯模型验证研究 ............................................................................................. 42
7.2 长春伊通河活断层勘察研究 ......................................................................................... 44
7.3 内蒙正镶白旗水源勘察 ................................................................................................. 45
7.4 安徽铜陵矿山接替资源勘探 ......................................................................................... 49
7.5 浙江舟山连岛工程探测 ................................................................................................. 52
瞬变电磁原理、仪器及应用
1 / 56 第1章 绪 论
1.1 瞬变电磁法发展概况
在1933年，美国科学家L.W.Blan最早提出利用电流脉冲激发供电偶极形成时间域电磁场，采用电偶极测量电场，并命名为“Eltran”法，于当年获得美国发明专利，该方法提出后美国石油公司做了很多野外实验，希望得到类似地震反射法的结果。但由于脉冲激发的瞬变电磁响应频率较低，在沉积盆地难以得到能识别的分辨率，使得“Eltran”法的幻想破灭。
在30年代末，前苏联的А.П.Краев提出将瞬变电磁信号应用于地质构造测深，在1946年，А.Н.Тихонов等人作了论证，此后由Л.Л.Ваянъян建立远区建场测深方法(ЗСД),它主要采用电偶源(通以方波的接地导线)，在距源r处用接收线圈测垂直分量，了解磁场的建立过程，初期发射－接收距r≤(4~6)H，(H为高阻基底上部沉积岩的总厚度)，这是一种以分析地层深度变化特征的方法，此法主要用于地震探测油田效果不理想的地区。在西方，1951年首先由学者J.R.Wait提出利用瞬变电磁场法寻找导电矿体的概念。60年代В.В.Тикшаев、В.А.Сидоров等人将发射－接收距改成r≤0.7H，建立近区建场测深方法(ЗСБ)。在同时期，前苏联科学家Ю.В.Якубовский、В.К.Коваленик及Ф.М.Камецкий等人创立了应用于勘查金属矿产的过渡过程法(МПП)。60年代以后，建场法和过渡过程法得到更广泛及成功的应用和发展，该方法步入实用阶段。
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。瞬变电磁法特点：
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,zxt＞0Txt=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。因此，观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律，可以探测大地电性的垂向变化，这便是瞬变电磁测深的原理。
瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用研究
瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用研究
摘要：现如今，瞬变电磁法发展极快，它在地球物理勘探方面受到了极大的青睐。瞬变电磁法相对于传统的直流电勘探法具有较大的优势，包括灵敏度高、探测深度较深以及抗干扰性强等，这也使得瞬变电磁法被广泛应用于煤矿、油田等领域。为了满足现代地球物理勘探的应用需求，应用瞬变电磁法时需要充分结合实际生产条件，尽可能地控制其分辨率和精度。从瞬变电磁法的基本原理出发，探讨了其发展及应用，同时分析了它在工程物探领域的应用实况，侧面证明了瞬变电磁法的科学性和可行性。
关键词：瞬变电磁法；地球物理勘探；应用
引言
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二次涡流场的方法。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。该方法观测纯二次场，分辨率较高，尤其对低阻异常反应敏感。随着瞬变电磁勘探技术的不断发展，目前广泛应用到金属矿产勘查、油气勘探、工程勘查、考古探测、煤田勘探等诸多多领域，成为地球物理勘探的首选方法之一。
1瞬变电磁法的原理
最早期对瞬变电磁法理论进行研究的是苏联科学家，到现在历经了近百年的发展，TEM理论层面的研究已越来越成熟。同时，中国的科学家们也对TEM的理论研究做出了不可或缺的贡献，比如方文藻著作的《瞬变电磁测探法原理》、朴化荣所著作的《电磁探测法原理》以及蒋邦远所著作的《实用近区磁源瞬变电磁法勘探》等，都对瞬变电磁法的理论研究起到了重要的推动作用。当前在瞬变电磁法理论层面的研究主要是有关它正反演计算方面的问题。就目前的研究进展可分为一维、二维、2.5维和三维。一维正演计算大多数通过频率域所得到地下空间的电磁响应公式，然后再换到时间域进行计算；二维正演计算主要通过有限差分法和有限元方法进行计算，然后换算到时间域进行计算；但是2.5维的正演计算中时间域的模拟计算目前仍未得到完全解决，科学家们曾经通过有限元的方法对时间域和电磁场进行了正演的模拟计算，这也为多维度反演计算提供了理论依据。目前所使用的3D正演计算的方法主要有三种，即有限元法、有限差分法以及积分方程法，但软件计算的问题还未得到很好的解决。截至目前，中国的3D正演计算软件还未达到理想状态。对反演问题来讲，目前主流的方法有浮动薄板解释法、烟囱理论解释法、成像类反演法以及人工神经网络反演等，各种方法都具有相对应的优势，同时也为瞬变电磁法的应用提供了坚实的理论基础。在未来的发展中，三维反演问题的研究将是瞬变电磁法理论研究领域的一大热点，要真正地实现生产应用，还需要科学家们进一步的努力。
试谈瞬变电磁法的应用
试谈瞬变电磁法的应用
一、瞬变电磁法的概述
瞬变电磁法（简称TEM法）属于时间域电磁法，由于该方法是纯二次场测量，故与传统直流电法勘探相比较，具有对低阻异常体反映灵敏，勘探深度大，受地形影响小，工作效率高等优势。瞬变电磁法开始只应用于金属矿勘探，上世纪90年代以后随着仪器的数字智能化发展，瞬变电磁法才开始应用于煤田水文探测中，如查明断层和陷落柱等构造的含导水性、地下采空区勘查、评价含水层富水性、结合水文钻孔预测矿井涌水量、矿井迎头超前探测等方面都取得了良好的效果。地面瞬变电磁法多采用大定源回线装置，探测深度较大。瞬变电磁法主要有：（1）地面动源类。即发射系统和接收系统依点移动并观测记录结果，又可分为以下类型：同点类型：包括中心回线组合，同一回线组合，重叠回线组合。该类型指发射回线的中心点与接收回线的中心点重合；分离回线类型：发射线圈与接收线圈相隔一段距离且同时移动；双回线类型：因使用步骤繁琐，使用效果不明显，故此方法极少使用，在此不做赘述。（2）地面定源类。不移动发射源，只移动接收线圈，并观测记录结果，又可分为以下类型：（大定源组合：发射回线边长一般较长；偶极定源组合：发射回线边长较小。（3）地一井类。发射回线在地面敷设，在井中逐点移动探头进行观测，可以在地面开孔，也可以是在坑道中开孔。
二、瞬变电磁法的特点及野外工作的要求
2.1瞬变电磁法的特点
瞬变电磁法能够在脉冲间隙中进行测量，这主要和这种方法不容易受到其他物质和磁场的干扰有关。在使用这种方法的过程中，不同的脉冲强度是由不同的频率所合成的，这就使得脉冲在相同的时间场中有着不同的传播速度，勘察的深度也会不一样。下面我们就具体的谈一下这种方法在空间和时间上的可分性特征。（1）在提高煤炭資源勘察精确度的方法中，频率域法主要是通过提高自身精确度来实现的，但是瞬变电磁阀则是通过提高自身的灵敏度来实现，并成功的实现了提高精确度向提高灵敏度方面的转变。（2）由于采空区的围岩区域地形差异比较大，所以如果采用原始的勘测方法，就容易受到地形的倾向而降低精确度，如果采用瞬变电磁法则能够避免这一问题。此外，在低阻围岩区域使用这种方法进行多次的测量，则能够对地形的影响进行区分。（3）随着科学技术的不断进步，这种方法已经冉原来的单分量发展为现在的多分量，功率上也越来越大，这就使得这种方法在煤炭资源勘察总能够获得更为强烈的响应，随着日益提高的分辨率，表现的形态愈加简单，层次更加分明。（4）和其他检测方面相比，这种方法在线圈的方位以及接发的距离都没有特别严格的要求，而且效率更高。（5）这种检测方法勘测的深度大，而且能够穿透低阻覆盖层，这样就能够提高发现隐秘煤矿的几率。（6）这种方法能够和测深工作同时完成，测得的结果更接近准确值。
采空区地质勘查中瞬变电磁法的应用分析
113地质勘探Geological prospecting
采空区地质勘查中瞬变电磁法的应用分析
刘攀飞，李 庚，刘 梁
（江西省地质矿产勘查开发局九0二地质大队，江西 新余 338000）
摘 要：采空区是引发地质灾害的一个非常重要的因素之一，因此需要将它的地质勘查工作充分重视起来，并且做到高效与准确。瞬变电磁法的优势显著，不仅有着非常高的分辨率，并且其与探测地质体的耦合性也相对较好，对于低阻地质体的相关反应非常灵敏。该方法施工成本低，实际施工起来方便快捷，工作效率高。瞬变电磁法是探测煤矿采空区位置的一个非常有效的措施，本文在首先分析瞬变电滋法的前提下，通过实例的方式，对瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用与效果进行了相对深入的研究与分析。关键词：采空区；地质勘查；瞬变电磁法中图分类号：P631.325文献标识码：A文章编号：11-5004（2020）15-0113-2
收稿日期：2020-08作者简介：刘攀飞，生于1989年，男，汉族，江西上饶人，本科，物探工程师，研究方向：瞬变电磁。作为引发地质灾害的重要因素之一，煤矿采空区会对煤矿的
安全造成非常严重的潜在性隐患，而且严重影响着本地的经济发
展以及社会稳定。基于此，开展采空区探测的相关工作也逐渐发
展成为了地质勘探中十分重要的一个任务。瞬变电磁法作为探测
采空区探测的最佳方式之一，有必要对其进行深入的研究与分析。
1 瞬变电磁法概述1.1 瞬变电磁勘探原理所谓瞬变电磁法，它也属于一种时间域电磁感应法，其向地
下发送一次脉冲场主要是通过不接地回线，或者是接地回线源来
逐步实现的，其有关感应以及接受等等环节是通过一次脉冲场间
歇期间发挥回线或者是电偶极的效用来完成的。这个二次场主要
是由于地下良导地质体受到电磁感应所引起的涡流减少的一种
非稳电磁场。通过观察到的二次场，对实际的衰减特征与处理之
处的各种相关数据进行深入与客观的分析，以此也可以有效的判
断出地下地质体的电性特征、赋存的位置以及形态等等。
瞬变电磁法在水资源勘探中的应用
瞬变电磁法在水资源勘探中的应用
近年来，由于人口的增加，全球对水资源的需求也在迅速增加。然而，随着地下水资源的日益枯竭，其开采难度也越来越大。因此，寻找新的水源就变得至关重要。瞬变电磁法（TEM）是一种现代地球物理勘探技术，可以有效地用于水资源的勘探和开采。
一、 瞬变电磁法的基本原理
瞬变电磁法是一种非常有效的地球物理勘探技术，其基本原理是从电磁场的响应中确定地下物体的电导率分布。
在TEM勘探中，我们通过在地下埋放一个发射线圈，使其向下传送一个瞬间的电磁脉冲。这个电磁脉冲在传播过程中会与地下的物质相互作用，并在回程时感应出地下物质的电磁响应，这就是TEM勘探的核心原理。
通过检测这个响应，我们就可以计算出地下物体的电导率分布。这种勘探方法的优点是非常明显的，它可以检测到深度很大的物体，并且在不同的材料中具有很好的分辨率。
二、 瞬变电磁法在水资源勘探中的应用
TEM技术在水资源勘探中的应用主要是在确定水层位置、厚度、延伸方向、渗透性、含水层补给区等方面。其适用性非常广泛，适用于各种地质环境下的勘探。
可以使用TEM技术为已知的水源进行检测。这种技术能够生成详尽的地图，以帮助寻找地下水源。当水源被探测到并精确计算后，将能够提高水源的开采效率。
三、 瞬变电磁法在水资源勘探中的优势
瞬变电磁法在水资源勘探中具有许多优势。首先，它是非侵入式的技术，不会破坏地下水层。这对于保护地下水源非常重要。 其次，TEM技术可以在数据收集期间实时检测水源，非常具有效率。毕竟，一旦已知的位置，就可以优化水源的开采和管理。
此外，TEM技术精度非常高，可以准确地确定地下水层的位置、厚度和延伸方向。这对于准确定位水源和提高开采效率非常有帮助。
四、 瞬变电磁法在水资源勘探中的限制
使用TEM技术也有一些限制。这种技术成本较高，需要专业技术人员进行操作。由于这种勘探技术需要人工介入，因此其数据收集和分析通常需要较长时间。
瞬变电磁法原理
瞬变电磁法原理
瞬变电磁法是一种地球物理勘探方法，它利用地球瞬变电磁场的变化来探测地下的电性结构。瞬变电磁法原理是基于法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程组的理论基础上发展起来的。在地球物理勘探中，瞬变电磁法具有较高的探测深度和分辨率，被广泛应用于矿产勘探、地下水资源调查、环境地质调查等领域。
瞬变电磁法原理的核心是通过地面上的发射线圈激发电磁信号，然后利用接收线圈测量地下介质对电磁信号的响应。在瞬变电磁法中，发射线圈产生的电磁信号会在地下的不同介质中发生反射、折射和散射，这些过程会导致接收线圈接收到不同的电磁信号。通过分析接收到的电磁信号，可以推断地下介质的电性特征，从而实现地下结构的探测。
瞬变电磁法原理的实现过程可以简单描述为，首先，发射线圈施加电流激发电磁信号，然后接收线圈测量地下介质对电磁信号的响应。接收到的信号经过放大、滤波等处理后，得到地下介质的电性特征信息。通过分析这些信息，可以绘制出地下电性结构的剖面图，从而为地质勘探工作提供重要的参考依据。
瞬变电磁法原理的关键在于对地下电磁响应的准确解释和分析。地下介质的电性特征会对电磁信号产生不同的响应，这种响应与地下介质的电导率、介电常数等物理性质有关。因此，通过对接收到的电磁信号进行反演处理，可以推断地下介质的电性结构，包括电导率、介电常数等参数。这些参数对地质勘探具有重要的意义，可以帮助勘探人员判断地下是否存在矿产、地下水资源的分布情况等。
总的来说，瞬变电磁法原理是基于地球物理学和电磁学的理论基础，通过对地下电磁响应的测量和分析，可以实现对地下电性结构的探测。瞬变电磁法在地质勘探、水资源调查、环境地质调查等领域具有重要的应用价值，可以为勘探工作提供重要的技术支持和科学依据。随着科学技术的不断发展，瞬变电磁法原理和技术将继续得到改进和完善，为地下结构的探测提供更加精准和可靠的技术手段。
瞬变电磁法原理及实际应用中的问题
Ｃｈｉｎａ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ 瞬变电磁法原理及实际应用中的问题 王晖宇于春友 ［摘要］介绍瞬变电磁法的基本原理、在某铜钼矿中的应用以及野外工作应该注意的问题。 ［关键词］瞬变电磁法、时间域、视电阻率，激发极化法 中图分类号：ＴＭ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ００９—９１４ｘ（２０１４）０５～Ｏ２５９—０ｌ 引言 瞬变电磁法（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｅｈｔｏｄ，简称ＴＥＭ）最初由前 苏联学者于上世纪３０年代提出，起初主要应用于航空物探领域；２０世纪８０年 代～９ｏ年代在中国开始得到推广应用，首先在金属矿勘探中获得较好的效果， 进而推广到工程勘查领域，并显示出了明显的优势。由于目前找矿发展趋势厂 一主要面向隐伏矿体的查找，而寻找隐伏的盲矿体正是瞬变电磁方法的优势， 所以瞬变电磁技术将会在以后的地质工作中得到越来越广泛的应用． １瞬变电磁法（ＴＥＭ）的基本原理 瞬变电磁法属于时间域电磁法，它是利用不地回线或接地线源向地下发送 一次脉冲电磁场，在一次电磁场向下传播的过程中遇到电性不均匀体时会产生 不均匀二次涡流场（即异常场），在一次脉冲磁场的间隙期间，涡流电流产生的 二次磁场不会随一次场消失而立即消失，即有一个随时间而逐渐消失的过程， 利用线圈或接地电极（我单位购进的ＣＵＧＴＥＭ一４型瞬变电磁仪主要是应用不 接地回线线圈 既测二次磁场，研究其与时间的变化关系，从而确定地下导体的 电性分布结构及空间形态。 表Ｉ 仪器名称 ＣＵＧＴＥＭ—－４ 装置形式 中心回线 供电电流 １００Ａ 数据采 回线边长 １２．５ｍ 叠加次数 １５ 集过程 供电脉宽 ｌ０ 信号衰减段倍率 ８０ 测量点距 ４０ｍ 数据输入 线号．ｃｔｑ 归一化电流选择方式 自动 ‘ 装置形式 中心回线 发送回线边长 １２．５ｍ 采集参数再确认 接受回线等效面积 １００ 点距 ４０ｍ 衰减段倍率 ８０ 数据处 时间道零点设置 自动 ５Ｏ０＿一５０００ 理过程 时间道分段 ３０００一ｌ００００ 数据预处理向导 ８Ｏ０ｏ—ｌ５５００ 时间道数 ５０ 计算方法 算术积分法 删除当前测点 衰减曲线滤波方法 ．综合滤波 计算ｐｔ视电阻率 半定量解释 显示Ｐｔ视电阻率断面图
瞬变电磁法应用条件
瞬变电磁法应用条件
瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，简称TEM）是一种地球物理勘探方法，利用电磁学原理来探测地下的电性和导电性结构。因其便捷、高效、精准的特点，被广泛应用于矿产勘探、地下水资源调查、环境地质调查等领域。下面我们将详细介绍瞬变电磁法的应用条件，包括地质背景、地下介质、设备要求等内容。
一、地质背景
瞬变电磁法通常适用于地表条件相对较好的地区，如平原、丘陵、山地等地貌，适用于研究区域的地质历史和地下介质结构。在进行勘探前，需要详细了解地质条件，包括地表覆盖情况、地下水情况、岩石性质等。只有充分了解地质背景，才能更好地设计勘探方案，提高勘探效果。
二、地下介质
瞬变电磁法适用于导电率较高的地下介质，如含水层、矿床、盐水层等。由于瞬变电磁法原理是通过观测地下电磁参数的变化来识别地下结构，因此对于介质的导电性要求较高。在适用条件下，瞬变电磁法可以很好地探测地下水资源、矿产矿床等目标。
三、设备要求
瞬变电磁法需要专门的仪器设备来进行测量。在实际应用中，需要考虑设备的稳定性、精度以及适用范围。目前市面上有多种瞬变电磁仪器，可以根据实际需求选用合适的设备。还需要配备一定数量的电极、接收线圈等配套设备，以确保勘探工作的顺利开展。
四、环境条件
瞬变电磁法对环境条件的要求较高，主要包括天气、地表情况等方面。在进行勘探时，需要考虑天气因素对野外工作的影响，避免在极端恶劣的天气条件下进行测量。地表覆盖情况也对瞬变电磁法的有效性产生影响，需要选择开阔的地区进行勘探，避免复杂地形对数据解释的影响。
五、专业人员
瞬变电磁法需要专业技术人员进行操作和数据解释。在进行勘探前，需要组建具备相关专业知识和实践经验的团队，从而保证勘探工作的顺利实施。在数据解释阶段，也需要专业人员进行综合分析，提出科学合理的建议和结论。
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。在水资源评价中，可以利用瞬变电磁法判断地下水位、地下水质和水层参数，并进行水资源管理和保护。 结论
瞬变电磁法的由来、现在与未来
瞬变电磁法的由来、现状与发展趋势
1 综述
近几十年来，我国科学技术快速进步，经济迅猛发展，各项基础建设稳步展开，对于各种矿产资源、能源、地下水资源等的需求快速增加。同时，各项建设中遇到了许多工程问题，如公路建设中的地下空洞、煤田开采中的陷落柱、隧道开挖中的突水问题等等。这些因素在一定程度上制约着我国经济的发展，利用地球物理技术对其进行探测和预报，有助于保证资源供给，减少经济损失，加快建设进度。瞬变电磁法 （Transient electromagnetic method，TEM） 是进行地球物理研究的重要手段之一，根据地壳中岩石或者矿体的导电性及介电性等电学性质的差异，研究电磁场的空间或时间分布规律，从而解决各种地质问题。它属于时间域电磁法，是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲电磁场，在一次电磁场的激励下，地下导体内部受感应产生涡旋电流：在一次脉冲磁场的间隙期间，涡流电流产生的二次磁场不会随一次场消失而立即消失，即有一个瞬变过程，利用线圈或接地电极观测二次磁场，研究其与时间的变化关系，从而确定地下导体的电性分布结构及空间形态。瞬变电磁法具有场源灵活、方法多样以及稳定高效等优点，已经发展成为探测油气、金属和非金属矿产的一种重要方法，并且在深部地质构造研究，工程勘察、油气、矿产、水、地热勘探等领域得到了广泛的应用。
2 瞬变电磁法的发展历史
将瞬变电磁信号用于地质勘探的设想，早在20世纪30年代就有人提出。最早的时域电磁法在西方称为Eltran法，它基于L.W.Blan在1933年获得的发明专利，该法利用电磁脉冲激发供电偶极形成电磁场，用电偶极测量电场。在前苏联，早在1937年，A.P.Kraev 就提出了瞬变电磁测深法。在20世纪50年代，前苏联基本建立了瞬变电磁法解释理论与野外施工的方法技术，20世纪60年代成功地发现了奥伦堡地轴上的大油田。前苏联在瞬变电磁法理论研究方面一直走在世界前列，在20世纪50~60年代成功地完成了瞬变电磁法的一维正反演。在20世纪70-80年代，前苏联地球物理工作者又在二三维正演方面做了大量工作。在20世纪80年代初，前苏联学者提出了电磁波拟地震波的偏移方法，吸取了偏移成像的广义概念，在电磁法中确定了正则偏移和解析偏移两种方法。在20世纪80年代末，KMaHeec等又从激发极化现象理论出发，研究了时间域瞬变电磁法的激电效应特征及影响，成功地解释了瞬变电磁法晚期段电磁响应的变号现象。同时由俄罗斯生产的大功率瞬变电磁仪器进入我国市场。