全波形发射电流激发下地面瞬变电磁法磁场特征

在过去四十年,大部分关于瞬变电磁法的三维建模和反演研究都聚焦于磁场时间导数,而对于磁场数据研究并不多见.如今,随着超导量子干涉仪(SQUID)技术日益成熟,基于磁场数据的瞬变电磁法探测案例逐渐增多.基于矢量有限单元法,采用频谱法和时步法分别实现了适用于瞬变电磁法磁场数据的三维正演.以低阻覆盖层下的良导体和均匀半空间中板状良导体模型为例,研究了全波形发射电流激发的瞬变电磁法磁场及其时间导数特征,并探讨了二者对深部良导体的探测能力.正演计算结果表明:由于受发射电流全波形效应影响,晚延时磁场随目标体电导率增大而先增强、后减弱,然而即使不考虑全波形效应,磁场时间导数也呈现上述规律;在高阻和低阻围岩情形中,磁场比其时间导数对深部良导体反映更加灵敏,并且晚延时磁场比其时间导数更不易受地磁场背景噪声干扰,说明磁场比其时间导数更适合于深部良导体探测.需要注意的是,发射电流全波形效应降低了瞬变电磁法对深部良导体的识别能力,建议在瞬变电磁法对块状或脉状金属硫化物矿床探测时,尽量采用低基频发射电流波形.

瞬变电磁法在地下水勘查中应用研究

瞬变电磁技术(Transient Electromagnetic Method,简称TEM)是近年发展较快并得到广泛应用的一种勘探方法。由于其观测的是二次场,可在近区观测,对低阻含水体反应灵敏,而且体积效应小、纵横向分辨率高,施工也很方便、快捷,所以效率很高。将该方法利用在贵州省兴义市清水河镇发大地下水勘查中,勘查效果极佳,所得成果接近真实,故提出将瞬变电磁法可以作为浅层水文地质勘探的重要手段。

钻孔瞬变电磁法接收线圈定向屏蔽物理模拟研究

钻孔瞬变电磁(BTEM)扫描探测方法可以利用巷道已有超前探查钻孔,通过旋转置于钻孔内收发线圈对孔壁外围隐蔽地质异常体进行扫描探测,因收发装置位于钻孔内,不仅避免了巷道内电气设备和金属物的电磁干扰,而且可以提高钻孔利用率,减少钻探工作量。然而,钻孔瞬变电磁法受全空间效应的影响,在扫描探测过程中,以收发线圈法线方向为探测方向接收异常体二次场信号的同时,还易受到其他方向信号的叠加干扰。若无法有效压制干扰信号,将直接影响对钻孔孔壁外围地质异常体的精确定位。利用屏蔽的方法,在接收线圈上安装屏蔽罩,尽可能保留线圈法线与屏蔽罩开口一致的探测方向的响应信号,而对其他方向的信号进行压制,从而实现钻孔孔壁径向一定范围内指向性探测。首先通过物理模拟实验探讨了不同匝数、尺寸的收发线圈对瞬变电磁场响应特征的影响,对适用于钻孔内的收发线圈参数进行组合优选。然后针对所要屏蔽的电磁波,选择不同种类的屏蔽材料,开展不同材料对不同方向电磁波的屏蔽效果实验。通过对比探测方向和其他方向的感应电动势,证实以泡沫镍制作的屏蔽罩能有效地压制非探测方向的干扰信号。通过实验分别对屏蔽罩的不同形状、磁导率等物性参数进行瞬变电磁场响应特征对比分析,并探讨屏蔽罩开口角度与定向屏蔽效果的关系,优化定向屏蔽罩参数,增强屏蔽效果。最后使用参数优化后的收发线圈和定向屏蔽装置进行钻孔瞬变电磁法径向断面扫描探测现场实验,采用基于混合分布的混沌量子粒子群和Levenberg-Marquarat及Occam组合算法的反演方法进行电阻率成像。研究表明:以泡沫镍为屏蔽材料,安装在接收线圈上的弧形屏蔽罩定向屏蔽效果较好,可以有效地压制钻孔瞬变电磁法扫描探测过程中非探测方向的信号干扰,且能较大程度的保留探测方向的异常响应信号,进而可以实现对钻孔孔壁外围隐蔽地质异常体的精确定位。

瞬变电磁法在铅锌矿坑道中的应用

该文主要以陕西凤县某铅锌矿勘查为基础,采用瞬变电磁法(TEM)进行勘探,并结合工作区内地质背景,在方法试验的基础之上,寻找地质目标体,取得了较好的找矿效果,为钻探工程提供物探依据。

采场底板突水模型的电性源瞬变电磁场正演

采场底板突水具有隐蔽性和突发性,严重威胁矿井安全生产。为有效预报突水灾害,需及时掌握含水裂隙的发育趋势。通过设置底板下不同空间参数的低阻异常体来构建突水模型,以模拟含水裂隙的分布、发育和导升趋势。正演计算了各异常体引起的电性源瞬变场中磁场垂直分量Hz的响应,根据Hz平面等值线的分布特征,分析了等值线畸变区域及畸变程度与异常体空间分布的关系,能较好地模拟含水裂隙的发育趋势。

矿井瞬变电磁法小线圈装置的电磁场响应特征研究

研究小尺寸且方便在井下安装的瞬变电磁法探测装置,可为掘进巷道随掘随探和预报水害提供新思路。基于全空间瞬变电磁理论,采用三维时域有限元法进行数值模拟,探讨了小线圈激励获得的二次场响应特征和磁芯线圈接收的瞬变电磁响应特征。构建巷道掘进工作面前方含水断层地质-地球物理模型,研究了小线圈装置对含水断层的瞬变电磁响应特征,对比分析小线圈与常规线圈超前探测的效果差异。研究表明:小回线源激励产生的感应电动势衰减规律与常规发射线框对应的感应电动势随时间变化规律相同,磁芯线圈能有效地提高感应信号强度;小线圈装置与常规线圈装置探测应用效果良好,可以有效解释低阻区分布范围,探测结果与巷道掘进验证结果吻合。结合井下现场试验,验证了小线圈装置应用于矿井瞬变电磁法超前探测的适用性和有效性。

瞬变电磁法中磁场的特性及测量方法

本文分析研究了瞬变电磁法中垂直磁场的基本物理特性 ;给出了基于垂直磁场的全区视电阻率定义 ;

瞬变电磁横磁场响应特征与探测能力分析

瞬变电磁法是重建地下电阻率等电性结构的重要方法.传统磁性源和电性源瞬变电磁法主要观测横电极化场,横电极化场仅对良导目标敏感,对高阻目标的分辨能力有限.横磁极化场对高阻目标具有较强的分辨能力,但未得到有效利用.双线源瞬变电磁法可以增强观测电场中横磁极化场的占比,但对该方法的响应特征和分辨能力缺乏系统性的研究.为此,本文以双线源为例开展瞬变电磁横磁场响应特征与分辨能力分析.双线源瞬变电磁水平电场的响应强度要小于传统接地导线源,在发射源的中垂线上,层状大地模型的响应为零,观测的水平电场响应只能由地下的三维目标体产生.分别提取双线源和传统接地导线源激发电磁场中的横磁场和横电场,双线源瞬变电磁场中的横磁场占比要大于传统接地导线源,特别是在中晚期,横磁场远大于横电场,横磁场占比得到明显增强.通过均方根差和三维数值模拟的计算,双线源瞬变电磁水平电场显示出相较于传统接地导线源更强的高阻目标分辨能力,特别是在赤道向,水平电场对高阻目标分辨能力的增强效果更加明显.

ATTEM系统中电流关断期间瞬变电磁场响应求解的研究

在瞬变电磁法中,由于发射电流关断时间不为零、接收线圈的谐振频率有限,早期瞬变电磁信号发生畸变,只能舍弃,因此存在着探测盲区.针对这一问题,研究了瞬变电磁方法中发射电流关断期间总磁场的形成过程,论证了一次场、二次场和总瞬变场的关系,分析了接收线圈的频率特性和关断时间对瞬变电磁场的影响,提出从总磁场中剔除一次磁场影响的方法,从而获得电流关断期间和电流关断后的早期瞬变电磁场.采用吉林大学自主研制的瞬变电磁测量系统(ATTEM)在长春市伊通河活断层进行勘探,进一步验证了算法的有效性,缩短了瞬变电磁法的勘探盲区,实现了近地表4 m以下的勘探,可以清晰地分辨近地表的低阻异常,提高了浅层探测精度和分辨率.

瞬变电磁法(TEM)在多年冻土区的应用研究

多年冻土的上下限是在多年冻土区从事冻土研究、工程设计施工、气候水文生态模式等方面非常重要的参数,它可以通过破坏环境的有损方法(坑探和钻孔)或无损的物探方法来获取.结合少量的坑探和钻孔资料,应用瞬变电磁法(TEM)对青海省兴海县温泉地区多年冻土进行探测.基本查清了本地区多年冻土分布特征、上下限深度和多年冻土层的厚度,获取了冻土与环境因子的本底数据资料.此次探测结果表明,在多年冻土区应用TEM无论在理论上还是实践上都是可行的,具有适应范围广、施工方便、工作效率高的特点,证明了该方法和技术在多年冻土区有着广泛的应用和发展前景.

瞬变电磁场的波场变换算法

瞬变电磁场的波场变换拟地震解释是目前电磁勘探领域中一项很有前景的解释方法，而实现瞬变电磁场的波场变换又是其中的关键。本文基于物理场所满足的基本方程，推导出了适于多种场源激发方式及观测分量的波场变换公式及其数值离散形式。由于波场变换问题为不适定问题，故我们采用奇异值分解算法实现了瞬变电磁场的波场变换，并针对影响波场变换的诸因素（阻尼系数α的选取，时窗宽度、误差）进行了系统研究和计算，证明了我们研究的算法稳定、快速、精度高。

航空瞬变电磁法系统VTEM^(plus)的应用效果

航空瞬变电磁法测量系统VTEM^(plus)具有信噪比高、分辨能力强、探测深度大等技术优点,介绍了该系统的构成、主要技术参数、采集的数据类型和数据处理方法及所形成的图件资料,对资料解释方法也作了简要阐述。在新疆哈密黄土坡块状硫化物型矿区及内蒙古翁牛特旗小营子铅锌矿区,对该系统进行的测量试验,结果说明该方法应用在多金属勘查中效果良好。

TEM中心回线法瞬变磁场求取和全区视电阻率计算

依据TEM法中心回线装置瞬变电磁场的衰减规律,给出了由实测的dB/dt求取瞬变磁场B的简单方法。详细推导了发射电流为斜阶跃波条件下由B迭代反演全区视电阻率的方法。为提高计算精度和速度,对计算过程中的积分、求导推导了解析表达式和采用标准数据库的方法计算含有概率积分的函数。对实测资料进行了计算,通过算例进行了验证和分析。

电偶源瞬变电磁测深研究(二)——瞬变电磁场的求解方法

主要指出了瞬变电磁场求解的几种方法，重点阐述频率域的方法，也就是利用已有的频率域的解，通过傅里叶变换或拉普拉斯变换的逆变换求得时间域的瞬态解。

瞬变电磁三维拟合建模方法在芨岭地区地质体三维形态分析中的应用

构造变异部位是热液型铀矿定位的有利空间,解决构造变异部位复杂三维形态分析问题对热液型铀矿定位具有重要意义。为探究瞬变电磁三维拟合技术在解决构造变异部位复杂三维形态分析中的效果,文章以甘肃龙首山芨岭地区为例,从定源回线装置测量、三分量数据处理、地质体三维形态分析等角度对瞬变电磁三维建模方法进行了应用,并与前人中心回线瞬变电磁测量视电阻率结果进行了对比,结果认为:引入三分量测量提升了数据量,为地质体复杂三维形态分析提供了必要的网格数据;瞬变电磁三维拟合建模结果的横向、纵向分辨率均优于前人测量视电阻率结果。甘肃龙首山芨岭地区瞬变电磁三维拟合应用表明:该技术对解决复杂构造变异部位三维形态分析问题,尤其是局部的形态、展布、埋深等具有较好效果,可较好的应用于热液型铀矿床浅部构造变异部位探测、断裂带及褶皱形态分析工作中。

小框瞬变电磁法(TEM)的勘探深度

TEM实际工作往往遵循极限探深的理论 ,采用要探多深就用多大回线边框的做法 ,限制了TEM应用的发展。本文先通过几个实例说明小框TEM可以实现较大的勘查深度 ,然后着重从理论上论证之 ,并探讨了影响极限探深的有关问题。文章最后介绍了小框TEM工作方法技术 ,供勘查者参考。

瞬变电磁场的奇点展开法

在分析电磁系统自然谐振现象的基础上，简述了瞬变电磁场奇点展开法的物理基础、基本理论、极点提取方法，并考查了奇点展开法在地球物理中的应用可能性。

用线性数字滤波法计算大回线源在地下形成的瞬变电磁场

本文讨论了地面大回线源在地下形成瞬变电磁场的正演计算方法。其正演计算是将频率域中相同模型、相同装置条件下的谐变场结果转换到时间域来。计算方法上采用了安德森等人提出的线性数字滤波法。计算过程中采用了三次样条函数插值法，提高了计算速度。通过均匀半无限空间解析解与数值解的计算结果比较表明，两者吻合很好，说明计算方法是可信的。

水平层状介质孔中张量瞬变电磁响应的解析分析

在感应测井和瞬变电磁场理论基础上,采用并矢格林函数计算三维感应测井中的9个谐变场分量,应用余弦变换数值滤波法将磁张量转换到时间域,得到孔中时间域张量电磁场理论公式,提出了孔中时间域电磁张量测量方法.建立了竖井井旁层状介质模型和钻遇地层模型,从理论上获得了井中不同深度处的时间域电磁张量响应,初步验证了该方法在井旁远探和随钻前探中的可行性.研究结果表明:孔中测点所处深度越深需要的采样时间窗口越宽;与z相关的感应电位分量对目标层的识别能力更高,可以作为井旁远探的首选参数;xx分量和zz分量异常响应较为明显,可分别作为随钻前探的首选分量和辅助分量.多测道曲线和截距剖面能明显反映出目标层界面特征,可以为资料处理与解释提供帮助.此外,zz分量可识别出高阻目标层,显示出了方法的另一优势.研究成果可为电磁张量测井技术与装备研发提供理论参考.

瞬变电磁法(TEM)和激发极化法在金矿勘探中的应用

本文简述了脉冲瞬变电磁法(TEM)和激发极化法在贵州×××金矿勘探中的综合应用。介绍了TEM瞬变电磁法、激发极化法原理、工作仪器及工作中所采用参数及资料整理中所有分析解释软件,选择了黄泥堡金矿10线TEM剖面、激电剖面作为实例进行异常解释推断并结合电测深及钻孔资料对异常进行了验证。