针对低阻球状异常体的多偏移距磁偶源瞬变电磁法全期视电阻率计算研究

孙中原，孟庆鑫

（河北地质大学地球科学学院，河北 石家庄 050031）

瞬变电磁法(TEM)是一种应用较广的时间域电磁勘探方法，利用人工场源产生的短暂电磁场，使空间介质产生感应电磁场，利用线圈接收感应电磁场进而获取空间物性信息[1,2]。

前人主要侧重于早期和晚期时间域的研究[3]。早期的时间域对应地下浅层深度，常用于浅层水文地质[4]、环境[5]和构造勘探[6]等方面。Plotnikov利用训练软件进行了数值实验，发现浅层深度意味着响应曲线不能充分反视映电阻率剖面的非均匀性，但是对于浅层深度，小型瞬变电磁系统可能是合理的[7]。晚期的时间域对应地下深层深度，深部金属矿勘探[8]、矿产采空区勘探[9]和深部不规则水体勘探[10]等方面，都取得了良好效果。

本文采用近区磁偶源瞬变电磁法的近区球状低阻异常体理论模型[11]，进行全期视电阻率最优化计算和晚期视电阻率计算。对比这二者的视电阻率计算结果，为探测浅部球状低阻异常体提供理论指导。

1 基本理论

1.1 多偏移距磁偶源瞬变电磁法视电阻率最优化计算方法

1.2 近区球状低阻异常体表达式

图1 多匝发射线圈，每匝线圈面积为4m2，偏移距为2m，水平距离4m，深度10m存在球状低阻异常体的近区模型，全期视电阻率最优化计算视电阻率剖面图

图2 多匝发射线圈，每匝线圈面积为4m2，偏移距为4m，水平距离4m，深度10m存在球状低阻异常体的近区模型，全期视电阻率最优化计算视电阻率剖面图

图3 多匝发射线圈，每匝线圈面积为4m2，偏移距为6m，水平距离4m，深度10m存在球状低阻异常体的近区模型，全期视电阻率最优化计算视电阻率剖面图

2 多偏移距磁偶源瞬变电磁法球状低阻异常体近区模型的计算

对于瞬变电磁对于探测地下异常体的工作而言，获知地下异常体的位置格外重要。因此，本文针对近区地下的低阻球体异常体的模型，进行全期视电阻率最优化计算。选取偏移距为2m、4m和6m，接收线圈位置分别为0、2m、4m、6m、8m，视电阻率为20欧姆/米的低阻异常体，进行计算。设置半径为0.6m的球状低阻异常体的位置在偏移距为6m，深度为10m的位置；设置无限长水平薄板的位置在深度10m处。

球状低阻异常体的近区模型，全期视电阻率最优化计算的视电阻率剖面图如下。注意，之所以剖面图中出现视电阻率为负值的情况，是因为在图片中的对应深度下，不存在计算得到的视电阻率；画图过程中，程序自动插值形成了视电阻率为负值的现象，在该区域不存在负值的视电阻率。

对于近区的球状低阻异常体模型，非零偏移距全期视电阻率最优化计算的结果显示，偏移距接近低阻异常体的大小的约2至4倍时，全期视电阻率能够识别地下低阻异常体的位置。偏移距越小，识别出异常体的位置越准确。偏移距远大于球状低阻异常体时，则无法识别异常体位置。

3 分析与讨论

通过第2章的理论计算结果可知，对于近区的球状低阻异常体模型，非零偏移距全期视电阻率最优化计算的结果显示，偏移距接近低阻异常体的大小的约2至4倍时，全期视电阻率能够识别地下低阻异常体的位置。偏移距越小，识别出异常体的位置越准确。偏移距远大于球状低阻异常体时，则无法识别异常体位置。

4 结论

本文选用多偏移距磁偶源瞬变电磁法，得到了球状低阻异常体近区理论模型的全期视电阻率视电阻率结果。

（1）偏移距接近球状异常体大小时，能够通过计算视电阻率，大体上判断模型中球状低阻异常体的深度和水平位置。

（2）偏移距远大于球状异常体的大小时，则不能识别出模型中的球状低阻异常体的位置。