瞬變電磁法

瞬變電磁法也稱時間域電磁法（Time domain electromagnetic methods），簡稱TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發射一次脈衝磁場，在一次脈衝磁場間歇期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法。簡單地說，瞬變電磁法的基本原理就是電磁感應定律。衰減過程一般分為早、中和晚期。早期的電磁場相當於頻率域中的高頻成分，衰減快，趨膚深度小；而晚期成分則相當於頻率域中的低頻成分，衰減慢，趨膚深度大。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徵。

瞬變電磁法探測具有如下優點

⑴由於施工效率高，純二次場觀測以及對低阻體敏感，使得它在當前的煤田水文地質勘探中成為首選方法；

⑵瞬變電磁法在高阻圍岩中尋找低阻地質體是最靈敏的方法，且無地形影響；

⑶採用同點組合觀測，與探測目標有最佳耦合，異常響應強，形態簡單，分辨能力強；

⑷剖面測量和測深工作同時完成，提供更多有用信息。

根據瞬變電磁法對低阻體反應敏感的特點，將其用於煤礦井下水文勘查還是近幾年的事情。瞬變電磁法是一種極具發展前景的方法，可查明含水地質如岩溶洞穴與通道、煤礦採空區、深部不規則水體等。瞬變電磁法在提高探測深度和在高阻地區尋找低阻地質體是最靈敏的方法，具有自動消除主要雜訊源，且無地形影響，同點組合觀測，與探測目標有最佳耦合，異常響應強，形態簡單，分辨能力強等優點。

瞬變電磁法的勘探原理是利用人工在發射線圈加以脈衝電流，產生一個瞬變的電磁場，該磁場垂直發射線圈向兩個方向傳播，通常是在地面布設發射線圈，依據半空間的傳播原理，把地面以上的忽略。當磁場沿地表向深部傳播，當遇到不同介質時，產生渦流場或著遵照量子力學原理使活潑的鹼金屬產生能級躍遷或使含有大量氫原子的液體的氫原子核沿磁場方向產生定向排列。

當外加的瞬變磁場撤銷后，這些渦流場的釋放或者活潑的鹼金屬要恢復原有的能級，釋放躍遷產生能量。以及含有大量氫原子的液體的氫原子核恢復原有的排列時，均以磁場的形式釋放所獲的能量。利用接收線圈測量接收到的感應電動勢v2。該電動勢包含了地下介質電性特徵，通過種種解釋手段（一維反演，視電阻率等）得出地下岩層的結構。由於採用線圈接收V2，故對空間的電磁場或其它人文電磁場敏感，也就是通常所說的干擾。為了減少此類干擾，採用盡量的發射大的電流，以獲取最大的激勵磁場，增加信噪比，壓制干擾。

接收裝置通常分為分離回線，中心回線和重疊回線3類，以重疊回線得到的信息最為完整，其它次之。

瞬變電磁法的工作效率高，但也不能取代其它電法勘探手段，當遇到周邊有大的金屬結構時地面或空間的金屬結構時，所測到的數據不可使用，此時應補充直流電法或其它物探方法（見金屬結構物對測量的影響一文）。同時在地層表面遇到大量的低阻層礦化帶時（例如在陝西南部某地鉛鋅礦區，地層表面充滿石墨層）瞬變電磁法也不能可靠的測量，因此在選擇測量時要考慮地質結構。

在測量過程中，要隨時記錄地表可見的岩石特徵，裝置的傾角以及高程，以便在後續的解釋中，準確的劃分地層構造。同時在一個工區工作之前，要做實驗，選擇合理的裝置以及供電電流，一經確定，不能在測量中變更裝置和供電電流，否則對解釋造成影響。在進入工區前盡量尋找已知地層的基準點對儀器進行校準（類似於重力或磁法測量的基點校正和儀器一致性試驗）。以確保測量的準確性（以後將有專題論述）。

瞬變電磁法的解釋，通常分為2種：定性解釋和定量解釋。定性解釋一般是觀察測線多道剖面，通過多道剖面可以定性的看出地層的分佈情況（參見供5000A電流 EMPS-1電磁勘探儀一文中給出的地層多道剖面對比圖），同時應排除晚期道的干擾假象。對雙峰異常要多加關注（參見瞬變電磁法尋找地下熱水實例和瞬變電磁法金屬礦探測實例）。

定量解釋：一維反演是目前解釋中最為準確的手段之一，但是要求輸入初始模型。對初始模型的求取，通常有以下幾種手段。1在礦區已有的地質資料（電測井）或者區域地質資料。2用直流電法在工區作一個電測深，以該測點的電測深電阻率作為初始模型。3也可用視電阻率和其它全域電阻率計算方法得出初始模型，但要保證其計算的結果的正確性。當計算出地層電阻率后，要進行地形改正和傾角校正，用測量時記錄的高程和傾角改正（參見瞬變電磁法金屬礦探測實例）。最後做出地質擬斷面圖。

當進行井下或坑道測量時，要考慮全空間的響應（和地面半空間有很大的區別），解釋方法需要用全空間的解釋演演算法，而不能簡單的利用地面半空間解釋方法。

其它方面：在工程勘探時，尋找地下空洞時，會有兩種情況，一是充水空洞呈現低阻特徵，二是未充水，呈高阻特徵。如有鋼筋水泥結構支撐或回填塌陷后空洞的則情況比較複雜需要仔細判斷。同時要排除地下供水管暖氣管的影響。

中國地域遼闊，地質結構不盡相同，地質結構的區域性使得不同地區的成礦，成水條件的不一致。在解釋資料時，一定要參考所在區域的地質資料和前人成果，以及其它方法的配合，特別是地質方面的配合。切不可隨意套用其它地區的解釋經驗，做出錯誤的判斷。