瞬變電磁法是探測(cè)介質(zhì)電阻率的一種方�,以不接地回線源通或接地電偶源以脈沖電流激�(lì)大地�,觀�(cè)地下感生的二次電流場(chǎng)的一種探�(cè)方法。它可以在一次脈沖電流間斷時(shí)�50%占空�)測(cè)量它的一系列二次感生電流隨時(shí)間變化的�,也可以在電流方波反向時(shí)�100%占空比)�(cè)量它的一系列二次感生電流隨時(shí)間變化值。由于二次場(chǎng)從產(chǎn)生到�(jié)束的�(shí)間短暫的,又是不斷地衰變的,這就是“瞬變”一詞的由來�
1. 同樣的探�(cè)深度,瞬變電磁法�(yuǎn)比CSAMT法要使用的時(shí)間更�,速度更快�
TEM法的探測(cè)深度由下式表示:
h�28√p*t
由上式可以得出如下條件的探測(cè)深度� ρ=100Ω·m;t=0.001ms�100ms;h=8.8�2800m。此�(shí),我們僅僅用�400ms的時(shí)��
如果使用CSAMT法,即使像我們經(jīng)常使用二�(jìn)制不加密頻點(diǎn)和每�(gè)頻點(diǎn)只觀�(cè)一�,要探測(cè)這么大的深度,最少也得用上20分鐘�
?�? 探測(cè)深度跨度大:使用NanoTEM最淺可以探�(cè)幾十厘米;采用普通TEM,可以探�(cè)5000米以��
�. 信息量大:目前采用對(duì)�(shù)窗口,這�(gè)問題還不明顯。如果采用算�(shù)等間隔窗口獲得觀�(cè)�(shù)�(jù),使用GDP-32II的NanoTEM功能,用1.6μS取樣,用 32Hz工作,我們可以得�1781�(gè)�(shù)�(jù)。使用GDP-32II的TEM功能,用30.52μS窗口寬度取樣,用4Hz工作,我們最多可以得�4096�(gè)�(shù)�(jù)�
4. 采用算術(shù)等間隔窗口觀�(cè)的數(shù)�(jù),事后處理能力強(qiáng)。可以通過剔除、濾波方法提高信噪比,特別是可以采用�(dāng)前認(rèn)為濾波效果的小波濾波技�(shù)�
�. �(duì)低阻地質(zhì)體有更佳的探�(cè)效果,特別對(duì)磁鐵礦類礦體的探�(cè)效果更佳�
瞬變電磁法,又稱為時(shí)間域電磁�(TEM).其通過不接地回線或接地�(zhǎng)�(dǎo)線供以雙極性脈沖電�,當(dāng)回線中的�(wěn)定電流突然切斷后,根�(jù)電磁感應(yīng)理論,發(fā)射回線中電流突然變化必將在其周圍�(chǎn)生磁�(chǎng).該磁場(chǎng)稱為一次磁�(chǎng)(�1A).一次磁�(chǎng)在周圍傳播過程中,如遇地下良�(dǎo)電的地質(zhì)�,將在其�(nèi)部激�(fā)�(chǎn)生感�(yīng)電流,又稱渦流或二次電流.由于導(dǎo)電地�(zhì)體是非線性的,所以脈沖電流從峰值躍變到�,一次磁�(chǎng)立即消失,而渦流并不立即消�,有一�(gè)瞬變過程,這�(gè)過程的快慢與�(dǎo)體的電性參�(shù)(體積�(guī)模和埋深以及�(fā)射電流的形態(tài)和頻�)有關(guān) � .地�(zhì)體導(dǎo)電性愈好,渦流的熱耗損愈小,瞬變過程愈�(zhǎng).這種渦流瞬變過程,在空間形成相應(yīng)的瞬變磁�(chǎng),又稱為二次磁場(chǎng).通過接收線圈�(cè)量二次場(chǎng)空間分布形態(tài),就可發(fā)�(xiàn)地下異常地質(zhì)體的存在,并確定異常體的電性結(jié)�(gòu)和空間分布形�(tài)�
美國(guó)科學(xué)家L.W.Blau�1933年提出利用電流脈沖激�(fā)供電偶極形成�(shí)域電磁場(chǎng).直�20世紀(jì)50�60年代,前蘇聯(lián)科學(xué)家成功地完成了瞬變電磁法的一維正、反�,建立了瞬變電磁法的解釋理論和野外工作方法之�,瞬變電磁法才開始�(jìn)入實(shí)用階�,主要是將長(zhǎng)偏移法在�?zé)嵴{(diào)查和地殼�(jié)�(gòu)的調(diào)查中使用�
6O年代以后,當(dāng)意識(shí)到時(shí)間域電磁�(cè)深法可以利用�(yuǎn)�(yuǎn)小于期望探測(cè)深度的收�(fā)距時(shí),該方法有了一�(gè)快速發(fā)展.隨之,短偏移、晚�、近區(qū)等技�(shù)研究迅速發(fā)展起來.直到20世紀(jì)70 80年代,短偏移法在美國(guó)等西方國(guó)家仍處于研究和試�(yàn)階段,未被廣泛運(yùn)用.隨后一些專家對(duì)瞬變電磁法的一維正反演及方法技�(shù)�(jìn)行了大量研究 .與常規(guī)電法比較,目前瞬變電磁法具有如下的優(yōu)�(shì):①常規(guī)電法易受淺層低阻屏蔽,瞬變電磁法探測(cè)深度�,能輕易穿透厚大的低阻覆蓋�;②理論上瞬變電磁法比直流電法分辨率�1�3次方;③瞬變電磁法采用密集采樣方�(等算�(shù)),采樣數(shù)�(jù)為千�(gè)至數(shù)百萬(wàn)�(gè)深度�(shù)�(jù),大大提高了�(duì)勘查目的物空間位置及形態(tài)的控制能力.
我國(guó)于上世紀(jì)70年代初開始研究TEM.長(zhǎng)春地�(zhì)�(xué)�、中南工�(yè)大學(xué)、西安地�(zhì)�(xué)�、中�(guó)有色金屬工業(yè)總公司礦�(chǎn)地質(zhì)研究院和西安物化探研究院等單位先后研制了電磁系統(tǒng),并�(jìn)行了理論和方法技�(shù)研究,主要采用近區(qū)方式的中心回線法和重疊回線法�(jìn)行工�,取得了一批有�(jià)值的研究成果[1o-15]及大量成功的�(shí)際應(yīng)用實(shí)例E5~7].近幾年,瞬變電磁法的理論與�(yīng)用研究越來越活躍,已滲透至工程勘察�(lǐng)域.目前,在瞬變電磁的解釋技�(shù)方面,國(guó)�(nèi)外水平接近.一維反演和二維電阻率成像是目前較成�、實(shí)用的方法,也仍是瞬變電磁資料的主要常用解釋手段.二維或三維瞬變電磁反演解釋技�(shù)處于探索研究的階�,離真正的實(shí)用階段有相當(dāng)大的距離�
(1)根據(jù)目的不同,選擇合適的瞬變電磁方法.根�(jù)瞬變電磁研究的對(duì)象和理論�(cè)重點(diǎn)的不同可分為2類:類依�(jù)“煙圈”擴(kuò)散理�,主要研究地殼結(jié)�(gòu)、斷層深部形�(tài),并用于找水等工�,�(jìn)一步又可分為大地電磁法、音頻大地電磁法、可控源音頻大地電磁�(cè)深法;第二類依據(jù)瞬變電磁感應(yīng)原理,主要研究局部導(dǎo)電體,并主要用于礦床勘查中,也就是通常所說的�(shí)間域電磁法.根據(jù)研究�(duì)象的不同,有針對(duì)性地選擇方法,從而達(dá)到地�(zhì)目的�
(2)瞬變電磁法適用于含良�(dǎo)體的�、銅、鎳、鉛、鋅礦床.瞬變電磁法所�(fā)�(xiàn)的礦床中幾乎無一例外地具有較高的硫化物含量.前人的成功實(shí)例中以鎳礦和�、鉛、鋅礦為主.
(3)根據(jù)工作區(qū)的面積及勘查工作階段,選用合適的載體系統(tǒng).目�,瞬變電磁法根據(jù)使用的系�(tǒng)載體的不同,可分為航空瞬變電磁系�(tǒng)、半航空瞬變電磁系統(tǒng)、地面瞬變電磁系�(tǒng)和井下瞬變電磁系�(tǒng)4�,并各有其優(yōu)�(diǎn).根�(jù)工作的不同階段合理選擇系�(tǒng)載體�(duì)取得好的找礦效果尤為重要.如在預(yù)查階�,一般需要利用大面積的地球物理工作來尋找可能的普查靶區(qū),這時(shí)選擇航空瞬變電磁系統(tǒng),能以低成本快速完成靶區(qū)的篩選.在選擇航空瞬變電磁系�(tǒng)后,還可�(jìn)一步根�(jù)普查面積和海拔因素來選擇固定翼航空瞬變電磁系�(tǒng)或直升機(jī)航空瞬變電磁系統(tǒng)�
在普查和詳查工作階段,在地勢(shì)平坦的地帶,可直接實(shí)施地面瞬變電磁剖面工�;而在�(cè)量條件較為復(fù)雜的地區(qū),如地勢(shì)起伏的山區(qū)�,為提高效率,并獲得較航空瞬變電磁系�(tǒng)更高的信噪比和更好的空間分辨�,應(yīng)選擇半航空瞬變電磁系�(tǒng);在地質(zhì)�(fù)雜地�,礦體變化較�,如在第1II勘探類型金屬礦床勘查工作中,為防止漏礦并尋找深部礦體,使用地井瞬變電磁法,可有效地探�(cè)直徑200 300 121范圍�(nèi)的良�(dǎo)體.另外,在地面瞬變電磁�(cè)量中,根�(jù)探測(cè)深度的不同,合理選取線框�?�?/FONT>
(4)選擇合適的儀器.以地面瞬變電磁系�(tǒng)為例,目�,國(guó)�(nèi)外商品化的儀器大約有十幾種,如國(guó)外的澳大利亞SIROTEM—III�,加拿大Diginal PEM系統(tǒng)、EM系列,多倫多大學(xué)ETM系統(tǒng),鳳凰公司V8多功能電法儀等及美國(guó)GDP一32多功能電法儀;國(guó)�(nèi)有IG—GETEM一20�,長(zhǎng)沙SD一50�,吉林大�(xué)ATEM—II�,重慶WTEM�,中�(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)CUGTEM一4�、CUGTEM—GK1型,西安物化探研究所EMRS一2型以及北京地�(zhì)礦產(chǎn)研究所TEMS一3瞬變電磁儀等.呂國(guó)印E4]指出,與�(guó)外同類產(chǎn)品相�,國(guó)�(chǎn)儀器存在如下的主要缺陷:①至今未研制出適用于復(fù)雜環(huán)境條件下的高精度石英鐘同步系�(tǒng),大多數(shù)儀器的同步方式為電�,只能用重疊回線工作裝置,在大多�(shù)地質(zhì)�(huán)境條件下,重疊回線裝置的固有過渡過程較長(zhǎng),使得獲取的電性斷面顯示較低的電阻�,尤其是深部,計(jì)算的電阻率比�(shí)際情況低幾十�,甚至幾百�;②缺少配套的、性能�(wěn)�、頻率特性滿足TEM方法要求的感�(yīng)探頭;③�(wěn)定性差 .因此在勘查深度大、成礦類型較為復(fù)雜時(shí),選擇使用合適儀器的�(duì)伍是保證勘查活動(dòng)成功的前提.
盡管�(guó)�(nèi)外有大量利用瞬變電磁法取得較好找礦效果的�(shí)例,該方法仍有一定的局限性.如在無地�(zhì)資料等先�(yàn)信息的條件下,不能得出金屬礦�(目的�)的埋深等參數(shù)[7 3.另外一系列干擾因素有可能對(duì)�(shù)�(jù)
�(chǎn)生影響.其中最常見的有:①地面磁性體干擾;②工業(yè)電磁信號(hào)干擾;③周期電信�(hào)干擾[2]�
為排除上述干�,并區(qū)分礦致異常與非礦致異常.陳貴生E7 3提出了下�11種區(qū)分辦法:�(shí)空特征區(qū)分法、異常形�(tài)區(qū)分法、異常強(qiáng)度區(qū)分法、異常衰減特征區(qū)分法、場(chǎng)源體形態(tài)區(qū)分法、深度區(qū)分法、良�(dǎo)率區(qū)分法、模擬法、綜合物探法、化探法、地�(zhì)法等口].如某斑巖銅礦區(qū),大部分礦體是浸染狀�,品位較�,瞬變電磁異常不顯著,前人經(jīng)過TEM試驗(yàn)�,認(rèn)為該方法在該礦區(qū)是失敗的,但前人忽略了該區(qū)一些明顯的瞬變電磁異常的地�(zhì)意義.之后的地質(zhì)工作者重新分析后得出�(gè)別勘探線已知異常與硐探后控制的隱伏富礦體�(duì)�(yīng),其余異常則�(gòu)成了潛在的富礦體靶區(qū)�
總之,所有的物探方法都是為地�(zhì)工作服務(wù)的,只有立足于地�(zhì)資料,不盲從、不盲信,具體問題具體分�,根�(jù)勘查�(duì)象的特點(diǎn)選擇合適的地球物理方�、網(wǎng)度,在地�(zhì)資料的基�(chǔ)上對(duì)物探工作取得的資料�(jìn)行合理解�,并�(jìn)一步有針對(duì)性地尋找區(qū)分礦和非礦的辦法,才有可能取得找礦成功.找礦目標(biāo)�(zhuǎn)向隱伏礦,意味著地質(zhì)工作者需要了解更多的地球物理知識(shí),并與地球物理工作者更密切配合,實(shí)�(xiàn)就礦找礦�