瞬变电磁方法技术应用实例与效果(物化探所-邓晓红).ppt

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1、瞬变电磁方法技术应用实例与效果,邓晓红 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,方法原理及特点 仪器设备 数据采集及解释技术 国内外找矿应用实例与效果,内容提要,基本原理,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 磁性差异为物理前提，根据电磁感应原理观测、 研究电磁场空间和时间分布规律，以寻找地下 良导矿体或解决相关地质问题的一种勘查方法。,基本原理,一次场,二次场,基本原理示意图,基本原理,由于瞬变电磁法研究的是导体内涡流的过渡过程，观测是在脉冲间隙期间进行的，不存在一次场源的干扰。又由于脉冲是多种频率的合成，不同延时观测的主要频率成份不同，相应时间

2、的电磁场在地下传播速度不同，因而勘测的深度不同。 在金属矿勘查中，瞬变电磁法主要用于寻找良导性的致密块状、团块状、网脉状硫化物矿体。但对于浸染状硫化物矿体的探测效果不佳。 ,基本概念,关于采样时间与频率的关系，t1f 。 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。,工作方式,1、地面发射 地面接收 地面TEM 2、地面发射 井中接收 地井TEM,观测参数,dB/dt （感应电动势） B（磁场） E（电场） 输出结果形式： 用电流归一 / 单位V/A 用接收线圈面积归一 /AR 单位nV/m2 用接收线圈面积和发射电流归一 /(AR)

3、单位nV/(A m2 ) 用感应段强度归一 无量纲,关键术语,发射电流波形、接收到的感应磁场示意图,发射基频或时基 下降沿 零时 采样时间起点,优点,纯异常,组合多,地形影响小,加大功率加大勘探深度,紧耦合,幅度强,形状简单,多频叠加,早延时,晚延时,多延时,高频,浅部,低频,穿透低阻层,多频,测深,深部,方法特点,缺点,分辨率随勘探深度而降低,高阻体反映不佳,方法特点,地井TEM工作布置,1、ZK-1为地质普查钻孔，只 见到少量硫化矿物或矿化 层，不会再在附近布置钻 探工作； 2、地面瞬变电磁法发现了浅 部矿异常，而深部矿由于 埋深大而无可分辨。钻孔 ZK-2穿过浅部矿后即终孔。 3、深部矿

4、感应出的瞬变场传 播到地表已是弱不可辨； 4、开展地井TEM法就能发现 井旁或井底的深部矿体。,地井TEM法的原理及用途示意图,1、能寻找井旁、井底盲矿，判断已 见矿体的空间分布，以及获得钻孔周 围数百米范围内的有用地质信息，从 而达到提高钻孔见矿率和找矿效果的 目的； 2、由于接收接近深部矿体，能获得 比地面更强的异常；,地井TEM方法特点,3、当矿体埋深太大，地面电磁法无 法获得深部矿体有效信息时，地井 TEM法的优势就更加突出； 4、由于探头在井中接收，而大地却能 有效地压制矿山工业和人文等电磁干 扰，因此在情况复杂的老矿区也能开 展工作，找矿效果明显。,地井TEM方法特点,仪器设备,加

5、拿大GEONIC公司EM系统,PROTEM接收机,EM37发射机,EM47发射机,EM57发射机,仪器设备,澳大利亚联邦科学工业研究院,SIROTEM Mk2,SIROTEM Mk3,仪器设备,美国ZONGE公司GDP-32,接收机,中功率发射机,小功率发射机,大功率发射机,探头,IGGETEM-20瞬变电磁仪（物化探所）,发射机,接收机,磁探头,仪器设备,高温超导三分量磁强计（物化探所）,仪器设备,由感应电动势计算的电阻率断面图 解释的最大深度为800m,由感应磁场计算的电阻率断面图 解释的最大深度为1200m,仪器设备,上世纪70年代，单分量地井系统已商品化； 上世纪90年代初，三分量地井

6、系统商品化； 加拿大CRONE公司PEM系统； 加拿大GEONICS公司PROTEM系统； 最大测量深度可达3000米； 目前国内可测量最大深度2200米； 物化探所已引进2200米大功率PEM系统； 物化探所从1993年开始开展野外工作。,地井TEM仪器设备,仪器设备,加拿大CRONE公司PEM系统的主要设备： 1、数字接收机 2、2.4、4.8kW发射机 3、整流器 4、发电机 5、三分量井中探头（面积:Z-6000m2、XY-2600m2） 6、定向探头和电池包 7、900m、1200m及2200m井中电缆及绞盘,仪器设备,PEM三分量地井TEM井下系统设备,仪器设备,加拿大GEONIC

7、公司EM系统,主要有三方面特色： 1、可同时进行三分量数据采集； 2、采用积分器采样，各采样道均为独立的 积分器，信噪比较高； 3、EM47发射机：在4040m线圈的条件下， 发射电流下降沿时间为2.5s。,自研制仪器设备,三通道接收机,大功率发射机,GPS同步钟,5kW整流器,下井探头,研制的深井地井TEM系统,发射机,1、脉冲顶端应平稳； 2、下降沿应线性下降。,TEM仪器对比试验,85号点PEM发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流：20A 发射基频：12.5Hz 下降沿：1000s,85号点GDP-32发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射

8、框：200m200m 发射电流：20A 发射基频：8Hz 下降沿：60s,85号点V8发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流：7A 发射基频：8.33Hz 下降沿：50s,TEM仪器对比试验,93号点PEM发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流：20A 发射基频：12.5Hz 下降沿：500s,93号点GDP-32发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流：20A 发射基频：8Hz 下降沿：50s,93号点V8发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流

9、：7A 发射基频：25Hz 下降沿：20s,TEM仪器对比试验,107号点PEM发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流：20A 发射基频：12.5Hz 下降沿：500s,107号点GDP-32发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流：20A 发射基频：8Hz 下降沿：60s,107号点V8发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流：7A 发射基频：8.33Hz 下降沿：15s,TEM仪器对比试验,119号点PEM发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流

10、：20A 发射基频：25Hz 下降沿：500s,119号点GDP-32发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流：20A 发射基频：8Hz 下降沿：60s,119号点V8发射系统实际发射波形图,周期波形 下降沿 发射框：200m200m 发射电流：7.4A 发射基频：8.33Hz 下降沿：120s,TEM仪器对比试验,三种探头的幅频特性对比,TEM仪器对比试验,119号点PEM、GDP-32、V8仪器瞬变响应曲线及一维反演曲线对比图,正确使用TEM仪器采集野外数据,问题的提出 当前，许多单位已引进了多功能电法仪，如GDP-32II 多功能电法仪，既可以做CSA

11、MT，又可以做IP，还可以做TEM，这本来是件好事。但如果技术人员对方法技术和仪器功能不太了解，使用仪器不当，将获得错误的原始数据，造成巨大的浪费。 GDP-32II仪器的TEM功能与专用TEM仪器的性能指标并不一样，如发射电流下降沿为自由沿并且不固定或者不可见，具体的下降沿时间依靠操作员根据经验公式来估计。为此，我们开展了野外试验工作，总结了正确使用GDP-32II仪器做TEM勘查的野外操作流程 。,正确使用TEM仪器采集野外数据,试验结果及分析,当下降沿设置为60s、总延时设置为0s时衰减曲线早期道明显落入下降沿段（黑色曲线）。而当下降沿和总延时两个参数均设置不准确时（其它颜色曲线），就不

12、能得到正确的衰减曲线，差异较大。差异主要体现在早期道，这将给反演结果造成很大的差异。,正确使用TEM仪器采集野外数据,正确的参数设置 根据示波器测量结果，下降沿应为60s，已知探头延时15s，滤波器延时26s，第一时间窗口宽度30.5s。为此，正确的参数设置为：下降沿参数应设置为60s，总延时参数应设置为60152630.5131.5s。在仪器菜单中选择总延时应选择152.6s档，虽然比实际的总延时大一些，但不能比实际的总延时小，否则采样起始时间会落入下降沿段，获得错误的衰减曲线。,一次场,我们在这里讨论的一次场是指在回线源中供电时自由空间的磁场强度和空间特征，了解这种场的特征对场源布置，以及

13、解释所取得的成果都会有所帮助。,一次场垂直分量公式,回线中心： 回线轴上： 主剖面上：,一次场,一次场垂直分量沿X轴的变化,f(x/l)曲线图,回线中部x0.66 范围内的场接近均 匀，当逐渐靠近回 线，场剧烈地增加， 越过回线，场的符号 改变并随远离回线而 迅速下降。,一次场,主剖面一次场磁力线方位分布图,场源布置 最佳耦合 资料解释,一次场,场源布置 最佳耦合 资料解释,正常场,正常场是剖面测量中的一个术语，它是指局部异常响应的背景。典型的正常场就是均匀非磁性导电半空间表面的瞬变响应。层状大地也可视为相当某一电阻率的半空间。 设半径为a的单匝圆回线铺设于均匀非磁性导电半空间表面上，在t=0

14、的瞬间，回线中的电流 I 阶跃地下降为零：,正常场,重叠回线 均匀半空间感应电动势响应为： 其中 0t/(0a2)为综合参数（无量纲）； J1(x)是一阶一类贝塞尔函数； 04107H/m。,正常场,重叠回线 早期00.01， fc(0)1/(40) ； 则早期感应电动势为： 晚期03， fc(0)1/(40 ) ； 则晚期感应电动势为：,正常场,中心回线 在单匝圆形回线中部，场近于均匀，用接收线圈进行观测，其垂直分量响应为： 其中：,正常场,中心回线 早期00.01， fI(0) 0； 则早期感应电动势为： 晚期03， 则晚期感应电动势为：,常用装置类型,常用装置类型,1、中心回线组合 这种

15、组合是由感应接收线圈放在发射回 线的中心而组成。发射回线和接受线圈在观 测剖面上同步移动，观测dBz/dt，也可以同 时观测三个分量。无论是在普查阶段还是在 详查阶段，该装置都是剖面测量和测深观测 的主要装置之一。,常用装置类型,2、重叠回线组合 这种方式是发射线圈和接收线圈为两个 大小和形状完全一样的回线在空间上重叠在 一起，沿剖面同步移动，观测dBz/dt分量。 回线边长通常从几十米到二百米。,常用装置类型,3、偶极偶极组合 这种装置一般发射为一多匝线圈，接收 线圈采用多匝线圈或探头，即Slingram组 合。接收和发射线圈可以在同一测线上或分 别在两条测线上保持一定间隔同步移动，除 观测

16、垂直分量外，还可以观测水平分量。,常用装置类型,4、大定源组合 发射线圈边长为几百米或一公里的大回线， 发射线圈固定不移动，用一个小的接收线圈沿 测线移动进行观测。发射回线可为矩形或方形 回线，可以在回线内测量，也可以在回线外测 量。可观测三个分量。,常用装置类型,5、电偶极电偶极（回线）组合 这种装置由电偶源激发，用接收回线置于 远区接收dBz/dt分量或用两接地电极接收电场 水平分量；接发极距一般大于3km。该装置主 要用于深部构造研究，也可用于寻找隐伏多金 属矿。（LOTEM）,常用装置的剖面特征,直立薄板上各回线组合的剖面特性,技术参数的选择,装置选择条件： 1、发射和接收回线相对目的

17、物的耦合 处于最佳状态； 2、异常形状尽可能简单； 3、系统的动态范围、同步能力是否满 足需要。 一般面积性工作，应选用中心回线或重叠回线装置，其对任何产状的地质体，都可以获得最佳的耦合效应，不会漏掉异常。若要确定目标物的产状及边界，最好选用大定源装置，且发射大回线要布置在对目标物激发有利的位置，其回线尺寸取决于探测深度及对横向分辨率的要求。,技术参数的选择,重叠回线装置 为普查常用的装置，是国内瞬变电磁仪器的主要工作方式，原因是无远程同步系统，如石英钟、无线电、GPS同步功能，采用参考电缆同步。测量垂直地表的二次场。 当地表赋存超顺磁物质时，接收线圈与发射回线应平移分离35m距离。 回线边长

18、：2020m, 4040m, 5050m, 100100m, 200200m。,技术参数的选择,中心回线装置 其基本功能、异常特征、发射Tx敷设方式同重叠回线装置，接收探头位于发射Tx回线中心，接收的二次场为垂直（铅垂）分量或水平分量。 回线边长：除用重叠回线装置回线尺寸外，可做小回线，最小可为1米，即11m200200m。 为瞬变电磁测深的主要装置。,技术参数的选择,偶极偶极装置 目前偶极装置用的主要是水平共面组合同线、旁 线，动源 TxRx 保持固定间距同步移动受发射磁矩的 限制，应用水平磁偶极子发射方便灵活性较差，一般使 用只能是定源偶极。可观测水平分量。 除做瞬变电磁测深外，还可改变接

19、发距，做几何测深。发射线圈直径：1m20m 接发距：410倍发射线圈直径 异常形态复杂，多峰、伴生反向极值 记录点： TxRx中点,技术参数的选择,大定源回线装置 由于耦合关系固定，很难使位于回线内外大范围的地下目标物都处于激发有利位置，因此，在目标物空间位置大致确定的情况下，用于详查，确定目标物的产状、边界。 回线内外全域观测 激发有利部位：回线内缓产状导体 回线外200500米范围内陡倾导体 发射回线尺寸：全域、回线外观测，300600m或400800m；回线内观测，200900m，4001km ，1km 1km2km2km,技术参数的选择,大定源回线装置 回线内观测，均匀场区域为中间三分

20、之一，回线较大 时，测线平行回线长边、距离至少100m，端点距回线短 边最好150m以上，不能小于100m，如果在回线内、距回 线边较近、大面积测量，必须进行正常场改正，否则，剖 面异常形态奇变，导致电阻率计算结果错误。 同时观测磁三分量，至少测两个分量（Z和X）。 由于正常场强度较大，将实测值减去正常场值，获得 纯异常场。水平分量反映导体的产状、边界更直观，计算 视电阻率主要用垂直分量。,技术参数的选择,回线大小的选择 1、中心回线装置发射回线边长按测区工作所需要的探测深度、覆盖层平均电阻率、干扰电平及发射电流合理选定。一般最大不超过200200m。 2、大定源回线装置发送线框依据探测深度，

21、在100m 200m 400m800m范围内选用，长边应平行地质体走向敷设，供电电流一般为1030 A。 3、在工程TEM勘查中，一般使用回线边长为1020m，点距为510m的重叠回线工作。,技术参数的选择,取样延时的选择 一般来说，在一个测区开始工作之前应首先做对比试验工作，选取合适的采样延时。如果最后几道读数为噪声电平，说明有用信号都已记录下来，取样延时的选择是合适的。,技术参数的选择,取样延时的选择 某工区同一测线不同测点的实测衰减曲线,技术参数的选择,取样延时的选择 错误概念： 浅层目标物，不测晚延时信号 深层目标物，不测早延时信号,技术参数的选择,叠加次数的选择 实际工作中叠加次数希

22、望取得少些，以提高观测速度。这主要决定于测区内所用装置的信噪比。噪声小可以适当减小叠加次数以提高工作效率，噪声大可以增大叠加次数压制部分噪声。,技术参数的选择,叠加次数的选择 同一测点实测TEM噪声 其它条件相同,技术参数的选择,采样时间起点的设置 必须考虑到两个关键参数： 1、下降沿时间 tr 2、线圈延迟 tc,技术参数的选择,采样时间起点的设置,不考虑其它因素影响 t1 = t - tr,技术参数的选择,采样时间起点的设置,采样延迟时间：t1 = t - tr - tc,技术参数的选择,采样时间起点的设置,两个接收线圈的延迟时间分别为 27s和90s，接收机的线圈延 迟时间参数设置都为9

23、0s。 图中两条曲线在双对数坐标上早 期瞬变响应差别较大，线圈延迟 时间小的感应探头测得的幅值偏 低，说明在设置参数时线圈的延 迟时间一定要准确。,线圈延迟时间设置的影响,技术参数的选择,接收线圈频带宽度对 TEM响应的影响,1、延迟时间 使信号采集进入感应段 2、频带 早期段响应幅值降低,技术参数的选择,测网布设 发射回线的角点要准确定位。由于瞬变响应强度于发 射回线边长的平方成正比，视电阻率与发射回线边长的 三分之四次幂成正比。 重叠回线：测线两侧布设发射回线的两条辅线。 中心回线： 一条主测线，两条辅线。 测点：中心回线、重叠回线点距为回线边长的一 半，半覆盖方式。 大定源：点距1040

24、m 偶极：(0.20.5倍)极距,2003年小热泉子矿区工作现场,2005年红透山矿区工作现场,数据采集,1、发射电流强度 2、发射回线边长 3、发射电流下降延迟时间（下降沿时间） 4、接收线圈有效面积 数据处理、反演成像必用的参数。 下降沿时间用于后沿改正。,关键参数,数据采集,1、线架不能缠绕在回线上，产生非常大的电感。 2、避免回线纵横边的接点线头接地，尤其是重叠 回线装置，电场直接耦合。 3、接收探头风动影响。 4、金属物品（接收机）远离探头24m。 5、大定源回线的长边布直。,需要注意的问题,数据采集,实测的缠线架影响,数据采集,挡风板可以有效降低风动噪声,数据采集,挡风板可以有效降

25、低风动噪声,数据采集,中早期用平均相对误差，标准小于10% 晚期用平均绝对误差， 标准小于3nV/m2,质量评价,数据处理,瞬变响应主要特征是感应信号的衰变规律。数据处理消除外部电磁噪声信号，恢复感应信号的衰变规律的固有特征，使瞬变响应满足反演和成像的理论条件为目的。 数据处理是瞬变电磁资料解释的重要环节。,数据处理,1、初步整理 2、强干扰噪声剔除 3、数据滤波 4、装置自耦合效应和固有过渡过程的消除 5、后沿改正,数据处理,1、初步整理 绘制典型的衰减曲线和各条测线的剖面曲 线，能直观地了解原始数据的异常及干扰大致 情况，为进一步的数据处理作好准备。 采用对数坐标，可以有效地压制强信号而

26、突出显示弱信号的情况。,数据处理,1、初步整理,衰减曲线,剖面曲线,数据处理,2、强干扰剔除,强干扰是一相对概念 干扰信号的强度远大于有效信号的强度 其特征为衰减曲线的跳变 数学方法：指数谱函数拟合 根据早、中期时间段信号确定系数ai,数据处理,2、强干扰剔除,早、中期采样信号偏离拟合函数20%的 跳变点剔除后，函数值用拟合值替代；晚期 信号偏离拟合值20%+3V的跳变点剔除后 函数值用拟合函数的晚期渐近线所对应 时间函值替代。,数据处理,3、数据滤波,作用是压制晚期干扰噪声影响 实用的数学滤数方法： 三点滤波: 干扰信号较复杂时 c1、c3取0.10.3，c2取0.40.6，c1+c2+c3

27、=1.0,数据处理,3、数据滤波,四点滤波(Praser滤波): 应用最基本的条件是固定场源 探测目标体位于均匀场中 感应二次电流可视为线电流 大定源回线内或回线外远场TEM观测数据 计算公式：,数据处理,3、数据滤波,卡尔曼滤波: 信号与噪声两部分的迭加 x(t)=s(t)+n(t) 根据测量结果求其近似值 其衡量标准为满足均方差 最小。 递推公式为： b=2/s为噪声信号比 经反复迭代，逐次逼近可获信号s(t)的近似值。,数据处理,3、数据滤波,三点滤波与卡尔曼滤波适用于衰减曲线； 四点滤波适用于剖面曲线滤波； 条件：噪声信号满足正态分布规律，实测资料 的噪声绝大部分不完全满足正态分布规律

28、，引 入衡量衰减曲线是否满足衰变规律的衰减斜率 参数。,数据处理,3、数据滤波,约束条件为滤波后的衰减曲线变化规律应满足： ni/2ni+1ni 对于不满足上式条件的采样时间道的电动势值， 根据前两个采样时间道信号的变化规律加以修正， 直到满足约束条件边界的值,数据处理,4、装置自耦合效应与固有过渡过程的校正,发射和接收线圈在激励信号作用下直接耦合 接收线圈自身的暂态过程而产生的响应信号 小回线比大回线耦合强，地表低阻比高阻耦合强 主要反映在晚期采样信号段 其特征为衰减非常缓慢 数值为几V到二十V左右的电平信号,数据处理,4、装置自耦合效应与固有过渡过程的校正,产生的影响： 计算所得视电阻率比

29、实际值小几十倍 求得的相应视深度偏浅 尤其对全域视电阻率的影响更大,数据处理,4、装置自耦合效应与固有过渡过程的校正,不同回线边长的衰减曲线 小回线比大回线衰减慢,数据处理,4、装置自耦合效应与固有过渡过程的校正,装置效应产生的低阻层,数据处理,4、装置自耦合效应与固有过渡过程的校正,装置效应产生的整条电阻率断面显示低阻（甘肃）,数据处理,4、装置自耦合效应与固有过渡过程的校正,校正方法： 用层状介质一维正演拟合的方法进行消除该 种影响。如果在物性参数未知的地区，在正常场 区域，用平均电阻率模型进行正演计算，拟合实 测值。拟合度主要以早、中期信号获得最佳拟合 为标准，而晚期实测信号与正演计算结

30、果的差值 主要成份为装置自耦合效应和固有过渡过程响应。,数据处理,5、后沿改正,理论电流波形,实际仪器电流波形,进行视电阻率 、深度计算及 反演成像前必 须对实测数据 做后沿改正。,数据处理,5、后沿改正,不同下降沿时间的衰减曲线,数据处理,5、后沿改正,不同下降沿时间经后沿改正后的衰减曲线,数据处理,5、后沿改正,解析法： 数值方法： 数值法对于层状介质的响应信号改正效果较好 对局部异常响应的后沿改正解析法优于数值法,数据处理,实测曲线滤波,取不同延时进行滤波和装置效应 校正得到的视电阻率深度曲线 1取3.33ms；2取4.71ms；3取6.67ms,数据处理,数据处理方法改进前、后的电阻率

31、图像对比,改进前,改进后,资料解释,1、具有代表性衰减曲线图 2、瞬变响应剖面曲线图 3、瞬变响应早、中、晚延时道的平剖图 4、视电阻率断面图 5、断面和平切面电阻率图像,基本图件,资料解释,定性分析,1、确定背景场： 依据多道剖面曲线及衰减曲线的特征，通过层状大地 一维正演确定正常场电阻率。 2、异常的确定与筛选： 由视衰减常数s 确定 s=(tj-ti)/ln(j-i) 一般有工业价值硫化物矿床的衰减常数s为250ms。 注意：s值大于4的异常也不一定是矿异常。,资料解释,定性分析,3、视电阻率计算 利用晚期公式或全域公式 4、感应电动势的时间特性 晚期响应与t-2/5成正比，在双对数坐标

32、上衰减曲线如 果呈68.2o直线下降，反映的是均匀介质特性。 5、金属因素MTEM的计算 仿效激发极化法给出的概念,资料解释,定性分析,典型曲线（重叠回线）,资料解释,定性分析,典型曲线（重叠回线）,资料解释,定性分析,典型曲线（重叠回线）,资料解释,定性分析,典型曲线（重叠回线）,资料解释,定性分析,典型曲线（重叠回线）,资料解释,定性分析,典型曲线（重叠回线）,资料解释,定性分析,典型曲线（重叠回线）,资料解释,定性分析,偶极装置下导 电薄板响应随 埋深变化的剖 面曲线,资料解释,定性分析,偶极装置水平导电薄板响应 随埋深极距比的变化规律,资料解释,定性分析,偶极装置下导电薄板响应随倾角变

33、化的剖面曲线,资料解释,定性分析,偶极装置下导电薄板响应随倾角变化的剖面曲线,资料解释,定性分析,定源大回线装置不同倾角板体位于回线内的响应剖面曲线 上图为水平分量，下图为垂直分量,资料解释,定性分析,定源大回线装置不同倾角板体位于回线外的响应剖面曲线 上图为水平分量，下图为垂直分量,资料解释,定量解释 拟二维反演 计算全域视电阻率,资料解释,定量解释 拟二维反演,从fI(u)曲线可以看 出，由感应电动势 义的全域视电阻率 存在“双解”。 常用的解决方法是 先将实测感应电动 势转换为磁场，由 磁场定义全域视电 阻率。,资料解释,定量解释 拟二维反演 依据烟圈理论计算深度,资料解释,定量解释 拟

34、二维反演 然后，对所得视电阻率和视深度值进行 修正，最后应用有限长度的厚板程序，将 横向同深度层的介质分成若干块有限长度的 厚板状导电介质进行正演拟合，反复进行深 度、电阻率校正，得到最终的深度电阻率 地电断面，确定地下电性结构分布。,软件进展,澳大利亚Encom公司推出的EMvision瞬变电磁法软件，主要功能为层状介质模拟、复合板状模型模拟、块状模型模拟，具体包括导电半空间中的球体的正演、层状介质的正、反演、两层大地中复合板体的正演、层状大地中块体模型的正演模拟。Maxwell软件也是一款较好的软件。 美国Interpex公司的IX1D v3电法数据处理系统。该系统包括直流电法、瞬变电磁法

35、、大地电磁法、频谱激电和相位激电，但其处理仅限于一维模型。 EMIGMA7V.8为综合物探资料解释工作站，瞬变电磁法的软件功能包括数字滤波、阶跃响应校正、视电阻率和视深度计算、三维正演、一维反演、电导率深度成像。,国外软件,国外三套TEM软件对比,国外三套TEM软件对比,100m均匀半空间模型三种软件计算的衰减曲线对比图,400m均匀半空间模型三种软件计算的衰减曲线对比图,国外三套TEM软件对比,国外三套TEM软件对比,水平三层层状模型，第一至第三层电阻率分别300m、10m、200m，厚度分别为100m、20m。,国外三套TEM软件对比,水平五层层状模型，第一至第五层电阻率分别为：400m、

36、10m、400m、10m、500m， 厚度分别为200m、 50m、 200m、 50m。,国外三套TEM软件对比,均匀半空间嵌入薄板模型三套软件计算获得的剖面曲线对比图,国外三套TEM软件对比,均匀半空间嵌入棱柱体模型三套软件计算获得的剖面曲线对比图,国外三套TEM软件对比,地井TEM装置均匀半空间嵌入薄板模型三套软件计算获得的剖面曲线对比图,国外三套TEM软件对比,小结 1）对于均匀半空间和水平层状模型，三套软件正演获得的衰减曲线完全一致，说明一维正演基本没问题；对于一维反演，均匀半空间模型反演基本没问题。而对于多层层状模型，虽然反演基本接近真实模型，但比较依赖初始模型的设置，说明在实际工

37、作中运用一维反演时应尽可能地收集资料，建立比较接近当地地层的初始模型，反演结果才能真实可靠。,国外三套TEM软件对比,小结 2）三套软件对均匀半空间分别嵌入一个薄板体和一个棱柱体的地面装置三维正演模拟计算结果表明，Maxwell与EM vision的计算结果与我们目前对实际资料的认识一致。而在Emigma的三维正演结果中，薄板模型的异常响应值比其它两套软件偏大，且异常范围宽度也偏宽，与我们对实际资料的认识有差异；棱柱体模型的剖面曲线在中期响应值下凹，明显不对，计算结果不可靠，可能存在问题，建议不能采用其进行棱柱体模型的三维正演拟合计算。,国外三套TEM软件对比,小结 3）三套软件对均匀半空间嵌

38、入一个薄板体的地井装置三维正演模拟计算结果表明，EM vision的计算结果与我们目前对实际资料的认识一致，Maxwell的计算结果其异常值偏小，而Emigma的计算结果偏大，且在早期为负异常，与我们目前对实际资料的认识不一致。三套软件的三维正演结果无论是地面装置，还是地井装置，均存在明显的差异，说明当前TEM软件在三维正演技术方面仍然不是太成熟，需要做更多的研究工作。,国外三套TEM软件对比,小结 4）我们通过对三套软件功能模块的开发利用发现，Maxwell和EM vision无论在一维反演精度、计算速度还是在软件稳定性方面都比Emigma软件有优势。但Emigma软件可以进行定源回线框内框

39、外的一维反演，而其它两套软件目前没有此功能。Emigma软件参数设置比较繁琐，系统不太稳定，数据类型相对单一。EM vision软件系统相对不稳定，交互性比Maxwell差，支持的输入、输出数据类型较少。Maxwell软件在计算速度、数据转换、曲线、图形显示等方面具有较大的优越性，计算速度快、系统稳定，且支持多种数据格式的导入和输出。总之，三套软件各有千秋，TEM工作者应根据其特点正确使用才是关键。,软件进展,中国地质大学（北京）吴广耀老师在Wang 等人的基础上成功开发和研制了三维时域瞬变电磁场数值模拟计算。王华军等（2003）应用有限元法导出了中心回线装置瞬变电磁法2.5维二次场（纯异常）

40、算法；陈明生等（2001）直接从时间域出发，应用时域有限差分法（FDTD）研究了二维地质体的瞬变电磁响应特征；李貅等（2001）中心回线装置的拟地震解释方法；杨长福等根据烟圈理论，导出三维瞬变电磁近似反演方法。,国内软件,软件进展,中科院地质与地球物理所开发的TEMINT基于一维反演的电阻率成像软件。 吉林大学地探学院开发的“GeoElectro电法数据处理系统”， 功能为常规数据处理和一维反演。 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所的2.0版本的电法工作站，瞬变电磁的功能包括一维正反演、二维电磁偏移成像、基于烟圈理论的电阻率成像。,国内软件,软件进展,一维反演和拟二维电阻率成像是比较成熟

41、、实用的方法，仍是目前瞬变电磁资料的主要常用解释手段。二维或三维瞬变电磁反演解释技术仍处于探索研究阶段，离真正实用阶段有相当大的距离。三维正演较为完善，采用积分方程、有限元和有限差分算法都已实现。二维或三维瞬变电磁正、反演存在的主要技术问题是正演计算量过大。,应用实例,内蒙古通榆山铜矿,TEM平剖图显示了明显的异常平面分布范围,应用实例,内蒙古通榆山铜矿,通榆山10线TEM响应、“烟圈”反演地电断面及验证钻孔柱状综合图。 验证孔共见矿七层，最浅一层约82m深，最深一层为252m，累积厚度约19.5m，最厚一层厚7.1m，平均铜品位达1.04。,应用实例,新疆小热泉子铜矿,由于区内作为矿体围岩的

42、酸性火山碎屑岩电阻率很高，加之大多数矿体的电阻率也不总是比围岩低很多，因此在这样地区进行TEM测量，所得数据表现出较低的信噪比，尤其晚延时数据噪音掩盖了信号。针对这种情况，研究开发了一种改进的数据处理与解释技术，包括：后沿改正方法的选择、衰减信号有效截断时间的确定、装置自藕合效应的消除，以及反演中若干系数的确定等技术。,应用实例,新疆小热泉子铜矿,应用实例,新疆小热泉子铜矿,应用实例,安徽庐江龙桥铁矿TEM试验效果,应用实例,新疆彩华沟含铜硫铁矿区TEM试验效果,应用实例,辽宁大荒沟用TEM找到含铜硫铁矿,应用实例,云南个旧老厂 锡矿区TEM应 用效果,在野外数据采集实践及归纳前人研究成果的基

43、础上，总结出了一套实用的地井TEM野外数据采集工作流程。,地井TEM数据采集方法技术,技术参数的选择： 发射回线位置、边长、形状、发射电 流基频、发射电流下降沿和发射电流 强度等关键参数对测量效果影响很大。,数据采集方法技术,发射回线位置,在矿区已知资料丰富的情况下，应充分利用一次场矢量分布图，使得地下目标体处于最佳耦合状态。,矩形回线一次场矢量分布图,数据采集方法技术,发射回线边长,不同发射回线边长实测衰减曲线,在野外实际工作中，要根据具体目标任务，通过分析工作地区地下电性分布等综合信息，综合考虑信噪比、工作效率、仪器性能等因素，选择合适的回线边长。,数据采集方法技术,发射回线形状,自由空间

44、中水平板体 板体大小200200m 电导率20S/m 中心埋深300m,不同形状发射回线异常响应曲线图,在实际工作中，只要能确定发射回线的有效面积及中心位置，就可以用面积相同、中心位置相同的规则回线来等效发射条件，进而进行异常的定性和定量解释。,数据采集方法技术,发射电流基频（或时基）,发射电流基频（或时基）的确定，取决于钻孔周围岩矿石的规模、电性参数的变化范围，以及工频信号的频率，一般需通过现场试验确定。 应保证全部有用信号被采集。 基频（或时基）与工频成整数倍关系。,数据采集方法技术,发射电流基频12.5Hz,发射电流基频7.5Hz,不同发射电流基频实测噪声曲线图,发射基频（或时基）应设置

45、为工频信号频率的整数倍，在国内可选择25Hz（10ms）、12.5Hz（20ms）、6.25Hz（40ms）等，这样可以有效地抑制工频信号干扰。,数据采集方法技术,发射电流基频（或时基）,不同发射电流下降沿实测地井TEM响应剖面曲线图,数据采集方法技术,发射电流下降沿,陡下降沿比缓下降沿信号强。,发射电流强度,不同电流强度实测及电流归一的井中TEM衰减曲线图,在野外施工中，应根据测区地电条件、仪器性能来选择大发射电流，以增强响应信号的信噪比。但建议将发射机的实际输出功率控制在其额定功率的80以内。,数据采集方法技术,国外从上世纪70年代开始，对地井TEM进 行了广泛和深入的研究与应用。但由于装

46、置的特 殊性以及电磁场的复杂性，使解释技术进展较慢， 依据特征曲线进行定性分析仍是一种重要解释手 段。 随着对非线性最小二乘回归反演、灯丝电流 反演、向量交会法及三维数值模拟技术的不断研 究和改进，为地井TEM法提供了有力的技术支 撑。 物化探所与中国地质大学（北京）已联合开 发出三维有限差分正演地井TEM程序。,解释技术,国外软件3套 EM VISION MAXWELL EMIGMA 国内程序1套 三维有限差分正演,解释技术,解释技术,解释技术,在对异常认真分析、解释、反复推敲的过程中，总结了一套地井TEM资料处理与解释工作流程。,解释技术,定性分析,地井TEM响应静态特征曲线,解释技术,地

47、井TEM响应动态特征曲线,解释技术,定性分析,250250m水平薄板，电导率50S/m，深度550m，设置16个垂直钻孔，钻孔距板体边缘的距离为75m。,解释技术,原始三分量响应剖面曲线图,三分量异常响应剖面曲线图,解释技术,异常定量解释矢量交会法,井旁矿体实际空间位置分布图,矢量交会图,异常定量解释矢量交会法,解释技术,人机交互反演推断解释模型,异常定量解释人机交互反演,解释技术,人机交互拟合曲线图,解释技术,异常定量解释人机交互反演,1、澳大利亚赫利尔火山岩型多金属硫化物矿床,矿床产于寒武纪里德山火山岩内。矿石储量16200万吨，平均品位：0.4Cu， 6.9Pb，13.1Zn，156g/t Ag和2.3g/tAu。 在钻孔HL19和HL31未 打到矿体，于是开展 了地井TEM测量。 由地井TEM测量结果 分析，矿体位于钻孔 HL31以西约50m左