《井中瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡況

1．項目來源

我國礦產(chǎn)資源供需形勢嚴峻，迫切需要加大地質(zhì)找礦力度，提高

資源利用效率，切實增強國內(nèi)礦產(chǎn)資源保障能力。我國礦區(qū)找礦的目

標(biāo)已指向“第二深度空間”，對當(dāng)前的礦區(qū)物探方法深部找礦提出了

更高的要求。井中瞬變電磁法是將發(fā)射源布置在地面上，而沿鉆孔置

入測量裝置，使得接收傳感器更接近于產(chǎn)生異常響應(yīng)的深部導(dǎo)體，從

而獲得比地面方法響應(yīng)更強的異常。由于井中受近地表的干擾小，且

利用鉆孔進行探測，接收裝置更加接近深部礦體，因而能獲得鉆孔周

圍數(shù)百米范圍內(nèi)的有用地質(zhì)信息，從而提高了見礦率和找礦效果。在

地面電磁法工作因礦體深度大，或者受電性干擾因素（如導(dǎo)電覆蓋、

淺部硫化物、地表礦化地層等）影響大的地區(qū)，井中瞬變電磁法的優(yōu)

勢就更加突出。為適應(yīng)當(dāng)前我國當(dāng)前戰(zhàn)略性礦產(chǎn)深部勘查需要，進一

步規(guī)范和指導(dǎo)井中瞬變電磁工作，制定本技術(shù)規(guī)程具有重要意義。

本技術(shù)規(guī)程自2023年通過立項建議評審列入自然資源行業(yè)標(biāo)準

制修訂工作計劃，工作時間為2023-2024。項目承擔(dān)單位為中國地質(zhì)

科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，協(xié)作單位為有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)

調(diào)查中心、核工業(yè)北京地質(zhì)研究院、山東大學(xué)。該標(biāo)準在《自然資源

標(biāo)準體系》中所處位置為DZ35-

1

2．主要工作過程

（1）起草階段

在編寫本技術(shù)規(guī)程的過程中，編寫組以《標(biāo)準化工作導(dǎo)則第1部

分：標(biāo)準的結(jié)構(gòu)和編寫（GB/T1.1-2009）》為指導(dǎo)，參考《地面磁性

源瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》（DZ-T0187-2016中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)

行業(yè)標(biāo)準）、《井中磁測技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0293-2016中華人民共和國

地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準）和《井中激發(fā)極化法技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0204-2016

中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準）等標(biāo)準中的相關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合井

中瞬變電磁法在我國的應(yīng)用情況和項目組以往工作經(jīng)驗，來制定符合

我國當(dāng)前技術(shù)水平的井中瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程。

2023年5～9月：收集和閱讀了井中瞬變電磁法方面的技術(shù)資料

40份；編寫了《井中瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》初稿提綱1份；開展了

井中瞬變電磁法數(shù)值模擬工作，計算理論模型87個；調(diào)研和走訪了

煤炭科學(xué)研究總院西安研究院、新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大

隊、山東大學(xué)、長安大學(xué)、核工業(yè)北京地質(zhì)研究院、西北有色物化探

院、山東物化探院等單位，了解國內(nèi)井中瞬變電磁法的應(yīng)用與需求情

況。

2023年10～12月：在收集、分析相關(guān)的技術(shù)規(guī)定，總結(jié)以往工

作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，綜合專家意見，按照編寫提綱編制完成《井中瞬變

電磁法技術(shù)規(guī)程》初稿。

2024年1～4月：將完成的《井中瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》初稿在

項目組內(nèi)部進行了充分討論和修改。

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2024年5～6月：收集和研讀了一些近年來剛剛通過審查的技術(shù)

規(guī)程，如《電阻率剖面法技術(shù)規(guī)程》、《天然場音頻大地電磁法技術(shù)規(guī)

程》等，在此基礎(chǔ)上對編寫的《井中瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》初稿進行

了修改。

2024年8月6-8日物化探所組織專家在烏魯木齊市以討論會方式

對初稿進行審查，根據(jù)審查意見對初稿修改后形成了征求意見稿。項

目組在烏魯木齊哈密大廈召開制定“井中瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程”第一

次研討會。來自中科院地質(zhì)與地球物理研究所、中國地質(zhì)調(diào)查局航空

遙感中心、吉林大學(xué)、山東大學(xué)、新疆大學(xué)、新疆地質(zhì)局、核工業(yè)航

測遙感中心等7個單位的10多位專家參加了技術(shù)研討會，對《井中

瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》初稿進行了技術(shù)研討。專家就初稿的整體結(jié)構(gòu)

和技術(shù)細節(jié)進行了深入的討論，提出了具體的修改意見。項目負責(zé)和

現(xiàn)場工作人員認真地記錄了每位專家的意見。

2024年8～10月：認真整理研討會資料，根據(jù)專家意見修改后

形成征求意見稿（第二稿）。

（2）征求意見階段

（3）審查階段

3

3．規(guī)程主要起草人

本規(guī)程主要起草人為：武軍杰、鄧曉紅、王興春、智慶全、張杰、

楊毅、楊生、段書新、孫懷鳳。其中武軍杰、鄧曉紅、張杰負責(zé)起草

提綱、編寫初稿、修改初稿和征求意見稿；王興春、智慶全、楊毅負

責(zé)起草初稿、組織會議和稿件修改工作；楊生、段書新、孫懷鳳主要

負責(zé)收集資料、數(shù)值模擬計算及提供野外數(shù)據(jù)工作。

二、標(biāo)準編制原則和確定標(biāo)準主要內(nèi)容的論據(jù)

（一）編制編制原則

《井中瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》制定的基本原則為：

（1）易用性（或?qū)嵱眯曰蚩刹僮餍裕?/p>

使用通俗易懂的語言表述，力求做到表述清楚，要求明確，

表達無歧義，提高可操作性，有利于有關(guān)技術(shù)人員對標(biāo)準內(nèi)容準

確理解與實施，最大化發(fā)揮該標(biāo)準的作用。

（2）一致性

與地球物理勘查技術(shù)電磁法系列標(biāo)準協(xié)調(diào)一致，在工作流

程、質(zhì)量控制點等方面遵循地球物理勘查技術(shù)標(biāo)準規(guī)律和專業(yè)特

點，保持地球物理勘查技術(shù)系統(tǒng)標(biāo)準的一致性。面向礦產(chǎn)資源勘

查、能源、非金屬礦產(chǎn)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)勘查等中的井中瞬

變電磁法工作的普遍性、一般性要求，有關(guān)技術(shù)細節(jié)及指標(biāo)要求

盡量引用有關(guān)標(biāo)準。

（3）代表性

該標(biāo)準以國內(nèi)現(xiàn)有井中瞬變電磁法技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，各項要

4

求以反映行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)條件下所能達到的平均偏上水平為遵循，兼

顧未來井中瞬變電磁技術(shù)發(fā)展，體現(xiàn)出標(biāo)準對技術(shù)方法推廣應(yīng)用的引

導(dǎo)作用。

（4）以《地面瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0187-2016中華人

民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準）、《井中磁測技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0293-2016

中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準）和《井中激發(fā)極化法技術(shù)規(guī)程》

（DZ/T0204-2016中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準）為主要參考

資料，總結(jié)以往工作經(jīng)驗、吸收其他標(biāo)準中的相關(guān)內(nèi)容，完成本規(guī)程

的制定工作。

（5）“規(guī)程”的結(jié)構(gòu)基本體現(xiàn)井中瞬變電磁法技術(shù)工作流程，其

內(nèi)容符合中國地質(zhì)調(diào)查局現(xiàn)有的井中瞬變電磁法技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域。

（二）確定標(biāo)準主要內(nèi)容的論據(jù)

“規(guī)程”的技術(shù)指標(biāo)部分引自現(xiàn)有行業(yè)技術(shù)手冊，大部分來自項

目組長期工作經(jīng)驗的積累和總結(jié)。結(jié)構(gòu)和用語按照“GB/T1.1-2020

《標(biāo)準化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》”執(zhí)

行。

（1）“1范圍”

該部分對《井中瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》的適用范圍做出了規(guī)定。

（2）“2規(guī)范性引用文件”

該部分列出了應(yīng)用《井中瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》時必要的規(guī)范性

文件。

（3）“3術(shù)語和定義、符號和計量單位”

該部分對井中瞬變電磁法給出了定義，對軸向分量A和徑向分

5

量U、V以及歸一化感應(yīng)電動勢給出了明確的定義，并在附錄A中

進行了進一步的說明和圖示。對井中瞬變電磁法的符號和計量單位做

出了規(guī)定和說明。

（4）“4總則”

該部分對井中瞬變電磁法的應(yīng)用對象、應(yīng)用條件和工作裝置做出

了規(guī)定，其中‘4.1’強調(diào)了該方法主要用于發(fā)現(xiàn)鉆孔旁一定范圍內(nèi)的低

電阻率目標(biāo)體，主要依據(jù)是該方法基礎(chǔ)理論是電磁感應(yīng)原理，在一次

場激發(fā)下，觀測的感應(yīng)二次場對低電阻率目標(biāo)體敏感，而對高電阻率

目標(biāo)體反應(yīng)不靈敏，因此該方法主要用于發(fā)現(xiàn)低電阻率目標(biāo)體。在一

定的前提條件下（如低電阻率背景）也能識別高電阻率目標(biāo)體，但探

測高電阻率目標(biāo)體不是本方法的優(yōu)勢。

‘4.3工作裝置’用文字和圖示描述了井中瞬變電磁法野外常用

的工作裝置，一般分為兩種，即多方位發(fā)送回線裝置和單發(fā)送回線裝

置。無論采用何種回線裝置，其中最為關(guān)鍵的一點就是盡量使地下目

標(biāo)體處于最佳耦合狀態(tài)。為了論證最佳耦合的重要性，項目組進行了

數(shù)值模擬計算。

設(shè)計的模型為：在自由空間中的嵌入一個傾斜導(dǎo)電板體，板體大

小為200m×200m，電導(dǎo)率20S/m，傾角45°。板體中心距離鉆孔200m、

中心埋深200m，鉆孔與板體的位置固定。發(fā)送回線邊長400m×400m，

設(shè)計發(fā)送回線在3個位置，分別為中心框（C）、西框（W）和東框（E），

如圖1，數(shù)值計算結(jié)果分別繪于發(fā)送框下方。由于導(dǎo)電板體關(guān)于Y軸

對稱，只有X和Z分量響應(yīng)。

6

N

圖1發(fā)送回線不同位置時井中TEM響應(yīng)曲線

（上：鉆孔、回線、板體平面位置關(guān)系中：X分量下：Z分量）

由圖1可見，雖然回線C與鉆孔及板體的距離最近，但其異常

響應(yīng)最弱，在相同比例尺下已無法分辨；回線E的異常響應(yīng)最強，回

線W的異常響應(yīng)次之。這是由于回線C激發(fā)的一次場與導(dǎo)電板體的

耦合關(guān)系最差，而回線E耦合最好，回線W次之。因此，在實際工

作中，應(yīng)分析目標(biāo)體可能賦存的空間位置、產(chǎn)狀等已知信息，合理布

置發(fā)送回線，盡量使得地下目標(biāo)體處于最佳耦合狀態(tài)，從而獲得更好

的井中TEM異常響應(yīng)。在已知信息較少的情況下，也可采用布置五

個發(fā)送回線的測量方式，以尋找最佳激發(fā)位置，見“規(guī)程”中圖2所示。

（5）“5技術(shù)設(shè)計”

該部分對井中瞬變電磁法設(shè)計階段的主要工作內(nèi)容做出了規(guī)定，

包括資料收集、方法有效性分析、技術(shù)參數(shù)選擇、工作精度、電阻率

7

參數(shù)測定、設(shè)計書內(nèi)容和設(shè)計書變更等8個方面。

‘5.1資料收集’部分對井中瞬變電磁法測量前應(yīng)收集的工區(qū)和

鉆孔資料列出了較詳細的內(nèi)容，其中鉆孔條件、孔深、孔徑、傾角及

巖心等資料對評估下井設(shè)備的安全隱患至關(guān)重要，資料收集過程中應(yīng)

特別重視。

‘5.2方法有效性分析’，有效性是開展井中瞬變電磁法測量工作

的前提，在設(shè)計階段應(yīng)對該方法的有效性進行分析，‘5.3方法有效

性分析’對井中瞬變電磁方法有效性分析的方法和步驟做出了明確的

說明。包括收集以往實際工作成果資料、根據(jù)目標(biāo)體的物性參數(shù)進行

數(shù)值模擬計算、方法有效性試驗等。

井中瞬變電磁法測量中涉及的技術(shù)參數(shù)較多，技術(shù)參數(shù)的選擇是

野外數(shù)據(jù)采集工作中的重要環(huán)節(jié)，參數(shù)選擇的合理與否直接影響到測

量效果。為了增強本規(guī)程的實用性，項目組在‘5.4技術(shù)參數(shù)的選擇’

部分分別對一些重要的技術(shù)參數(shù)選擇方法給出了詳細說明和具體的

量化指標(biāo)，其依據(jù)主要來源于項目組以往的研究成果和大量的數(shù)值模

擬計算結(jié)果。

‘5.3.1發(fā)送回線位置的設(shè)計’再次強調(diào)了發(fā)送回線與目標(biāo)體之

間的最佳耦合狀態(tài)的重要性。項目組通過理論計算和數(shù)據(jù)可視化技

術(shù)，繪制了發(fā)送回線主剖面一次磁場方向分布斷面圖（見“規(guī)程”中圖

4），在實際工作中，可根據(jù)發(fā)送回線大小按比例縮放一次場方向圖，

利用一次場方向圖指導(dǎo)布置發(fā)送回線位置，盡量使得發(fā)送回線與地下

目標(biāo)體處于最佳耦合狀態(tài)，從而獲得更好的測量效果。

8

‘5.3.2發(fā)送回線邊長大小的選擇’強調(diào)了應(yīng)根據(jù)綜合情況選擇

合理的回線邊長，在保證足夠的發(fā)送磁矩的前提下，回線邊長并非越

大越好，根據(jù)項目組以往的工作經(jīng)驗，對不同深度的鉆孔，給出了具

體回線邊長選擇建議。

在相同發(fā)送電流強度條件下，發(fā)送總磁矩與回線邊長的平方成正

比，因而很容易認為：只要增大回線邊長，就能增強觀測到的信號強

度、加大探測深度。但我們最關(guān)注的是異常場，而對異常場有貢獻的

僅僅是穿過異常體的部分磁力線，而非發(fā)送回線產(chǎn)生的全部磁力線。

為了論證發(fā)送回線大小與井中瞬變電磁異常響應(yīng)強度之間的關(guān)系，進

行了數(shù)值模擬計算和分析。

設(shè)計的理論模型為：自由空間中嵌入一個水平導(dǎo)電板體，板體大

小200m×200m，電導(dǎo)率為20S/m，水平導(dǎo)電板體中心位于回線中心

正下方300m處。設(shè)計回線邊長分別設(shè)為100m至1000m的10種不

同邊長情況進行模擬計算，獲得Z分量異常響應(yīng)，圖5是不同發(fā)送回

線邊長的數(shù)值模擬計算結(jié)果。

由圖2可見，當(dāng)回線邊長由100m增至500m時，異常幅值明顯

增強。但邊長在600m～1000m范圍內(nèi)增大時，異常幅值變化不大。

將井深300m處、不同回線邊長的響應(yīng)幅值與100m回線作歸一，

繪制其與回線邊長的關(guān)系曲線，如圖3所示。由圖可見，響應(yīng)比值曲

線并不隨回線邊長的增大而一直不斷上升。在邊長100m～500m范圍

內(nèi)，曲線上升的斜率較大，即響應(yīng)幅值隨回線邊長加大而增強的速度

較快；當(dāng)邊長＞500m，曲線隨邊長增大而上升的斜率明顯減緩；當(dāng)

9

邊長為800m時，比值曲線近似水平；邊長＞800m時，比值曲線隨

邊長的增大而下降，說明響應(yīng)幅值隨邊長的增大反而減弱。

圖2不同發(fā)送回線邊長井中TEM垂直分量響應(yīng)剖面曲線圖

倍數(shù)

圖3井中TEM異常響應(yīng)與回線邊長關(guān)系曲線

進一步從理論上計算矩形發(fā)送回線正下方Z分量一次場響應(yīng)強

度，分析一次場強度與發(fā)送回線邊長大小的關(guān)系。發(fā)送回線正下方任

意一點的Z分量一次場表達式為：

10

2

I2a1

Hz

a2z222

2az

式中：I為電流強度、2a為回線邊長、z為深度。

圖4是發(fā)送回線正下方不同深度（200m、300m、400m、500m、

600m、700m、800m、1000m）8個點上的一次場強度與回線邊長2a

之間的關(guān)系曲線。由圖可見，各點一次場強度并不隨回線邊長的增大

而不斷增強，各條曲線均有極值點，即各點均有一個“最佳回線邊長”

使該點激發(fā)場最強，且各條曲線極大值點的位置各不相同，表明不同

深度點所對應(yīng)的“最佳回線邊長”也不盡相同。對于相同的深度，并不

是回線邊長越大一次場強度越強，當(dāng)回線邊長大于“最佳回線邊長”

后，邊長增大一次場強度反而減小。

圖4不同深度一次磁場強度與發(fā)送回線邊長關(guān)系曲線圖

11

圖5不同發(fā)送回線邊長實測衰減曲線

圖5是在野外試驗中實測的衰減曲線。試驗點選擇在地勢平坦，

地質(zhì)條件相對單一的位置。將接收探頭位于地表，采用相同的發(fā)送電

流15A，下降沿500μs，時基50ms，改變發(fā)送回線的邊長接收Z分

量響應(yīng)。由圖可見，在邊長由300m增大至400m時，響應(yīng)幅值增強

明顯變緩。由理論計算和實測結(jié)果表明，瞬變電磁法發(fā)送回線邊長的

選擇，并非是回線邊長越大對目標(biāo)體的激發(fā)越有利。

在野外施工中，發(fā)送回線采用的電纜規(guī)格一般為6Ω/km?；鼐€邊

長為200m×200m，回線電阻為4.8Ω。若發(fā)送電流強度達25A，發(fā)送

機輸出電壓為120V，輸出功率約3kW；回線邊長為400m×400m，回

線電阻為9.6Ω，若發(fā)送電流強度達20A，發(fā)送機輸出電壓為192V，

輸出功率約4kW；回線邊長600m×600m時，回線電阻為14.4Ω，若

發(fā)送電流強度達15A，發(fā)送機輸出電壓為216V，輸出功率約3.3kW。

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由此可見，當(dāng)回線邊長變大時，受發(fā)送系統(tǒng)最大輸出電壓、功率等性

能的限制，發(fā)送電流不可避免地會降低。此外，在野外工作的回線布

置中，尤其在地形復(fù)雜、植被覆蓋、人文干擾大的礦區(qū)，回線邊長的

增大將大大增加施工難度，影響施工效率。

綜上所述，當(dāng)回線增大時，對深部目標(biāo)激發(fā)有利。但回線增大，

電阻增大，發(fā)送電流減小。所以，在野外實際工作中，除應(yīng)分析工區(qū)

的地下電性分布，考慮信噪比、工作效率、儀器性能等因素，還應(yīng)進

行現(xiàn)場試驗，綜合考慮發(fā)送磁矩大小，選擇合適的回線邊長。根據(jù)以

往工作經(jīng)驗及現(xiàn)階段發(fā)送系統(tǒng)性能，建議一般小于500m的鉆孔，發(fā)

送回線邊長為50～200m；500～1000m的鉆孔，采用100～400m的

發(fā)送框；大于1000m的鉆孔，發(fā)送回線的邊長應(yīng)大于200m。

‘5.3.3發(fā)送磁矩極性即發(fā)送電流方向的確定’中規(guī)定了每次測

量時要保證發(fā)送電流方向一致且正確，即確保在每個發(fā)送回線中心附

近觀測到的垂直分量響應(yīng)為正值。因為瞬變電磁場是矢量場，觀測的

井中三分量瞬變電磁響應(yīng)具有方向性，只有在發(fā)送電流方向一致的情

況下，才能保證激發(fā)一次場方向相同，二次場的特征規(guī)律才能保持一

致。只有在確保發(fā)送電流方向正確的情況下，才能通過以往總結(jié)的井

中瞬變電磁異常特征規(guī)律對實測資料進行正確的分析、解釋。否則將

無法進行資料解釋工作。這種規(guī)定是以右手坐標(biāo)系統(tǒng)（“規(guī)程”附錄A

中圖A.1所示）為前提條件，當(dāng)前階段正在應(yīng)用的井中瞬變電磁測量

系統(tǒng)大都采用該坐標(biāo)系，本條規(guī)定均適用。若不采用該右手坐標(biāo)系，

本條規(guī)定將不再適用，本“規(guī)程”中有關(guān)的典型異常特征（附錄D）、

13

定性分析及定量解釋技術(shù)（附錄E）等內(nèi)容也將不再適用。

‘5.3.4發(fā)送電流基頻f的選擇’規(guī)定了應(yīng)通過現(xiàn)場試驗或數(shù)值模

擬確定發(fā)送電流基頻f，正確的發(fā)送電流基頻（或時基），應(yīng)能夠保證

全部有用信號被采集。在實際工作中，可通過查看衰減曲線了解基頻

選擇是否恰當(dāng)，在衰減曲線上能夠顯示有3～5道噪聲信號即可，否

則應(yīng)調(diào)整基頻，使全部的有用信號被采集。如圖6是在同一點采用不

同時基（基頻）測量的TEM衰減曲線，由圖可見，時基為5ms時，

晚期道曲線明顯沒有進入噪聲時段，而時基20ms時，晚期道曲線進

入噪聲段過多，時基為10ms時，既保證了采集信號進入噪聲段，又

不過多地浪費有效時間。因此，該區(qū)采用時基10ms（基頻25Hz）比

較合適。

圖6不同發(fā)送電流時基（或基頻）實測TEM衰減曲線圖

另外，‘5.4.4’還強調(diào)了發(fā)送電流基頻f的頻率應(yīng)與工業(yè)電流的頻

14

率成偶數(shù)倍關(guān)系，主要依據(jù)是瞬變電磁發(fā)送機大都采用雙極性發(fā)送，

基頻設(shè)為工頻的偶數(shù)倍分之一時，采樣值具有相干觀測的特征，在接

收到的正負信號同時間道處，工頻信號值相等、符號相反，正負相減

后，能夠有效地抑制工頻信號及其諧波的干擾，蔣邦遠（1998）從理

論上進行了闡述。

發(fā)送電流基頻12.5Hz

發(fā)送電流基頻7.5Hz

圖7不同發(fā)送電流基頻實測噪聲曲線圖

項目組在野外進行了實測試驗，圖7是在同一測點采用相同的發(fā)

送回線、不同的發(fā)送基頻采集的Z分量噪聲曲線（黑線），各記錄60

次，求平均值（紅線）。由圖可見，基頻選12.5Hz（50Hz倍頻），經(jīng)

15

多次疊加和求平均值后，噪聲明顯減弱。而選7.5Hz（60Hz倍頻）時，

多次疊加并不能有效降低噪聲強度，并顯示明顯的50Hz頻率特性。

在國內(nèi)可選擇25Hz（10ms）、12.5Hz（20ms）、6.25Hz（40ms）等，

這樣可以有效地抑制工頻信號的干擾。

‘5.3.5發(fā)送電流強度的選擇’強調(diào)了綜合考慮有關(guān)因素的前提

下，適當(dāng)增大發(fā)送電流強度能夠獲取更強的信號。圖8是在發(fā)送電流

分別為5A、10A、22A時實測的井中瞬變電磁響應(yīng)衰減曲線，由圖

可見，電流強度增大使響應(yīng)幅值明顯增強。在野外施工中，綜合考慮

發(fā)送機性能、鉆孔深度、回線電阻大小等因素，在條件允許的情況下

盡量增大發(fā)送電流強度，實際發(fā)送功率建議控制在發(fā)送機額定功率的

75％以內(nèi)，以免損壞發(fā)送系統(tǒng)。

圖8不同電流強度實測井中TEM衰減曲線圖

16

圖9不同關(guān)斷時間實測TEM響應(yīng)衰減曲線圖

‘5.3.6發(fā)送電流關(guān)斷時間’，目前只有部分儀器系統(tǒng)能夠設(shè)定關(guān)

斷時間，關(guān)斷時間不同，一次場所包含的頻率成份就不同。關(guān)斷時間

越短，早期道的響應(yīng)信號越強。圖9是在兩種不同關(guān)斷時間條件下，

實測的TEM響應(yīng)衰減曲線。由圖可見，關(guān)斷時間不同，TEM響應(yīng)幅

值在晚期道相差不大，但早期道相差較大，下降沿為500μs時響應(yīng)幅

值增強明顯。因此，在儀器設(shè)備關(guān)斷時間參數(shù)可調(diào)的條件下（如PEM

系統(tǒng)），野外數(shù)據(jù)采集前，可進行現(xiàn)場試驗，選擇合適的下降沿長度，

以獲得更高質(zhì)量的TEM響應(yīng)信號。

‘5.3.7采樣疊加次數(shù)’，通過增加疊加次數(shù)或多次采集后平均的

方法，對電磁干擾能夠進行有效的壓制。如圖10是在同一測點、同

一天采用不同疊加次數(shù)記錄的噪聲曲線（黑線）及其包絡(luò)線（紅線）。

由圖可見，疊加次數(shù)為64和128時，記錄的噪聲幅值相差不大，最

大值約15～20nV/m2，而當(dāng)疊加次數(shù)增大為256時，噪聲幅值明顯減

17

小，最大值約10nV/m2，再增大至512次時，噪聲幅值沒有明顯變化。

所以，該區(qū)合理的疊加次數(shù)選擇，應(yīng)該是既有一定噪聲壓制效果，又

兼顧工作效率的256次。但是不同工區(qū)的電磁干擾特征各不相同，所

以，每個工區(qū)要選擇合適的疊加次數(shù)，應(yīng)在工區(qū)現(xiàn)場試驗確定。

64次128次

256次512次

圖10同一測點、不同疊加次數(shù)實測的噪聲曲線圖

‘5.3.8測量點距的選擇’，根據(jù)項目組多年的井中瞬變電磁測量

工作經(jīng)驗及國外相關(guān)工作資料，常規(guī)測量點距選擇5m～10m，在有

異常的井段點距應(yīng)加密至1m～3m，在背景的井段點距可放稀到

10m～20m。

‘5.4工作精度’部分對井中瞬變電磁法的工作精度做出了規(guī)定，

包括評價工作精度的方法和誤差值的級別。本“規(guī)程”將軸向分量（A）

和徑向分量（U、V）分別單獨評價，且徑向分量比軸向分量的質(zhì)量

評價標(biāo)準制定得偏低，得到了有關(guān)專家的一致認同，項目組也從有效

信號強度、噪聲信號強度、轉(zhuǎn)角誤差傳遞等3個方面進行了論證和分

18

析。

從理論而言，當(dāng)采用中心框激發(fā)、鉆孔為直孔（傾角90°）時，

均勻半空間模型沒有水平分量響應(yīng)（響應(yīng)幅值為0），只有垂直分量

響應(yīng)。圖11顯示了采用外框激發(fā)時數(shù)值模擬計算的結(jié)果。模型為均

勻半空間，電阻率為100Ω·m，回線邊長200m×200m，鉆孔距離回線

近邊100m，鉆孔為600m的直孔。該裝置形式使Y分量響應(yīng)為0，

則圖中所示的X分量響應(yīng)也是總水平分量響應(yīng)。由圖可見，垂直分

量響應(yīng)幅值最大值比水平分量響應(yīng)幅值大，且由多道曲線可明顯看

出，垂直分量響應(yīng)隨時間的衰減速度比水平分量慢。總體而言，井中

TEM軸向分量的有效信號強度比徑向分量強。

鉆孔、回線位置關(guān)系

響應(yīng)曲線

圖11數(shù)值模擬外框發(fā)送時水平及垂直分量響應(yīng)強度對比圖

為了了解實際井中瞬變電磁噪聲信號情況及三個分量噪聲幅值

之間的強弱關(guān)系，項目組分別在湖北省大冶銅綠山銅礦區(qū)ZK1002孔

19

和安徽省池州市黃山嶺鉛鋅礦區(qū)ZK1301孔中進行了噪聲測量試驗。

將發(fā)送機發(fā)送電流關(guān)閉，各技術(shù)參數(shù)設(shè)置相同，三分量探頭置于同一

深度觀測噪聲信號，而后將多次觀測的噪聲曲線（黑線）及其包絡(luò)線

（紅線）繪于同一坐標(biāo)系，兩鉆孔實測的三分量噪聲曲線見圖12、

13。由圖可見，在兩個鉆孔中，觀測的兩個水平分量噪聲強度相當(dāng)，

而垂直分量噪聲幅值明顯比水平分量低3倍左右。此外，天然電磁場

也具有水平分量大于垂直分量的基本特征。因此，井中瞬變電磁水平

分量噪聲信號強度比垂直分量強。

圖12湖北大冶銅綠山礦區(qū)ZK1002孔600m深度TEM三分量噪聲曲線圖

圖13安徽池州黃山嶺礦區(qū)ZK1301孔500m深度TEM三分量噪聲曲線圖

在井中TEM野外數(shù)據(jù)采集時，軸向分量（A）探頭受重力作用

始終與井軸方向一致，探頭自身的旋轉(zhuǎn)對數(shù)據(jù)采集沒有影響。但在測

量徑向分量（U、V）時，探頭自身在鉆孔中的旋轉(zhuǎn)無法人為控制，

使觀測的兩個徑向（U、V）分量指向鉆孔四周不同的方向。為此，

20

需要使用定向工具對原始數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)角校正。而定向工具所測得的角

度本身就有誤差，如PEM系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角誤差標(biāo)稱為±0.5°，即原始和重

復(fù)觀測之間最大角度差為1.0°，定向工具的轉(zhuǎn)角誤差將直接傳遞至觀

測數(shù)據(jù)。

表1轉(zhuǎn)角誤差傳遞情況分析表

與總水平分量夾角（°）占總水平分量百分比（％）轉(zhuǎn)角1°的誤差（％）

XYXYXY

090100.000.000.02100.00

58599.628.720.1716.62

108098.4817.360.328.99

157596.5925.880.496.10

207093.9734.200.654.56

256590.6342.260.843.59

306086.6050.001.032.92

355581.9257.361.252.42

405076.6064.281.502.02

454570.7170.711.791.70

表1為在直孔中，當(dāng)兩個水平分量方向指向不同方位、轉(zhuǎn)角誤差

1.0°時傳遞給觀測值的誤差情況。由表1分析可見，轉(zhuǎn)角誤差對兩個

水平分量的影響與分量方向有關(guān)，單分量方向與總水平分量方向相差

較小則轉(zhuǎn)角誤差影響小，單分量方向與總水平分量方向相差越大則轉(zhuǎn)

角誤差影響越大。但兩個水平分量之間是緊密聯(lián)系的，對一個分量影

響小則必然對另一個分量影響大。如當(dāng)總水平分量方向與X分量一

致、與Y分量垂直時，轉(zhuǎn)角誤差1.0°使X分量誤差0.02％、Y分量

100％；當(dāng)總水平分量方向與X分量夾角30°、Y分量夾角70°時，轉(zhuǎn)

角誤差1.0°使X分量誤差1.03％、Y分量2.92％；當(dāng)兩個分量與總水

平分量夾角相同（45°）時，轉(zhuǎn)角對兩個分量的影響相同，誤差達1.7％。

21

因此，在井中瞬變電磁法測量工作中，軸向分量（A）的信噪比

一般強于徑向分量（U、V），徑向分量定向工具的轉(zhuǎn)角誤差對其觀測

值的誤差影響較大。因此，應(yīng)將軸向分量和徑向分量的數(shù)據(jù)質(zhì)量進行

單獨評價，且徑向分量比軸向分量的評價標(biāo)準要低。

由于井中瞬變電磁測量的是廣譜時序信號，信號強度從早期的幾

伏到晚期的零點幾微伏（噪聲信號），跨越7個數(shù)量級，而且每個采

樣道的信噪比不同，基本特征是早期信噪比強，晚期信噪比弱。因此，

數(shù)據(jù)質(zhì)量評價應(yīng)按各采樣延時道單獨評價。項目組在安徽冬瓜山銅礦

區(qū)地表做了信噪比試驗，采用多次重復(fù)采集平均后獲得的實測TEM

響應(yīng)，近似為TEM有效信號。在同一測點多次采集噪聲后，求取多

次采集噪聲的包絡(luò)線，將包絡(luò)線上下限作為最大噪聲值的范圍。將相

BD-1線119號點TEM響應(yīng)、噪聲及信噪比曲線圖

同時間道的信號與噪聲值相比，得到（疊加次數(shù)512次）不同時間道的信噪比。

dB/dt(nV/m2)2

zdBz/dt(nV/m)

10000.0060

TEM響應(yīng)噪聲水平信噪比

8332.7405.3491557.813

507480.5104.8111554.852

TEM響應(yīng)曲線TEM噪聲曲線6542.1404.4381473.967

TEM信噪比曲線噪聲水平曲線5559.7604.2721301.591

1000.00404516.0304.2751056.340

3589.4904.367821.904

302792.8404.457626.566

2138.4704.485476.830

1600.6504.441360.429

100.00201151.8504.360264.189

794.9804.282185.662

525.0304.219124.451

10339.3404.14881.808

212.8404.03352.779

130.5403.84833.922

10.00080.7503.59522.463

48.7303.29014.812

-1029.5902.95310.019

18.0002.6016.921

10.9202.2474.860

1.00-206.4601.9093.385

3.9401.6032.458

2.2501.3411.677

-301.3651.1271.211

0.8140.9580.850

0.10-400.5000.8250.606

0.3000.7230.415

0.1770.6440.275

-500.1100.5830.189

0.0660.5340.124

0.0390.4910.079

0.01-60

0.0100.1001.00010.000100.0000.0100.1001.00010.000100.000

t(ms)t(ms)

參數(shù)設(shè)置：電流0A，時基20ms，下降沿500us，疊加次數(shù)512

圖14安徽冬瓜山銅礦區(qū)TEM響應(yīng)、噪聲及信噪比曲線圖

22

表2安徽冬瓜山銅礦區(qū)各采樣道信噪比統(tǒng)計表

序號t(ms)信噪比序號t(ms)信噪比

10.08551568.34171.39958.68

20.10351467.50181.66505.87

30.12151304.25191.98004.08

40.14401092.44202.35582.89

50.1733855.54212.80352.04

60.2070650.42223.33451.51

70.2453486.43233.96451.05

80.2925362.89244.71370.78

90.3487268.69255.60700.56

100.4140192.85266.66900.41

110.4927132.29277.93130.29

120.587285.91289.53430.20

130.699854.242911.22070.14

140.832533.503013.34480.10

150.990020.703115.87150.07

161.176713.34

圖14為實際采集的TEM響應(yīng)、噪聲及計算獲得的信噪比曲線圖，

各采樣道的信噪比值列于表2。由圖14和表2可見，各個采樣道的

信噪比各不相同，總體規(guī)律是早期信噪比強，晚期信噪比弱，早晚期

道的信噪比相差高達上萬倍。因此，數(shù)據(jù)質(zhì)量評價應(yīng)按各采樣延時道

單獨評價，而且根據(jù)信噪比的特征，早、中期道采用相對誤差，晚期

道以絕對誤差衡量質(zhì)量為宜，如采用相對誤差有時會出現(xiàn)誤差超過規(guī)

定，但數(shù)據(jù)仍可用于解釋的情況。

誤差的計算方法有平均誤差和均方誤差，經(jīng)過研討會專家集體討

論，選擇均方誤差。按照誤差理論，均方誤差相對更嚴格，因為它突

出了大誤差的影響，井中瞬變電磁測量的單次工作量一般不會很大，

測點數(shù)和檢查數(shù)據(jù)相對較少，采用均方誤差較為合理。因此，本“規(guī)

程”規(guī)定早期道按均方相對誤差、晚期道按均方絕對誤差衡量數(shù)據(jù)質(zhì)

量，具體計算公式見“規(guī)程”－‘7.5.5’。

本“規(guī)程”規(guī)定了工作量精度級別分為A、B兩級，其中A級的誤

差要求更嚴格，主要是針對高性能的儀器系統(tǒng)，如PROTEM、Digital

23

PEM等?？紤]到我國當(dāng)前物探儀器研制水平與國外先進水平的差距，

應(yīng)將工作精度要求適當(dāng)放寬，可選擇B級精度要求。

‘5.4.3測地工作精度要求’對發(fā)送回線的測地工作精度做出的

規(guī)定，具體技術(shù)細節(jié)參照GB／T18314和DZ／T0153之規(guī)定執(zhí)行。

‘5.5電阻率參數(shù)測定’，電阻率參數(shù)是井中瞬變電磁法的物性前

提，對電阻率參數(shù)的獲取做出了規(guī)定和說明，可通過收集以往的物性

資料，如工區(qū)沒有物性資料可通過電阻率測井或標(biāo)本測定獲取。

（6）“6儀器設(shè)備”

對井中瞬變電磁測量的儀器設(shè)備做出了相關(guān)規(guī)定和說明，根據(jù)井

中瞬變電磁當(dāng)前儀器設(shè)備性能，總結(jié)項目組野外工作經(jīng)驗，參考其它

井中物探（測井）工作規(guī)程，按基本要求、發(fā)送系統(tǒng)、接收和下井系

統(tǒng)和儀器設(shè)備的維護4個部分分別列出了具體條款，開展井中瞬變電

磁測量時可參照執(zhí)行。

（7）“7野外工作”

對井中瞬變電磁測量野外數(shù)據(jù)采集工作做出了相關(guān)規(guī)定和說明，

主要根據(jù)項目組多年的野外工作經(jīng)驗，按照井中瞬變電磁野外數(shù)據(jù)采

集主要工作流程，從施工準備、發(fā)送系統(tǒng)布設(shè)、井場布設(shè)、觀測與記

錄、質(zhì)量檢查與評價、野外資料驗收等6個方面對野外數(shù)據(jù)采集各個

環(huán)節(jié)做出了規(guī)定和說明，大部分條款都是項目組經(jīng)過多年大量的野外

實際工作總結(jié)出來的寶貴經(jīng)驗。

‘7.7安全與防護’專門就野外工作中的安全與防護做出了較詳

細的規(guī)定，共有14項條款規(guī)定。因為在井中瞬變電磁測量工作中，

只要探頭一放入鉆孔中就隨時面臨風(fēng)險，現(xiàn)場工作人員應(yīng)牢牢掌握現(xiàn)

24

場安全與防護知識，在工作中時刻提高安全意識，及時發(fā)現(xiàn)并排除安

全隱患，保證工作人員的人身及儀器設(shè)備安全。

（8）“8資料整理與圖件編制”

對資料整理與圖件編制做出了規(guī)定和說明，分為資料整理和圖件

編制2個部分，在整理徑向分量時，首先要進行轉(zhuǎn)角校正，因為在測

量過程中兩個徑向分量的指向是鉆孔內(nèi)任意滾動的，其原始數(shù)據(jù)的方

向沒有規(guī)律性，必須用儀器系統(tǒng)的定向工具進行轉(zhuǎn)角校正。

（9）“9資料解釋”

根據(jù)當(dāng)前井中瞬變電磁法的資料解釋技術(shù)水平，并兼顧未來發(fā)展

趨勢，按照項目組以往工作總結(jié)的資料解釋流程，從基本要求、異常

識別、定性解釋、定量解釋、綜合地質(zhì)解釋等5個方面對井中瞬變電

磁資料解釋做出了規(guī)定和說明。其中定性分析的具體方法可參照“規(guī)

程”附錄D、定量解釋技術(shù)方法可參照“規(guī)程”附錄E。

（10）附錄

附錄A是井中瞬變電磁法坐標(biāo)系與一次磁場。首先對本“規(guī)程”

采用的坐標(biāo)系做出了定義和說明。由于瞬變電磁場是矢量場，觀測的

井中三分量瞬變電磁響應(yīng)具有方向性，本“規(guī)程”規(guī)定軸向分量A沿井

軸指向上為正，徑向分量U、V按右手法則規(guī)定其正方向，且分量U

指向鉆孔傾向方向，見附錄A中圖A.1，當(dāng)鉆孔為直孔時鉆孔坐標(biāo)系

即為笛卡爾右手坐標(biāo)系。然后附錄A還給出了一次磁測的計算公式

和矩形回線在空間任意點產(chǎn)生一次磁場的示意圖。最后，附錄A就“最

佳耦合”的概念和如何做到“最佳耦合”進行了討論。

附錄B是野外工作記錄表，對野外工作中涉及的工區(qū)、鉆孔、

25

儀器設(shè)備等基本信息，以及文件名、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)等數(shù)據(jù)信息均要求

詳細記錄。并附有詳細的填表說明，野外工作中可參照填寫記錄表。

附錄C是項目組總結(jié)出來的設(shè)計書及報告編寫提綱，一是設(shè)計

書編寫提綱，對設(shè)計書的具體內(nèi)容做出了較詳細的規(guī)定，包括前言、

工區(qū)地質(zhì)及地球物理特征、工作方法技術(shù)、工作安排、實物工作量、

預(yù)期成果、組織機構(gòu)及人員安排、經(jīng)費預(yù)算、質(zhì)量保障與安全措施、

有關(guān)附圖及附表等10個方面，根據(jù)項目的具體情況可對規(guī)定的設(shè)計

書內(nèi)容做出適當(dāng)調(diào)整和修改。二是成果報告編寫提綱，對報告編寫和

資料提交做出了規(guī)定和說明，分為編寫要求、主要內(nèi)容、主要圖件和

資料提交4個部分，在編寫報告和提交資料過程中可參照執(zhí)行。

附錄D參考了蔣邦遠（1998）、牛之璉（2007）等有關(guān)著作，首

先對井中瞬變電磁法典型的靜態(tài)和動態(tài)異常特征進行了圖示和說明。

然后利用商業(yè)軟件，設(shè)計了一套理論模型：在一個發(fā)送回線的激發(fā)下、

自由空間中一個水平導(dǎo)電板體，在導(dǎo)電板體外圍四周等間距、對稱地

布置了16個采樣鉆孔，數(shù)值模擬了16個鉆孔的三分量井中瞬變電磁

響應(yīng)，繪制了各個鉆孔的三分量異常響應(yīng)曲線，分析了三分量異常響

應(yīng)特征與鉆孔位置之間的內(nèi)在聯(lián)系，從中總結(jié)了一套利用水平分量異

常響應(yīng)特征推斷異常體方位的方法，并以圖示方式展現(xiàn)出來（附錄D

中圖D.4），對井旁異常的推斷解釋具有實用價值。

附錄E是根據(jù)當(dāng)前井中瞬變電磁法定量解釋技術(shù)現(xiàn)狀，結(jié)合項目

組近年來取得的一些研究成果和應(yīng)用實例，編寫的一份資料性附錄，

介紹了項目組研究的井中瞬變電磁矢量交會解釋方法和人機交互反

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演技術(shù)，并通過理論模型和實測資料進行了試算。

三、試驗驗證的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期的經(jīng)

濟效益、社會效益和生態(tài)效益

列舉以往工作典型案例（過程圖件、成果圖件等可作插圖展示）

并作出分析，以往成果報告中總結(jié)性論述等也屬于本章內(nèi)容，體現(xiàn)實

踐結(jié)果是編制標(biāo)準的基礎(chǔ)。

“規(guī)程”的驗證分析，主要通過征求具有較高的井中瞬變電磁法

技術(shù)水平和標(biāo)準制定經(jīng)驗的有關(guān)研究、生產(chǎn)單位和專家的意見實現(xiàn)