1、四）瞬变电磁测深法（水文地质工作手册）1、 方法原理简介瞬变电磁测深法(简称 TEMS)是一种时间域电磁法。基于电性差异，以阶跃波形电磁脉冲激发，利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间(断电后)，利用线圈或接地电极测量由地下介质产生的感应二次场（二次涡流场）随时间的变化，达到寻找目标地质体的地球物理勘探方法。其数学物理基础为电磁感应原理，即导电介质在阶跃变化的激励磁场的激发下产生涡流场的问题。一次脉冲信号。二次场信号表示为：(1)5203MqVt式中： 为磁导率；M 为发送线圈磁矩；q 为接收线圈等效面积； 为地层电0 阻率；t 为时间。从上式中可以看出，二次
2、场信号与 ， 成反比，当探测地下良导电地3454t质体时。在往地面敷设的发送回线中通以一定的脉冲电流。使回线中间及周围一定区域内便会产生稳定的磁场(称一次场或激励场)，如果一次电流突然中断，则一次磁场随之消失，使处于该激励场中的良导电地质体内部由于磁通量 的变化而产生感应电动势 (据法拉第电磁感应定律 )，感应电动势在良dt导电地质体中产生二次涡流，二次涡流又由于焦耳热消耗而不断衰减，其二次磁场也随之衰减( 见图 1)。由于感应二次场的衰变规律与地下地质体的导电性有关，导电性越好，二次场衰减越慢；导电性越差，二次场衰减越快。因此，通过研究二次场的衰减规律便可达到探测地下地质异常体的目的。图 1
3、 TEM 法工作原理示意图瞬变电磁场在大地中主要以扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在导电介质中由于传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，且其分布范围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布范围逐渐扩大。传播深度： （2） 04dt传播速度： （3）2zVtt式中：t 传播时间；介质电导率； 真空中的磁导率。0由(2)式得： ， (4)7210thp在中心回线下，时间与表层电阻率之间的关系可写为：(5)250314ILt联立(4)(5)式，可得中心回线装置估算极限探测深度 H 的公式为:(6)152.LIHmRN式中:I 发送电流；L 发送回线边长；上覆电阻率；1最小
4、可分辨电压，它的大小与目标层几何参数和物理参数及观测时间段有关。一般为 0.20.5 nV/m 2；Rm 最低限度的信噪比；N 噪声电压。瞬变电磁测深的最佳工作装置是中心回线装置，发送回线边长和发送电流可参照公式(6)合理确定。时窗范围 t 的确定，取决于测区内所要探测的目标物的规模及电性参数的变化范围，地电断面的类型及层参数，勘探深度等诸多因素，具体时窗范围应通过生产试验确定。由于瞬变电磁测深是在一次场断电后测量二次场，不存在一次场源的干扰。此外，阶跃脉冲实际上是由各种高频谐波叠加产生的宽频带电磁波，与频率域电磁法相比瞬变电磁法具有以下优点：(1)断电后观测的二次场，可以进行近区观测，减少了
5、旁侧影响，增强了电性分辨能力；(2)可采用加大功率的方法增强二次场信号，提高信噪比，增加勘探深度；(3)穿透高阻层的能力强；(4)采用人工源方法，随机干扰影响小；(5)采用重叠回线装置， 可以避免地形影响；(6)线圈形态、方位要求相对不严格，测地工作简单、工效高；(7)测量磁场受静态位移的影响小；(8)通过多次脉冲激发，场的重复观测叠加和空间域多次覆盖技术的应用，可以提高信噪比和观测精度。由于该方法具有探测深度大、对地层分辨能力高、受旁侧影响或体积效应小，以及工效高、成本低等特点，因而在寻找油气田、煤田、深部有色金属矿、地热田、地下水以及地质构造研究等方面取得了引人注目的成果。其解决的主要地质
6、问题有一下几方面：a) 金属矿产及某些非金属矿产勘查；b) 地质构造研究；c) 煤田、油气田以及地热田勘查；d) 水文地质及工程地质勘查；e) 寻找地下管线及地下人文遗迹。2、 方法应用条件及注意事项确定瞬变电磁测深法的地质任务或施工项目，在考虑勘查工作需要的前提下，首先要分析是否具有一定的地电条件，勘查目标与围岩之间是否存在明显的电性差异。对于方法的有效性分析，正演模拟法是论证方法有效性和开展野外试验工作的依据，正演所选取的地电断面类型及参数要以已知地段及不同工作区的实际断面为参考，一般可由正演模拟求得最佳工作装置及其尺寸。值得注意的是，凡属下列情况之一者，只宜列为试验项目:(1)寻找深部矿
7、、难识别矿及间接寻找目标物等情况下，尚未进行瞬变电磁法试验工作，方法有效性尚不明确的新区。(2)外来电磁噪声干扰较严重，使用现有仪器及观测方法的效果受到影响的地区。(3)探测目标与围岩之间的电性差异较小，或探测目标物的相对规模不大，埋深较大，不能肯定是否能测出目标物异常响应的地区。注意事项：(1)测区、测网和比例尺测区范围应根据工作任务和测区的地质矿产及以往物化探工作程度合理确定。并考虑以下因素:a)探测目标物的规模、埋深及与围岩的电性差异，应保证所得到的异常完整性及周围有一定范围的正常背景场；b) 测区范围应尽可能包括已知区，不同年度的测区相衔接；c) 大定源回线装置不同发送回线的测区范围相
8、衔接时，必须有一定的重迭面积。测深法装置，开展面积性工作时，常用比例尺和测网密度参照表 1。表 1比例尺 测线间距 沿测线点距 测点数/km 21：5 万 0.5km2km 0.5km1km 41/21：2.5 万 0.25km1km 0.25km0.5km 1621：1 万 100m500m 100m250m 100181：5 千 50m250m 50m100m 400401：2 千 20m100m 20m50m 2500200(2)工作精度设计地面瞬变电磁法工作精度时，应遵循下述两点:a)应考虑能够观测与分辨勘查对象所产生的最弱异常，一般应使最大误差的绝对值小于任何有意义异常的 1/3；b
9、)应根据仪器的技术性能合理设计，其总精度不应超过现有仪器设备所能达到的精度。地面瞬变电磁法工作的总精度以均方相对误差来衡量，分级列于表 2。表 2V/I 或 B/I 总均方相对误差级别有位差 无位差A 10% 15%B 15% 10%注:表 2 中无位差(无点位误差)是 V/I 或 B/I 的观测误差和其他误差的叠加，如，外界电磁噪声的变化，仪器不稳定引起的误差。有位差(有点位误差)是装置和无位误差的盈加，装置误差是测地误差和布线、布点不准引起观测值变化的误差对于使用晚期观测数据时，一般可采用不大于噪声电压 3 倍的均方绝对误差来衡量。在要求高精度和进行定量计算时，可采用不大于噪声电压 2 倍
10、的均方绝对误差来衡量。工作精度可根据工作任务及工作装置的特点，以取得较好的地质效果和经济效益，可选择某一观测精度或 A.B 之间的中等精度。(3)生产试验工作凡属新区开展工作，在正式生产之前，应首先进行生产试验工作，并在设计中明确试验任务、方法技术及工作量，其要求是:a) 了解矿区内已知矿体上的异常响应特征，包括异常强度、形态、范围、时间特性、时窗范围、地质噪声及信噪比等；b) 查明外来电磁噪声电平及干扰特征，选择和确定迭加次数；c) 检查工作精度、测网密度、工作装置及回线边长等选择是否合理。(4) 测地工作地面瞬变电磁法测地精度、测点位置的质量指标列于表 3,表 3 测地工作精度级 平面点位
11、限差 测 深 相对高程限差别 mm 点位均方相对误差 测线方向 高程测量 mmA 2.0 3 5 V 2B 2.5 5 10 Va)点距及发送回线边长大于 100 m 的测深装置在地面目标物明显的条件下，可用 1 : 10000 或更大比例尺的地形图定点，定位精度级别参照表 3 中 B。b)测深装置对于发送回线角点点位精度级别参照表 3 中 B；对于接收回线角点及中心点点位精度级别参照表 3 中 A，中心点要求观测高程。(5) 电性参数测定和物理模拟试验a)为了解释异常，必须对区内各类岩(矿)石进行电性参数测定。b)电性参数测定方法，应根据实际情况采用露头法、标本法或测井法及已知点测深反演法。
12、c)样品测定数量，每类岩(矿)石，一般不少于 30 块，严格测定条件，保证数据质量。d)为更好地解释异常或解决某些特定的间题，应进行物理模拟或数值模拟工作。物理模拟工作应根据野外的实际地电断面条件，符合相似性原理。3、 野外工作方法及资料处理解释(1）仪器与参数瞬变电磁测深仪器所观测到的二次场信号，有信号弱、频带宽、动态范围大的特点。因此，要求仪器必须具有分辨率高，采样速度快，动态范围大的性能。目前在国内比较流行的仪器有：加拿大 Geonics 公司的 EM-37，TEM47，TEM57 仪器；澳大利亚 Geometics 公司的 SIROTEM-、仪器；美国 Zong 公司的 GDP-12、
13、16、32、32及加拿大 Phoeix 公司的 V-5、6 多功能电测站；地矿部物化探研究所的 WDC-2 智能化瞬变电磁仪；西安物化探研究所的 LC 瞬变电磁系统；长沙智通新技术研究所生产的 SD-1 和 SD-2 型瞬变电磁仪，中国有色金属工业总公司北京矿产地质研究所研制的 TEM-3S 仪。这些仪器都各有特色，下面介绍一下仪器的性能与主要技术指标。1、加拿大 Geonics 公司的 EM-37，TEM47，TEM57 仪器TEM47，最大勘探深度 150m，统称 PROTEM47TEM57-MK2，最大勘探深度 500m，统称 PERTEM57TEM-67，最大勘探深度 1000m-12
14、00m，统称 PROTEM67加强型 TEM67,最大勘探深度 2000mTEM47Hp，井下探水，探测距离 100m-120m，统称加强型 PROTEM47HPBH43-3 钻井内三维瞬变电磁仪，可在 2,000m 深钻孔内工作，探测半径120mPROTEM 接收机具有 24 位瞬时分辨率，29 位系统分辨率，270KHz 带宽，微秒级的 30 个采样门和 XYZ 三分量同时观测等特点，是时间域电磁系统的最佳选择。技术指标： 观测值：三分量感应磁场的衰减比，nv/m2电磁传感器：空心线圈道数：用单道接收线圈顺序测量或用三分量接收线圈同时测量时间门：在两个量级时间轴上 20 个门测量，或三个量
15、级时间轴上 30 个门测量信号分辨率：24 位，包括 1 个符号位，系统分辨率 29 位基本频率：0.3，0.75，3，7.0，30，75，285Hz（60Hz 工频时）0.25，0.625，2.5，6.25，25，62.5，237.5Hz（50Hz 工频时）积分时间：0.5，2，4，8，15，30，60 和 120 秒显示器：24064 点液晶显示数据管理：固态存储 3300 套数据，RS232 输出同频：参考电缆同步或高稳定性石英钟同步工作温度：-40+60电源：12V 可充电电源，可连续工作 8 小时重量：15Kg体积：343827cmTEM47 发射机是最小、最轻便的发射系统，关断时间
16、极短，可探测近地表异常。PROTEM47（PROTEM 接收机配以 TEM47 发射机）经常用于浅部几米到 150m 深的探测。在这种模式下，可用单匝 5m5m 到 100m100m 发射线圈，关断时间可短至 0.5s，从而获得最高的浅表分辨率。也可采用多匝发射线圈。 TEM47 采用参考电缆同步，可满足浅部探测对高精度同步的要求。无论在那种情况下，PROTEM47 都使用高频接收线圈。该接收线圈的带宽足以捕捉最早期的瞬态衰减信号。当 PROTEM47 用于剖面测量时，采用 8 匝 5m5m 移动式发射线圈，2.5A 发射电流时，发射磁矩为 500Am。在基频 75Hz、20-30 个测量门时
17、，该模式便成为最佳的浅部勘探的斯陵格兰姆电磁系统。技术指标： 电流波型：偶极方波，正、负方波之间可设置 50%占空系数 基本频率：30，75，285Hz，(60Hz 工频时)25，62.5，237.5Hz，（50Hz 工频时) 关断时间：4040m 发射线圈，3A 发射电流时，2.5s 发射线圈尺寸： 5m5m（8 匝）到 100m100m（单匝） 输出电压：0 到 9V 连续变化，最大发射电流 3A 同步：电缆同步 工作温度：-40+60 电源：12 伏可充电电瓶，在 2A 输出时可连续工作 5 小时；加强型 TEM47HP供电电源为 24 伏或 36 伏，最大发射电流 10A 重量：5.3
18、Kg 尺寸：10.52432cm2、美国 Zong 公司的 GDP-12、16、32、32描述： 宽带多通道数字电磁接收机频率范围： DC8KHz通道数： 16(最多)测量功能： 电阻率、激发电位 IP(时域和频域)、频率域电磁 FEM、磁激发电位 (MMR)、复电阻率 (CR)、可控源音频大地电磁 (CSAMT)、谐波可控源音频大地电磁（HACSAMT)、瞬变电磁 (TEM)、 纳米瞬变电磁 （NanoTEM）、音频大地电磁 (AMT)、 大地电磁 (MT)。软件语言： C 语言以及 assembly 语言电源： 12V 可充电电池温度范围： -40o- +60oC(-40o- +140oF
19、)湿度范围： 0-90%时基： 每 24 小时老化率 (aging rate) 510-10 的晶体钟模拟部分输入阻抗 10M(在直流 状态下)动态范围 190dB最小可测信号 0.03V最大输入电压 32V自然电位补偿调节 2.25V 以 69V 步进自动调节自动增益调节 可手动设置, 二进制步进由 1/8 到 216信号衰减器 在 8：1 范围内可选择校准信号发生器: 内部/外部工作周期脉冲占空比选择 50%，100%滤波器部分所有滤波器由软件所控制抗伪滤波器四极贝塞尔四线陷频滤波器 50/150 60/80Hz 50/150/250/450Hz60/80/300/540Hz 或其他专门应
20、用范围数字大地电磁滤波器模-数转换(标准模拟通道)分辨力 16bit1/2LSB转换时间 17S数字化率最大 最大 32KHz 每一通道每一通道都有一个高速和相位精确的模/数转换。数字部分微处理器 586 中央处理器(CPU)存储器 16Mb 内存总(mass)存储 32Mb 闪烁盘 (256Mb 可选)(程序和数据) 4.1Gb 硬盘系列端口 2 RS-232 端口(16650)标准并接 1 SPP 和 EPP 兼容打印端口网络转接器 10-BaseT Ethernet 转接器，标准 (1Mb/秒)晶体钟 GPS 控制晶体, 可选可选择端口 鼠标（Mouse）,阴极射线管显示器(VGA),标
21、准键盘。操作系统 MS-DOS 和 Windows-95 标准机械规格大型号尺寸 434122CM(17168.7 英寸)重量 8 道 ，10 安时电池箱 16.6Kg (36.5 磅)8 道 ，20 安时电池箱 20.5Kg (45 磅)16 道 ，10 安时电池箱 19.1Kg (42 磅)包装 可耐重压，适应各类环境并加橡皮密封圈的铝合金盒。小型号尺寸 433122CM (1712.28.7 英寸)重量 6 道 ，10 安时电池箱 13.7Kg (29 磅)包装 可耐重压，适应各类环境并加橡皮密封圈的铝合金盒。控制器与显示器液晶字母数字/图象显示 480320 象素 (1/2VGA)，显
22、示对比度可调密封键盘，具有 37 个字母-数字键和 30 个功能键模拟信号指示仪表和模拟输出零延时的瞬变电磁（TEM）时窗中心时窗编号 32, 16, 8 和4Hz2 Hz 1 Hz .5 Hz .25 Hz .125 Hz.0625 Hz1 0.0s 0.0s 0.0s 0.0s 0.0s 0.0ms 0.0ms2 30.5 61.0 122.0 244.1 488.3 976.6 1.9533 61.0 122.1 244.1 488.3 976.6 1.953 3.9064 91.6 183.1 366.2 732.4 1.465ms 2.930 5.8595 122.1 244.1 4
23、88.3 976.6 1.953 3.906 7.8136 152.6 305.2 610.4 1.221ms 2.441 4.883 9.7667 197.8 395.6 791.1 1.582 3.164 6.329 12.668 259.0 517.9 1.036ms 2.072 4.143 8.287 16.579 320.1 640.2 1.280 2.561 5.121 10.24 20.4810 395.6 791.1 1.582 3.164 6.329 12.66 25.3211 487.3 974.7 1.949 3.899 7.797 15.59 31.1912 607.3
24、 1.215ms 2.429 4.858 9.717 19.43 38.8713 774.5 1.549 3.098 6.196 12.39 24.78 49.5714 972.3 1.945 3.889 7.778 15.56 31.11 62.2315 1.215ms 2.429 4.858 9.717 19.43 38.87 77.7316 1.518 3.037 6.073 12.15 24.29 48.58 97.1717 1.911 3.821 7.643 15.29 30.57 61.14 122.318 2.426 4.852 9.704 19.41 38.82 77.63 1
25、55.319 3.064 6.128 12.26 24.51 49.02 98.05 196.120 3.852 7.704 15.41 30.82 61.63 123.3 246.521 4.838 9.676 19.35 38.71 77.41 154.8 309.622 6.094 12.19 24.38 48.75 97.50 195.0 390.023 7.687 15.37 30.75 61.50 123.0 246.0 492.024 9.659 19.32 38.64 77.28 154.6 309.1 618.225 12.14 24.29 48.57 97.15 194.3
26、 388.6 777.226 15.30 30.59 61.18 122.4 244.7 489.5 978.927 19.25 38.51 77.02 154.0 308.1 616.1 1232.328 24.24 48.48 96.96 193.9 387.8 775.6 1551.329 30.53 61.06 122.1 244.2 488.5 977.0 1954.030 38.42 76.83 153.7 307.3 614.7 1229.3 2458.631 48.38 96.76 193.5 387.1 774.1 1548.2 3096.43、WDC-2 系统该仪器为地矿部
27、物化探研究所的 WDC-1 系统的替换产品。该仪器吸收了SIROTEM 系统和 PEM 系统的优点，在 WDC-1 仪器基础上增添了标准的 RS-232 接口和盒式磁带机接口，可进行人机对话置入有关参数，小功率发射机增加了正负沿衔接的全方波发射，增加了发射磁矩，从而加大了勘探深度。小功率仪器主要技术指标为：频带：07.5kHz精度：1%0.5V动态范围：140dB取样道：1629时窗范围：0.05160ms内存：128bit采样率：20kHz对 50Hz 的抑制：60103dB工作温度：050发送机最大发送电压：2448V发送机最大发送电流：10A重量：4.5kg（不包括电源）(2)工作方法1
28、 常用装置及其特点一、重叠回线装置重叠回线装置（如图2是发射回线与接收回线相重合敷设的装置。由于TEM方法的供电和测量在时间上是分开的，因此Tx和 Rx可以共用一个回线，称之为共圈回线。优点主要是：地质探测对象有最佳耦合，并且响应曲线形态简单，时间特性不发生变号现象，具有较高的接收电平、较好的穿透深度及异常便于解释。图2二、中心回线装置 中心回线装置（如图 3 是使用小型多匝接收线圈（或探头）放置在边长为 L的发送回线中心测量的装置。常用于探测 1km 以内的中、浅层测深工作。中心回线装置与重叠回线装置同属于同点装置。因此具有和重叠回线装置相似的特点。图 3三、磁偶源装置磁偶源装置（如图 4）
29、与频率域水平线圈法相类似，Tx 与 Rx 要求保持固定的收、发距 r，沿测线逐点移动观测 dB/dt。偶极装置的特点是：轻便灵活，可以采用不同位置和方向去激发导体及观测多个分量。对矿体有较好的分辨能力。但是，偶极装置是动源装置，发送磁矩不可能做的很大，因此探测深度受到限制。另外，偶极装置所观测到的 Bz(t)和 dBz(t)/dt 时间特性曲线复杂，发生变号现象，给解释带来一定的困难。图 4四、大定回线装置大定回线装置（如图 4）的 Tx 采用边长达数百米的矩形回线，Rx 采用小型线圈（或探头）沿垂直于 Tx 长边的测线逐点观测三个分量的 dB/dt 值。由于该装置采用几百米边长的发送回线，且
30、发送装置固定，因此可以加大电源功率，一般供电电流均达 20A 以上。其特点是：发射磁矩大；场均匀及随距离衰减慢；适合于深部找矿对铺设回线的要求不那么严格，甚至可以按地形图定点放线，一旦铺好回线后，可以采用多台接收机同时工作，因此工作效率高，成本低。图 5五、金氏相对测量装置由于外部电磁干扰对观测质量影响较大，而比值测量可以有效地压制干扰，此法（如图 6）通过测量两点的振幅比，经过特殊的数据处理，得出高精度的绝对测量结果，该法要求多道仪器，同时观测两个接收线框的数据，而后计算比值。图 62 装置类型的选择1、一般准则在给定条件下，要选用最佳的装置类型受到许多因素的影响，主要因素有：（1）目的物的
31、特性；（2）地质环境；（3）电磁噪声干扰。一般说来，动源装置（如重叠回线、中心回线装置）的灵敏度随位置的变化是均匀的，而定源装置(如大定源回线装置)的灵敏度随离开发埋深的射回线中心点的距离的增加而降低。因此，在地质资料少或空白地区做普查工作时，最好采用动源装置，如选用中心回线或重叠回线装置，而在后一阶段的详查工作中可以用大定回线源装置。2、目的物参数的估计目的物的主要参数决定了目的物的响应，接收机测到的信号强度是目的物大小、电导率和顶部埋深的函数，在选择回线装置组合时应当考虑这些参数，具体可采用两种方法：一个是采用计算法，即在选出回线装置组合之前，最好能估计有关的目的物参数，如埋深及电阻率，计
32、算不同回线组合的目标体电磁响应，以此来选择出能最好反映该目标物异常的回线组合及其大小，另一种是实验法，在正式开始工作之前，采用不同装置在异常区段反复实验，以此选择出能给出所需灵敏度的回线组合及其大小。3、地质环境我们所说的地质环境类型主要是指覆盖地区（厚约 100m 的覆盖层）和冻土地区（10m 厚的高阻冻土盖层） 。冻土地区地质环境 TEM 响应很弱，但覆盖地区地质环境能引起可观的地质噪声，它对选择回线几何形状以及回线尺寸和延时其主要影响，为了把地质噪声的影响降至最低应采用尽可能大的发射功率以产生高的信噪比。4、电磁噪声由于电及各种人文电磁干扰产生的电磁噪声是 TEM 频带中电磁干扰的主要成
33、分，总感应噪声与接收回线的面积成正比。对于天然电磁噪声具有低纬度地区强，高纬度地区弱；夏季强、冬季弱的结果，为了尽量抑制地磁噪声应采用尽可能大的发射磁矩，同时尽量减小接收线圈的尺寸。3 回线大小的选择各装置回线大小的选择应依据如下原则：（1）大定回线源装置发送回线框依据探测深度，在 100m200m 至 300m600m范围内选用，长边应平行地质体走向敷设，供电电流一般为 1030A。在发送框内、外用轻便线圈测量 dBx/dt 及 dBz/dt 两个正交分量。（2）重叠回线装置时适用于轻便性仪器的工作装置，一般情况下回线边长L=H，H 为探测目标的最大埋藏深度。（3）定源旁线偶极装置发送线圈固
34、定放置在目标物走向线上，接收线圈沿基本垂直于目标物走向的精测剖面观测 dBx/dt、dB y/dt 及 dBz/dt 三个参数。（4）中心回线装置发送回线边长按该区测深工作所需的探测深度、覆盖层平均电阻率、干扰电平及发送电流合理选定，也可参照 21/5H=0.()LI（其中 为最小可分辨电压，一般为 0.20.5nV；L 为中心回线发送回线边长； 1为覆盖层电阻率）公式加以估计。接收用水平放置的多匝回线（或探头）观测 dBz/dt 分量，边长应小于发送回线边长的 1/51/10，匝数则在保证其频带宽度大于 8kHz 的条件下，可适当多一点。（5）在工程勘察中，一般使用回线边长为 2030m，点
35、距为 510m 的重叠回线工作。取样道数和叠加次数的选择一般来说，在实际工作中选择取样道数希望尽可能多些，以记录到在较宽的延时范围内的有用信号；而叠加次数则希望取得少些，以提高观测速度。这两点主要决定于测区内所用观测装置的信噪比。要选择合适的取样道数和叠加次数，在一个测区开始之前首先做实验工作。如果最后几道读数为仪器噪声电平，说明有用信号全部以记录下来，取道样数和叠加次数选择是合适的；如果最后几道的读数超过噪声电平但波动较大，这表明还未达到噪声电平，应增加测道数和叠加次数。直到最后几道仅为噪声电平为止。3）资料处理解释在 实 际 工 作 中 ， 任 何 物 探 方 法 都 需 要 把 野 外
36、观 测 获 得 的 原 始 数 据 预 处 理 后 才可 进 行 图 件 编 制 和 资 料 解 释 ， 最 终 以 地 质 成 果 的 形 式 展 现 。 瞬 变 电 磁 测 深 方 法 就是 在 资 料 预 处 理 的 基 础 上 ， 进 行 各 种 电 性 参 数 编 图 ， 然 后 通 过 分 析 对 比 全 测 区 的电 性 变 化 特 征 而 编 制 各 种 解 释 图 件 ， 进 行 定 性 分 析 和 定 量 解 释 ， 以 推 断 测 区 基 底的 起 伏 形 态 ， 研 究 地 层 的 结 构 构 造 。当 天 野 外 工 作 完 成 后 ， 把 仪 器 的 数 据 回 放
37、 到 计 算 机 内 ， 从 计 算 机 屏 幕 观 察 当天 数 据 采 集 的 质 量 及 曲 线 时 间 谱 衰 减 特 征 ， 发 现 问 题 及 时 反 馈 到 野 外 组 ， 经 检 查的 数 据 进 入 数 据 处 理 。数 据 处 理 内 容 主 要 包 括 以 下 几 个 方 面 ：（ 1） 基 本 处 理数 据 处 理 内 容 包 括 以 下 几 个 方 面 ：关 断 时 间 校 正 ， 干 扰 的 消 除 及 背 景 值 校 正 。关 断 时 间 校 正 。 理 论 发 射 波 形 为 阶 跃 波 ， 实 际 工 作 中 由 于 发 射 框 与 大 地 间 存在 电 容
38、和 线 框 存 在 电 感 ， 致 使 发 射 电 流 关 断 时 ， 不 为 阶 跃 波 ， 而 为 一 个 有 一 定 后沿 时 间 的 关 断 波 形 。 故 必 须 将 其 校 正 到 理 想 波 形 状 态 。预 处 理 的 第 二 个 内 容 为 曲 线 的 圆 滑 。 由 于 各 类 干 扰 的 影 响 ， 往 往 使 实 测 V/I曲 线 尾 枝 出 现 波 动 。 为 此 必 须 对 实 测 曲 线 进 行 圆 滑 。（ 2） 定 性 图 件 绘 制经 预 处 理 的 资 料 经 计 算 得 到 ， 利 用 计 算 机 绘 制 各 剖 面 的 ， 拟 断 面 等 值线 图 及
39、 平 面 图 ， 供 解 译 用 。以 测 深 法 为 主 的 工 区 ， 应 编 绘 以 下 的 图 件 ：a) 实 际 材 料 图 ；b) 拟 断 面 图 ；c) 综 合 剖 面 图 ；d) Sr(t)曲 线 类 型 图 或 拟 断 面 图 ；e) 综 合 剖 面 图 。（ 3） 半 定 量 解 释 方 法半 定 量 解 释 法 采 用 视 纵 向 电 导 解 释 法 。当 t=0 时 断 开 发 送 回 线 的 电 流 ， 地 下 产 生 的 二 次 磁 场 可 用 一 虚 源 来 近 似 ， 它以 速 度 向 下 运 动 ， 故 可 随 t 变 化 向 下 沉 的 虚 源 来 代 替
40、地 下 二 次 涡 流 所 产 生/2的 二 次 磁 场 。可 由（ 7）2/520816435ezHaItB计 算 垂 直 磁 场 随 时 间 的 变 化 率 。式 中 I 为 供 电 电 流 ：a 为 回 线 的 有 效 半 径 ；s 为 上 覆 地 层 的 总 纵 向 电 导 ；H0为 地 表 一 次 磁 场 的 大 小 。上 式 可 写 为（ 8）mFSKtBz由 此 可 写 出 由 野 外 实 测 值 求 视 纵 向 电 导 的 计 算 式 为 ：（9）tBtz为 求 ， 需 对 实 测 曲 线 求 时 间 导 数 ， 称 为 微 分 法 求 纵 向 电 导 。mFtz由 （ 9）
41、可 知 ， 在 获 得 实 测 B（ t） 值 后 ， 欲 求 得 Sr（ t） ， 必 须 得 到 的 值 ，mF而 与 等 效 导 电 平 面 的 深 度 h 有 关 ， 即 与 研 究 深 度 有 关 。 故 野 外 实 际 工 作 中 难以 直 接 求 得 值 。 为 此 ， 利 用 B（ t） 曲 线 进 行 微 分 的 方 法 间 接 求 取 值 。mF 对 于 实 测 曲 线 B（ t） ， 求 其 对 时 间 的 导 数（ 10）SamFSKtFSKttzz 01引 入 辅 助 函 数（ 11）SaKtBmzz02于 是（ 12）201mFaKFSmK由 于2541m于 是（
42、13）164123综 上 所 示 ， 求 取 视 纵 向 电 导 曲 线 的 具 体 步 骤 为 ： 首 先 求 得 实 测 曲 线 和 它 的 时 间 导 数 曲 线 ；tBz tBz 把 和 代 入 （ 10） 式 ， 求 得 辅 助 函 数 ；tztzm 再 由 图 表 或 样 条 插 值 可 得 到 时 间 t 的 值 对 应 的 值 ； 由 求 得 ， 再 代 入 （ 9） 式 ， 即 求 得 的 值 。2541mFFtSr对 一 系 列 t 值 ， 便 可 得 到 曲 线 。tSr为 了 更 直 观 地 确 定 地 层 参 数 ， 可 以 确 定 曲 线 ， 这 里 ：tSrtHr
43、（ 14）32310890rrr mSttH显 然 ， 为 时 间 t 的 函 数 。 以 Sr 为 纵 坐 标 ， 为 横 坐 标 ， 即 构 成tr tr 曲 线 。 该 曲 线 有 如 下 特 征 ：tSrr如 果 围 岩 介 质 电 性 均 匀 ， 则 曲 线 为 倾 角 的 直 线 ；tr在 层 状 介 质 中 ， 曲 线 具 有 由 不 同 电 阻 率 分 界 面 所 引 起 的 一 系 列 折 线 ， 每tSr一 直 线 段 的 斜 率 即 为 相 应 地 层 段 的 电 导 率 值 。根 据 曲 线 转 折 点 确 定 地 层 的 顶 （ 度 ） 面 位 置 ， 层 厚 和 视
44、 纵 向 电 导 。 因（ 15）rSH故 可 根 据 每 一 线 段 的 斜 率 确 定 该 直 线 线 段 所 对 应 地 层 的 视 电 阻 率 。（ 4） 定 量 解 释 法 正 演 方 法对 于 水 平 层 状 大 地 ， 在 大 回 线 发 射 谐 变 电 流 激 发 下 ， 频 率 域 电 磁 响 应 为（ 16）dJzIidtBVz 100根 据 频 谱 分 析 理 论 ， 由 上 式 可 得 瞬 变 电 磁 响 应 。（ 17）dbTHdtt zz021cosRe4式 中 100zzHbIaJd,2121/atT上 式 中 的 积 分 核 随 增 加 而 单 调 增 加 ，
45、因 此 对 上 述 汉 克 尔 变 换 中 ，0)1(z要 求 有 很 多 滤 波 系 数 和 褶 积 计 算 次 数 ， 影 响 了 计 算 速 度 。 为 了 保 证 上 式 积 分 的 收敛 速 度 和 减 少 褶 积 计 算 次 数 ， 将 积 分 核 变 为 于 是 汉 克 尔 变 换 式 变 为 21(0)1z（ 18）aIdJzIabHz 2)(21()(0)10由 于 随 增 加 表 现 为 有 限 宽 度 的 单 峰 曲 线 ， 故 计 算 时 只 需 在(0)1z积 分 核 不 为 零 的 有 限 宽 度 内 进 行 褶 积 计 算 ， 可 大 大 减 少 滤 波 系 数
46、和 褶 积 次 数 ， 提高 了 计 算 速 度 。 同 时 为 了 进 一 步 提 高 计 算 速 度 ， 将 三 次 样 条 插 值 函 数 引 入 到 计 算中 。 即 先 用 线 性 数 字 滤 波 法 计 算 出 足 够 数 量 的 Hz（ b） ， 然 后 利 用 三 次 样 条 插 值 函数 法 求 出 所 需 的 核 函 数 值 ， 以 此 来 代 替 线 性 数 字 滤 波 法 直 接 计 算 核 函 Hz（ b） ， 这就 大 大 加 快 了 计 算 速 度 。 反 演 计 算反 演 中 为 了 减 少 多 解 性 ， 采 用 改 进 的 阻 尼 最 小 二 乘 可 行 方
47、 向 法 。目 标 函 数 方 程 的 建 立为 了 在 不 同 的 采 样 时 间 上 ， 使 瞬 变 电 磁 测 深 曲 线 有 相 似 的 拟 合 程 度 ， 取 晚 期视 电 阻 率 的 相 对 误 差 为 目 标 函 数 。（ 19）2)()(1111 , iinimm Ph其 中 为 第 个 采 样 道 的 实 测 值 ， 为 用 模 型 参 数 P 计 算 代 替 一)(i ,阶 编 导 数（ 20）ii P ),(),(),(其 中 是 给 定 一 组 P1， ， P2m-1 求 出 的 晚 期 视 电 阻 率 理 论 值),(为 给 定 一 组 求 出 的 晚 期 视 电 阻
48、 率 理 论 值 ， 适 当),(Pi,jjj P选 取 的 差 分 步 长 。（5） 成果报告编写的基本要求随着野外工作的开始，应有计划地系统收集、整理所需要的资料;成果报告编写由专人负责，在设计任务书规定的时间内完成；报告所用资料必须是经质量验收合格的正式资料；成果报告应在全面系统掌握资料的基础上，经过研究及综合分析对比后，作出有依据、符合客观实际的结论；成果报告应实事求是，内容全面、重点突出、立论有据、文字简练、结构严谨；报告附图、附件、目的明确、配置合理、美观整洁。成果报告内容包括： a) 序言；b) 地质、地球物理特征；c) 工作方法及质量评价；d) 数据处理方法及结果；e) 解释推断；f) 结论与建议。成果报告的附图a) 地面瞬变电磁法工作实际资料图；b) 物理和数值模拟结果图；c) 工作成果图；d) 解释推断图。4、应用实例按照工作空间来分，TEM 可以分为：地面TEM。地下TEM、航空TEM、海洋TEM。在我国，前者应用较多，后三者的应用较少。瞬变电磁测深法以其直接测二次场；可以进行近区观测；受静态位移的影响小
