瞬变电磁剖面法的应用实例
(一)瞬变电磁法的资料解释
TEM资料解释,就是根据工区的地质、地球物理特征分析TEM响应的时间特性和 空间分布特征,确定地质构造的空间分布特点,例如,覆盖层厚度变化,垂向岩性分层和 岩层的横向变化情况,断裂破碎带和其他感兴趣的局部地质构造目标的位置、形态、产 状、规模、埋深等。和其他物探方法一样,对资料的定性分析和解释是资料解释中最重要 和最基本的部分,定量解释一般都是在定性解释的基础上进行的。已有的一些简单实用的 定量计算方法都是根据简单地电条件导出的,因此,计算结果实际上只能认为是半定量 的,应用时应注意其局限性。
因TEM兼有剖面法和测深法两种性质,因此,大多数情况下,既要对整个工区或剖 面进行偏重于剖面法的资料解释,又要对一部分测点的TEM响应的时间特性作测深资料 解释。
TEM的测深解释与其他测深方法一样,在定性解释阶段,要分析曲线的畸变,制作 各种必要的定性图件,以求对测区(测线)的地电断面特征有一个定性的了解,并为定量 解释作好准备。其内容与其他测深法大同小异,这里不再重复。至于定量解释,也有量板 法、特征点法以及计算机自动拟合等方法。
TEM的剖面解释,重点就是要获得局部良导地质构造的产状和埋深等信息。首先要 进行异常的划分,得出局部异常后,再进行异常分类。然后结合测区地质和地形、地物情 况排除浅部干扰体(如金属管道等)异常和地质噪声,筛选出有意义的异常,根据异常的 空间和时间分布特点,确定异常体的形状、规模及埋深等。在可能的情况下,还应确定异 常体的电性参数。
(二)应用实例
目前,瞬变电磁法在矿产、工程、环境物探中的应用非常广泛,在桥址、路基、坝址、高层建筑地基勘查,地热和地下水资源探测,岩溶、滑坡、煤矿陷落柱、地下水污染 等灾害地质和环境地质调查中,TEM都发挥了重要作用。
图4-67 磨刀门大桥020N线瞬变电磁法综合剖面(据程志平,2007)(a)多道dBz/dt曲线;(b)推断地质剖面
1.磨刀门大桥桥址勘查
磨刀门大桥是广州珠海高速公路横跨珠江入海口磨刀门水道的大桥,水道宽约3km,初 选桥址的桥轴部位海水深几米到几十米。桥轴线东西两岸出露燕山期花岗岩,测区还零星出 露泥盆系地层。物探工作任务是查明待选桥址区的断层裂隙等地质构造的赋存状态。投入瞬 变电磁法,使用EM—37型瞬变电磁仪。浅水区采用中心回线装置,发射回线边长20m。发 射回线和接收回线固定在一个小木船上由机动船牵引。浅滩区采用框-回线装置。发射框布 置在岸上,尺寸为300m×700m,接收框在小船上。发射基频为25Hz和6.25Hz两组,每个 频率的采样道数均为20道,采样时间0.78~25.10ms,水上定位采用两台经纬仪作前方交 会定位。共布置平行于桥轴线的测线4条,平行河岸的测线6条。图4-67(a)所示为其中 初选桥轴线020N的dBz/dt多道剖面曲线(只绘出其中5~20道)。从图中可见,在1750~ 1917测点间有一个明显的晚期双峰异常,推断为断裂破碎带,根据峰值差异小可判断断裂 基本陡立,倾角约80°。根据对TEM剖面异常和部分测点ρτ曲线综合分析计算,绘出了推 断地质断面,如图4-67(b)所示。在1778号点设计验证钻孔,在深度49.5~57.0m之间为 断层破碎。该测线还布置了一些其他的验证孔,也与推断结果吻合较好。
根据该区TEM资料,查明初选桥址附近构造较发育,建议桥轴线向南或向北位移 200~400m。这一建议被公路设计部门采纳。
图4-68 云南会泽铅锌矿6号矿体上的TEM异常
2. 云南会泽铅锌矿深部找矿
1998年,云南会泽铅锌矿的第二轮找矿中,TEM法在深部找矿中取得了较好的效果。
该铅锌矿属层控改造型,含矿层位于下石炭系顶部的白云岩夹灰岩。围岩为泥盆系、 石炭系和二叠系,岩性以灰岩、白云质灰岩及白云岩为主,只在二叠系底部有一薄层细砂 岩与碳质页岩互层。已知矿体中的6号矿体金属储量为大型,顶部埋深约600m。深部找 矿的目的是在地质预测剖面上查证含矿层中是否存在相同类型的铅锌矿体。
矿体不具磁性,磁法无效。矿体密度虽然很大,但在地面上只能引起几十微伽(1μGal=0.01g.u.)的重力异常,在复杂地形条件下,重力测量难以达到目的。矿体的 电阻率很低,只有几十欧姆·米,围岩电阻率在1000Ω·m以上,是唯一可以利用的物性 参数。但是,要求的探测深度大,常规电法难以奏效,TEM法成为首选的探测手段。TEM法采用重叠回线装置,边长200m,发射电流100A。地形倾角为30°左右,已知矿6 号矿体顶部埋深约600m,顶板垂直地面深度大于500m。图4-68所示为TEM法在6号 矿体上的测量成果。由图可见,在已知矿体(层状低阻体)上获得明显的水平板状体异 常,在对方没有提供地质资料的情况下,根据TEM资料推断的矿体深度及空间位置与6 号矿体基本吻合。
在已知剖面上取得成效的基础上,进行了地质预测剖面的测量,并发现了含矿层中的 层状低阻体异常,推断深度约400m。后经验证,该异常为矿体异常,这一实例说明TEM 法重叠回线装置可以探测埋深约为3倍回线边长的低阻体异常,其探测深度可以达到 600m以上。这一实例也表明了TEM法探测微弱异常的卓越能力。
(一)瞬变电磁法的野外工作方法与技术
由于探测对象不同,测区、测网、工作装置、仪器设备、野外施工等都有所差别。下面主要阐述工作技术中的几个主要问题。
1.近区磁源瞬变电磁法的野外工作中的几个技术问题
(1)工作装置选择
工作装置的选择应根据勘探目的、施工条件和各种装置的特点等因素综合考虑决定。如果探测目标深度在100m以内,要求达到较高的分辨率,围岩电性较好(易产生集流效应)时,同点装置是首选对象。如果要求进行较大深度的探测,或测区崎岖或有河谷等其他障碍使得铺设动源回线困难时,则应选择大回线定源装置。
(2)回线大小的选择
增大发射回线和接收回线边长,将会增强信号强度,并延长有效信号的持续时间,从而有利于加大探测深度。但二者的增大使野外工作难度增加,同时使测量结果受影响的范围扩大,从而降低了横向分辨率。此外,增大接收回线边长时,不仅增大了有效信号强度,也使干扰信号强度增大。因而,在保证预定勘探深度的情况下,一般都应选择尽可能小的回线边长。模拟实验结果和野外实例表明:同点装置可以有把握地探测到线性尺寸相当于回线边长、埋深为2倍回线边长的良导体。因此,采用同点装置时,应取回线边长等于或略大于0.5倍探测深度。采用框-回线装置时,大定源发送回线边长可等于或略大于拟探测深度。
(3)野外数据采集中的几个技术问题
回线布置
供电回线要采用电阻小、绝缘性能好的导线,一般要求每千米电阻小于6Ω,以便在有限的电源电压下可输出足够大的电流。电线要按测地布设的点位铺设,若线架上剩有残余导线,应将其呈之字形铺于地面,以免电线缠绕产生强烈的感应信号。一切紧挨回线的金属物体都会产生强烈的干扰信号,高压电力线的强干扰信号甚至可能损害测量电路。因此,回线布设应避开所有金属物体,远离高压电力线。
观测时间范围和叠加次数的选择
编写一个测区的工作设计时,往往需要根据所需探测深度和测区电阻率变化范围确定记录时间范围。从“烟圈”电流的扩散深度公式
电法勘探技术
可推知TEM的探测深度正比于 。若假定探测深度相当于烟圈电流深度的一半,则可用
电法勘探技术
电法勘探技术
确定观测时间范围。上两式中tmin和tmax分别为最小延时和最大延时;hmin和hmax分别为要求的最小和最大探测深度;ρmin和ρmax为测区岩层的最低和最高电阻率。
一般说来,在实际工作中希望在尽可能宽的时间范围内记录到有用信号。但由于测量回路本身存在一定的过渡过程,观测的最小延迟时间不能太早。而测区干扰电磁场以及仪器噪声电平的存在又限制了观测的最大延迟时间。记录时间范围过宽,实际上晚期道的观测质量已不能保证。在一个测区工作前最好先做点试验工作。如果最后几道读数为噪声电平,说明有用信号都已记录下来了;如果最后几道读数超过噪声电平,就应增大观测时间范围。当然,选定了观测时间范围后,在实际观测中遇到衰减很慢的异常,应即时延长时间范围重复观测,使有用信号能被完整记录下来。
为了压制测区的干扰电磁信号,提高观测资料的信噪比,现代的瞬变电磁仪大都采用了“累加平均”取数的技术。增加叠加次数可以降低记录数据中干扰噪声的水平,然而,增加叠加次数将增加观测时间,降低观测速度。叠加次数的选取应兼顾数据质量和观测速度。所选取的最小叠加次数应使高于仪器噪声电平的有用信号能以足够大的信噪比被记录下来。
发射和测量信号波形与供电电流强度的确定
发射和测量信号波形-现在使用的仪器的发射电流全部为占空比1:1的正负相间的矩形波,如图3-45上面的波形(发射电流和一次场波形),图3-45中间的波形(感应电动势)为发射磁场在接收回线中产生的感应电动势波形这并不是需要观测的信号,需要观测的是地下感应涡流产生的二次场信号,也就是图3-45下面的信号(二次磁场波形)。
图3-45 瞬变电磁法发射和接收波形示意图
供电电流强度的确定-可根据所用装置及最大延时观测信号达到最低可分辨信号水平计算出供电电流强度。例如,对于重叠回线装置,有
电法勘探技术
式中:I为供电电流强度;ρmax为测区预计最大视电阻率;tmax为对应于最大探测深度所要求的最大延时;Vmin为对最低可分辨电压;L为回线边长。
噪声电平的测量
工区的噪声电平高与低,对于最小可分辨电平η值有着举足轻重的影响,尽管仪器本身对工业用电等外界电磁干扰有很强的抑制能力,并且可以采用高次叠加的方法提高信噪比,但是从仪器本身输出的噪声电平在各个地区有相当大的差异。因此,需要了解工区内各个地段的输入于仪器及输出的干扰噪声电平。例如EM-37系统在低干扰区的平均噪声电平低于0.5nV/m2,一般为0.15~0.24nV/m2,在强干扰区则可达n×10nV/m2。
在工矿区工作时,一般要求每个测点上或相间几个测点实测仪器的输出干扰电平,这种测量采用让发送电流送入匹配负荷的方法检测。输入于仪器的噪声电平,对于周期性的低频讯号(例如50Hz工频干扰)可以使用晶体管毫伏计直接并联于接收回线两端检测。对于非周期性的随机干扰(例如天电)需要有能够连续采样记录波形的专门仪表检测;也可以自装一个简单的音频放大器,用扬声器监听检测。
2.瞬变电磁测深仪器系统的选择
一般地说,瞬变电磁方法要求仪器灵敏度高、抗干扰能力强及动态范围大等,时间范围及发送功率则要求适应于探测目的。以探测目标划分,可以把仪器大致分为四类。
1)应用于浅层测深的小功率轻便型仪器。它的探测深度为n×10m至n×100m的浅层,要求时窗范围为n~n×104μs,发送机通常用10 A·h轻便可充电电瓶作为电源,电压为12~60V,供电电流一般小于10A,例如,加拿大EM-47及国产的SD-1属于此类。
2)应用于探测100m~n×100m目标层的仪器。一些专用于矿产普查的仪器,其时窗范围为n×10-1~n×10ms,供电电流不超过10A。例如澳大利亚的SIROTEM-Ⅱ、国产的WDC-2等。这些仪器的起始时间较晚;由于发送功率低,大约30ms以后的数据已低于或接近噪声电平。因此,不能应用于详测上覆地层,仅仅是在低阻覆盖地区有所改善。
3)应用于探测100m至1000m左右深度的中功率仪器。一些应用于勘查深部矿产及煤田的仪器,例如EM-37、数字PEM、GDP-32等。时窗范围为n×10-2~n×102ms,最大供电电流达20A,已基本上能满足勘查金属矿田及煤田构造的要求。
4)应用于勘查油气田或深部构造的大功率仪器。这类仪器的时窗范围为n×10-1ms至几秒,供电电流达100A左右,探测深度为n×102~n×103m,例如加拿大的EM-42、苏联的ЦИКЛ-2、4等。应用于探测深部构造的LOTEM方法是在西方国家发展起来的瞬变电磁测深方法,具有代表性的仪器是德国的DEMSⅣ系统。
3.资料整理与解释
(1)资料整理的内容
资料整理包括以下几个方面的内容:
1)传输打印野外观测数据;
2)检查验收原始记录数据、野外测点状况和仪器工作状态的记录;
3)对于原始记录数据进行整理、编号、汇总,并编写索引和说明;
4)根据需要,对数据进行滤波处理;
5)根据需要,换算各种导出参数(如:τs、Sτ、hτ、ρτ)。
(2)成果的图示
瞬变电磁法成果图一般有以下几种:
1)多道 或 剖面图;
2)ρτ拟断面图;
3)ρτ曲线类型图;
4)Sτ-hτ曲线类型图;
5)某些测道的ρτ或 平面等值线图。
当工作目的主要是探测局部导体时可不做上述第2~4种图件。而工作的目的偏重于大地的分层时,则上述第2~4种图件是重要的基本图件。上述剖面性图件经常汇总在一起绘成综合剖面图,用来做综合解释。
(3)瞬变电磁法的资料解释
TEM资料解释,就是根据工区的地质、地球物理特征分析TEM响应的时间特性和空间分析特征,确定地质构造的空间分布特点。例如,覆盖层厚度变化、垂向岩性分层和岩层的横向变化情况;断裂破碎带和其他感兴趣的局部地质构造目标的位置、形态、产状、规模、埋深等。和其他物探方法一样,对资料的定性分析和解释是资料解释中最重要和最基本的部分、定量解释一般都是在定性解释的基础上进行的。已有的一些简单实用的定量计算方法都是根据简单地电条件导出的,因此,计算结果实际上只能认为是半定量的,应用时应注意其局限性。
因TEM兼有剖面法和测深法两种性质,因此,大多数情况下,既要对整个工区或剖面进行偏重于剖面法的资料解释,又要对一部分测点的TEM响应的时间特性做测深资料解释。
(二)应用实例
1.辽宁张家沟硫铁矿上脉冲瞬变法剖面测量
图3-46是辽宁张家沟硫铁矿上脉冲瞬变法剖面测量的典型曲线。该矿体位于前震旦纪变质岩中,围岩为白云质大理岩、白云母花岗岩与高阻岩石。矿体为磁黄铁矿,电阻率为0.05Ω·m。由图可见,在矿体上方有明显异常。利用衰减曲线由比值法求视时间常数
电法勘探技术
求得TS=7.7ms,即该导体的视时间常数较大,利用矢量解释法大致估计异常的等效电流中心,它在矿体顶部附近[图3-46(c)],该图(a)给出40m×40m的共圈法观测结果。
图3-46 辽宁张家沟硫铁矿脉冲瞬变法观测结果
(a)共圈方式40m×40m;(b)回线方式100m×100m:实线—垂直分量,虚线—水平分量;(c)地电断面:1—第四系,2—白云质大理岩,3—白云母花岗岩,4—硫铁矿;(d)衰减曲线;TS=7.7ms
※补充
接收线圈中感应电动势为
ε=ke-mαt
其中:k为与时间无关的常数;m为与矿体形状有关的系数;α为矿体的综合参数,单位为s-1。单对数坐标下:
电法勘探技术
计算表明:对球体,m=10;柱体,m≈5.8。而在野外,不知矿体形状,无法知道
m,令 ,可由m= ,得到)
电法勘探技术
2.在湖南水口山铅锌金矿田中的应用
湖南水口山铅锌金矿田是著名的老矿山,水口山矿田康家湾铅锌金矿为大型层控矿床。矿体赋存在侏罗系底砾岩与栖霞灰岩、壶天灰岩、当冲硅质岩的接触破碎带中(QBf),呈层状缓倾斜近于水平产出,埋深200~500m不等,多层矿,总厚1~25m。白垩系东井组红层覆盖于侏罗系、二叠系地层之上,呈不整合接触。岩、矿石的电性参数测定结果表明:铅锌金矿石的平均电阻率为0.1~1Ω·m ,比围岩(电阻率大于1000Ω·m)低三个级次以上。上覆红层(K1d3)的电阻率为50~100Ω·m,为典型的低电阻覆盖层。
剖面测量使用200 m×200 m的重叠回线装置工作,所用仪器是澳大利亚生产的SIROTEM Ⅱ电磁系统,选取延时0.4~22.2ms之内(即1~18取样道),观测参数为V(t)/I。
为了增大信噪比,要求发送电流大于5A,使用双匝接收回线观测。叠加次数的选取视各观测点的干扰电平而定,在远离电网的山区选用512次,而在近工业设施的地段选用2048次或4096次。每个取样道的观测值按公式:
ρτ=6.32×10-3L8/3[V(t)/I]-2/3t-5/3
换算成视电阻率ρτ(t)数据。式中各个参数的单位分别为:ρτ为视电阻率(Ω·m);L为回线边长(m);V(t)/I为接收回线上观测到的归一化感应电压值(μV/A);t为各测道对应的延时(ms)。通常用V(t)/I观测值绘制成多测道剖面曲线图[图3-47(a)]及ρτ(t)拟断面图[图3-47(b)],分析地电断面沿横向及纵向的变化规律。
如图3-47(a)所示,多测道V(t)/I剖面曲线的前8道主要反映了浅部地质体的横向变化,曲线呈阶梯状。东边的高值区反映了厚层白垩系东井组上段(K1d3)低电阻率红层的分布。随测道的增加,阶梯转折点向东移,反映了红层向东厚度变大的特征。曲线中段的低值响应反映了侏罗系及二叠系相对为高阻地层。矿层的响应主要反映在10测道以后,从Ⅰ线24~32号测点及Ⅱ线57~63号测点的曲线可见,尽管异常低缓,但相对于背景仍然清晰可辨,并随测道的增大异常变得更明显。由于Ⅰ线矿体埋深(300m)比Ⅱ线矿体埋深(180 m)要大,故开始显示异常的时间相对较晚;异常的综合参数(衰减指数)α值分别为13s-1、14s-1,表明为具有一定规模的良导体引起。
图3-47(b)为视电阻率ρτ的拟断面图,明显地说明了地电断面的横向和纵向变化。ρτ等值线直观地说明了低阻红层(K1d3)的起伏形态及深部高阻层(P1q、P1d)的隆起。拟断面图对于矿层的反映并不明显,仅仅在60Ω·m、40Ω·m等值线封闭圈上有所显示。
3.瞬变电磁测深的试验应用效果
以湖南涟邵煤田为例来说明。
(1)区内地层及电性特征
测区出露地层由新至老为第四系(Q),下三叠统大冶群(T1D),上二叠统大隆组(P2d)、龙潭组(P2l),下二叠统当冲组(P1d)、栖霞组(P1q)。第四系由黏土、砂质黏土和砾石组成冲积、坡积残积层,厚0~15 m,其电阻率在n×10~n×100Ω·m范围,呈低阻覆盖层。大冶群分布于测区中心地带,总厚度大于500m,主要由泥灰岩、泥质灰岩及灰岩组成;大隆组由硅质灰岩、泥质灰岩、厚层砾屑灰岩及薄层硅质岩组成,底部夹有薄层钙质泥岩,全组厚度一般70~80 m。大冶及大隆组地层电阻率一般在100Ω·m以上,成为煤系地层的上覆高阻层。龙潭组为本区含煤地层,根据岩性及含煤性分为上、下两段:上段(P2l2)为含煤段,由黑色泥岩、砂页泥岩及浅灰色砂岩互层组成,厚约100m,含煤四层;下段(P2l1)不含煤,由泥岩、砂质泥岩、砂岩组成,厚约300 m。整个煤系地层呈低阻层,电阻率一般为n×10Ω·m。当冲组及栖霞组为硅质灰岩、灰岩、泥岩等,是测区的高阻基底标志层,电阻率大于300~500Ω·m。
图3-47 Ⅰ、Ⅱ测线瞬变电磁法综合剖面图
(a)多测道V(t)/I剖面曲线;(b)ρτ拟断面图;(c)地质剖面示意图:
K1d3—白垩系东井组上段(红层);J1g—侏罗系高家田组;P2d1—二叠系斗岭组;P1d—二叠系当冲组;P2q—二叠系栖霞组;C2+3—石炭系壶天群;QBf—硅化破碎带
综上所述,测区各地层电性存在较明显的电性差异,电法勘探方法找煤工作具备较好的物性前提。
(2)试验应用效果
工作采用中心回线装置,回线边长L=250m及400m,发送电流I=17A。测区内平均的电磁干扰电平为0.24nV/m2,属于中等受干扰的地区。少数地段也使用了电偶源装置,AB=1000m,r=750~1250m。总共完成了三条剖面45个测深点的工作量。野外观测数据经过处理绘制出了ρτ曲线类型图、ρτ拟断面图,以及Sτ(hτ)曲线图。依据这些图件资料及计算机反演的结果,推断确定了煤系地层的顶、底界面。
图3-48为13线瞬变电磁测深综合剖面图。由图可见,ρτ曲线大都属手H型,其极小值均在20~30Ω·m范围之内;ρτ拟断面图的低值等值线的分布反映了向斜构造轮廓。
图3-48 13线瞬变电磁测深综合剖面图
中心回线L=250m;I=17A;时窗0.8~71.9ms。T1D—下三叠统大冶群;P1d—下二叠统当冲组;P2l2—上二叠统龙潭组上段(含煤层);P2l1—上二叠统龙潭组下段;P2d—上二叠统大隆组;F—断层;○---○---○为推断的煤系上、下界面
煤系地层的顶、底界是由经过校正的Sτ(hτ)曲线的转折点确定的,表3-5给出了推断结果与钻探资料的对比数据,平均相对误差为6.4%。因此,可以认为所推断的煤系地层顶、底界面基本上能勾画出它的分布状况。
表3-5 推断与钻探结果对比表
解释人员在进行人机联做拟合解释的基础上,对该剖面上的6个测深点又做了自动拟合反演计算。6个点拟合总的平均相对误差为5.9%,推断煤系上界面的深度与用Sτ(hτ)曲线推断的结果相差不多,平均相对误差为12.3%。
这一试验结果表明,在涟邵煤田或类似地质条件的地区应用中功率瞬变电磁测深系统,能够确定出埋深在1~1.5km的煤系地层顶、底界面。成果图中,由ρτ(t)曲线类型图及ρτ(t)拟断面图可以大致圈定出煤系地层分布的轮廓。利用经过校正的Sτ(hτ)曲线推断确定煤系地层顶、底界面是行之有效的方法。
湖南水口山铅锌金矿田是著名的老矿山。扩大矿田深部和外围的找矿工作,已成当务之急。为探索在厚达数百米的低电阻红层覆盖下探测矿层行之有效的技术手段,开展了野外试验、物理模拟及反演解释软件的研究。这里主要介绍在康家湾矿床上的应用效果。
1.地质、电性条件
水口山矿田康家湾铅锌金矿为大型层控矿床。矿体赋存在侏罗系底砾岩(J1g)与栖霞灰岩(P1q)、壶天灰岩(C2+3)、当冲硅质岩(P1,d)的接触破碎带中(Q—Bf),呈层状缓倾斜近于水平产出,埋深200~500 m不等的多层矿,总厚1~25m。白垩系东井组(K1d)红层覆盖于侏罗系、二叠系地层之上,呈不整合接触。岩矿石的电性参数测定结果表明:铅锌金矿石的平均电阻率为0.1~1 Ω·m,比围岩(电阻率大于1000 Ω·m)低3个级次以上。上覆红层(K1d3)的电阻率为50~100 Ω·m,为典型的低电阻覆盖层。
2.剖面异常响应
剖面测量使用200 m×200 m的重叠回线装置工作,所用仪器是澳大利亚生产的SIROTEM—Ⅱ电磁系统,选取延时0.4~22.2 ms之内(即1~18取样道),观测参数为V(t)/I。为了增大信噪比,要求发送电流大于5 A,使用双匝接收回线观测。叠加次数的选取视各观测点的干扰电平而定,在远离电网的山区选用512次,而在近工业设施的地段选用2048或4096次。每个取样道的观测值按公式:
地电场与电法勘探
换算成视电阻率ρτ(t)数据。式中各个参数的单位分别为:ρτ——视电阻率(Ω·m);L——回线边长(m);V(t)/I——接收回线上观测到的归一化感应电压值(μV/A);t——各测道对应的延时(ms)。通常用V(t)/I观测值绘制成多测道剖面曲线图(图2-4-40(a))及ρτ(t)拟断面图(图2-4-40(b)),分析地电断面沿横向及纵向的变化规律。
如图2-4-40(a)所示,多测道V(t)/I剖面曲线的前8道主要反映了浅部地质体的横向变化,曲线呈阶梯状。东边的高值区反映了厚层白垩系东井组上段(K1d3)低电阻率红层的分布,随测道的增加,阶梯转折点向东移,所映了红层往东厚度变大的特征。曲线中段的低值响应反映了侏罗系及二叠系相对为高阻地层。矿层的响应主要反映在10测道以后,从Ⅰ线24~32号测点及Ⅱ线57~63号测点的曲线可见,尽管异常低缓,但相对于背景仍然清晰可辨,并随测道的增大异常变得更明显。由于Ⅰ线矿体埋深(300 m)比Ⅱ线矿体埋深(180 m)要大,故开始显示异常的时间相对较晚;异常的综合参数(衰减指数)α值分别为13s-1、14s-1,表明为具有一定规模的良导体引起。
图2-4-40 Ⅰ、Ⅱ测线瞬变电磁法综合剖面图
图2-4-40(b)为视电阻率ρτ拟断面图,更明显地说明了地电断面的横向和纵向变化,ρτ等值线直观地说明了低阻红层(K1d3)的起伏形态及深部高阻层(P1q、P1d)的隆起。但是,对于矿层的反映并不明显,仅仅在60、40 Ω·m等值线封闭圈上有所显示。
瞬变电磁剖面法的应用实例
上覆红层(K1d3)的电阻率为50~100 Ω·m,为典型的低电阻覆盖层。2.剖面异常响应 剖面测量使用200m×200m 的重叠回线装置工作,所用仪器是澳大利亚生产的SIROTEM—Ⅱ电磁系统,选取延时0.4~22.2ms之内(即1~18 取样道),观测参数为V(t)\/I。为了增大信噪比,要求发送电流大于5 A,使用双...
电剖面法的实际应用
(2)偶极剖面法在硫化矿床上的应用。这里列举一个在加拿大卡文迪什试验基地取得的实际资料,以说明偶极剖面法在硫化矿床上的应用效果。 该地属沉积变质岩区,基岩由镁铁质片麻岩,结晶灰岩和花岗片麻岩组成。局部地区有酸性和基性火成岩。区内有两条北东走向的硫化矿富集带,一条位于测区西部称为A带,另一条位于测...
电磁剖面法
电磁剖面法主要应用于矿床的普查、地质填图以及水文地质、工程地质调查中。普查对象主要是矿体(矿床)、接触带、裂隙破碎带、陡倾斜地层、岩溶带、古河床等。一般情况下,人工主动源电磁剖面法的研究深度为几十米到一二百米。对于大地电磁剖面法,其研究深度可达到结晶基底,并可提供研究区域填图的基础资料。 电磁剖面法的...
瞬变电磁剖面法
通常用V(t)\/I观测值绘制成多测道剖面曲线图(图4-6-8(a))及ρτ(t)拟断面图(图4-6-8(b)),分析地电断面沿横向及纵向的变化规律。 如图4-6-8(a)所示,多测道V(t)\/I剖面曲线的前8道主要反映了浅部地质体的横向变化,曲线呈阶梯状。东边的高值区反映了厚层白垩系东井组上段(K1d3)低电阻率红层的...
电剖面法的实际应用
2.应用实例 (1)用对称四极剖面法寻找地下古河道。某地古河道两侧以及下部岩石由砂粘土组成,电阻率值较低。而古河床中充填的砂卵石则为高阻。该区用AB等于200m,MN等于20m的对称四极剖面法开展了追索古河道的面积性工作。结果如图2⁃1⁃61所示。由图中所列各剖面之 极大值点连线,可清楚地看出古河道的走向及...
瞬变电磁法的资料解释及应用实例
目前,瞬变电磁法在矿产、工程、环境物探中的应用非常广泛,在桥址、路基、坝址、高层建筑地基勘查,地热和地下水资源探测,岩溶、滑坡、煤矿陷落柱、地下水污染 等灾害地质和环境地质调查中,TEM都发挥了重要作用。图4-67 磨刀门大桥020N线瞬变电磁法综合剖面(据程志平,2007)(a)多道dBz\/dt曲线;...
电磁剖面法
电磁剖面法(Electromagnetic Induction Profiling)是电磁感应法的一种观测方式。电磁感应法是以岩石和矿物的导电性与导磁性差异为主要物理基础,根据电磁感应原理观测和研究电磁场空间与时间分布规律,从而解决地质问题的一组分支电法勘探方法。 将交变电流通入发射线圈中,使其在周围产生足够强的一次交变磁场 H1,在地下良...
瞬变电磁法在煤田水文地质勘探中的首选原因有哪些?
采用同点组合观测的方式,瞬变电磁法能实现与探测目标的最优耦合,异常响应强烈,异常形态清晰,极大地提高了分辨能力。最后,瞬变电磁法具有独特的功能,即在进行剖面测量的同时,还能进行测深工作,一次操作就能获取丰富的地质信息,极大地提高了工作效率。综上所述,瞬变电磁法因其高效性、灵敏度和信息...
几种规则形体上瞬变电磁剖面法异常特征
在瞬变电磁剖面法工作中,一般将测量结果绘制成由发射电流归一的测量线圈感应电压值(V\/I)。对于球体、水平圆柱体及薄板状体等几种典型形体瞬变电磁响应的正演问题,在不少文献中均有阐述,这里只引用正演计算或实验模拟结果。由于同点装置是目前瞬变电磁法使用较多的装置,所以下面主要讨论同点装置激励下...
电法勘探应用效果
在1984年8—9月电法勘探进行踏勘剖面测量后,1985年6—9月在该区进行了大比例尺1:5000激发极化法,自然电场法4km2面积测量。 1991年7—10月进行可控源音频磁大地电流测量,比例尺1:5000,面积14.4km2;1992年6—10月进行瞬变电磁测量,比例尺1:20000,面积20km2。 各种电法的应用效果简述如后。 (一)激发极化性(...
塞政星伯: 瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流,产生一个瞬变的电磁场,该磁场垂直发射线圈向两个方向传播,通常是在地面布设发射线圈,依据半空间的传播原理,把地面以上的忽略.当磁场沿地表向深部传播,当遇到不同介质...
安泽县18919136722: 瞬间变电磁法得原理及应用 - ?
塞政星伯: 摘要:瞬变电磁法是地球物理勘察中应用较多的一种勘探方法之一,它基于电性差异,主要用于寻找低阻目标物,研究浅成至中深层地电结构.具有较高的抗干扰能力和分辨率. 关键词:瞬变电磁;装置;回线;野外工作技术1原理及优点 ...
安泽县18919136722: 瞬变电磁法在城市地铁勘察中能用吗 - ?
塞政星伯: 看你的甲方是什么单位了,如果是国土系统内的肯定用后者,但是其他系统的可以用前者.前者的费用高些.
安泽县18919136722: 瞬变电磁测深法有哪几种装置形式 - ?
塞政星伯: 瞬变电磁法,是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场,从而探测介质电阻率的一种方法.其基本工作方法是:于地面或空中设置通以一定波形电流的发射线圈,从而在其周围空间产生一次电磁场,并在地下导电岩矿体中产生感应电流:断电后,感应电流由于热损耗而随时间衰减.
安泽县18919136722: 工程物探是什么? - ?
塞政星伯: 物探——地球物理勘探的简称,它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础,通过仪器观测自然或人工物理场的变化,确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数,达到解决地质问题的一种物理勘...
安泽县18919136722: TEM的分辨能力 - ?
塞政星伯: 以层状地层中存在的未知流体为研究对象,对瞬变电磁法(TEM法)识别地下深部流体的能力进行了详细的讨论和研究.三维正演模拟计算的结果表明,TEM方法可以胜任深部流体的识别.在充填介质为纯石油时,所得异常变化很小,相比较低阻情况,使用TEM方法分辨该高阻油藏的存在较为困难;当充填介质是油水混合物时,分辨率比纯油的稍高;而当储层中全部为矿化水时,TEM方法对其分辨能力最好,这说明TEM方法整体上对低阻介质的分辨能力高于高阻.总体上说,瞬变电磁法对地下良导异常体的分辨能力较好,而对高阻异常体的分辨能力相对较弱.
安泽县18919136722: 海洋电法概述 - ?
塞政星伯: 为一种新型海洋发电方法,目前主要实施国家为英国. 发电机为橡胶制"浮蛇",250KW原型机,长108米,直径3米,其橡胶机体可有效减小海洋波浪对传统海洋能发电机的损害,"浮蛇"一端为发电机储电电池,其余部分通过接受波浪能量发...
安泽县18919136722: 物探方法及物质基础 - ?
塞政星伯: 总的来说分为:重、磁、电、震、测井五大方法1、地震勘探,就是通过人工方法激发地震波,研究地震波在地层中的传播情况,以查明地下的地质构造,为寻找油气田或其他勘探目的服务的一种物探方法.2...
安泽县18919136722: 瞬变电磁法的曲线类型与直流电法中的曲线类型的物理意义一样吗 - ?
塞政星伯: 从数据表达的曲线类型来看,其物理意义基本相同.瞬变电磁仪的测点-电压曲线:X表示测点,Y表示该测点不同中心时间的采样电压值.直流电法的测点-电压曲线:X也是表示测点,Y表示测点不同时间的采样电压值.如果是剖面图就都一样了,X表示测点,Y表示深度,颜色表示视电阻率值
安泽县18919136722: 一瞬间喜欢你用什么应用观看? - ?
塞政星伯: 一见钟情,所以说缘分真的很奇妙,来了挡都挡不住