全程瞬变电磁系统ATTEM在浅层探测中的关键技术研究

电磁法是地球物理学中一种重要的勘探技术，通过探测地下介质对电磁波的传播特性，了解地下的结构和性质。本文主要关注的是浅层高分辨全程瞬变电磁系统（ATTEM）及其关键技术的研究。ATTEM全称为All-TimeTransient ElectroMagnetic Method，是一种时间域电磁法，与传统的频域方法（如FEM - 频域电磁法，包括探地雷达GPR和大地电磁测深MT）相区别。 频域方法依赖于电磁波的频率响应，探测深度与电阻率和频率有关，公式为δf = [ρ/πfμ]1/2，其中ρ是电阻率，f是频率，μ是磁导率。而时间域方法，如瞬变电磁法（TEM），则关注电磁场随时间的变化，其探测深度公式为δt=[2ρT/μ]1/2，T是时间常数。 在研究中，重点介绍了TEM的工作原理，包括发射机发射线圈和接收线圈的交互作用，以及接收机如何捕捉信号。TEM的工作方式之一是通过发射电流在地下激发电磁波，然后接收线圈在发射电流关闭后捕获返回的电压信号，以此分析地下电阻率分布。衰减曲线的形状会随着地下电阻率的不同而变化，这是评估探测深度和地质结构的关键依据。 针对新疆某铜矿的实例，展示了TEM电阻率断面图，显示了不同深度下的电阻率变化，这对于矿产资源探测具有重要意义。国外在资源探测方面，有苏联的MPPO、加拿大的EM系列、美国的GDP系列等先进设备；而在近地表探测方面，加拿大和美国也有专门针对此需求的仪器，如EM-47和NanoTEM/VETEM。然而，在国内，尽管有像WDC-2和ATEM-1这样的研究型设备，但在面向近地表探测方面仍存在一定的空白。 北京延庆的国内TEM仪器对比实验展示了不同开发水平的差距，例如廊坊物探所的商业化WDC-2与吉林大学的原型ATEM-1在同步技术上的差异，这反映了国内在仪器研发上仍有待提升。ATTEM系统和关键技术研究对于提高电磁勘探的精度和效率，尤其是在资源探测和近地表地质调查中，具有重要价值。