TEM法及相关技术问题

瞬变电磁法瞬变电磁法（TimeDomainElectromagneticMethod)简称TDEM或TEM。瞬变电磁法以接地导线或不接地回线通以脉冲电流，以激励探测目的物感生二次电流，在脉冲间隙测量二次场随时间变化的响应的一种电磁探测方法。由于二次场从产生到结束的时间是短暂的，这就是“瞬变”一名词的由来，俄罗斯称“过渡过程”，西方早期叫脉冲电磁法（PEM）或电磁脉冲法（EMP），在原苏联过渡过程的早期与建场法混在一起。一.瞬变电磁法的特点1.把频率域法的精度问题转换成灵敏度问题,加大功率灵敏度可以增大信噪比,加大勘探深度;2.在高阻围岩地区不会产生地形起伏影响的假异常;在低阻围岩区,由于是多道观测,早期道的地形影响也较易分辨;3.可以采用同点组合(同一回线,重叠回线,内一回线)进行观测,使与探测目标的耦合最紧,取得的异常响应强,形态简单,分层能力强;4.线圈点位、方位或接发距要求相对不严格，测地工作简单，工效高；5.有穿透低阻覆盖的能力，探测深度大；6.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.瞬变电磁法的优点1.同样的探测深度，瞬变电磁法远比CSAMT法要使用的时间更短，速度更快。TEM法的探测深度由下式表示：th28由上式可以得出如下条件的探测深度：ρ=100Ω·m;t=0.001ms～100ms;h=8.8～2800m。此时，我们仅仅用了400ms的时间。如果使用ＣＳＡＭＴ法，即使像我们经常使用二进制不加密频点和每个频点只观测一次，要探测这么大的深度,最少也得用上２０分钟。２.探测深度跨度大：使用NanoTEM最浅可以探测几十厘米；采用普通ＴＥＭ，可以探测５０００米以上。３.信息量大：目前采用对数窗口，这个问题还不明显。如果采用算术等间隔窗口获得观测数据，使用GDP-32II的NanoTEM功能，用1.6μS取样，用32Hz工作，我们可以得到1781个数据。使用GDP-32II的TEM功能，用30.52μS窗口宽度取样，用4Hz工作，我们最多可以得到4096个数据。4.采用算术等间隔窗口观测的数据，事后处理能力强。可以通过剔除、滤波方法提高信噪比，特别是可以采用当前认为滤波效果最好的小波滤波技术。５.对低阻地质体有更佳的探测效果，特别对磁铁矿类矿体的探测效果更佳。三.TEM法的弱点1.宽带接收，压制周期噪音能力差（尤其非50Hz倍数频率系统更如此）。2.使用大的发射回线时，工作效率低。3.中心回线和重叠回线装置，相邻测点的首支值有时相差甚远。下面是两组不同地点的实际观测曲线。4.GDP-32II和V8系统都不能实时准确获得发射延迟时间(用直流示波实时测定除外)。它将影响计算结果。a.三个相邻回线的观测结果；b.数个相邻回线的观测结果．四.TEM的一次场和二次场波形五.GDP-32IITEM二次波形图02468101214161820050100150Time(uSeconds)BinNumbera）NanoTEM的算术等间隔实测数据曲线六.TEM的数据特征b）NanoTEM的算术等间隔实测数据线c）TEM算术等间隔实测数据曲线d）算术等间隔实测数据曲线局部放大e)算术等间隔实测数据曲线局部放大f)算术等间隔实测数据曲线局部放大g)算术等间隔实测数据曲线局部放大七.关断延迟时间的估算七.使用ＴＥＭ法时需要注意的几个问题１．合理的设定延迟时间。ＧＤＰ－３２ＩＩ的延迟时间由３部分组成，即由发射延迟，天线延迟和滤波器延迟组成。在实际使用中，发射延迟和天线延迟只在Tx项填一个总值就可以了，Rx可以填成０，当然也可以分别填，但这样很麻烦，而且往往不是过大就是过小。例如；新的gdp-32ii的窗口大小目前是其窗口是固定的，4Hz、８Hz、１６Hz和３２Hz的窗口为３０.5μS；2Hz为６１μS；1Hz为１２２.0μS等等。我们想要获得4Hz、８Hz、１６Hz和３２Hz第一个窗口最小，就得把总延迟设成３０μS，这样才得到第一个窗口３０.52μS。a.不同Tx和Rx延迟设定结果对比b.不同Tx和Rx延迟设定结果对比c.不同Tx和Rx延迟设定结果对比２．合理的选择发射电流：一般情况下，电流越大越好，但不要使得信号饱和和超出仪器的最大观测值。有时，还因发射线圈尺寸小和电流太大导致探头产生振荡效应。３．Tx最小边边长＜10０m时，不宜使用大等效面积的探头，最好改用空心线圈,否则因探头产生振荡，从而导致数据不好使用，甚至无法使用。八.TEM的装置形式TEM三分量测量装置九.TEM法的电阻率与深度计算TEM法的电阻率计算与所使用的装置有关，就中心回线而言，其近区的计算公式为探测深度公式为th28a.TEM多窗口电压剖面GambellEE/CATEMGeophysicalSurveyAreaC,Line0eTEMdBz/dt(uV/Am2)0e.csvplotted02/Aug//00Plotsavedin0ep1.grf3573400357360035738003574000357420035744003574600357480035750003575200357540035756003575800Northing(ft)-20020406080100120140160dBz/dt(uV/Am2)十.TEM的成果图示1）中心回线TEM正演结果之一b.电阻率断面2）中心回线TEM正演结果之二十一．目前不宜使用磁源小尺寸发射回线ＴＥＭ法的地方a.工业电网密集分布区；b.有大量高层建筑区；c.正在进行地下采矿的地面；d.交通繁忙的道路旁；e.地下金属管线分布区；f.不满足半空间条件地区；g.高阻区找无填充物的空洞等．十二.应用实例1)云南景洪电站围堰NanoTEM探测2）应用实例二福建某海湾围堰NanoTEM探测3035404550556065707580-10-50(m)(m)水泥管(直径30cm)碎石(2m*2m*2m)空洞(1m*o.5m*1m)钢管(直径10cm)碎石(1.5m*1.5m*1.5m)3）水利部试验场探测4）广东北江大桥选址a)江面上b)岸边----对数间隔取样与算术间隔取样结果比较b)岸边----十字剖面算术间隔取样结果比较45005000550060006500-200-1005）广东高明TEM探测70075080085090095010007007508008509009501000-1200-1100-1000-900-800-700-600-500-400-300-200-1000GDP-32TEM结果400m*400mGDP-32CSAMT结果4005006007008009001000-1500-1400-1300-1200-1100-1000-900-800-700-600-500-400-300-200-100GDP-32TEM结果200m*800m2004006008001000-1400-1200-1000-800-600-400-20002004006006）辽宁清远红透山GDP-32II验收试验结果十四.电偶源TEM应用实例510152025303540-60-40-20-60-40-20-20-15-10-505101520253035404550-200-150-100-50-200-150-100-501）海口海滨公园瞬变电磁法中心回线与电偶源结果比较NanoTEM(Tx=20x20;R=5x5)电偶源TEM(AB=1000m;o-o’=250m;Rx=2000m2)2）陕西1100120013001400150016001700180011001200130014001500160017001800-500-400-300-200-1000100200300-500-400-300-200-1000100200300100012001400160018002000-500-400-300-200-1000100200300-500-400-300-200-10001002003003）广东新凉亭46线E-TEM与CSAMT结果对比a.E-TEMb.CSAMT4）江苏油田甲1-发1线电源TEM剖面与地震波阻抗剖面对比