《井中瞬变电磁法技术规程》编制说明

《井中瞬变电磁法技术规程》（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

1．项目来源

我国矿产资源供需形势严峻，迫切需要加大地质找矿力度，提高

资源利用效率，切实增强国内矿产资源保障能力。我国矿区找矿的目

标已指向“第二深度空间”，对当前的矿区物探方法深部找矿提出了

更高的要求。井中瞬变电磁法是将发射源布置在地面上，而沿钻孔置

入测量装置，使得接收传感器更接近于产生异常响应的深部导体，从

而获得比地面方法响应更强的异常。由于井中受近地表的干扰小，且

利用钻孔进行探测，接收装置更加接近深部矿体，因而能获得钻孔周

围数百米范围内的有用地质信息，从而提高了见矿率和找矿效果。在

地面电磁法工作因矿体深度大，或者受电性干扰因素（如导电覆盖、

浅部硫化物、地表矿化地层等）影响大的地区，井中瞬变电磁法的优

势就更加突出。为适应当前我国当前战略性矿产深部勘查需要，进一

步规范和指导井中瞬变电磁工作，制定本技术规程具有重要意义。

本技术规程自2023年通过立项建议评审列入自然资源行业标准

制修订工作计划，工作时间为2023-2024。项目承担单位为中国地质

科学院地球物理地球化学勘查研究所，协作单位为有色金属矿产地质

调查中心、核工业北京地质研究院、山东大学。该标准在《自然资源

标准体系》中所处位置为DZ35-

1

2．主要工作过程

（1）起草阶段

在编写本技术规程的过程中，编写组以《标准化工作导则第1部

分：标准的结构和编写（GB/T1.1-2009）》为指导，参考《地面磁性

源瞬变电磁法技术规程》（DZ-T0187-2016中华人民共和国地质矿产

行业标准）、《井中磁测技术规程》（DZ/T0293-2016中华人民共和国

地质矿产行业标准）和《井中激发极化法技术规程》（DZ/T0204-2016

中华人民共和国地质矿产行业标准）等标准中的相关内容，并结合井

中瞬变电磁法在我国的应用情况和项目组以往工作经验，来制定符合

我国当前技术水平的井中瞬变电磁法技术规程。

2023年5～9月：收集和阅读了井中瞬变电磁法方面的技术资料

40份；编写了《井中瞬变电磁法技术规程》初稿提纲1份；开展了

井中瞬变电磁法数值模拟工作，计算理论模型87个；调研和走访了

煤炭科学研究总院西安研究院、新疆地质矿产勘查开发局第六地质大

队、山东大学、长安大学、核工业北京地质研究院、西北有色物化探

院、山东物化探院等单位，了解国内井中瞬变电磁法的应用与需求情

况。

2023年10～12月：在收集、分析相关的技术规定，总结以往工

作经验的基础上，综合专家意见，按照编写提纲编制完成《井中瞬变

电磁法技术规程》初稿。

2024年1～4月：将完成的《井中瞬变电磁法技术规程》初稿在

项目组内部进行了充分讨论和修改。

2

2024年5～6月：收集和研读了一些近年来刚刚通过审查的技术

规程，如《电阻率剖面法技术规程》、《天然场音频大地电磁法技术规

程》等，在此基础上对编写的《井中瞬变电磁法技术规程》初稿进行

了修改。

2024年8月6-8日物化探所组织专家在乌鲁木齐市以讨论会方式

对初稿进行审查，根据审查意见对初稿修改后形成了征求意见稿。项

目组在乌鲁木齐哈密大厦召开制定“井中瞬变电磁法技术规程”第一

次研讨会。来自中科院地质与地球物理研究所、中国地质调查局航空

遥感中心、吉林大学、山东大学、新疆大学、新疆地质局、核工业航

测遥感中心等7个单位的10多位专家参加了技术研讨会，对《井中

瞬变电磁法技术规程》初稿进行了技术研讨。专家就初稿的整体结构

和技术细节进行了深入的讨论，提出了具体的修改意见。项目负责和

现场工作人员认真地记录了每位专家的意见。

2024年8～10月：认真整理研讨会资料，根据专家意见修改后

形成征求意见稿（第二稿）。

（2）征求意见阶段

（3）审查阶段

3

3．规程主要起草人

本规程主要起草人为：武军杰、邓晓红、王兴春、智庆全、张杰、

杨毅、杨生、段书新、孙怀凤。其中武军杰、邓晓红、张杰负责起草

提纲、编写初稿、修改初稿和征求意见稿；王兴春、智庆全、杨毅负

责起草初稿、组织会议和稿件修改工作；杨生、段书新、孙怀凤主要

负责收集资料、数值模拟计算及提供野外数据工作。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

（一）编制编制原则

《井中瞬变电磁法技术规程》制定的基本原则为：

（1）易用性（或实用性或可操作性）

使用通俗易懂的语言表述，力求做到表述清楚，要求明确，

表达无歧义，提高可操作性，有利于有关技术人员对标准内容准

确理解与实施，最大化发挥该标准的作用。

（2）一致性

与地球物理勘查技术电磁法系列标准协调一致，在工作流

程、质量控制点等方面遵循地球物理勘查技术标准规律和专业特

点，保持地球物理勘查技术系统标准的一致性。面向矿产资源勘

查、能源、非金属矿产、水文地质和工程地质勘查等中的井中瞬

变电磁法工作的普遍性、一般性要求，有关技术细节及指标要求

尽量引用有关标准。

（3）代表性

该标准以国内现有井中瞬变电磁法技术应用现状为基础，各项要

4

求以反映行业内现有技术条件下所能达到的平均偏上水平为遵循，兼

顾未来井中瞬变电磁技术发展，体现出标准对技术方法推广应用的引

导作用。

（4）以《地面瞬变电磁法技术规程》（DZ/T0187-2016中华人

民共和国地质矿产行业标准）、《井中磁测技术规程》（DZ/T0293-2016

中华人民共和国地质矿产行业标准）和《井中激发极化法技术规程》

（DZ/T0204-2016中华人民共和国地质矿产行业标准）为主要参考

资料，总结以往工作经验、吸收其他标准中的相关内容，完成本规程

的制定工作。

（5）“规程”的结构基本体现井中瞬变电磁法技术工作流程，其

内容符合中国地质调查局现有的井中瞬变电磁法技术专业领域。

（二）确定标准主要内容的论据

“规程”的技术指标部分引自现有行业技术手册，大部分来自项

目组长期工作经验的积累和总结。结构和用语按照“GB/T1.1-2020

《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》”执

行。

（1）“1范围”

该部分对《井中瞬变电磁法技术规程》的适用范围做出了规定。

（2）“2规范性引用文件”

该部分列出了应用《井中瞬变电磁法技术规程》时必要的规范性

文件。

（3）“3术语和定义、符号和计量单位”

该部分对井中瞬变电磁法给出了定义，对轴向分量A和径向分

5

量U、V以及归一化感应电动势给出了明确的定义，并在附录A中

进行了进一步的说明和图示。对井中瞬变电磁法的符号和计量单位做

出了规定和说明。

（4）“4总则”

该部分对井中瞬变电磁法的应用对象、应用条件和工作装置做出

了规定，其中‘4.1’强调了该方法主要用于发现钻孔旁一定范围内的低

电阻率目标体，主要依据是该方法基础理论是电磁感应原理，在一次

场激发下，观测的感应二次场对低电阻率目标体敏感，而对高电阻率

目标体反应不灵敏，因此该方法主要用于发现低电阻率目标体。在一

定的前提条件下（如低电阻率背景）也能识别高电阻率目标体，但探

测高电阻率目标体不是本方法的优势。

‘4.3工作装置’用文字和图示描述了井中瞬变电磁法野外常用

的工作装置，一般分为两种，即多方位发送回线装置和单发送回线装

置。无论采用何种回线装置，其中最为关键的一点就是尽量使地下目

标体处于最佳耦合状态。为了论证最佳耦合的重要性，项目组进行了

数值模拟计算。

设计的模型为：在自由空间中的嵌入一个倾斜导电板体，板体大

小为200m×200m，电导率20S/m，倾角45°。板体中心距离钻孔200m、

中心埋深200m，钻孔与板体的位置固定。发送回线边长400m×400m，

设计发送回线在3个位置，分别为中心框（C）、西框（W）和东框（E），

如图1，数值计算结果分别绘于发送框下方。由于导电板体关于Y轴

对称，只有X和Z分量响应。

6

N

图1发送回线不同位置时井中TEM响应曲线

（上：钻孔、回线、板体平面位置关系中：X分量下：Z分量）

由图1可见，虽然回线C与钻孔及板体的距离最近，但其异常

响应最弱，在相同比例尺下已无法分辨；回线E的异常响应最强，回

线W的异常响应次之。这是由于回线C激发的一次场与导电板体的

耦合关系最差，而回线E耦合最好，回线W次之。因此，在实际工

作中，应分析目标体可能赋存的空间位置、产状等已知信息，合理布

置发送回线，尽量使得地下目标体处于最佳耦合状态，从而获得更好

的井中TEM异常响应。在已知信息较少的情况下，也可采用布置五

个发送回线的测量方式，以寻找最佳激发位置，见“规程”中图2所示。

（5）“5技术设计”

该部分对井中瞬变电磁法设计阶段的主要工作内容做出了规定，

包括资料收集、方法有效性分析、技术参数选择、工作精度、电阻率

7

参数测定、设计书内容和设计书变更等8个方面。

‘5.1资料收集’部分对井中瞬变电磁法测量前应收集的工区和

钻孔资料列出了较详细的内容，其中钻孔条件、孔深、孔径、倾角及

岩心等资料对评估下井设备的安全隐患至关重要，资料收集过程中应

特别重视。

‘5.2方法有效性分析’，有效性是开展井中瞬变电磁法测量工作

的前提，在设计阶段应对该方法的有效性进行分析，‘5.3方法有效

性分析’对井中瞬变电磁方法有效性分析的方法和步骤做出了明确的

说明。包括收集以往实际工作成果资料、根据目标体的物性参数进行

数值模拟计算、方法有效性试验等。

井中瞬变电磁法测量中涉及的技术参数较多，技术参数的选择是

野外数据采集工作中的重要环节，参数选择的合理与否直接影响到测

量效果。为了增强本规程的实用性，项目组在‘5.4技术参数的选择’

部分分别对一些重要的技术参数选择方法给出了详细说明和具体的

量化指标，其依据主要来源于项目组以往的研究成果和大量的数值模

拟计算结果。

‘5.3.1发送回线位置的设计’再次强调了发送回线与目标体之

间的最佳耦合状态的重要性。项目组通过理论计算和数据可视化技

术，绘制了发送回线主剖面一次磁场方向分布断面图（见“规程”中图

4），在实际工作中，可根据发送回线大小按比例缩放一次场方向图，

利用一次场方向图指导布置发送回线位置，尽量使得发送回线与地下

目标体处于最佳耦合状态，从而获得更好的测量效果。

8

‘5.3.2发送回线边长大小的选择’强调了应根据综合情况选择

合理的回线边长，在保证足够的发送磁矩的前提下，回线边长并非越

大越好，根据项目组以往的工作经验，对不同深度的钻孔，给出了具

体回线边长选择建议。

在相同发送电流强度条件下，发送总磁矩与回线边长的平方成正

比，因而很容易认为：只要增大回线边长，就能增强观测到的信号强

度、加大探测深度。但我们最关注的是异常场，而对异常场有贡献的

仅仅是穿过异常体的部分磁力线，而非发送回线产生的全部磁力线。

为了论证发送回线大小与井中瞬变电磁异常响应强度之间的关系，进

行了数值模拟计算和分析。

设计的理论模型为：自由空间中嵌入一个水平导电板体，板体大

小200m×200m，电导率为20S/m，水平导电板体中心位于回线中心

正下方300m处。设计回线边长分别设为100m至1000m的10种不

同边长情况进行模拟计算，获得Z分量异常响应，图5是不同发送回

线边长的数值模拟计算结果。

由图2可见，当回线边长由100m增至500m时，异常幅值明显

增强。但边长在600m～1000m范围内增大时，异常幅值变化不大。

将井深300m处、不同回线边长的响应幅值与100m回线作归一，

绘制其与回线边长的关系曲线，如图3所示。由图可见，响应比值曲

线并不随回线边长的增大而一直不断上升。在边长100m～500m范围

内，曲线上升的斜率较大，即响应幅值随回线边长加大而增强的速度

较快；当边长＞500m，曲线随边长增大而上升的斜率明显减缓；当

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边长为800m时，比值曲线近似水平；边长＞800m时，比值曲线随

边长的增大而下降，说明响应幅值随边长的增大反而减弱。

图2不同发送回线边长井中TEM垂直分量响应剖面曲线图

倍数

图3井中TEM异常响应与回线边长关系曲线

进一步从理论上计算矩形发送回线正下方Z分量一次场响应强

度，分析一次场强度与发送回线边长大小的关系。发送回线正下方任

意一点的Z分量一次场表达式为：

10

2

I2a1

Hz

a2z222

2az

式中：I为电流强度、2a为回线边长、z为深度。

图4是发送回线正下方不同深度（200m、300m、400m、500m、

600m、700m、800m、1000m）8个点上的一次场强度与回线边长2a

之间的关系曲线。由图可见，各点一次场强度并不随回线边长的增大

而不断增强，各条曲线均有极值点，即各点均有一个“最佳回线边长”

使该点激发场最强，且各条曲线极大值点的位置各不相同，表明不同

深度点所对应的“最佳回线边长”也不尽相同。对于相同的深度，并不

是回线边长越大一次场强度越强，当回线边长大于“最佳回线边长”

后，边长增大一次场强度反而减小。

图4不同深度一次磁场强度与发送回线边长关系曲线图

11

图5不同发送回线边长实测衰减曲线

图5是在野外试验中实测的衰减曲线。试验点选择在地势平坦，

地质条件相对单一的位置。将接收探头位于地表，采用相同的发送电

流15A，下降沿500μs，时基50ms，改变发送回线的边长接收Z分

量响应。由图可见，在边长由300m增大至400m时，响应幅值增强

明显变缓。由理论计算和实测结果表明，瞬变电磁法发送回线边长的

选择，并非是回线边长越大对目标体的激发越有利。

在野外施工中，发送回线采用的电缆规格一般为6Ω/km。回线边

长为200m×200m，回线电阻为4.8Ω。若发送电流强度达25A，发送

机输出电压为120V，输出功率约3kW；回线边长为400m×400m，回

线电阻为9.6Ω，若发送电流强度达20A，发送机输出电压为192V，

输出功率约4kW；回线边长600m×600m时，回线电阻为14.4Ω，若

发送电流强度达15A，发送机输出电压为216V，输出功率约3.3kW。

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由此可见，当回线边长变大时，受发送系统最大输出电压、功率等性

能的限制，发送电流不可避免地会降低。此外，在野外工作的回线布

置中，尤其在地形复杂、植被覆盖、人文干扰大的矿区，回线边长的

增大将大大增加施工难度，影响施工效率。

综上所述，当回线增大时，对深部目标激发有利。但回线增大，

电阻增大，发送电流减小。所以，在野外实际工作中，除应分析工区

的地下电性分布，考虑信噪比、工作效率、仪器性能等因素，还应进

行现场试验，综合考虑发送磁矩大小，选择合适的回线边长。根据以

往工作经验及现阶段发送系统性能，建议一般小于500m的钻孔，发

送回线边长为50～200m；500～1000m的钻孔，采用100～400m的

发送框；大于1000m的钻孔，发送回线的边长应大于200m。

‘5.3.3发送磁矩极性即发送电流方向的确定’中规定了每次测

量时要保证发送电流方向一致且正确，即确保在每个发送回线中心附

近观测到的垂直分量响应为正值。因为瞬变电磁场是矢量场，观测的

井中三分量瞬变电磁响应具有方向性，只有在发送电流方向一致的情

况下，才能保证激发一次场方向相同，二次场的特征规律才能保持一

致。只有在确保发送电流方向正确的情况下，才能通过以往总结的井

中瞬变电磁异常特征规律对实测资料进行正确的分析、解释。否则将

无法进行资料解释工作。这种规定是以右手坐标系统（“规程”附录A

中图A.1所示）为前提条件，当前阶段正在应用的井中瞬变电磁测量

系统大都采用该坐标系，本条规定均适用。若不采用该右手坐标系，

本条规定将不再适用，本“规程”中有关的典型异常特征（附录D）、

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定性分析及定量解释技术（附录E）等内容也将不再适用。

‘5.3.4发送电流基频f的选择’规定了应通过现场试验或数值模

拟确定发送电流基频f，正确的发送电流基频（或时基），应能够保证

全部有用信号被采集。在实际工作中，可通过查看衰减曲线了解基频

选择是否恰当，在衰减曲线上能够显示有3～5道噪声信号即可，否

则应调整基频，使全部的有用信号被采集。如图6是在同一点采用不

同时基（基频）测量的TEM衰减曲线，由图可见，时基为5ms时，

晚期道曲线明显没有进入噪声时段，而时基20ms时，晚期道曲线进

入噪声段过多，时基为10ms时，既保证了采集信号进入噪声段，又

不过多地浪费有效时间。因此，该区采用时基10ms（基频25Hz）比

较合适。

图6不同发送电流时基（或基频）实测TEM衰减曲线图

另外，‘5.4.4’还强调了发送电流基频f的频率应与工业电流的频

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率成偶数倍关系，主要依据是瞬变电磁发送机大都采用双极性发送，

基频设为工频的偶数倍分之一时，采样值具有相干观测的特征，在接

收到的正负信号同时间道处，工频信号值相等、符号相反，正负相减

后，能够有效地抑制工频信号及其谐波的干扰，蒋邦远（1998）从理

论上进行了阐述。

发送电流基频12.5Hz

发送电流基频7.5Hz

图7不同发送电流基频实测噪声曲线图

项目组在野外进行了实测试验，图7是在同一测点采用相同的发

送回线、不同的发送基频采集的Z分量噪声曲线（黑线），各记录60

次，求平均值（红线）。由图可见，基频选12.5Hz（50Hz倍频），经

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多次叠加和求平均值后，噪声明显减弱。而选7.5Hz（60Hz倍频）时，

多次叠加并不能有效降低噪声强度，并显示明显的50Hz频率特性。

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的干扰。

‘5.3.5发送电流强度的选择’强调了综合考虑有关因素的前提

下，适当增大发送电流强度能够获取更强的信号。图8是在发送电流

分别为5A、10A、22A时实测的井中瞬变电磁响应衰减曲线，由图

可见，电流强度增大使响应幅值明显增强。在野外施工中，综合考虑

发送机性能、钻孔深度、回线电阻大小等因素，在条件允许的情况下

尽量增大发送电流强度，实际发送功率建议控制在发送机额定功率的

75％以内，以免损坏发送系统。

图8不同电流强度实测井中TEM衰减曲线图

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图9不同关断时间实测TEM响应衰减曲线图

‘5.3.6发送电流关断时间’，目前只有部分仪器系统能够设定关

断时间，关断时间不同，一次场所包含的频率成份就不同。关断时间

越短，早期道的响应信号越强。图9是在两种不同关断时间条件下，

实测的TEM响应衰减曲线。由图可见，关断时间不同，TEM响应幅

值在晚期道相差不大，但早期道相差较大，下降沿为500μs时响应幅

值增强明显。因此，在仪器设备关断时间参数可调的条件下（如PEM

系统），野外数据采集前，可进行现场试验，选择合适的下降沿长度，

以获得更高质量的TEM响应信号。

‘5.3.7采样叠加次数’，通过增加叠加次数或多次采集后平均的

方法，对电磁干扰能够进行有效的压制。如图10是在同一测点、同

一天采用不同叠加次数记录的噪声曲线（黑线）及其包络线（红线）。

由图可见，叠加次数为64和128时，记录的噪声幅值相差不大，最

大值约15～20nV/m2，而当叠加次数增大为256时，噪声幅值明显减

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小，最大值约10nV/m2，再增大至512次时，噪声幅值没有明显变化。

所以，该区合理的叠加次数选择，应该是既有一定噪声压制效果，又

兼顾工作效率的256次。但是不同工区的电磁干扰特征各不相同，所

以，每个工区要选择合适的叠加次数，应在工区现场试验确定。

64次128次

256次512次

图10同一测点、不同叠加次数实测的噪声曲线图

‘5.3.8测量点距的选择’，根据项目组多年的井中瞬变电磁测量

工作经验及国外相关工作资料，常规测量点距选择5m～10m，在有

异常的井段点距应加密至1m～3m，在背景的井段点距可放稀到

10m～20m。

‘5.4工作精度’部分对井中瞬变电磁法的工作精度做出了规定，

包括评价工作精度的方法和误差值的级别。本“规程”将轴向分量（A）

和径向分量（U、V）分别单独评价，且径向分量比轴向分量的质量

评价标准制定得偏低，得到了有关专家的一致认同，项目组也从有效

信号强度、噪声信号强度、转角误差传递等3个方面进行了论证和分

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析。

从理论而言，当采用中心框激发、钻孔为直孔（倾角90°）时，

均匀半空间模型没有水平分量响应（响应幅值为0），只有垂直分量

响应。图11显示了采用外框激发时数值模拟计算的结果。模型为均

匀半空间，电阻率为100Ω·m，回线边长200m×200m，钻孔距离回线

近边100m，钻孔为600m的直孔。该装置形式使Y分量响应为0，

则图中所示的X分量响应也是总水平分量响应。由图可见，垂直分

量响应幅值最大值比水平分量响应幅值大，且由多道曲线可明显看

出，垂直分量响应随时间的衰减速度比水平分量慢。总体而言，井中

TEM轴向分量的有效信号强度比径向分量强。

钻孔、回线位置关系

响应曲线

图11数值模拟外框发送时水平及垂直分量响应强度对比图

为了了解实际井中瞬变电磁噪声信号情况及三个分量噪声幅值

之间的强弱关系，项目组分别在湖北省大冶铜绿山铜矿区ZK1002孔

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和安徽省池州市黄山岭铅锌矿区ZK1301孔中进行了噪声测量试验。

将发送机发送电流关闭，各技术参数设置相同，三分量探头置于同一

深度观测噪声信号，而后将多次观测的噪声曲线（黑线）及其包络线

（红线）绘于同一坐标系，两钻孔实测的三分量噪声曲线见图12、

13。由图可见，在两个钻孔中，观测的两个水平分量噪声强度相当，

而垂直分量噪声幅值明显比水平分量低3倍左右。此外，天然电磁场

也具有水平分量大于垂直分量的基本特征。因此，井中瞬变电磁水平

分量噪声信号强度比垂直分量强。

图12湖北大冶铜绿山矿区ZK1002孔600m深度TEM三分量噪声曲线图

图13安徽池州黄山岭矿区ZK1301孔500m深度TEM三分量噪声曲线图

在井中TEM野外数据采集时，轴向分量（A）探头受重力作用

始终与井轴方向一致，探头自身的旋转对数据采集没有影响。但在测

量径向分量（U、V）时，探头自身在钻孔中的旋转无法人为控制，

使观测的两个径向（U、V）分量指向钻孔四周不同的方向。为此，

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需要使用定向工具对原始数据进行转角校正。而定向工具所测得的角

度本身就有误差，如PEM系统的转角误差标称为±0.5°，即原始和重

复观测之间最大角度差为1.0°，定向工具的转角误差将直接传递至观

测数据。

表1转角误差传递情况分析表

与总水平分量夹角（°）占总水平分量百分比（％）转角1°的误差（％）

XYXYXY

090100.000.000.02100.00

58599.628.720.1716.62

108098.4817.360.328.99

157596.5925.880.496.10

207093.9734.200.654.56

256590.6342.260.843.59

306086.6050.001.032.92

355581.9257.361.252.42

405076.6064.281.502.02

454570.7170.711.791.70

表1为在直孔中，当两个水平分量方向指向不同方位、转角误差

1.0°时传递给观测值的误差情况。由表1分析可见，转角误差对两个

水平分量的影响与分量方向有关，单分量方向与总水平分量方向相差

较小则转角误差影响小，单分量方向与总水平分量方向相差越大则转

角误差影响越大。但两个水平分量之间是紧密联系的，对一个分量影

响小则必然对另一个分量影响大。如当总水平分量方向与X分量一

致、与Y分量垂直时，转角误差1.0°使X分量误差0.02％、Y分量

100％；当总水平分量方向与X分量夹角30°、Y分量夹角70°时，转

角误差1.0°使X分量误差1.03％、Y分量2.92％；当两个分量与总水

平分量夹角相同（45°）时，转角对两个分量的影响相同，误差达1.7％。

21

因此，在井中瞬变电磁法测量工作中，轴向分量（A）的信噪比

一般强于径向分量（U、V），径向分量定向工具的转角误差对其观测

值的误差影响较大。因此，应将轴向分量和径向分量的数据质量进行

单独评价，且径向分量比轴向分量的评价标准要低。

由于井中瞬变电磁测量的是广谱时序信号，信号强度从早期的几

伏到晚期的零点几微伏（噪声信号），跨越7个数量级，而且每个采

样道的信噪比不同，基本特征是早期信噪比强，晚期信噪比弱。因此，

数据质量评价应按各采样延时道单独评价。项目组在安徽冬瓜山铜矿

区地表做了信噪比试验，采用多次重复采集平均后获得的实测TEM

响应，近似为TEM有效信号。在同一测点多次采集噪声后，求取多

次采集噪声的包络线，将包络线上下限作为最大噪声值的范围。将相

BD-1线119号点TEM响应、噪声及信噪比曲线图

同时间道的信号与噪声值相比，得到（叠加次数512次）不同时间道的信噪比。

dB/dt(nV/m2)2

zdBz/dt(nV/m)

10000.0060

TEM响应噪声水平信噪比

8332.7405.3491557.813

507480.5104.8111554.852

TEM响应曲线TEM噪声曲线6542.1404.4381473.967

TEM信噪比曲线噪声水平曲线5559.7604.2721301.591

1000.00404516.0304.2751056.340

3589.4904.367821.904

302792.8404.457626.566

2138.4704.485476.830

1600.6504.441360.429

100.00201151.8504.360264.189

794.9804.282185.662

525.0304.219124.451

10339.3404.14881.808

212.8404.03352.779

130.5403.84833.922

10.00080.7503.59522.463

48.7303.29014.812

-1029.5902.95310.019

18.0002.6016.921

10.9202.2474.860

1.00-206.4601.9093.385

3.9401.6032.458

2.2501.3411.677

-301.3651.1271.211

0.8140.9580.850

0.10-400.5000.8250.606

0.3000.7230.415

0.1770.6440.275

-500.1100.5830.189

0.0660.5340.124

0.0390.4910.079

0.01-60

0.0100.1001.00010.000100.0000.0100.1001.00010.000100.000

t(ms)t(ms)

参数设置：电流0A，时基20ms，下降沿500us，叠加次数512

图14安徽冬瓜山铜矿区TEM响应、噪声及信噪比曲线图

22

表2安徽冬瓜山铜矿区各采样道信噪比统计表

序号t(ms)信噪比序号t(ms)信噪比

10.08551568.34171.39958.68

20.10351467.50181.66505.87

30.12151304.25191.98004.08

40.14401092.44202.35582.89

50.1733855.54212.80352.04

60.2070650.42223.33451.51

70.2453486.43233.96451.05

80.2925362.89244.71370.78

90.3487268.69255.60700.56

100.4140192.85266.66900.41

110.4927132.29277.93130.29

120.587285.91289.53430.20

130.699854.242911.22070.14

140.832533.503013.34480.10

150.990020.703115.87150.07

161.176713.34

图14为实际采集的TEM响应、噪声及计算获得的信噪比曲线图，

各采样道的信噪比值列于表2。由图14和表2可见，各个采样道的

信噪比各不相同，总体规律是早期信噪比强，晚期信噪比弱，早晚期

道的信噪比相差高达上万倍。因此，数据质量评价应按各采样延时道

单独评价，而且根据信噪比的特征，早、中期道采用相对误差，晚期

道以绝对误差衡量质量为宜，如采用相对误差有时会出现误差超过规

定，但数据仍可用于解释的情况。

误差的计算方法有平均误差和均方误差，经过研讨会专家集体讨

论，选择均方误差。按照误差理论，均方误差相对更严格，因为它突

出了大误差的影响，井中瞬变电磁测量的单次工作量一般不会很大，

测点数和检查数据相对较少，采用均方误差较为合理。因此，本“规

程”规定早期道按均方相对误差、晚期道按均方绝对误差衡量数据质

量，具体计算公式见“规程”－‘7.5.5’。

本“规程”规定了工作量精度级别分为A、B两级，其中A级的误

差要求更严格，主要是针对高性能的仪器系统，如PROTEM、Digital

23

PEM等。考虑到我国当前物探仪器研制水平与国外先进水平的差距，

应将工作精度要求适当放宽，可选择B级精度要求。

‘5.4.3测地工作精度要求’对发送回线的测地工作精度做出的

规定，具体技术细节参照GB／T18314和DZ／T0153之规定执行。

‘5.5电阻率参数测定’，电阻率参数是井中瞬变电磁法的物性前

提，对电阻率参数的获取做出了规定和说明，可通过收集以往的物性

资料，如工区没有物性资料可通过电阻率测井或标本测定获取。

（6）“6仪器设备”

对井中瞬变电磁测量的仪器设备做出了相关规定和说明，根据井

中瞬变电磁当前仪器设备性能，总结项目组野外工作经验，参考其它

井中物探（测井）工作规程，按基本要求、发送系统、接收和下井系

统和仪器设备的维护4个部分分别列出了具体条款，开展井中瞬变电

磁测量时可参照执行。

（7）“7野外工作”

对井中瞬变电磁测量野外数据采集工作做出了相关规定和说明，

主要根据项目组多年的野外工作经验，按照井中瞬变电磁野外数据采

集主要工作流程，从施工准备、发送系统布设、井场布设、观测与记

录、质量检查与评价、野外资料验收等6个方面对野外数据采集各个

环节做出了规定和说明，大部分条款都是项目组经过多年大量的野外

实际工作总结出来的宝贵经验。

‘7.7安全与防护’专门就野外工作中的安全与防护做出了较详

细的规定，共有14项条款规定。因为在井中瞬变电磁测量工作中，

只要探头一放入钻孔中就随时面临风险，现场工作人员应牢牢掌握现

24

场安全与防护知识，在工作中时刻提高安全意识，及时发现并排除安

全隐患，保证工作人员的人身及仪器设备安全。

（8）“8资料整理与图件编制”

对资料整理与图件编制做出了规定和说明，分为资料整理和图件

编制2个部分，在整理径向分量时，首先要进行转角校正，因为在测

量过程中两个径向分量的指向是钻孔内任意滚动的，其原始数据的方

向没有规律性，必须用仪器系统的定向工具进行转角校正。

（9）“9资料解释”

根据当前井中瞬变电磁法的资料解释技术水平，并兼顾未来发展

趋势，按照项目组以往工作总结的资料解释流程，从基本要求、异常

识别、定性解释、定量解释、综合地质解释等5个方面对井中瞬变电

磁资料解释做出了规定和说明。其中定性分析的具体方法可参照“规

程”附录D、定量解释技术方法可参照“规程”附录E。

（10）附录

附录A是井中瞬变电磁法坐标系与一次磁场。首先对本“规程”

采用的坐标系做出了定义和说明。由于瞬变电磁场是矢量场，观测的

井中三分量瞬变电磁响应具有方向性，本“规程”规定轴向分量A沿井

轴指向上为正，径向分量U、V按右手法则规定其正方向，且分量U

指向钻孔倾向方向，见附录A中图A.1，当钻孔为直孔时钻孔坐标系

即为笛卡尔右手坐标系。然后附录A还给出了一次磁测的计算公式

和矩形回线在空间任意点产生一次磁场的示意图。最后，附录A就“最

佳耦合”的概念和如何做到“最佳耦合”进行了讨论。

附录B是野外工作记录表，对野外工作中涉及的工区、钻孔、

25

仪器设备等基本信息，以及文件名、关键技术参数等数据信息均要求

详细记录。并附有详细的填表说明，野外工作中可参照填写记录表。

附录C是项目组总结出来的设计书及报告编写提纲，一是设计

书编写提纲，对设计书的具体内容做出了较详细的规定，包括前言、

工区地质及地球物理特征、工作方法技术、工作安排、实物工作量、

预期成果、组织机构及人员安排、经费预算、质量保障与安全措施、

有关附图及附表等10个方面，根据项目的具体情况可对规定的设计

书内容做出适当调整和修改。二是成果报告编写提纲，对报告编写和

资料提交做出了规定和说明，分为编写要求、主要内容、主要图件和

资料提交4个部分，在编写报告和提交资料过程中可参照执行。

附录D参考了蒋邦远（1998）、牛之琏（2007）等有关著作，首

先对井中瞬变电磁法典型的静态和动态异常特征进行了图示和说明。

然后利用商业软件，设计了一套理论模型：在一个发送回线的激发下、

自由空间中一个水平导电板体，在导电板体外围四周等间距、对称地

布置了16个采样钻孔，数值模拟了16个钻孔的三分量井中瞬变电磁

响应，绘制了各个钻孔的三分量异常响应曲线，分析了三分量异常响

应特征与钻孔位置之间的内在联系，从中总结了一套利用水平分量异

常响应特征推断异常体方位的方法，并以图示方式展现出来（附录D

中图D.4），对井旁异常的推断解释具有实用价值。

附录E是根据当前井中瞬变电磁法定量解释技术现状，结合项目

组近年来取得的一些研究成果和应用实例，编写的一份资料性附录，

介绍了项目组研究的井中瞬变电磁矢量交会解释方法和人机交互反

26

演技术，并通过理论模型和实测资料进行了试算。

三、试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经

济效益、社会效益和生态效益

列举以往工作典型案例（过程图件、成果图件等可作插图展示）

并作出分析，以往成果报告中总结性论述等也属于本章内容，体现实

践结果是编制标准的基础。

“规程”的验证分析，主要通过征求具有较高的井中瞬变电磁法

技术水平和标准制定经验的有关研究、生产单位和专家的意见实现