瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Method)以地壳中岩石和矿石的导电性差异为主要物理基础。将接地导线或不接地回线通以脉冲电流作为场源,激励探测目的物感生二次电流,在脉冲间隙测量二次场随时间变化的响应,从而了解地下介质的电性变化情况。
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。
目前国内外地-井TEM使用的仪器设备主要有加拿大Crone公司Digital PEM瞬变电磁系统和加拿大Geonics公司生产的PROTEM瞬变电磁系统,仪器型号为3D PULSE EM。国外的地-井TEM 三维数值模拟技术比较成熟,已有商业软件。
瞬变电磁法,也被称作时间域电磁方法(Time domain electromagnetic methods,简称TEM),是一种利用电磁原理进行地下探测的技术。其基本工作原理基于电磁感应定律。这种方法运用不接地或接地的线源,向地下发射一次脉冲磁场,随后在磁场间歇期间,通过线圈或接地电极来检测由这种激发产生的二次涡流场。
瞬变电磁法(TEM)仪器为原地矿部廊坊物化探研究所生产的WDC-2B型小功率瞬变电磁仪。野外数据采集使用WDC-2B型小功率瞬变电磁仪。在鲁春矿区布置了9条东西向的勘探线剖面,由北向南为PPPP0、PPPP12勘探线以及F线。
瞬变电磁法(TEM)属于时间域人工源电磁方法,是以大地中岩(矿)石的导电性和导磁性为物性前提,根据电磁感应原理观测、研究电磁场空间和时间分布规律。它采用不接地回线或间接接地长导线向地下发送双极性脉冲电流产生激发电磁场,利用线圈(探头)或接地电极观测二次涡流磁场或电场。
时深转换是瞬变电磁数据处理的一个步骤,从字面意思理解就是时间和深度的转换关系,就是将仪器各采样的时间转换成视电阻率图像中得视深度。
该断面实质上是时间断面,然而,若至少有一个钻井控制时,则可类似于地震勘探法,对比S(h)和Sτ(hτ)曲线,将时间断面转换为深度断面或地电断面。表示。视纵向电导曲线直观地给出断面中赋存良导地层情况。
瞬变电磁法是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场,用线圈或接地电极观测该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布,从而解决有关地质问题的时间域电磁法。 从方法机理讲,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,两者可借傅里叶变换相联系。
由于随着时间推移瞬变电磁场向地层深处传播,所以当出现新的导电层时,在纵向电导曲线上便出现数值增加。我们在下面所述的“视纵向电导”指的是,在断电后的某一时刻,电磁场的有效分布范围内地电断面能被具有一定深度的均匀导电平面等效代替时,后者的纵向电导。
1、地-井瞬变电磁法是近年来国内外发展较快、地质找矿效果较好的一种电法勘探方法,主要应用于金属矿勘查、构造填图、油气田、煤田、地下水、地热、冻土带、海洋地质等方面的研究。
2、井中TEM指接收线圈在钻井中观测瞬变响应的方法。在国外,尤其是在加拿大、澳大利亚、苏联等国家得到了较深入的研究和广泛应用。该方法在进行井旁或井底的导电矿层或矿体勘探中有其独特的优势。如图5-24所示为地井TEM的原理及用途示意图。
3、由于井下施工环境与地表不同,无法采用地表测量时的大线圈(边长大于50m)装置,只能采用边长小于3m的小线框,因此与地面瞬变电磁法相比具有数据采集工作量小,测量设备轻便,工作效率高。2)由于采用小线圈测量,点距更密(一般为2~10m),可降低体积效应,提高勘探的横向分辨率。
4、瞬变电磁法是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场,用线圈或接地电极观测该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布,从而解决有关地质问题的时间域电磁法。 从方法机理讲,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,两者可借傅里叶变换相联系。
5、实例中使用地面瞬变电磁法对特定矿场的采空积水进行了探测,同时意外地发现了对于构造效果的积极影响。在山西阳泉某煤矿采用地面瞬变电磁法对15105工作面进行探测,圈定了可能的积水采空区,为工作面的布置与生产提供了物探资料。
6、瞬变电磁法因其对低阻体的高度敏感性,近年来在煤矿井下水文勘查中崭露头角。这种方法有着广阔的发展前景,能有效探测岩溶洞穴、煤矿采空区、深部不规则水体等含水地质结构。
1、工作装置选择 瞬变电磁法工作装置的类型和特点已在前面进行了详细的介绍,实际工作中,工作装置的选择应根据勘探目的、施工条件和各种装置的特点等因素综合考虑决定。如果探测目标深度在数百米以内,要求达到较高的分辨率,围岩导电性较好(易产生集流效应)时,同点装置是首选对象。
2、二)野外工作布置和测量 测区和测网选择及测地工作与其他物探方法相同,这里不再赘述,只介绍与瞬变电磁法野外数据采集有关的几个技术问题。回线布置 供电回线要采用电阻小、绝缘性能好的导线,一般要求每千米电阻小于6Ω,以便在有限的电源电压下可输出足够大的电流。
3、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。
4、局限与解决方法 尽管瞬变电磁法效率高,但需配合直流电法等其他手段解决金属结构干扰问题。在地表低阻矿化带或陕西南部某些铅锌矿区石墨层较多时,需考虑地质结构选择合适的测量方法。测量过程中,需记录岩石特征、装置角度和高程,确保后续解释的准确性,并在开始工作前进行装置和供电电流的校准。
因TEM兼有剖面法和测深法两种性质,因此大多数情况下,既要对整个工区或剖面进行偏重于剖面法的资料解释,又要对一部分测点的TEM响应的时间特性作测深资料解释。(1)测深资料的解释 当需要划分岩层垂向分布或需要计算局部构造的深度时,一般要对TEM资料进行测深资料解释。
一)瞬变电磁法的资料解释 TEM资料解释,就是根据工区的地质、地球物理特征分析TEM响应的时间特性和 空间分布特征,确定地质构造的空间分布特点,例如,覆盖层厚度变化,垂向岩性分层和 岩层的横向变化情况,断裂破碎带和其他感兴趣的局部地质构造目标的位置、形态、产 状、规模、埋深等。
TEM法寻找富矿赋存空间的推测得到证实。因此使该矿床的矿量成倍增加。
杉木岭测区2线 结合地质资料,在杉木岭测区2线电阻率断面图(图6-23)中可以看出,电阻率剖面在小号点方向电阻率较高,约为4000~8000Ω·m,推测为灰岩的反应;剖面23号点附近电阻率也较高,约为4000~8000Ω·m,推测为灰岩等高电阻率岩层的反应。
一)基本原理 瞬变电磁法是以地壳中岩石和矿石的导电性差异为主要物质基础,通过以接地导线或不接地回线通以脉冲电流作为场源,以激励探测目的物感生二次电流,在脉冲间隙测量二次场随时间变化的响应,从而达到了解地下介质的电性变化情况的目的。