时间域瞬变电磁法在地质勘查中的应用

时间域瞬变电磁法在地质勘查中的应用

王七林  姚磊  郭素霞  姜乃华（通讯作者）

山东省核工业二七三地质大队 山东烟台 264000

摘要：时间域瞬变电磁法（TEM）是一种高效的地球物理勘探方法，在地质勘查中得到了广泛应用。本文从时间域瞬变电磁法的基本原理出发，探讨了其在地质勘查中的应用。通过分析时间域瞬变电磁法的特点和优势，阐述了该方法在不同地质条件下的应用效果和适用范围。文章还讨论了时间域瞬变电磁法在地质勘查中的发展前景和面临的挑战，为进一步推广和应用该方法提供了理论基础和实践指导。

关键词：时间域瞬变电磁法；地质勘查；应用；原理；发展

1时间域瞬变电磁法的基本原理

时间域瞬变电磁法是一种主动源电磁勘探方法，其基本原理是借助向下输送脉冲信号的方法，形成二次磁场，接着捕捉地面上地下磁场的消逝过程，进而获取地下电性构造信息。这些技巧依据电磁感应规律发挥作用。具体来说，时间域瞬变电磁法的发射装置由发射线圈和发射电源器由两个部分组成。通常，发射线圈会选取高功率的方形或圆形款式，在此同时，发射电源会配备脉冲电源，以便产生高电流，电流强度在几百度安培至几千度安培范围内。在勘探过程中，我们在地面上组装发射装置，并将其与供电设备建立连接。供电系统一次性向发射线圈输送高电流脉冲，进而引发其周围磁场影响。地下的初次磁场能够引发旋转电流，这种涡流的流向和一次磁场的方向相反，其强度则与一次磁场的强度以及地下介质的电导率有直接关系。当地下磁场意外消失时，会导致地下涡流生成从而形成二次磁场。次生磁场的强度随时间衰减，衰减速度与地下介质的电导率有关。时间域瞬变电磁法的核心部件——接收系统，由接收线圈与数字接收仪构成。

通常而言，接收传感器的挑选以敏感度高的接收线圈为主导，以便捕捉到微弱的次生磁场信号。高速数字采集技术的运用，让数字接收仪器具备了捕获次生磁场衰减过程中各个时间通道数据的能力。在勘探过程中，接收装置摆放在发送装置旁边的地表，并与数字接收设备相连接。当发射线圈施加一次电流脉冲时，接收装置检测到地下介质产生的磁场波动，并将相关信息传输至数字处理器进行保存。通过对磁场减弱现象的深度研究和逆向推演，我们能够了解地下电气特性的相关数据，这些信息涵盖了电阻率、极化率等多个指标。地下介质的导电性质借助电阻程度来表现，而其极化特征则由极化率来揭示。这些指标跟岩性、含水性、矿化度等地质特性紧密相连，因此在地质调查和解读过程中具有关键地位。

2时间域瞬变电磁法在地质勘查中的应用

2.1矿产勘查

在谈论地球物理勘探技术的领先地位时，我们不能不谈到时间域探测技术，这种方法在检测和定位导电性异常体方面具有极高的灵敏度。为完成对地下次生磁场衰减的精准解析和反转，这项技术须要掌握各种导电异常物的方位、规模以及埋藏深度等重要信息。这种方式在矿业探测领域得到了广泛运用，并产生了显著成果，尤其在铜、镍、铅锌等矿产的寻找过程中，其主要优势在于对导电性差异具有高度敏感性，并能有效地利用地下电磁状况的转变。

经过精准的数据搜集、整理及反演解析，时间域瞬变电磁法在揭示导电异常体细致特质的同时，还能为矿产资源的定位、评估和开发给出一系列至关重要的事实依据。在这一过程中，相关专家需运用高难度的数据解析技术和地质模型，全面考虑地质、地理以及环境变量，从而保证检测数据的准确性和可靠性。在多样地质构造区域探测实践中，这个方式表现出明显的好处及大量的运用可能性。

随着地球勘探技术的不断优化和改良，TDEM法在采集速度、勘探费用控制以及数据解读精度等方面均实现了显著突破。然而，在实际运用过程中，这项技术仍遇到数据处理复杂、对环境适应性差等问题，所以相关从业者需不停地提高职业技能水平，同时致力于研究更高效、智能的数据处理及分析手段。

2.2地下水勘查

在现代地球科学的研究中，水文地质学领域的时间域瞬变电磁法因其对地下水系统导电性差异的高度敏感性，吸引了大量科研人员关注度。核心技术在于它能够精确区分水源层与阻水层，这是通过深度研究地下物质中磁场减弱现象并加以逆向推导得出的。研究磁场现象瞬时变化，科学家能够获取含水的详尽数据。这个发现为地下水监测与管控提供了至关重要的依据。

在实施这项技术的场景中，尤其是针对长期遭受水资源短缺的地区，时间域瞬变电磁法凸显出其独特且无可替代的价值。采用精确地下水分布探测方法，不仅有利于解决当地用水难题，进而推动了地区水资源的可持续利用和保护。这种方法的成功应用，也体现了现代地球物理勘探技术在解决全球水危机中所发挥的关键作用，展示了科技进步对人类社会福祉的积极贡献。

2.3工程地质勘查

在工程地质学领域，尤其是水利、交通、建筑等基础设施工程的地质勘查中，电磁探测技术起着关键作用。TDEM的这种价值主要来自于其对地下介质电性结构的敏感特性，使得它能够精准辨认和划分出地下各种地质类型，例如断层、裂隙、溶洞等。这些建筑对于工程地质的稳定性和安全性具有极其关键的作用。深入探讨并恢复磁场的第二层次的减弱流程，这一手段能够精确揭示地质构造的方位、规模和埋藏深度等关键信息，为工程地质探究提供了珍贵的学习素材。

具体来讲，TDEM技能是通过发射短暂高压电磁波，然后捕捉其在地下介质中产生的伴生磁场反应，借助这些信息，研究人员可以绘制地下电性结构的三维图像。了解地质结构的复杂性和多样性，这样的方法显得尤为重要，特别是在工程建设对安全性与可靠性有极高要求的场合。运用TDEM技术能够在建筑工程施工前期发现并防止各类地质隐患，为工程项目保驾护航。

随着科技的发展和应用拓展，电磁波探测技术在各个领域得到了广泛应用，尤其在探测地下水资源、矿产资源以及污染物迁移等方面表现出了高度的评价。在工程地质勘察领域，TDEM技术的应用不仅丰富了我们对地下构造的理解，而且显著提升了工程项目在规划、设计及实施各个环节的安全性和可靠性。这项技能的得以实施，突出体现了现代地球物理科技在推进工程科研及确保人类活动安全方面的关键作用。因此，深入研究并优化TDEM技术，将对工程地质勘察领域的未来发展带来深远变革。

3时间域瞬变电磁法的发展前景和挑战

时间域瞬变电磁法作为一种先进的地球物理勘探方法，在地质勘查中有着广阔的发展前景。在科技飞速进步和社会持续发展的驱动下，时间域瞬变电磁法的应用领域日益广泛，其勘探效能和作业效率也得到了同步的提高。在不久的将来，电磁探测技术将与其他地质探测方法深入整合，共同打造综合性强的联合勘探体系，进而为地质勘探提供更全面、更可信的数据保障。岁月如梭，电磁探测快捷方式在成长道路也遭遇许多困难。首先，时间域瞬变电磁法的数据处理与解释依赖于高复杂度的数学模型和算法，对技术人员的专业素养严格标准。其次，时间域瞬变电磁法在野外作业环境方面具有较高要求，对设备及技术方面的需求也更加严格。电磁探测技术的实际表现还受到地质环境、干扰因素等因素的限制，务必持续优化搜索技巧和手段，以提高探测的准确性和可靠性。

结语

总之，时间域瞬变电磁法作为一种先进的地球物理勘探方法，在地质勘查中有着广泛的应用前景。随着科技的进步和社会的发展，时间域瞬变电磁法必将得到更加广泛的应用和推广，为地质勘查事业的发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]鞠春爽. 论时间域瞬变电磁法在地质勘查中的应用 [J]. 黑龙江科技信息, 2015, (23): 85.

[2]陈卫,杨生,王有霖等. 时间域瞬变电磁法在地质勘查中的应用 [J]. 矿产与地质, 2006, (Z1): 538-542.