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(shí)間域電磁勘探方法，利用人工場(chǎng)源產(chǎn)生的短暫電磁場(chǎng)，使空間介質(zhì)產(chǎn)生感應(yīng)電磁場(chǎng)，利用線圈接收感應(yīng)電磁場(chǎng)進(jìn)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(shí)間域的研究[3]。早期的時(shí)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(jìn)行了數(shù)值實(shí)驗(yàn)，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(duì)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(shí)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(jìn)行全期視電阻率最優(yōu)化計(jì)算和晚期視電阻率計(jì)算。對(duì)比這二者的視電阻率計(jì)算結(jié)果，為探測(cè)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(jì)算方法

1.2 近區(qū)球狀低阻異常體表達(dá)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算

對(duì)于瞬變電磁對(duì)于探測(cè)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(duì)近區(qū)地下的低阻球體異常體的模型，進(jìn)行全期視電阻率最優(yōu)化計(jì)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(jìn)行計(jì)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(wú)限長(zhǎng)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(jì)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(fù)值的情況，是因?yàn)樵趫D片中的對(duì)應(yīng)深度下，不存在計(jì)算得到的視電阻率；畫圖過(guò)程中，程序自動(dòng)插值形成了視電阻率為負(fù)值的現(xiàn)象，在該區(qū)域不存在負(fù)值的視電阻率。

對(duì)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(jì)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(shí)，全期視電阻率能夠識(shí)別地下低阻異常體的位置。偏移距越小，識(shí)別出異常體的位置越準(zhǔn)確。偏移距遠(yuǎn)大于球狀低阻異常體時(shí)，則無(wú)法識(shí)別異常體位置。

3 分析與討論

通過(guò)第2章的理論計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)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(jì)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(shí)，全期視電阻率能夠識(shí)別地下低阻異常體的位置。偏移距越小，識(shí)別出異常體的位置越準(zhǔn)確。偏移距遠(yuǎn)大于球狀低阻異常體時(shí)，則無(wú)法識(shí)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(shí)，能夠通過(guò)計(jì)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(yuǎn)大于球狀異常體的大小時(shí)，則不能識(shí)別出模型中的球狀低阻異常體的位置。