瞬變電磁法在地球物理勘探中的應用

周喜軍

（1.江蘇有色金屬華東地質勘查局，江蘇 南京 210007；2.納米比亞華東有色投資有限公司，江蘇 南京 210007）

瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法。通過測量斷電后各個時間段的二次場隨時間變化規律，可得到不同深度的地電特征[1]。該方法觀測純二次場，分辨率較高，尤其對低阻異常反應敏感。隨著瞬變電磁勘探技術的不斷發展，目前廣泛應用到金屬礦產勘查、油氣勘探、工程勘查、考古探測、煤田勘探等諸多多領域，成為地球物理勘探的首選方法之一。

1 瞬變電磁法的原理

瞬變電磁法（Transient Electromagnetic Method，簡稱TEM）在地球物理探測中發揮著巨大的作用，其主要工作原理，在地面以及井下將一定波形電流的發射線圈進行設置，由此使磁場于其周圍空間位置上產生，同時讓感應電流產生于地下到點礦體內。感應電流隨著斷電而出現熱損耗，并在不同時間內表現為不同的衰減程度。高頻成分的電磁場主要出現在早期階段，具有非常快的衰減性，通常沒有較大的趨膚深度；低頻率成分的電磁場主要出現在晚期階段，這些電磁場具有非常慢的衰減率，同時具有較大的趨膚深度。借以對斷電之后各期次二次場的變化情況進行測量，能夠獲知地電特征在各深度上的變化。

2 瞬變電磁法的應用

2.1 工程物探中的應用

隨著科學技術的不斷發展，瞬變電磁法也得到了非常廣泛的應用，如建設隧道的過程中，利用該方法，能夠很好的預測和預報挖掘方向及頂板水情況。借以瞬變電磁法能夠對各種公路建設以建筑工程建設的復雜結構問題進行有效解決，因此該方法在一些工程設計中發揮著巨大的作用。

2.2 瞬變電磁法在海洋中的應用

海洋在地球上有著非常廣遨的面積，同時很多礦產資源都蘊含于海底，如天然氣資源以及石油等。再對這些資源進行探測的過程中，通常會使用地震勘探法。近年來瞬變電磁法在海底資源的勘查中發揮了巨大的作用，不僅操作起來十分簡單，而且具有非常強的適應性，可以對探測區域開展廣泛的探測活動，而且精確度非常高。

2.3 瞬變電磁法在水文地質勘探中的應用

該方法在實施過程中，通過將回線布設于地面，并給發送回線上供一個電流脈沖方波，在其下降過程中，瞬間再有一次磁場向地下進行傳播，地質體由于該磁場的極力作用，形成不同導電的渦流，這一渦流于一次場消失后，不會快速的消失，而是逐漸的進行衰減，在此階段的地表位置，又有二次場進行傳播，并被接收回線進行接收，地質體在地下的電性特征便可通過二次場進行反映。依照延遲時間的不同，便可對二次感生電動勢V（t）進行測量，便能將不同時間下二次磁場的曲線特性給反映出來。倘若無良導體存在于地下，就會表現出快速衰減的特征。而又良導體存在時，出現漸變的衰減過程，繼而探測到地下導體的位置。

2.4 瞬變電磁法在某工程地下暗河勘查中的應用實例

（1）技術資料。通過瞬變電磁法的應用，對某工程地下暗河進行勘探，運用中心回線裝置的瞬變電磁儀，該儀器可以對1km深度的地下介質進行探測，供電為50A～200A，13m～26m的回線變長，每1納秒～4納秒進行一次采樣，符合此次工作的需要。同時利用鉆孔資料對此次探查工作的采樣間隔以及最佳裝置進行確定。借以中心回線瞬變電磁2.5維全自動反演解釋軟件包對所采集的數據予以處理，可以初步的解釋實際工作中的探測資料。

（2）實際勘查。工程所在區域主要覆蓋松散的第四系地層，地勢比較平緩。含泥砂礫舒雅分布于第四系巖性之上，含砂礫以及亞砂土分布于下部位置，通過相關勘查資料，砂質泥巖以及泥巖共同構成的第三系地層是第四系下伏地層的主要巖性特征。通過電勘查手段發現隱伏斷裂構造存在與該區的北西方向上，同時局部增高的基底電阻率的第三系存在于斷層西南側區域上。通過TEM展開工程區域內的供水情況的探測工作，將TEM勘測剖面布設于前面的電測深剖面周圍。第三系上部含水層，異常主要分布在電測深曲線的O型位置。而分布于北側的異常，具有非常深的磁場特征，地下水埋藏特征與該異常反應一致，通過這些可以將工程區域的含水地質體分布情況進行充分反映出來。

圖1 瞬變電磁法視電阻率斷面圖

依照鉆探和測井分析，能夠將1、2號井50m～60m的第四系地層給揭穿，水位多在20m的深度上分布，可達100m3/時的單井涌水量，在150m以上的第三系中分布著大量的含水層，而含水細沙層主要分布于該范圍以下，為第三系承壓水。未對3號井200m深度的第四系進行揭穿，在100m鉆孔深度時，出現了80m3/時的單井涌水量，判斷屬于第四性潛水。

3 結語

在2-3號點位上TEM斷面下部的5Ω·m～8Ω·m的視電阻率等值線呈現臺階式變化特點，提示電性差異在剖面的南北側區域上有著很大的差異性，據此認為此處應為斷層錯動基地巖性所反應的變化特征（圖1）。同時有兩個不同層位異常在TEM斷面中部位置非常明顯。分布于坡面南側區域上的異常具有較大的埋藏深度，反應砂與粘土共同組成的

同時對瞬變電磁法的應用實踐，證明該方法在水文地質探測中有著十分重要的意義，不僅勘查工作效率高、范圍廣，而且探查精度高，操作起來非常方便。在勘查工作中應當大力推廣應當大力推行此方法。尤其是在地下水文地質勘查中，瞬變電磁法的應用，發揮著巨大的作用。能夠進行較大深度的探查工作，而且具有非常強的分辨能力，不會受到地形地勢的影響，勘查結果精準有效，大大提升了勘查效率，滿足了工程地下水文地質探測工作的需要，能為水文地質的勘探提供非常有參考意義的調查線索。