針對低阻球狀異常體的多偏移距磁偶源瞬變電磁法全期視電阻率計算研究

孫中原，孟慶鑫

（河北地質大學地球科學學院，河北 石家莊 050031）

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

前人主要側重于早期和晚期時間域的研究[3]。早期的時間域對應地下淺層深度，常用于淺層水文地質[4]、環境[5]和構造勘探[6]等方面。Plotnikov利用訓練軟件進行了數值實驗，發現淺層深度意味著響應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，小型瞬變電磁系統可能是合理的[7]。晚期的時間域對應地下深層深度，深部金屬礦勘探[8]、礦產采空區勘探[9]和深部不規則水體勘探[10]等方面，都取得了良好效果。

本文采用近區磁偶源瞬變電磁法的近區球狀低阻異常體理論模型[11]，進行全期視電阻率最優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果，為探測淺部球狀低阻異常體提供理論指導。

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化計算方法

1.2 近區球狀低阻異常體表達式

圖1 多匝發射線圈，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模型，全期視電阻率最優化計算視電阻率剖面圖

圖2 多匝發射線圈，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模型，全期視電阻率最優化計算視電阻率剖面圖

圖3 多匝發射線圈，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模型，全期視電阻率最優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，本文針對近區地下的低阻球體異常體的模型，進行全期視電阻率最優化計算。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模型，全期視電阻率最優化計算的視電阻率剖面圖如下。注意，之所以剖面圖中出現視電阻率為負值的情況，是因為在圖片中的對應深度下，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象，在該區域不存在負值的視電阻率。

對于近區的球狀低阻異常體模型，非零偏移距全期視電阻率最優化計算的結果顯示，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章的理論計算結果可知，對于近區的球狀低阻異常體模型，非零偏移距全期視電阻率最優化計算的結果顯示，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理論模型的全期視電阻率視電阻率結果。

（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。