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第三章第三章 瞬变电磁法瞬变电磁法 第三章第三章 瞬变电磁法瞬变电磁法 §§3.1 基本概念与理论基础基本概念与理论基础 §§ 基本概念与理论基础基本概念与理论基础 3.1.1 基本概念基本概念 基本概念基本概念 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， 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。 关于采样时间与频率的关系，t ≠ 1 ，这是由于任意时刻采样的信号都含有所有 f 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。 3.1.2 基本原理基本原理 基本原理基本原理 瞬变电磁法（TEM ）是以不接地回线或接地长导线供以双极性脉冲电流产生激发 电磁场（图3.1.1a ），在该电磁场的激励下，导电地质体受感应而产生涡旋电流。由于 导电地质体是非线性的，所以脉冲电流从峰值跃变到零，一次磁场立即消失，而涡流 并不立即消失，有一个瞬变过程，这个过程的快慢与导体的电性参数有关。地质体的 导电性愈好，涡流的热耗损愈小，瞬变过程则愈长。这种涡流瞬变过程，在空间形成 相应的瞬变磁场（图3.1.1c ），脉冲电流关断期间在地面观测瞬变磁场，即观测二次磁 场（图3.1.1b ），就可发现地下异常地质体的存在，从而确定地下导体的电性结构和空 间分布形态。 图图3.1.1 瞬变电磁法原理示意图瞬变电磁法原理示意图 图图 瞬变电磁法原理示意图瞬变电磁法原理示意图 117 由于瞬变电磁法测量的是导体内涡流的过渡过程，观测是在脉冲间歇期间进行 的，不存在一次场源的干扰，观测参数为纯二次场，是电磁法中唯一可采用同点装置 的方法，探测目标耦合最紧，获得的响应最强。磁性源激发，不受接地条件限制。 在金属矿勘查中，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。 瞬变电磁法具有以下特点： （1）由于TEM 法接收的是纯二次场，因而不受一次场的影响； （2 ）可以采用高密度时序采样，纵向分辨率较高； （3 ）穿透低阻覆盖能力强，勘探深度大； （4 ）发射用不接地回线，不受地表接地条件限制； （5 ）一般矿山主要干扰是电场，相对TEM 干扰较小。 3.1.3 测量参数测量参数 测量参数测量参数 瞬变电磁法观测三种参数：感应电动势 dB/dt、磁场 H 和电场 E ，测量电场 E 的 成熟仪器较少。目前主要测量的是感应电动势，但每种系统实测的感应电动势显示方 式不同，有的用发射电流归一，即测的是ε/I ，单位为μV/A ；有的是用接收线圈的面 积归一，即测的是ε/A ，单位为μV/m2 （A —接收线圈有效面积）；有的用电流和接 R R 2 收面积归一，即测的是ε/ （I ·AR ），单位为μV/ （A ·m ）等。 测量磁场是最有意义的。因为感应电动势不过是磁场的微分，且理论研究和数据 处理大部分是以磁场为基础或出发点，所以理论上说测量感应电动势实属多余，然而 在技术上一直没有制造出实用的宽频带磁探头。目前加拿大的一些 TEM 仪器已经配 备了磁通门探头和高温超导探头，但一直没有见到实测资料。国内外从八十年代就开 始了采用高温超导磁强计作为传感器的研究，近几年来取得了一系列较大的突破，特 别是在中心回线 TEM 应用试验中已经取得了较好的效果。 3.1.4 理论基础理论基础 理论基础理论基