孫中原，孟慶鑫

（河北地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，河北 石家莊 050031）

瞬變電磁法(TEM)是一種應(yīng)用較廣的時間域電磁勘探方法，利用人工場源產(chǎn)生的短暫電磁場，使空間介質(zhì)產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，利用線圈接收感應(yīng)電磁場進而獲取空間物性信息[1,2]。

前人主要側(cè)重于早期和晚期時間域的研究[3]。早期的時間域?qū)?yīng)地下淺層深度，常用于淺層水文地質(zhì)[4]、環(huán)境[5]和構(gòu)造勘探[6]等方面。Plotnikov利用訓(xùn)練軟件進行了數(shù)值實驗，發(fā)現(xiàn)淺層深度意味著響應(yīng)曲線不能充分反視映電阻率剖面的非均勻性，但是對于淺層深度，小型瞬變電磁系統(tǒng)可能是合理的[7]。晚期的時間域?qū)?yīng)地下深層深度，深部金屬礦勘探[8]、礦產(chǎn)采空區(qū)勘探[9]和深部不規(guī)則水體勘探[10]等方面，都取得了良好效果。

本文采用近區(qū)磁偶源瞬變電磁法的近區(qū)球狀低阻異常體理論模型[11]，進行全期視電阻率最優(yōu)化計算和晚期視電阻率計算。對比這二者的視電阻率計算結(jié)果，為探測淺部球狀低阻異常體提供理論指導(dǎo)。

1 基本理論

1.1 多偏移距磁偶源瞬變電磁法視電阻率最優(yōu)化計算方法

1.2 近區(qū)球狀低阻異常體表達式

圖1 多匝發(fā)射線圈，每匝線圈面積為4m2，偏移距為2m，水平距離4m，深度10m存在球狀低阻異常體的近區(qū)模型，全期視電阻率最優(yōu)化計算視電阻率剖面圖

圖2 多匝發(fā)射線圈，每匝線圈面積為4m2，偏移距為4m，水平距離4m，深度10m存在球狀低阻異常體的近區(qū)模型，全期視電阻率最優(yōu)化計算視電阻率剖面圖

圖3 多匝發(fā)射線圈，每匝線圈面積為4m2，偏移距為6m，水平距離4m，深度10m存在球狀低阻異常體的近區(qū)模型，全期視電阻率最優(yōu)化計算視電阻率剖面圖

2 多偏移距磁偶源瞬變電磁法球狀低阻異常體近區(qū)模型的計算

對于瞬變電磁對于探測地下異常體的工作而言，獲知地下異常體的位置格外重要。因此，本文針對近區(qū)地下的低阻球體異常體的模型，進行全期視電阻率最優(yōu)化計算。選取偏移距為2m、4m和6m，接收線圈位置分別為0、2m、4m、6m、8m，視電阻率為20歐姆/米的低阻異常體，進行計算。設(shè)置半徑為0.6m的球狀低阻異常體的位置在偏移距為6m，深度為10m的位置；設(shè)置無限長水平薄板的位置在深度10m處。

球狀低阻異常體的近區(qū)模型，全期視電阻率最優(yōu)化計算的視電阻率剖面圖如下。注意，之所以剖面圖中出現(xiàn)視電阻率為負值的情況，是因為在圖片中的對應(yīng)深度下，不存在計算得到的視電阻率；畫圖過程中，程序自動插值形成了視電阻率為負值的現(xiàn)象，在該區(qū)域不存在負值的視電阻率。

對于近區(qū)的球狀低阻異常體模型，非零偏移距全期視電阻率最優(yōu)化計算的結(jié)果顯示，偏移距接近低阻異常體的大小的約2至4倍時，全期視電阻率能夠識別地下低阻異常體的位置。偏移距越小，識別出異常體的位置越準確。偏移距遠大于球狀低阻異常體時，則無法識別異常體位置。

3 分析與討論

通過第2章的理論計算結(jié)果可知，對于近區(qū)的球狀低阻異常體模型，非零偏移距全期視電阻率最優(yōu)化計算的結(jié)果顯示，偏移距接近低阻異常體的大小的約2至4倍時，全期視電阻率能夠識別地下低阻異常體的位置。偏移距越小，識別出異常體的位置越準確。偏移距遠大于球狀低阻異常體時，則無法識別異常體位置。

4 結(jié)論

本文選用多偏移距磁偶源瞬變電磁法，得到了球狀低阻異常體近區(qū)理論模型的全期視電阻率視電阻率結(jié)果。

（1）偏移距接近球狀異常體大小時，能夠通過計算視電阻率，大體上判斷模型中球狀低阻異常體的深度和水平位置。

（2）偏移距遠大于球狀異常體的大小時，則不能識別出模型中的球狀低阻異常體的位置。