瞬变电磁法介绍.ppt

地面瞬变电磁法 TEM介绍,中国地质大学 电法科研组 罗延钟,什么是瞬变电磁法 ？ 瞬变电磁法的基本原理 视电阻率的计算 TEM的数据处理和解释,什么是瞬变电磁法TEM ？,TEM是一种人工源时间域电磁法 场源：向接地导线或不接地回线中，供入一定波形的供电电流 ； 观测电磁场在供电过程中的建场过程（充电过程）或断电后的衰减过程（放电过程）； 电磁感应生成异常。,关 于 场 源,瞬变电磁法的分类：,按供电方式分为： 电激发 、磁激发 按测量方式分为： 电测量 、磁测量 按收-发距分为： 远区测量、近区测量,关于供电波形,瞬变电磁法的分类（续）,按供电波形分为： 1） 方波波形-最常用 2） 半正弦波形 3） 三角波形 4） 锯齿波形 5） 不规则波形,瞬变电磁法的分类（续）,按供电波形的复合性分为： 1）单个波 2）正反双向波 （占空比常取为1） 3）连续波 （占空比为0的双向波）,瞬变电磁法的分类（续）,按测量的过程分类： 建场法：观测电磁场的建场过程（充电过程）； 衰减法：观测电磁场的衰减过程（放电过程）。,瞬变电磁法的分类（续）,按观测空间分为： 1）地面瞬变电磁法（应用最多）； 2）地下瞬变电磁法（主要是地-井方式和坑道测量）； 3）航空瞬变电磁法（包括地-空方式） 4）水下瞬变电磁法（在海底或河、湖底观测）。,目前我国最常用的是： 采用磁性源，供一定占空比的正反向方波电流；在地面和坑道中的近场区， 观测断电后衰变磁场产生的感应电动势。,什么是瞬变电磁法 ？ 瞬变电磁法的基本原理 1. 探测地下导电体的原理 2. 瞬变电磁测深的原理 视电阻率的计算 TEM的数据处理和解释,瞬变电磁法的基本原理（1） 瞬变电磁法探测地下导电体的原理,发送回线中供入稳定电流产生稳定一次磁场 断电后导电体中电磁感应电流产生衰变二次磁场,一次磁场,电磁感应电流,瞬变电磁法的基本原理（1） 瞬变电磁法探测地下导电体的原理,导电体内的感应电流因“热损耗”而逐渐衰减为零 。 二次磁场H(t)，断电后也随时间t延续逐渐衰减到零。 接收线框中观测到衰变磁场生成的感应电动势V(t)。 导电体正上方测到的感应电动势数值较大,衰变较慢 导电体两侧测到的感应电动势数值较小，衰变较快,V(t),导电体旁侧,导电体远处,局部导电体上方不同测点的响应,良导体上方剖面图出现高值，各测道剖面曲线之间变密 诀窍：横向看高低 纵向看疏密,(多测道剖面图),瞬变电磁法的基本原理（2） 瞬变电磁法的测深原理,均匀导电大地瞬变电磁场的建立、衰变和从地表向地下的传播过程, 烟圈效应,烟圈,瞬变电磁法的基本原理（2） 瞬变电磁法的测深原理,早期观测到的瞬变电磁响应（感应电动势）主要反映地下浅层的导电性；随着采样时间增大，测到的瞬变电磁响应反映的深度相应增大研究不同采样时间瞬变电磁响应，就可研究不同深度的电性分布这就是瞬变电磁测深的原理。 烟圈（即瞬变电磁响应的等效电流）深度h（单位m）可按下式算出： 电阻率（单位m），时间 t（单位s）， 自由空间导磁率0=410-7（单位H/m）。,均匀和二层大地的瞬变响应曲线,均匀大地瞬变响应曲线 早期呈水平,越高，值越大 晚期呈倾斜,越低，值越大 二层大地瞬变响应曲线 早期趋于表层均匀响应 （水平渐近线）； 晚期趋于底层均匀响应 (68.2倾斜渐近线)； 中期总趋势为圆滑过渡， 底层2越低，衰减越慢； 有“上冲”或“下冲”。,中心回线装置均匀大地和两层大地 的瞬变响应曲线对比图,很缓,很陡,较缓,什么是瞬变电磁法 ？ 瞬变电磁法的基本原理 视电阻率的计算 TEM的数据处理和解释,为什么要计算视电阻率？ 实际观测参数（感应电动势）不能形象地反映地下电性分布； 仿照其它电法勘探方法，计算视电阻率可解决此问题。 怎样计算视电阻率？ 在均匀大地条件下，可由观测参数（感应电动势）计算大地的电阻率。 在非均匀大地上，采用均匀大地的算法，算出的电阻率称为“视电阻率”。,视电阻率的具体算法,早期视电阻率e 利用均匀大地条件下感应电动势 早期渐近公式计算的电阻率 晚期视电阻率l 利用晚期渐近公式计算的电阻率 全时域视电阻率 从均匀大地的严格表达式，计算适合于全部时间段的视电阻率,视电阻率的算例（1）,地大算法适用于多种方波类型和有较大断电后沿的情况。 算例说明全时域视电阻率计的必要性。 晚期条件： 对于=20m的情况： a=100m， t 0.62832 ms a=10m，t 0.0062832 ms 通常都可都符合晚期条件,六层地电断面上中心回线装置的早期(黑线)、晚期（蓝线）和全时域视电阻率（红线）,视电阻率的算例（2）,四层地电断面的全时域视电阻率算例 1100，210，3100，410 m； h150， h2150， h3300 m。,陡,缓,陡,缓,一条测线的观测结果可绘制视电阻率拟断面图,视电阻率拟断面图可以形象地反映地电断面分布情况。,什么是瞬变电磁法 ？ 瞬变电磁法的基本原理 视电阻率的计算 TEM的数据处理和解释,瞬变电磁法（TEM）数据采集和数据预处理压制干扰的方法,瞬变电磁法的数据采集,抗干扰难度较高，其原因是： 不能选频和滤波硬件抗干扰差。 抗干扰办法： 多次叠加可使随机误差降低到 代价是降低生产效率，增加能源消耗 不推荐 正反向方波作观测，压制稳定和工频干扰 很重要,正反向间歇方波观测压制干扰 算法分析,正反向间歇方波观测压制干扰算法,无干扰响应,稳定干扰,正反向间歇方波观测压制干扰,存在稳定干扰的响应,稳定干扰,正反向间歇方波观测压制干扰,V (t),校正结果,稳定干扰,存在稳定干扰的响应,正反向间歇方波观测 不仅压制稳定干扰 还可压制工频干扰,压制工频干扰要求： 基频周期工频周期的偶数倍,正反向间歇方波观测压制干扰分析（偶数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（偶数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（偶数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（偶数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（偶数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（偶数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（奇数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（奇数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（奇数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（奇数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（奇数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（奇数倍周期）,正反向间歇方波观测压制干扰分析（奇数倍周期）,为了压制工频干扰，基频的周期必须是工频周期的偶数倍。,三个例子,GDP-32系列仪器，采用正反向方波观测，但是其基波周期不为工频周期（约20ms）的偶数倍，所以没有压制工频干扰的能力。 V8仪器采用正反向方波观测，其基波周期多数为工频周期（20ms）的偶数倍，选用这样的基频，能可靠压制工频干扰；但若选用了不满足该条件的基频（83.3ms）,也不能压制工频干扰。 CUGTEM系列仪器都能压制工频干扰,瞬变电磁法数据予处理压制干扰,对于密集采样获得的瞬变响应实测数据，可通过数据予处理压制随机干扰和工频干扰，提取弱信号（有用信息）。 1）剔除坏数； 2）数字滤波（陷波、低通和 相关滤波）； 3）多项式拟和。,多项式拟和压制随机干扰,理论算例,多项式拟和压制干扰的效果(1),理论响应随机干扰校正结果,加干扰响应曲线,多项式拟和压制干扰的效果(1),理论响应随机干扰校正结果,滤波校正结果,加干扰响应曲线,多项式拟和压制干扰的效果(1),理论响应随机干扰校正结果,滤波校正结果,多项式拟和结果,加干扰响应曲线,多项式拟和压制干扰的效果(1),理论响应随机干扰校正结果,滤波校正结果,多项式拟和结果,无干扰曲线,加干扰响应曲线,多项式拟和压制干扰的效果(1),理论响应随机干扰校正结果,随机干扰,七点滤波,多项式拟和,压制随机干扰和工频干扰,理论算例,加有干扰的理论瞬变响应曲线,加干扰响应曲线,多项式拟和压制随机干扰后,多项式拟和结果,加干扰响应曲线,划分出工频干扰,提取的工频干扰,加干扰响应曲线,多项式拟和结果,相继压制随机干扰和工频干扰结果,工频干扰校正结果,多项式拟和结果,加干扰响应曲线,提取的工频干扰,无干扰信号和压制干扰结果几乎重合,加干扰响应曲线,多项式拟和结果,工频干扰校正结果,无干扰响应曲线,提取的工频干扰,多项式拟和压制干扰的效果(2),理论响应工频干扰校正结果,有干扰曲线,多项式拟和压制干扰的效果(2),理论响应工频干扰校正结果,有干扰曲线,随机干扰校正结果,多项式拟和压制干扰的效果(2),理论响应工频干扰校正结果,有干扰曲线,工频干扰校正结果,随机干扰校正结果,多项式拟和压制干扰的效果(2),理论响应工频干扰校正结果,有干扰曲线,随机干扰校正结果,工频干扰校正结果,分离出的工频干扰,压制随机干扰的实例1 （武汉某地CUGTEM）,实测瞬变响应曲线,七点圆滑校正结果,多项式拟和校正结果,压制随机干扰的实例2 （山西某煤矿CUGTEM）,实测瞬变响应曲线,压制随机干扰后,筛选采样时间后,压制随机干扰和 工频干扰的实例 广西南丹某锡矿GDP-32,实测瞬变响应曲线,压制随机干扰后,划分出工频干扰,工频干扰校正后的结果,两点结论,采用多次叠加观测压制随机干扰是以降低效率和增加能耗为代价。对于GDP-32和V8高密度采样的仪器，建议采用多项式拟和数据预处理替代多次叠加。 数据预处理还能压制工频干扰，这对于不能压制工频干扰的GDP-32尤为重要。,瞬变电磁法的资料解释,TEM资料解释水平不高，主要解释方法有: 1一维反演唯一成熟的定量解释方法; 2多测道剖面图早年常用的定性解释; 3计算全时域视电阻率和对应的等效深度，绘制相应的视电阻率拟断面图当前最常用的定性解释方法; 4. 拟二维反演获得本征电阻率断面图当前最实用的半定量解释方法。,青海赛什塘铜矿TEM找矿效果,青海赛什塘铜矿为热水沉积变质、岩浆叠加改造型矿床，以铜为主 ，为良导电体。 在已知矿外围投入TEM找矿，发现低阻异常。 施