浅层瞬变电磁系统.ppt

国内外TEM仪器发展情况 面向资源探测： 国外：前苏联（MPPO），加拿大（EM-37、57，UTEM，PEM），美国（GDP-16、32），澳大利亚（SIROTEM） 国内：WDC-2，TEM-3S，ATEM-1 面向近地表探测： 国外：加拿大（EM-47），美国（NanoTEM, VETEM） 国内：目前还没有研究（空白） * 浅层高分辨全程瞬变电磁系统( ATTEM）与关键技术研究 林 君 （吉林大学） 白登海 （中国地震局） 孙 怡 （大连理工大学） 什么是ATTEM？ All —Time Transient ElectroMagnetic Method 全程瞬变电磁法 研究领域：利用电磁波在地下介质中的传播特性来探测地下，即属于地球物理探测仪器的一种。 地下电磁探测方法主要包括： 1) 频率域方法： Frequency Domain Electromagnetic（频域电磁法FEM） Ground Penetration Radar (探地雷达 GPR)， MagnetoTelluric(大地电磁测深 MT) 2) 时间域方法： Transient ElectroMagnetic (瞬变电磁法TEM） 一、问题的提出 TEM发射机 发射线圈 TEM 接收线圈 TEM 接收机 TEM 的工作方式之一 常规TEM工作原理 t V TEM衰减曲线示意 地下电阻率不同影响 衰减曲线变化 常规TEM工作原理 T0 Slow Delay Fast Delay 新疆某铜矿0线TEM电阻率断面图 北京延庆国内TEM仪器对比实验 参加单位 使 用 系 统 开 发 水 平 注 释 廊 坊 物探所 WDC-2 商品化仪 器 导 线 同 步 吉林大学 ATEM-1 研 究 样 机 GPS 同步 桂 林 工学院 单脉冲大电流 TEM-3S 商品化仪 器 导 线 同 步 西 安 煤研所 自行研制 单脉冲大电流 商品化仪 器 导 线 同 步 中 国 地质大学 自行研制 大电流 试 验 样 机 仪器出现故障 使 用 系 统 开 发 水 平 采用测量装置 加拿大 EM-67 商品化仪 器 中心回线装置 吉大ATEM-1 研 究 样 机 中心回线装置 有色研究所TEM-3S 商品化仪 器 重叠回线装置 美国GDP32 商品化仪 器 中心回线装置 新疆土屋国内外仪器TEM对比实验 国内研制的用于资源探测的TEM系统及其与国外的对比 浅层高分辨探测问题 城市的迅速扩张、地下空间的利用迫切需要对近地表地下空间进行精细探测。 近年来，工程地质勘察、地下水资源勘察、灾害地质调查、城市地下管线等埋藏物调查、环境地质调查等推进了我国工程与环境地球物理探测的快速发展。电磁法用于浅层会遇到什么问题？ 电磁法的探测深度 频率域方法： FEM（频率域电磁法） GPR(地质雷达)， MT(大地电磁测深) 探测深度： δf =[ρ/πfμ]1/2 时间域方法： TEM(瞬变电磁法） 探测深度： δt=[2ρT/μ]1/2 例如对一个50欧姆米的半空间， 不同电磁方法的最佳探测范围： 地质雷达（GPR）： 2米 瞬变电磁（TEM）：20-1000米 大地电磁（MT） ：1000米 上述方法有探测盲区（Gap），这个盲区又是地下人文活动最频繁的区域。 如何解决 2 - 20 米范围的问题？ 探测盲区（Gap） GPR TEM/FEM 地表 TEM理论模型的缺陷 瞬变电磁法的基本原理 I（发射电流） T （时间） I0 T0 瞬变场的时间范围（二次场） 地面 T0 T1 T2 T1 T2 T3 理想模型难以物理实现的原因： 发射电流不能用零时间关断！ I（发射电流） T （时间） I0 T0 实际记录时间范围 地面 T1 T2 T2 T3 D 实际记录开始时刻 瞬变电磁法的实际模型 T3 T1 VETEM（Very Early TEM) 系统的设计思想 I（发射电流） T （时间） I0 T0 常规仪器记录时间范围 T1 T2 TV T1 TV=5微妙 D 地面 VETEM的探测范围 VETEM VETEM 的优缺点 优点：利用了早期信号，提高了分辨率。 缺点：时间范围小，限制了探测能力。