地面瞬变电磁法数据处理和成像系统TEM_SW

金矿勘探中的瞬变电磁法及激发极化法运用发布时间：2021-06-17T02:28:26.326Z 来源：《中国科技人才》2021年第9期作者：董航[导读] 随着地表矿产资源过度开发，传统电磁勘探方法不能满足实际需求，瞬变电磁法因具有分辨率高等特点，受到资源勘探界的重视，广泛应用于油气藏动态监测，自然灾害预报等方面。

黔西南金龙黄金矿业有限责任公司 552400【摘要】深部找矿要结合多种方法进行勘探，研究提出视电阻率综合解释方法，综合运用激电法与电磁法对异常可疑区域进行探测研究。

时间域激电法是根据矿石激发极化效应差异，测量大地岩中产生极化电场，EH4电磁成像系统为部分可控源的大地电磁测深系统，电磁法测深技术与激电法结合互补，综合利用电磁成像系统地球物理方法找层控金属矿床。

简述脉冲瞬变电磁法与激发极化法在某金矿勘探中综合应用，介绍激发极化法原理，工作中采用参数，选择黄泥堡金矿10线，激电剖面实例进行异常解释推断。

【关键词】金矿勘探；瞬变电磁法；激发极化法随着地表矿产资源过度开发，传统电磁勘探方法不能满足实际需求，瞬变电磁法因具有分辨率高等特点，受到资源勘探界的重视，广泛应用于油气藏动态监测，自然灾害预报等方面。

由于资料处理解释技术落后，单一电阻率参数反演解释准确性较低。

地球介质在电磁场下存在传导电磁现象，为提高资料处理解释水平，需要考虑瞬变电磁场数学物理描述问题。

TEM瞬变电磁法是基于电性差异，向地下发送一次脉冲电磁场，观测二次涡流电磁场的方法。

用于研究浅层成至中深层地电结构。

激发极化法以水的激发极化效应差异为前提，以某种极距装置形式，查明矿产资源的方法。

1.激电法与电磁法研究随着改革开放的深入，社会经济发展与资源供给矛盾突出。

地球深部探测是近年来主要方向，深部找矿是当今地质工作主要任务，电磁法深测技术在天然气等探测中发挥重要作用，每种地球物理法具有单一性，造成数据资料处理偏差。

综合运用多种地球物理法是地球探测主研究重要方向。

物探瞬变电磁法(TEM)和激发激化法在贵州金矿勘探中的应用汪玉琼;孙宗龙【摘要】简述了瞬变电磁法(TEM)和激发激化法在贵州某金矿勘探中的综合应用.文中介绍了TEM瞬变电磁法、激发激化法原理、工作仪器及工作中所采用参数及资料整理中所有分析解释软件,选择了贵州某金矿X-X′线TEM剖面、岩性实测作为实例进行异常解释推断,对异常进行了分析,提出了下一步工作建议.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2010(007)001【总页数】3页(P75-77)【关键词】金矿;瞬变电磁法(TEM);激发激化法;异常分析【作者】汪玉琼;孙宗龙【作者单位】贵州省地质调查院,贵州,贵阳,550004;安徽省勘查技术院,安徽,蚌埠,233005【正文语种】中文【中图分类】P631.3TEM瞬变电磁法是基于电性差异,利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲电磁场,利用线圈或接地电极观测二次涡流磁场或电场的方法。

主要为用于寻找低阻目标物,研究浅成至中深层地电结构[1]。

激发激化法是以岩(矿)石、水的激发极化效应的差异为物性前提,用人工地下直流电流激发,以某种极距的装置形式,研究地下横、纵向激发极化效应的变化,以查明矿产资源和有关地质问题的方法。

小四极激电测深是激发激化法的一种装置测量方式,用于测量深部地质体的导电性能。

[2]1)TEM工作仪器及参数选择脉冲瞬变电磁法(TEM)使用仪器为西安物探所研制的EM RS-2B型电磁矿产勘探仪。

供电脉冲宽为4m s、供电电流为1000～1200A,分22道读数,选择4～32次叠加,采样率为80μs,回线边长为3m×3m。

2)对称四极激电工作仪器使用重庆仪器厂生产的WDJD-1激电仪,其接收部分技术指标为:电压通道±6V±1%,输入阻抗50MΩ,视极化率测量精度±1%,Sp补偿范围±1V,电流通道5A±1%。

发射部分技术指标为:最大供电电压900V,最大供电电流5A,供电脉冲宽度1～60s。

瞬变电磁法（ TEM）在高速公路隧道围岩含水超前探测中的应用摘要：瞬变电磁法测深是以电阻率的差异来区分岩性及构造体并根据电阻率值的大小以及在地下的展布形式来识别地下地质体的空间分布和性质的一种物探方法[1]。

本文采用瞬变电磁法对云南某高速公路隧道一端掌子面前方及周边围岩含水情况开展超前探测，分析掌子面前方岩体结构地下水的分布特征。

关键词：瞬变电磁法；超前探测；裂隙水；高速公路隧道瞬变电磁法或称时间域电磁法(Time domain electromagnetic methods)，简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间，利用不接地线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。

图1为其基本工作方法：于边墙或掌子面设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流。

断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减[2]。

衰减过程一般分为早、中和晚期。

早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。

通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。

影响电阻率的主要因素有矿物成分、岩石的结构、构造及含水情况等。

根据经验统计和工区地球物理的反演结果分析，得出测区内各地层的电阻率值。

不同地层的电性分布具有一定规律：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘土岩类最低。

由于地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。

当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体，从而有效判别区域含水程度[3]。

图1瞬变电磁法工作原理1.工况概况云南某高速公路隧道进口端、出口端经调查地下水类型主要为基岩裂隙水，赋存与岩体裂隙中，地下水仅沿其细小的层间裂隙、岩体节理运动，主要受大气降水补给，并受岩石完整性及裂隙开启程度制约，水量一般较贫乏，呈脉状、现状排泄。

瞬变电磁法简介第三节瞬变电磁法（TEM）一、方法原理瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源通以脉冲电流为场源，以激励探测目的物感应二次电流，在脉冲间歇测量二次场随时间变化的响应。

当发射回线中的电流突然断开时，在介质中激励出二次涡流场（激发极化场），二次场从产生到结束的时间是短暂的，这就是“瞬变”名词的由来。

在二次涡流场的衰减过程中，早期以高频为主，反映的是浅层信息，晚期以低频为主，反映的是深层地下信息。

研究瞬变电磁场随时间变化规律，即可探测不同导电性介质的垂向分布。

瞬变电磁法的探测深度与回线线圈的大小、匝数有关，线圈越大、匝数越多，探测的深度就越深。

瞬变电磁法的观测是在脉冲间隙中进行，不存在一次场源的干扰，这称之为时间上的可分性，脉冲是多频率的合成，不同的延时观测的主频率不同，相应的时间场在地层中的传播速度不同，调查的深度也就不同，这称之为空间的可分性。

由这两种可分性导致瞬变电磁法有以下特点：把频率域法的精确度问题转化成灵敏度问题，加大功率，灵敏度可以增大信噪比，加大勘探深度；在高阻围岩地区不会产生地形起伏影响的假异常；在低阻围岩地区由于是多道观测，早期道的地形影响也较易分辨；可以采用同点组合（同一回线、重叠回线等）进行观测，使与探测目标的耦合最好，取得的异常强，形态简单，分层能力强；线圈点位、方位或接收距要求相对不严格，测地工作简单，功效高；有穿透低阻覆盖层的能力，探测深度大；剖面测量与测深工作同时完成，提供了更多有用信息，减少了多解性。

二、地球物理前提由于瞬变电磁法是观测断电后由一次脉冲激励出的二次涡流场随时间的变化规律，二次涡流场随时间的衰减快慢和强弱与被探测介质（道碴、混凝土、岩石等）及介质状态（含水与干燥、完整与破裂）有关，TEM法衰减曲线的变化过程反映了检测点由高频到低频、由浅层到深层的地质信息变化过程。

检测的参数是各层规一化的电阻率，对实测的衰减曲线进行反演拟合，绘制地下电性分层及分层的电阻率柱状图，进而以反演拟合曲线为基础，绘制成曲线簇断面图、等值线断面图及电性分级断面图。

z瞬变电磁法(TEM)在复杂煤矿采空区的应用研究摘要: 介绍了瞬变电磁法探测采空区的基本原理。

根据采空区的地球物理特征，通过分析多道拟视电阻率断面图，可以准确的探测出采空区的位置。

以门头沟采空区为例介绍了瞬变电磁技术在煤矿采空区的应用及取得良好的效果。

关键词：瞬间电磁法煤矿采空区应用研究中图分类号： x752 文献标识码： a 文章编号：1 引言煤矿采空区是引起地质灾害的主要原因之一，它不仅危害到人民的正常生活和生产，而且严重地影响到当地经济的可持续发展和社会稳定，给矿产资源的开采及水利水电、铁路、公路、输油（气）管道等国家重大建设工程带来了灾难或经济损失。

因此探测采空区就成了地质勘探的一个重要任务。

瞬变电磁法以成本低、体积效应小、横向分辨率高、与探测目标体耦合性最佳等显著特点。

目前被认为是探测煤矿采空区位置最佳物探方法之一[1] 。

2瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法（transient electromagnetic method，简称tem）是地球物理探测中最有效的电磁方法之一。

其基本工作方法是：于地面或井下设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流。

断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。

衰减过程一般分为早、中和晚期。

早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。

通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征，见图1。

图1 tem工作原理示意图瞬变电磁法勘探的物理前提是采空区与岩层之间存在较大的电性差异[2] 。

煤层赋存于成层分布的煤系地层中,煤层被开采后形成采空区,破坏了原有的应力平衡状态,电性发生明显的变化。

不充水的空洞由于岩性疏松,导电性降低,在电性呈高阻异常,二次涡流场衰减快,产生的感应电动势较低,在瞬变电磁多道电压感应剖面图上表现“低电压异常”,在瞬变电磁拟视电阻率断面图上表现“高电阻异常”；充水采空区由于水是低阻体, 所以电性呈低阻异常, 二次涡流场衰减慢, 产生的感应电动势较高,在瞬变电磁多道电压感应剖面图上表现“高电压异常”, 在瞬变电磁拟视电阻率断面图上表现“低电阻异常”；瞬变电磁就是根据这种在电性上的差异来判断采空区的位置和类型[3]。

2202掘进工作面瞬变电磁法探测设计一、矿井瞬变电磁(TEM)的原理及特点矿井瞬变电磁和地面瞬变电磁法的基本原理的一样的，理论上也完全可以使用地面电磁法的一切装置及采集参数，但受井下环境的影响，矿井瞬变电磁法与地面的TEM的数据采集与处理相比又有很大的区别。

由于矿井轨道、高压环境及小规模线框装置的影响，在井下的探测深度很受限制，一般可以有效解释80m左右。

另外地面瞬变法为半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自与地表以下半空间层，而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种响应来自回线平面上下(或两侧)地层，这对确定异常体的位置带来很大的困难。

实际资料解释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。

具体来说矿井瞬变电磁法具有以下特点:1、受矿井巷道的影响矿井瞬变电磁法只能采用边长 1.5m的多匝回线装置，这与地面瞬变电磁法相比数据采集劳动强度小，测量设备轻便，工作效率高、成本低；2、采用小规模回线装置系统，因此为了保证数据的质量、降低体积效应的影响、提高勘探分辨率，特别是横向分辨率；3、井下测量装置距离异常体更近，大大的提高测量信号的信噪比，经验表明，井下测量的信号强度比地面同样装置及参数设置的信号强很多；4、地面瞬变电磁法勘探一般只能将线框平置于地面测量，而井下瞬变电磁法可以将线圈放置于巷道底板测量，探测底板一定深度内含水性异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线框面平行巷道掘进前方，可进行超前探测;当线圈平行于巷道侧面煤层，可探测工作面内和顶底板一定范围内含水低阻异常体的发育。

5、矿井瞬变电磁法对高阻层的穿透能力强，对低阻层有较高的分辨能力。

在高阻地区如果用直流电法勘探要达到较大的探测深度，须有较大的极距，故其体积效应就大，而在高阻地区用较小的回线可达到较大的探测深度，故在同样的条件下TEM较直流电法的体积效应小得多。

二、矿井瞬变电磁法地球物理特征在探测富水区的位置及其分布范围等方面，瞬变电磁法是目前最有效的方法之一，其物理基础是富水区相对于周围地层有明显的电性差异。

瞬变电磁法软件培训文档PART 1 数据传输软件双击图标，即可进入程序。

图1 PROTEMW主界面这是程序主界面，点击进入第一个模块Dump from Receiver。

图2 Dump from Receiver选择接收机类型（数字/模拟）和计算机端口，输入文件名并选择存储文件的位置，点击DUMP按钮。

图3 准备传输待接收机准备就绪，点击Click when ready按钮开始传输数据文件。

PART 2 数据处理软件安装1.把TEMINT安装盘插入光驱（或把安装包copy到键盘内）2.进入TEMINT安装包子目录，双击Setup.exe3.按照界面提示逐步进行，选择安装软件的位置4.完毕后退出安装，重启计算机，TEMINT的图标将自动出现在开始的程序中。

一、数据整理PROTEM导出文件为*.Gx7格式文件，不能将其直接应用于TEMINT，要预先做一些数据整理，加入关键字并设置一些参数。

图4 加入关键字及参数关键字格式：Comment: LOOPn(x,y) mLOOP——引导符n——发射框编号(x, y)——发射框中心的空间坐标x——发射框中心沿测线方向的距离，单位my——发射框中心沿测线垂直方向的距离，单位mm——发射框匝数修改完成后，将文件另存为*.red格式文件。

*.red文件包含了测线、测点的所有信息，其中包括接收框面积m²、记录门数量30、发射框长宽m、发射机型号、日期、测线号、测点号、一次场值、二次场值、关断时间ms、第一门时间ms、发射电流A、发射框面积m²，以及我们后添加的发射框编号、发射框中心空间坐标、发射框匝数。

图5 整理后的数据格式注意：1. 数据文件为格式文件，数据行每个数据占8个字符。

2. 测线号最后一位为方位，如125E表示该测线位于0点以东125m的地方。

3. 测点号后两位表示方位和分量，如0200NZ表示该测点位于0点以北200m的地方，Z分量。

瞬变电磁法（TEM）新进展及其在寻找深部隐伏矿中的应用*周平施俊法（中国地质调查局发展研究中心，北京，100083）[摘要] 经过近半个世纪的开采，我国大部分老矿区面临着浅表矿资源日渐枯竭，接替资源严重不足的问题，为此，寻找深部隐伏矿体成为当前地质找矿的重点也是难点之一。

本文介绍了瞬变电磁法（TEM），尤其是近二十年来TEM系统的主要进展，举例说明了TEM在国内外寻找深部隐伏矿中的应用效果。

通过综合研究，认为TEM以其探测深度大、空间分辨率高等优势，在围岩和矿体电导性差异较为明显的地区，如铜镍硫化物等矿区，有着极为良好的深部隐伏矿找矿应用前景。

[关键词] 瞬变电磁法深部隐伏矿块状硫化物The New Progresses in Transient Electromagnetic Method (TEM) and Their Application to Deep-concealed Ore DepositsZHOU Ping SHI Jun-fa(Development and Research Centre, China Geological Survey, Beijing 100083)Abstract: Having undergone exploitation for nearly half a century, most old mining areas in China are confronted with resource exhaustion in shallow depth areas and scarcity of replacement resources. Therefore, searching for deep-concealed ore deposits has become the highlight as well as a difficult point for current geological mineral prospecting. The paper introduces Transient Electromagnetic Method (TEM) and its progresses in the past two decades, and illustrates the application of TEM in mineral prospecting, showing advantages of this method in searching for deep-concealed ore deposits. Through integrated study, it is concluded that due to large depth of prospecting and high resolution, TEM expects a promising future for deep-concealed ore deposits prospecting in areas with evident conductive differences, such as the Cu-Ni sulphide mining area.Key Words: Transient Electromagnetic Method (TEM) Deep-concealed Ore Deposits Massive Sulphide*本文受国土资源部百名优秀青年科技人才计划《地质调查关键技术发展战略研究》资助[第一作者简介] 周平(1981年-)，男，2006年毕业于中国地震局地质研究所，硕士学位，助理工程师，现主要从事地质调查战略情报研究。