应用地—井TEM方法勘查铀矿

引用本文

曹秋义, 王志宏, 山亚. 应用地—井TEM方法勘查铀矿[J]. 物探与化探, 2016,40(5): 899-903.
CAO Qiu-Yi, WANG Zhi-Hong, SHAN Ya. The application of well-to-ground TEM method to uranium exploration[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2016,40(5): 899-903.
Doi:10.11720/wtyht.2016.5.09 复制到剪切板

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应用地—井TEM方法勘查铀矿

曹秋义, 王志宏, 山亚

中核集团铀资源地球物理勘查技术中心重点实验室,河北石家庄 050002

作者简介: 曹秋义(1984-),男,工程师,从事物化探工作。

收稿日期: 2016-01-07

基金: 中国核工业地质局勘查项目(201230)

摘要

地—井TEM是近年来引入的一种先进的井中物探测量方法,该方法通过研究井中感应二次场在空间和时间上的变化特征,可以达到研究钻孔周围电性分布结构的目的,从而发现井旁、井底盲矿,或推断已见矿体的空间分布与延伸方向。文中对地—井TEM的静态及动态响应特征进行了说明,重点对响应的前期和中期数据进行处理,形成随深度变化的电场变化强度图,并通过对江西荷上地区ZK39-7、广东长排地区ZK8-2两个钻孔的研究,表明地—井TEM测量不仅可以反映钻孔附近地段的构造破碎及蚀变等信息,而且对铀矿化信息也有一定反映,为进一步钻探施工提供了较为准确的依据。

关键词: 地—井TEM; 铀矿勘查; 深部找矿; 钻孔资料

中图分类号:P631 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2016)05-0899-05 doi: 10.11720/wtyht.2016.5.09

The application of well-to-ground TEM method to uranium exploration

CAO Qiu-Yi, WANG Zhi-Hong, SHAN Ya

Uranium Resources Geophysical Exploration Technology Center of CNNC, Shijiazhuang 050002, China

Abstract

The well-to-ground TEM Is an advanced borehole geophysical measurement method introduced in recent years. The method is characterized by sensing changes in the secondary field in space and time. With this method, researchers can achieve the purpose of discussing the borehole electrical nature and to discover the bottom hole blind ore or infer the spatial distribution and extension direction of the orebody. In this paper, the authors analyzed the well-to-ground TEM static and dynamic response characteristics and, through the research on well-to-ground TEM measurements in Heshang ZK39-7 in Jiangxi and Changpai ZK8-2 in Guangdong, found that this method can not only reflect lots of broken structure and alteration information around the borehole but also detect the information on the uranium mineralization. The results obtained by the authors provide a more accurate basis for further drilling construction

Keyword: well-to-ground TEM; uranium prospecting; deep prospecting; borehole data

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在矿产资源形势日益严峻的背景下, 向深部“ 第二空间” 进军, 寻找深部矿和隐伏矿是找矿工作的一大主题。然而, 深部(隐伏)矿具有埋藏深度大、信号响应微弱、找矿难度大等特点。近几年国内外的研究表明^[], 采用井中物探技术方法是解决深部矿产资源立体探矿的重要途径之一。对于硬岩地区铀矿地质勘查来说, 进行地— 井TEM试验研究, 期望达到利用地— 井TEM确定井旁或井底破碎带、构造或蚀变等成矿环境及铀矿体分布情况等铀成矿信息的目的。

1 地— 井TEM方法简介

地— 井TEM测量, 就是将发射回线布置在钻孔上方或附近地面上, 用接收探头在钻孔中逐点测量地下介质产生的感应二次场, 其方法原理如图1所示。在不接地回线中供以双极性脉冲电流, 从而产生激发电磁场。在该电磁场的激励下, 地下介质受感应而产生涡旋电流。当发射回线的脉冲电流从峰值跃变到零, 激发场立即消失, 而地下介质中的感应涡流并不立即消失, 有一个衰变过程, 这个过程的特征与地下电性结构分布有关。

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	图1 地— 井TEM法工作原理示意

在地— 井TEM测量时, 所观测到的地— 井TEM响应曲线的特征, 一方面取决于导电矿体的导电性和几何形态, 另一方面还与发射回线、导体、接收探头之间的位置关系有关。在实际工作中, 当已有资料不足以对异常体进行精确定位时, 可以通过在地面不同方位布置多个发射回线, 每个回线激发时都用探头在钻孔中测量一遍, 可以得到不同特征的响应曲线, 从而获得更丰富的地质信息, 也有助于对异常体的定性、定量解释。形象地说, 地— 井TEM测量相当于把“ 深矿变为浅矿” , 把一孔之见变为“ 集体” 之见, 其特点是勘测深度大(> 1 000 m, 一般取决于钻孔深度), 能准确地反映导电体的空间分布状态和规模等几何参数, 该方法的探测半径可达250 ~300 m。地— 井TEM法具有以下几方面特点^[1]:

1) 观测的是感应二次场, 具有旁测探测能力, 可以寻找井旁或井底盲矿;

2) 纵向分辨力强, 能定位良导电目标体的深度、产状及延伸方向;

3) 接收线圈更接近地下良导电目标体, 能获得更强的TEM异常响应信号, 有利于探测深部良导电体;

4) 探头在井中接收, 受导电覆盖层和外部电磁干扰小。

2 地— 井TEM的异常响应特征

地— 井TEM的异常响应特征分静态特征和动态特征, 在推断解释中, 综合应用静态和动态特征非常重要, 两者是不可分割的^[2]。

2.1 静态特征

井中TEM测量信号响应的幅值随时间的延长而衰减, 但响应的剖面(深度)特征不随时间改变, 特征点也不移动。它主要出现在晚延时, 坐标特征与地面剖面测量的坐标函数相当。

最基本(或典型)的静态响应特征有4种(图2), 即穿过导电矿体中部、边部、外部附近和外部远处的4种不同特征。对不同特征进行响应符号变化(过零)、幅度变化等静态特征分析, 不仅能够得到矿体赋存方位的信息, 而且可以确定矿体的几何参数。

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	图2 地— 井TEM响应静态特征曲线图(据Crone)

2.2 动态特征

异常响应的动态特征(或称为时间特征)是指异常响应曲线的形状和特征点(如极值、过零点等)随取样延时而变化的特征, 反映了导电矿体中感应涡流随时间的衰变及在矿体内的扩散规律, 通常分为早、中、晚期。穿过矿体不同部位的钻孔中所观测到的异常动态特征存在明显的差异, 曲线形态会产生正、负号的反转, 特征点(过零点、极值点)的位移等。

如图3所示, 动态特征主要分3种, 其主要影响因素是导电矿体的几何形态、产状、尺寸和导电性以及接收钻孔相对导体的位置关系等。地— 井TEM异常的动态特征主要表现在异常曲线上随时间变化的“ 过零点” 位移和异常响应的正、负符号变化, 就其物理意义而言, 就是体现导电体感应涡流随时间的位移。

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	图3 地— 井TEM响应动态特征曲线

3 装置及方法简介

本次研究工作发射与接收装置均采用拿大Geonics公司的PROTEM67仪器, 仪器的重复率为237.5~0.25 Hz, 即4.2~25 ms可选。本次采用25 ms, 在30 s观测时间内仅能发射和接收到1 500~0.083 个信号, 即在相同的观测时间内信噪比提高10倍。测量采用矩形回路线圈大小为300 m× 300 m, 在测量中采用“ 叠加” 技术和提高重复率, 可取得较好的原始数据。

测量过程中, 随着探头的不断下降, 得到同一时刻不同深度的3个方向的电场强度变化, 从而可判断x、y、z轴3个方向周围岩体的情况。

4 应用实例

4.1 江西荷上地区

江西荷上地区在ZK39-7钻孔开展了试验研究, 该钻孔位于荷上铀矿北部北东向F₃断裂与北西向断裂交汇部位。钻孔深度490 m, 顶角83.5° , 方位角315° , 井口0~5 m为110 mm套管, 其余为75 mm套管。地— 井TEM测量范围10~485 m。

本次研究中, 数据处理及解释仅采用了早期和中期数据进行处理分析。将1~5道分为早期数据, 6~10道分为中期数据, 分别得到随钻孔深度变化的电场强度变化曲线(图4)。

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	图4 ZK39-7编录及地— 井TEM测量响应曲线

伽马测井显示, 在149~175 m、240~242 m、356 m附近有多层工业铀矿化显示(见图4a), 矿层厚度最厚0.8 m, 其中在153 m处铀含量达到工业品位, 含矿岩性为碎斑熔岩, 岩心破碎, 碎裂面见碳酸盐化、水云母化, 整体见红化, 部分地段发育强烈水云母化及较强的红化, 红化处叠加黑色可能为绿泥石化, 也可能为炭质矿物的黑色物质。

由图4b、c可以看出, 地— 井TEM曲线响应在20~465 m, 无论早期道和中期道, z分量基本上无明显的异常显示, 仅反映了其正常的背景值, 为正常衰减曲线。而x、y分量的早期响应曲线在155 m含矿段均呈现明显异常特征显示, x分量异常特征为由正快速变负, y分量则出现较强的由负变正尖峰异常信号; 中期响应曲线x、y分量特征基本与早期异常特征一致, 只是随着延时时间的增大, 异常幅值逐渐减弱, 根据理论推测该处存在一低阻板状体。

由钻孔综合编录分析可知, 在153.95~154.75 m段, 岩性为碎斑熔岩, 构造裂隙以及蚀变发育, 铀当量含量为599× 10^-6, 为工业矿段。因此, 认为该处异常与构造、岩石蚀变因素密切相关。

4.2 广东长排地区

广东长排地区在ZK8-2钻孔开展了试验研究, 该钻孔位于长江矿区61号铀成矿带西侧约200 m处, 钻孔深度757.6 m, 开孔方位角274° , 倾角75° , 0~9.35 m为110 mm套管, 9.35~10.40 mm为91 mm套管, 10.40~305.19 m为75 mm套管, 305.19~757.60 m为60 mm套管。在225、400 m左右钻孔内岩石破碎, 孔壁坍塌, 280~300 m附近为18 m铁质套管。地— 井TEM测井时由于钻孔孔壁坍塌, 为了确保仪器设备安全, 探头只能下至225 m深度, 故测井范围为20~225 m。

长排地区数据处理及解释也仅采用了早期和中期数据进行处理分析, 分别得到随钻孔深度变化的电场强度变化曲线。

由图5可知, 该孔岩性多为中粒黑云母花岗岩, 部分地段为碱交代、绢云母化、赤铁矿化黑云母花岗岩, 在221 m左右为构造破碎带, 岩性主要为高岭土化碎裂岩。伽马测井显示, 在井中物探测量范围内, 在159 m、201~209 m等地段均有铀矿化现象, 各地段内构造裂隙发育, 石英细脉互相穿插, 赤铁矿化发育。

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	图5 ZK8-2编录及地— 井TEM测量响应曲线

从图5可以看出, 地— 井TEM测量响应曲线:20~225 m无论早期道和中期道, z分量基本上无明显的异常显示, 仅反映了其正常的背景值, 为正常衰减曲线; 而x和y分量在早、中期道上, 在深度155 m和190 m两处均有较明显的异常显示, 且y分量异常响应值大于x分量异常。早期道, 在155 m处异常y分量呈先正后负的S型两个尖峰异常, x分量为一弱负尖峰异常; 中期道, 两处异常同样存在, 只是y分量更明显, 而x分量则相对较弱。根据理论推测, 在155 m处附近有一低阻板状体, 且此低阻体靠近y方向; 在190 m处x、y向异常均呈负值, 表明在该处附近存在有一低阻板状体。

通过对ZK8-2地— 井TEM曲线异常结合收集的钻井资料综合分析, 推测155、190 m处异常可能为孔深159、201 m附近构造破碎带、裂隙密集发育等低阻体的反映, 裂隙内高岭土化、石英细脉、赤铁矿化也比较发育, 其中在159 m处铀含量已达工业品位, 190 m处铀含量为铀矿化异常。

5 结论

地— 井TEM的纵向分辨率强, 对尺度较小的构造、裂隙、蚀变等良导电目标体反映灵敏, 而这些良导电目标体位置与铀矿化紧密相关。

地— 井TEM测量可以获取钻孔周围的有用信息; 对钻孔已见良导电目标体可以进行定位, 追踪其延伸方向, 为进一步的布钻提供可靠资料。

地— 井TEM在深部隐伏矿体探测方面具有较好效果, 国内少量的应用研究已初现成效。因此在铀矿深部找矿中应推广应用, 充分利用矿山可用钻机开展测量, 发挥其深部找矿优势, 提高找矿效率。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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潘和平, 马火林, 祁明松. 井中物探教学内容探讨与改革[J]. 中国地质教育, 2009(2): 83-87.

井中物探是大学本科应用地球物理专业骨干专业课程"地球物理测井"的重要组成部分.本文介绍井中物探的含义、工作方式、基本内容、发展概况以及井中物探在国民经济中的作用,根据中国地质大学地下物探教学组多年教学经验,以及井中物探在国民经济中的重要程度,重点从新的培养目标和井中物探应用领域出发,对井中物探教学内容进行探讨和改革.

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樊金生, 周云海, 王备战, 等. 直流电法在陕南某铜矿深部找矿中的应用及效果[J]. 矿产与地质, 2006, 20(4): 23-27.

在M铜矿勘查工作的不同阶段,充分利用探采过程中形成的特殊空间,采用以直流充电、坑道激电、井中激电为主的综合物探方法,从不同侧面反映深部矿体的空间展布特征,进而为发现铜矿体、确定矿体位置及范围等,为探采工程提供了可靠的依据,有效地指导了探矿工程的布设.

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张继锋. 井-地电阻率法确定油气藏边界研究[D]. 西安: 长安大学, 2005.

石油资源是国家经济发展的基础,加快石油资源的勘查与开发,提高钻井成功率,是人们梦寐以求的愿望。本文研究利用井—地电阻率法,通过一口油井确定油气藏范围。井—地电阻率法是把供电电极放入井中,地面进行电位分布测量的一种电法勘探方法。和地面电法相比,它对地下不均匀体的反应更加灵敏,而且通过计算点电源在目标体上、下供电时得到的视电阻率之差△ρ_s,能够突出油气藏的影响。本文首先根据油气藏的特征,抽象出地球物理模型,利用有限元软件FEPG模拟计算了线电源二维地电模型,点电源场三维地电模型,分析了各因素对异常的影响。主要研究了油气藏的深度、厚度、宽度对地表电位及视电阻率的影响规律;点电源距油藏的距离、油藏与围岩的电阻率差异、油藏偏离钻井位置以及油气藏上方存在高阻或低阻地层时对地面异常的影响特征;用二极装置的视电阻率及其梯度等参数,研究其变化规律,找出它们的定量关系。理论模型分析表明,井—地电阻率法是一种确定油气藏水平边界行之有效的方法。对穿过钻孔的高阻油藏,用△ρ_s参数可使异常更加突出;在实际工作中,尽可能使点电流源接近油藏,获得的异常幅值会更加明显;当油藏上方有高、低阻地层时,通过油藏上、下方供电作差,则对上方的高、低阻地层的影响有很大的削弱作用,突出了油气藏,会取得比较好的效果。最后,通过水槽模拟试验,证明了该方法的有效性。

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王志刚, 何展翔, 魏文博, 等. 井地电法三维物理模型试验[J]. 石油地球物理勘探, 2005(5): 594-597.

The paper uses tank simulation experiments to obtain electrical potential anomaly of single model, lateral and vertical array models. The experiment uses stainless steel pipe for simulating metal pipe, thin copper rod for power-supplied electrical pole, high-resistant isolated plate for oil horizon, red copper for water layer and network electrical potential recorder with 128 channels for recording. It can provide foundation for using well-to-ground electrical survey to study oil/gas reservoir or water-bearing layer through studying anomaly regu- larity of electrical potential isopleths on the ground when high-resistant or low-resistant anomalous bodies exit in power-supplied steel-cased well. The simulated results showed that direct-current charge method, which is one of well-to-ground working mode that measures distribution of electrical field on the ground (or on the water surface) when supplying direct current to the oil well,can effectively eliminate the influence of non-uniform conductivity above on objective oil/gas reservoir,especially,the well-to-ground electrical survey can trap the distributed scope of different reservoirs when coexisting several sets of oil-water layers and certain distance exists among these layers. So, this method can play an important role in oilfield development and monitoring in waterflood stage as well as looking for the residual oil/gas distribution.

文中通过采用不锈钢管模拟金属套管,细铜棒模拟供电电极,高阻绝缘板代表油层,紫铜板代表水层,并利用128道网络电位记录仪器水槽模拟实验,获得单一模型、横向和纵向组合模型的地面电位异常。通过研究钢套管井中供电存在高阻或低阻异常体时,地面电位等值线异常规律,可为井地电法研究油气储层或水层提供物理依据。模拟实验结果表明,通过向油井中供直流电,在水(地)面测量电场分布的井地工作方式的直流充电法,对于目标油气藏能够有效地消除其上方电性不均匀的影响,特别是对于上、下几套油水层同时存在,且层与层之间存在一定距离时,井地电法有可能圈定出不同储层的分布范围。因此,此法有可能在油田开发和注水开采中监测以及寻找剩余油气分布发挥重要作用。

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吕玉增, 阮百尧, 彭苏萍. 地-井方位激电观测异常特征研究[J]. 地球物理学进展, 2012(1): 201-216.

In order to understand the anomalous characteristics of surface-borehole 5-Direction IP survey systematically, several classical models are designed and calculated using the finite element method to study their corresponding anomalous features, such as abnormal sphere, plate body and so on,which anomalous electric field is measured by the way of surface-borehole 5-Direction IP survey. The influences rule of observation which caused by the change of anomalous body position, directions and distance are analyzed, and the influences of terrain and borehole to the surface-borehole 5-Direction IP survey are discussed. Studies show that the surface-borehole 5-Direction IP survey is an effective method in exploring blind ore body near or under the borehole. Using the characteristics of anomalous curve measured at different directions, following the analytical method of abnormal field qualitative analysis and 'first the hole, after other positions', we can define the electrical characteristics and spatial distribution of anomalous body roughly. Interference of terrain and borehole to the surface-borehole 5-Direction IP survey mainly concentrate in shallow area.

为系统了解地-井方位激电异常特征,利用有限单元法对地-井方位激电观测在立方体、板状体等典型地电异常体上的响应进行正演计算,分析了异常体位置、方位距离等变化对观测的影响规律,讨论了地形、钻孔本身对地-井方位观测的影响等.研究结果表明地-井方位观测是探测井旁和井底盲矿体行之有效的方法,利用不同方位上的异常曲线特征,遵循异常场定性分析和"先井口、后其它方位"的分析方法,可大致确定异常体的电性特征和空间展布;地形和钻孔本身对地-井方位观测的影响主要集中在浅部区域.

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王占孝, 王显光. 安徽胡家碾地区井中地电异常现象探讨[J]. 山东国土资源, 2012(3): 33-35.

以岩石电性特征差异为基础的电测井,在金属矿产、地下水资源勘探中,发挥着重要的作用。在视电阻率测井装置中,地井系统是较为常用装置形式。通过安徽省胡家碾地区地质背景和钻孔地层以及对井中电法测量资料的分析对比,探讨了井中地电异常产生的原因及与寻找地下水的关系,认为井中负视电阻率异常与井中正自然电位异常相对应时,通常是寻找地下水的有利地段。

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曹辉, 王绪本, 何展翔, 等. 水平层状介质条件下的井地电磁场响应计算[J]. 石油地球物理勘探, 2012, 47(2): 338-343

本文以垂直电偶极子矢量磁位的Sommerfeld积分表达式为基础，导出各含源层垂直分段电流源的电磁场沿导线方向的积分计算公式，进而得到各垂直分段电流源的电磁场。对各分段电流源的地面电磁响应进行叠加即可得到其井地电磁响应，从而将一维井地电磁正演问题简化为计算层状介质中垂直有限长电流源的地面电磁场问题。文中给出的算例验证了结果的可靠性，并与常规有限长电流源离散成多个小电偶极子源的近似方法计算时间及计算精度进行了对比，结果验证了算法的可靠性和高效性。

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凌飞. 瞬变电磁法低阻层屏蔽问题研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2015.

交通建设在国家经济发展中起着十分重要的先行作用，其中，隧道工程在铁路交通建设中所占比重逐渐增大，由于隧道周围的地质情况比较复杂，一旦地质条件发生改变，则会严重影响施工进度，甚至造成人员伤亡，所以查清隧道衬砌后的病害情况一直是隧道施工中的重要环节。目前，瞬变电磁法以高效、经济、无损等优点被广泛应用于资源勘查、水文地质调查等领域，此外，瞬变电磁法对含水构造的灵敏性也使其在隧道超前地质预报领域也取得了良好的效果。　　瞬变电磁法(简称TEM)是一种基于电磁感应原理的时间域电磁探测方法。该方法利用不接地回线或者接地线源，向地下... 展开交通建设在国家经济发展中起着十分重要的先行作用，其中，隧道工程在铁路交通建设中所占比重逐渐增大，由于隧道周围的地质情况比较复杂，一旦地质条件发生改变，则会严重影响施工进度，甚至造成人员伤亡，所以查清隧道衬砌后的病害情况一直是隧道施工中的重要环节。目前，瞬变电磁法以高效、经济、无损等优点被广泛应用于资源勘查、水文地质调查等领域，此外，瞬变电磁法对含水构造的灵敏性也使其在隧道超前地质预报领域也取得了良好的效果。　　瞬变电磁法(简称TEM)是一种基于电磁感应原理的时间域电磁探测方法。该方法利用不接地回线或者接地线源，向地下发射脉冲磁场，在其激发下，地下地质体中激励起的感应涡流将产生随时间变化的二次场，由于二次场包含与地质体有关的地质信息，所以提取二次场响应并分析其特征，能够达到探测地下介质的空间展布的目的。　　本文基于瞬变电磁法理论，从麦克斯韦方程组出发，推导出了水平层状大回线中心处的垂直磁场的时间域表达式。利用线性数字滤波法实现了汉克尔积分和正、余弦积分，通过对不同滤波系数的计算精度进行对比，选用140点的汉克尔J1变换滤波系数和250点的正弦变换滤波系数作为一维数值模拟的滤波系数组合。利用C语言编写的一维正演程序，计算了不同参数以及不同层状地电模型的瞬变电磁响应，对响应曲线进行对比分析，归纳总结了不同条件下响应曲线的变化特征。　　利用DuFort-Frankel差分方程，对两个线源和边界条件进行处理，实现了二维时域有限差分正演模拟，对均匀半空间模型、板状模型、溶洞模型和断层模型进行计算，通过对比不同延时的电场等值线图和感应电动势曲线，了解电磁波在地下的传播规律以及地质体对响应信号产生的影响，发现瞬变电磁法对低阻异常体的探测能力比高阻异常体灵敏。　　讨论了基于磁场强度和基于感应电动势两种全区视电阻率的定义方式，利用向外延拓和插值加密的方式可以将感应电动势转换成磁场强度，并且计算精度较高;利用二分搜索法求解反函数，分别得到两种定义方式的全区视电阻率，较好地反映了视电阻率在全时段的连续变化情况。实现了基于全区视电阻率的烟圈反演，通过对比分析多种地电模型的反演结果，发现烟圈反演对低阻异常的反映优于高阻异常，其中，利用感应电动势计算的反演结果对异常的反映优于利用磁场强度计算的反演结果，但其反演结果存在假异常，在进行资料解释的过程中需特别注意。　　利用一维正、反演以及二维正演，对含有低阻屏蔽层的地电模型的研究表明:低阻屏蔽层会降低瞬变电磁场的扩散速度，对感应涡流起聚集作用，削弱其下方地质体的异常反映，导致探测同样埋深的地质异常体，需要更长的观测时间。烟圈反演结果基本无法反映低阻屏蔽层下方的高阻地层，若其下伏为低阻地层，并且电阻率相对较低或层厚较大，则能从反演结果中识别。　　对隧道内采集的试验数据进行一系列的预处理，提高了信号的信噪比，通过烟圈反演能够快速得到深度-视电阻率剖面图，利用上述理论研究和数值模拟技术得到的解译标志，对图件进行资料解释。衬砌内的钢筋会增强感应电动势，导致反演结果的视电阻率值偏低，并且反演最大深度较小，试验结果验证了数值模拟成果的正确性，所以在存在低阻屏蔽层的工区进行瞬变电磁法勘探时，需要适当延长观测时间，并且需要加大仪器的发射功率或者采用大功率仪器，此外还需结合工区的地质资料和地球物理资料进行综合分析，提高探测的准确性。本文的研究成果不仅对隧道衬砌后病害探测具有实际意义，同样也适用于地面、水上等瞬变电磁法的勘探。收起

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冯思佳. 瞬变电磁法及其在工程地质中的仿真研究[D]. 东北石油大学, 2012.

近些年，电法勘探成为应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、适应性最强的一门分支学科。其中瞬变电磁法具有穿透高阻能力强、人工源随机干扰影响小的优点，并且还具有施工方便、测地工作简单、工作效率高及地质效果好等一系列好处，因此本文着重研究瞬变电磁法在工程地质中的应用。在分析瞬变电磁法具体过程的时候，利用物理电路等效的方式，形象的解释了瞬变电磁法的工作原理，并且利用麦克斯韦方程，推倒出瞬变电磁场的电磁方程及边界条件。利用这种电磁法进行勘探时，由于电磁感应原理，电流在电磁场中的变化趋势及岩、矿体在电磁场中电学性质的差异都影响着磁场的变化。因此，本文还详细列出了不同岩、矿体在电磁场中电学性质的变化情况。瞬变电磁法的发射波形对勘探结果起着重要的作用，由于现有瞬变电磁法的发射机所用整流逆变电路存在着一些不足，当发射机工作一段时间后的内部电压会随之下降，使发射波形产生畸变，导致测量结果不准确。针对这些问题，基于三相PWM整流电路在原有电路的基础上进行改进，这样既可以提高直流侧电流电压的稳定性，又可以提高电路的功率因数，同时在逆变部分加上滤波电容，滤除谐波，保证输出电流波形的质量，从而提高测量的准确度。并且在Matlab/Simulink中进行仿真实验，验证其可行性，并且得出瞬变电磁法所需要的波形。本文将瞬变电磁法应用到布敦花铜矿矿区的解释中，首先建立电磁感应模型，对瞬变电磁场中的二次磁场频率、时间特性进行分析，通过Matlab软件进行程序编写，得出相应的特性曲线图。然后分别计算早、晚期视电阻率和全程视电阻率，得出瞬变电磁场在矿区变化时的视电阻率参数变化，得出相应的数据结论。最后，利用Matlab的网格化函数，对数据进行处理，模拟出瞬变电磁场在铜区时的异常场变化，完成对矿区的解释。从结果分析可以看出，利用瞬变电磁法解释的结果比利用物探资料进行矿区解释的结果更简单、更精确。这样以来，既提高了工作效率，又提高了解释的准确率。

2007

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安然, 李桐林, 徐凯军. 井地三维电阻率反演研究[J]. 地球物理学进展, 2007, 22(1): 247-249.

In this paper, we first discussed the 3D inversion method of vertical finite line source and implemented the algorithm.Then we studied some problems which are relative to the effect of inversion. The result showed that the more accurate inversion result can be got by the more reasonable choice of initial model and the scope of observation.

本文首先讨论了垂直有限线源三维电阻率反演方法并利用阻尼最小二乘法技术实现了垂直有限线源三维电阻率反演，然后研究了反演中的几个相关问题.模型试验结果表明：初值选择越合理，反演结果越接近真值；地表的观测范围越大，包含深部电阻率的信息越丰富，反演效果越好.