1、一、瞬變電磁法（TEM）簡介1、TEM基本原理基本原理 以不接地回線或接地線源通以脈沖電流為場源，以激勵探測目的物感應二次電流，在脈沖間隙測量二次場隨時間變化的響應。通過分析和研究二次場的時空變化特征，可判定地下地質體的電性特征，推斷其賦存位置、產狀、埋深及規模等信息。 二、 西方TEM的發展及其主要進展20世紀50年代低阻異常填圖硫化物勘探20世紀80年代以后延伸至構造地質填圖和水文地質研究等領域電子技術和計算機技術的發展測量精度和靈敏度大為提高1.航空瞬變電磁系列航空瞬變電磁系列 （1）固定翼航空瞬變電磁系統）固定翼航空瞬變電磁系統 （2）直升機航空瞬變電磁系統）直升機航空瞬變電磁系統2.

2、 地面瞬變電磁系列3. 半航空瞬變電磁系統1. 航空瞬變電磁系列航空電磁物探特點：快速+大面積+成本低+工效高應用：基礎地質調查+礦產勘查+水工環調查等航空電磁系統（航空電磁系統（AEM）分類：）分類：1、方法原理：航空瞬變電磁航空瞬變電磁+航空頻率域電磁2、系統載體：固定翼固定翼AEM+直升機直升機AEM主要固定翼航空瞬變電磁系統主要固定翼航空瞬變電磁系統 (修編自Fountain和Smith, 2003)GEOTEM系統實物圖（左）及其示意圖（右）系統實物圖（左）及其示意圖（右）（Fountain等，等，2005）INPUT系統和MEGATEM系統對Perserverance礦體的響應信號

3、對比（Smith等，2003）固定翼時間域AEM偶極矩的變化（Smith等，2003）偶極矩與固定翼時間域AEM有效勘探范圍（Smith等，2003）阿比蒂比型礦體1、單分量（x分量） 三分量（x,y,z）測量；2、脈沖頻率和脈寬皆可選。優勢優勢：Y分量分量判定導體的對稱性、橫向不均勻性等；Z分量分量確定導體的深度和傾角，信噪比更好（尤其是在晚期延時階段）；頻率頻率原則上，脈沖基頻越高，信噪比越好；脈沖基頻越低，上覆巖層的響應就越會受到壓制，從而達到更好地區分導體與上覆巖層的目的。 3、同時測量電磁場的磁分量（B場）及其時間變化率“dB/dt”，如QUESTEM、GEOTEM、SPECTREM

4、等系統4、一次補償算法能夠利用脈沖期間的數據。優勢優勢：區分硫化物導體與其他非磁性導體，如粘土、石墨和剪切帶等；: (1) 可測量高阻區的接通響應，如測量25s/m以下的電導率；(2)對于高導區，接通響應信號用于波形反褶積，生成有限頻寬的階躍或脈沖響應，使得測量系統對高導體的響應更加靈敏。主要直升機航空瞬變電磁系統主要直升機航空瞬變電磁系統（修編自Fountain和Smith, 2003;Sattel, 2006; Witherly和Irvine, 2006）HeliGEOTEM系統實物圖及發射線圈圖系統實物圖及發射線圈圖（Fountain等，等，2005）接收機與磁力計直升機系統與固定翼系統

5、對比：直升機系統與固定翼系統對比：不足：不足：1、機載設備功率較小，探測深度不如固定翼系統。固定翼最大偶極矩已經達到2.2106Am2 ，而直升機只有6 105Am2；2、直升機AEM運行成本要高些。優勢：優勢：1、直升機系統的橫向分辨率更好，操作靈活，可野外條件較為惡劣的地方進行測量，如高海拔區、地形起伏較大的山區、丘陵地帶等；2、直升機系統飛行高度低，一般為25m；而固定翼系統至少在100m以上，如GETEM系統為120m。MEGATEM系統數據（左）與系統數據（左）與HeliGEOTEM系統數據（右）對比系統數據（右）對比上圖：上圖：dB/dt數據；下圖：數據；下圖：B場數據（場數據（

6、Fountain等，等，2005 ）研發出多線圈對、多頻率系統，如五個線圈對、五個頻率以上的系統；三分量測量，如THEM、NewTEM、HeliGEOTEM等系統；全波形記錄，如AreoTEM、THEM等。直升機時間域AEM進展在金屬礦勘查領域，主要有和兩種。回線法：利用不接地正方形或長方形回線作為一次場源，每邊長（n102103）m ，由發射機供給交變電流。電磁偶極法：由發射機將交變電流通入直徑一米左右的多匝空芯線圈或磁芯線圈產生一次場。電磁偶極法能量衰減快，其勘探深度比回線法要小，一般為幾十米至百米。因此，在尋找深部隱伏礦時，回線法更為常用。 回線法通常有重疊線圈重疊線圈、內置線圈內置線圈

7、和水平線圈水平線圈等形態。內置線圈探測水平層狀或似層狀導體比水平線圈要好；而對于垂直或近垂直導體而言，水平線圈效果更佳。 西方地面瞬變電磁系統發展情況早期多采用單一方法，如加拿大Geonics公司EM系列、Lamontange公司的UTEM系統、Crone公司的PEM系統等上世紀90年代后，電法儀器趨于集成化，研發了多種多功能儀器，TEM只是其功能之一，如加拿大Phoenix公司的V-5、V-6型系統，及美國Zonge公司的GDP系統等。最近Phoenix公司的V-8網路型多功能電磁接收機，可開展包括MT、AMT、CSAMT、IP及TEM在內的多方法測量。類似的還有GDP-32多功能電法工作站

8、等。主要系統主要系統發射機發射機接收機接收機參數參數備注備注PROTEM47TEM47PROTEM若輸出電流3A，回線100100m，有效探測深度150m輕便，專門為近地表測量設計PROTEM57-MK2TEM57-MK2功率更大，有效探測深度500mPROTEM57的升級版系統PROTEM67TEM67有效探測深度500m；若采用BH43-3三軸鉆孔探測器，探測深度可達2km原PROTEM37的升級版系統PATEM新的拖曳陣列式瞬變電磁系統該系統與傳統瞬變電磁系統相比，最大的：能沿著剖面進行連續的瞬變電磁測深，從而減小因數據加密和增加覆蓋區域等需求所帶來的成本。PATEM系統簡圖(Srens

9、en等,2000)移動速度11.5m/s（Christiansen和 Christensen，2003）一種地面發射、空中接收的測量系統，如FLAIRTEM系統和TerraAir系統；適用于測量條件較為復雜的地區，如地勢起伏的山區。特點特點：相比地面瞬變電磁系統，具有方便、高效等優勢；較航空瞬變電磁系統，信噪比更高、空間分辨率更好。TerraAir、GEOTEM和PROTEM37實測對比顯示：對于地下淺部導體， PROTEM37的晚期信噪比最好（50000:1），TerraAir次之（500:1）， GEOTEM最低（僅為25:1）。數字模擬結果顯示：導體埋藏加深，地面TEM系統的晚期信噪比優

10、勢將減弱，而半航空TEM系統始終強于航空TEM系統。（Smith等，1998）Chisel礦：1956-1994年，共生產了約787萬噸礦石（含Zn10.6%，Cu0.54%） Chisel和Chisel North礦體產在弗林弗倫火山巖帶東部，屬近源VMS礦床，硫化物礦化為半塊狀塊狀閃鋅礦和黃鐵礦。礦床下面發育有寬闊的熱液蝕變帶，其中產有含Zn、Fe、Pb、Cu、As和Ag的富含絹云母和綠泥石的透鏡體。 Chisel North礦床綠帶、紅帶和礦床綠帶、紅帶和紫帶礦體及早期鉆孔平面圖紫帶礦體及早期鉆孔平面圖 Chisel North礦床紅帶和紫帶礦床紅帶和紫帶EM回線回線布置及井中布置及井中

11、EM發現平面圖發現平面圖 （Vowles，http:/ ） C84-18鉆孔鉆孔PEM響應剖面響應剖面C87-4W1鉆孔鉆孔PEM響應剖面響應剖面（Vowles，http:/ ）案例二、多種TEM系統應用于深部隱伏礦體加拿大加拿大Voiseys Bay銅鎳硫化物礦床銅鎳硫化物礦床 Voiseys Bay Ni-Cu-Co礦床平面圖（礦床平面圖（a）和縱剖面圖（和縱剖面圖（b） (Balch，2000)西延帶礦化西延帶礦化700W測線測線的電磁響應圖的電磁響應圖(Balch，2000)西延帶礦化向南陡傾，覆蓋層厚達90m。UTEM剖面表明，所探測到的是一個陡傾導電體，延深大且高電導。GEOTEM

12、剖面也顯示出強烈響應，X分量峰值達1250ppm。HEM響應的同相分量（CP-I和CX-I）僅10ppm，表明這種方法的穿透深度有限。異相分量（CP-Q和CX-Q）受到厚覆蓋層的強烈影響 Crone PEM階躍響應剖面階躍響應剖面（a）與）與UTEM階躍響應剖階躍響應剖面面(b)的比較的比較圖(Balch，2000)二者在980m孔深處都呈現強烈井孔外響應。早時段響應表明在同一孔深段打到了一個電導較低的單元，鉆孔實際打到的是9.3m弱礦化橄長巖。在已知Ni-Cu硫化物礦化孔段，井孔內響應在晚時段變為井孔外響應，這清楚地表明附近有更好的礦化。根據EM測量的方位分量，在附近打了第二個鉆孔，結果打到20.4m礦化，其中包括8.25m塊狀硫化物小 結TEM系統已從單分量發展到多分量、多參數測量，從小功率、小探測深度到大功率、大探測深度，信噪比、空間分辨率不斷提高；測量B場及B場的時間變化率“dB/dt”，有助于區分導電磁性與其他非磁性礦體；井中TEM系統由于更加接近深部隱伏礦體，可降低上覆蓋層的影響，在鉆孔周邊200300m半徑范圍內具有較好的分辨能力，能最大限度