第六讲TerraTEM瞬变电磁仪
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。
矿井瞬变电磁方法培训
二.矿井瞬变电磁仪器
4. 仪器操作
二.矿井瞬变电磁仪器
4. 仪器操作
首先按下“开”键，打开仪器电源，仪器将自动进入瞬变 电磁采集主界面
二.矿井瞬变电磁仪器
4. 仪器操作
“文件”下拉菜单中选择“新建”或者点击工具栏中的“ 新建”快捷按钮，软件会自动弹出新建工区命名窗口
二.矿井瞬变电磁仪器
4. 仪器操作
2）小回线装置形式数据采集结果的好坏取决于其与地质体的耦合情况 ，对于巷道中的大型掘进机械而言，类似于较大的低阻体，直接影响着超前 探测结果的可靠性，当掘进机械离开线圈一定距离时，由于中间不存在涡旋 电流扩散的导电介质，线圈接收到的响应非常弱，因而其干扰是可避免的， 实际中掘进机械与线圈的距离应大于6m。
二.矿井瞬变电磁仪器
1.现有仪器
EMRS瞬变仪器
二.矿井瞬变电磁仪器
1.现有仪器
IGGETEM-30A瞬变仪器
二.矿井瞬变电磁仪器
1.现有仪器
MSD-1瞬变仪器
二.矿井瞬变电磁仪器
2.YCS2000型仪器
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
9
部件 主机 接收探头 装置
配件
软件及说明书 等
名称 YCS2000-Z矿用瞬变电磁探测仪主机
这是由于任意时刻采样的信号都含有所有频率成分的信
息，只是不同时刻的信号含频率成份的百分比不同而已。
一.矿井瞬变电磁方法理论
1.基本原理
发射基频或时基下降沿 零时 采样时间起点
一.矿井瞬变电磁方法理论
1.基本理
-Z
Tx
t>0
t=t1
X
t=t2
t=t3
Z
瞬变电磁场的烟圈效应
瞬变电磁法在工程环境探测中的应用
三、瞬变电磁法的野外工作方法
(6)固定发射移动接收装臵（大回线外组合、大回线内组合）：该
装臵由一个固定的大线框和一个可移动的多绕层小线框组成，大线框为
在晚期阶段，高频成分被导电介质吸收，低频成分占
主导地位，在这一阶段，局部地质体中的涡流，实际上全 部消失，而各层产生的涡流磁场之间的连续相互作用使场 平均化，这时瞬变场的大小主要依赖于地电断面总的纵向 电导。
二 、瞬变电磁法基本理论
二 、瞬变电磁法基本理论
在导电率为σ、导磁率为μ的均匀各向同性大地表面铺
下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布，从而来解决有
关地质问题的时间域电磁法。按其工作空间可分为：航空瞬 变电磁法、海洋瞬变电磁法、地面瞬变电磁法、矿井瞬变电 磁法。
一、概述
该方法最早由加拿大物理学家Wait于1951年提出，并于
1953年获取专利权。1960年，原苏联研制出第一台共圈式瞬变 电磁装臵（MPPO—型）；1962年，Mclaughlin和Dolan研制
三、瞬变电磁法的野外工作方法
(5)双线框装臵：双线框装臵是由两个大小相同，平行而相
邻的线框并联构成。该装臵如图e所示，双线框即做发射线框， 又做接收线框，工作方式类似于单线框装臵;发射和接收线框
分别由两个大小相同而又独立的双线框组成，工作方式类似
于共线框装臵。双线框装臵抗干扰能力强，但施工不方便， 使用时受到限制。ຫໍສະໝຸດ 三、瞬变电磁法的野外工作方法
（4）分离回线装臵：发射线框与接收线框保持一定距离分别布臵的测 量系统称分离式线框装臵。该装臵有两种形式，一种是发射和接收线框 尺寸大小完全相同，另一种是接收线框为偶极接收器（图d）。该装臵是 将发射回线和接收回线分开，相隔一段距离，由于该装臵在实际中应用 效果不是很理想，因此，在常用的装臵中一般不用该装臵。
瞬变电磁法原理
瞬变电磁法原理瞬变电磁法（Transient Electromagnetic method，简称TEM）是一种地球物理勘探方法，利用瞬变电磁场在地下介质中传播的特性，来获取地下介质的电性信息。
瞬变电磁法原理的核心在于利用瞬变电磁场的感应效应，通过对地下介质中的电导率进行探测，从而揭示地下构造和岩矿成矿体的信息。
瞬变电磁法的原理可以简单概括为，在地面上设置一个发射线圈，通过传输电流产生瞬变电磁场，这个瞬变电磁场会穿透地下介质并感应出地下介质中的电磁响应。
接收线圈则用来接收地下介质中的电磁响应，通过分析接收信号的变化，可以推断地下介质的电导率分布情况，从而得到地下介质的电性信息。
瞬变电磁法原理的核心在于瞬变电磁场的感应效应。
当发射线圈传输电流时，会在地下产生一个瞬变电磁场，这个瞬变电磁场会穿透地下介质，并感应出地下介质中的电磁响应。
地下介质中的电磁响应受到地下介质电导率的影响，不同的地下介质具有不同的电导率，因此它们会对瞬变电磁场产生不同的响应。
通过接收线圈接收地下介质中的电磁响应，并分析接收信号的变化，就可以推断地下介质的电导率分布情况。
瞬变电磁法原理的关键在于对接收信号的分析。
接收线圈接收地下介质中的电磁响应，这个响应信号包含了地下介质电导率的信息。
通过对接收信号的分析，可以得到地下介质的电导率分布情况，从而揭示地下介质的电性信息。
瞬变电磁法通过对地下介质的电性信息进行探测，可以帮助地质勘探人员了解地下构造和岩矿成矿体的情况，为资源勘探和地质灾害预测提供重要的科学依据。
总之，瞬变电磁法原理是利用瞬变电磁场的感应效应，通过对地下介质的电性信息进行探测，来揭示地下构造和岩矿成矿体的信息。
通过对发射线圈传输的瞬变电磁场和接收线圈接收的电磁响应进行分析，可以得到地下介质的电导率分布情况，从而揭示地下介质的电性信息。
瞬变电磁法在资源勘探和地质灾害预测中具有重要的应用价值，是一种非常有效的地球物理勘探方法。
瞬变电磁测深法
图10.4.2 矩形框磁力线
图10.4.4 穿过Tx中心的横断面内电流密度等值线 Tx=800×400m
图10.4.3中示出了不同时刻穿过发射回线中心的横断面上地下感应电流密 度等值线。
从图中可以看到．等效 电流环很象从发射回线“吹” 出来的一系列“烟圈”因此， 人们将地下涡旋电流向下、 向外扩散的过程形象地称为 “烟圈效应”。
4. 测区、测网的选择
测区范围应根据工作任务和测区的地质及地球物理工作程度合理确定， 应主要考虑以下因素： 1）探测目标的大小、埋深及与围岩的电性差，为了保证所得异常的完整 性，周围要有一定范围的正常背景场，以便分析对比。 2）测区范围应尽可能包括已知区。 3）大定源回线装置不同发送回线的测区范围相衔接时，必须有一定的重 叠面积。
2）中心回线装置发送回线边长按该区测深工作所需要的探测深度、覆盖层平均 电阻率、干扰电平及发送电流合理选定，也可以参照
H
0.55
L2 I1
1
5
3）大定回线源装置发送线框依据探测深度，在100m×200m至300m×600m范围内 选用，长边应平行地质体走向铺设，供电电流一般为10~30A。在发送框内、外用轻
• TEM
• 优点：
• 观测纯二次场，消除了频率域中装置耦合噪声；
其噪声源主要来自外界。
•
对导电围岩覆盖层分辨率高。对大地：
3 2
• 对薄导电层： S 3
• 在高阻围岩条件下，地形引起的假异常小；
• 重叠回线提高了对地质体的横向分辨率。
• 缺点：
• 不能完整地记录曲线；
• 曲线首支畸变 1
• 1）曲线特点： • 电测深曲线：曲线首支水平，曲线尾支45°直线上升。 • 大地电磁测深：曲线首支震荡趋向于，曲线尾支63°直线上升。 • CSAMT：曲线首支震荡趋向于，曲线尾支45°直线上升。 • 瞬变电磁测深法：曲线首支于，曲线尾支63°直线上升。
瞬变电磁法讲义(原理)
二、ATTEM系统设计思路
I（发射电流）
I0
VETEM
常规仪器记录时间范围
T0 T1
TV T2 ATTEM
T （时间）
解决问题：
1 近地表模糊区的 探测
2 祢补VETEM和常
规电磁法仪器的空白 区
3 降低发射机下降沿 设计难度
D
ATTEM
模糊 区
T1
TV=5微妙
地面
VETEM的探测范围
ATTEM 采样试验
实施方案:同步措施
研究方案
发射机
收发装置固定 接收机
光纤同步电缆（消除导线同步噪声）
谢谢大家！！！
知识回顾 Knowledge Review
米 大地电磁（MT） ：>1000米
上述方法有探测盲区（Gap），这个 盲区又是地下人文活动最频繁的区 域。
如何解决 2 - 20 米 范围的问题？
GPR
地表
探测盲区（Gap）
TEM/FEM
TEM理论模型的缺陷
瞬变电磁法的基本原理
理想模型难以物理 实现的原因：
发射电流不能用零 时间关断！
I（发射电流）
10人，每人每年1万 用于资料的检索、查阅和收集 用于日常数据处理、打印、绘图等耗材,每年2万 国内学术交流及调研,每年平均3人次,每人次1万
野外试验将在3年内随时进行,试验总天数共约80天,租车2辆,每辆车 每天300元,共4万;试验人员及民工10人,每人每天100元,共8万;野外 耗材、充电瓶、发电机、赔青及其它费3万。
受训练的1 人 各种地表
解释 水平
屏幕可 监视部 分
没有 开发
剖面/时 间,等值 线/时间 ID反演
神经网 络反 演
瞬变电磁法
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。
瞬变电磁法
中线回线全域电阻率
啊
在晚期感应电动势ε(t)∝t-2/5，在双对数坐标 上的响应曲线呈68.2°下降直线。电阻率越 大，早、中期的时间短，且幅度大，电阻率 越小，早、中期的时间长。图2.2.1给出中心 回线下回线半径100m的两层大地的电动势时 间特性曲线。
4、高阻围岩中水平导电板的瞬变电磁
第2章 瞬变电磁法的反演方法
1、基于烟圈理论的最简化反演 根据M.N.Nabighian的推导，蒋邦远提出了 一种简单的、快速近似反演方法。 该方法的基本原理如下；均匀半空间地表 线圈激发的阶跃瞬变响应可，则上式中之速度v 为时间t所对应地层之速度。
否则， ; 早期瞬变电磁场用的较 少。
晚期视电阻率
/ r ; u 0 m r0 0 3 / 2 BZ (t ) m0 0 3 / 2 E (t ) ( ) ; ( ) 40t t t 20t t
特点： 1、晚期场与成反比，在导电性差的 大地上，磁 场经早期衰减，已衰减 殆尽的缘故。 2、晚期场与位置无关， 表明晚期场等效烟圈电 流 已扩散到无限远、无限 深处了。 3、晚期磁场随时间迅速 衰减。
他指出，任一时刻的 涡电流产生的磁场可等 效为一个水平环状的线 电流产生的磁场。 地下涡电流向下、 向外扩散的现象---“烟圈 效应”。
“烟圈”的半径和深度 为： r 8c 2 t /( 0 ) a 2 ; d 4 t / 0 d 2 c 2 2 0.546479 ; v t t 0 8 早期瞬变电磁场由浅部 涡流产生 反映浅部电性； 晚期瞬变电磁场由深部 涡流产生 反映深部电性； 观测研究瞬变电磁场随 时间的变化规律，可探 测 大地电性的垂向变化 瞬变电磁测深的原理。 观测研究同一时间瞬变 电磁场沿剖面的变化规 率 可探测大地电性沿剖面 变化 瞬变电磁探测 地下电阻率不均匀体的 原理。