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1、电磁法概述应用地电学B参考书教材：地电场与电法勘探,李金铭 编著,地质出版社,2005.参考书：Geophysical Electromagnetic Theory and Methods,Zhdanov,Elsevier,2009.地球物理电磁理论与方法,美 日丹诺夫 著；李貅，底青云，薛国强 译,科学出版社,2015.Electromagnetic Methods in Applied Geophysics,Nabighian,Society of Exploration Geophysicists,1991.2参考书Geophysics for the Mineral Explorati
2、on Geoscientist,Michael Dentith and Stephen T.Mudge,Cambridge University Press,2014.An Introduction to Applied and Environmental Geophysics,Second Edition,John M.Reynolds,Wiley-Black Well,2011.3提纲电磁法概述：地球物理电磁勘探方法简介 电磁法的一些基本概念 电磁法的基本特点4地球物理电磁勘探方法简介什么是电磁勘探方法？电磁法，又称感应类电法，主要利用岩矿石的导电性、导磁性和介电性的差异，应用电磁感应原理
3、，观测和研究人工或天然形成的电磁场的分布规律（频率特性和时间特性），进而解决有关的各类地质问题的一类地球物理方法。5地球物理电磁勘探方法简介描述岩矿石导电性的物理参数：电阻率/电导率描述岩矿石导磁性的物理参数：磁导率描述岩矿石介电性的物理参数：介电常数6地球物理电磁勘探方法简介7地球物理电磁勘探方法简介8地球物理电磁勘探方法简介9地球物理电磁勘探方法简介10地球物理电磁勘探方法简介电磁感应现象：放在变化磁通量中的导体，会产生感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。1831年，由迈克尔法拉第发现。法拉第电磁感应定律：11地球物理电磁勘探方法简介12地球物理电磁
4、勘探方法简介13地球物理电磁勘探方法简介时变的电场会引起磁场，时变的磁场也会引起电场。电磁场的场源随时间变化时，其电场与磁场互相激励导致电磁场的运动而形成电磁波。14地球物理电磁勘探方法简介描述电磁波的物理量：频率f 波长 波速v 三者关系：v=f15电磁法的一些基本概念频率频率 vs vs 周期：周期：16电磁法的一些基本概念17电磁法的一些基本概念频率域频率域 vs vs 时间域：时间域：FEM(Frequency-domain Electromagnetic Method)在频率域测量谐变电磁场（傅立叶变换）采取连续发射-连续测量方式，测量的结果是一次场和二次场的和，然后通过计算分离出二
5、次场。TEM(Time-domain Electromagnetic Method)在时间域测量瞬变电磁场，采取脉冲发射-接收方式（几十毫秒），关断一次场之后，直接测量二次场。也叫做瞬变电磁法。18频率域19时间域20电磁法的一些基本概念天然场 vs 人工场天然场：使用天然电磁场作为场源，测量天然电磁场（如闪电、地球磁层活动）引起的地下电磁感应。人工场：以人工发射的电磁场作为场源引起地电感应。21电磁法的一些基本概念被动源 vs 主动源被动源：被动接收天然电磁场或某些由人工建立 的固定设施发射的电磁场作为场源。主动源：由人工主动发射的电磁场作为场源。22电磁法的基本特点与直流电阻率法的区别 2
6、3电磁法：理论基础：麦克斯韦方程测量物理量：电场/磁场测深方法：依靠改变频率测量时间直流电法：理论基础：欧姆定律测量物理量：电压/电流测深方法：依靠改变装置电磁法的基本特点24电磁法的基本特点相对直流电法的优势 对地表接地条件要求相对较低 可以利用不同电磁波频率实现测深 可以进行非接触探测（车、船、飞机）可以进行快速、大面积测量相对直流电法的劣势 难！（相对复杂的原理，仪器和处理技术）相对容易受到外界电磁干扰 不容易做到大功率发射(非线性)25电磁法的基本特点26电磁法的基本特点27典型的直流电法勘探（斯伦贝谢装置）电磁法的基本特点28电磁法的基本特点29典型的电磁法勘探（剖面装置）电磁法的基
7、本特点频率域测深法3031电磁法的基本特点探地雷达32电磁法的基本特点（一）电磁法勘探的应用范围非常广泛：能源勘探：石油/天然气/煤/天然气水合物（可燃冰）石化企业 新能源：铀矿/地热资源 核工业/电力行业 非能源矿产：黑色金属，有色金属，钻石地矿企业 基础地学研究：岩石圈深部电性/板块构造 基础科学研究33电磁法的基本特点勘探“之外”的应用：水文地质：地下水流向，污染扩散范围，海水入侵考古发掘：地下建筑结构，墓穴位置 工程地质：地下空腔探测，隧道超前探测，工程质量检测，冻土厚度军事安全：扫雷，金属物体探测34电磁法的基本特点35电磁法的基本特点36电磁法的基本特点37电磁法的基本特点38电磁
8、法的基本特点39电磁法的基本特点（二）装置形式及变种方法丰富多样：场源类型：传导类/感应类（电偶极子/磁偶极子，接触/非接触）天然场源/人工场源 谐变场/瞬变场（频率域/时间域）地表/航空/海洋/井中/地下40电磁法的基本特点电磁偶极剖面法：（直立共轴系统）41电磁法的基本特点42航空瞬变电磁法：电磁法的基本特点航空电磁偶极剖面43电磁法的基本特点海洋可控源电磁海洋大地电磁测深4445 变种方法工作场合频率域电磁法频率域电磁剖面法被动源法音频天然电场法地面航空甚低频法主动源法大定源回线法实、虚分量法地面航空井中振幅比-相位差法电磁偶极剖面法虚分量-振幅比法水平线圈法倾角法频率域电磁测深法被动源
9、法大地电磁测深法地面，海洋音频大地电磁法主动源法频率测深法可控源音频大地电磁法时间域电磁法瞬变电磁剖面法地面航空井中瞬变电磁测深法地面电磁法的基本特点（三）是地电学理论及应用研究的前沿方向46电磁法的基本特点（四）具有十分宽广的频率范围47内容安排天然地电场（大地电磁场）被动源方法（MT、VLF）人工地电场主动源方法（频率域、时间域）其他电磁法 48大地电磁场应用地电学B授课教师：张乐天引言本节内容学习地球天然交变电磁场的主要场源形式与变化特征；本节内容特点：以介绍概念为主；为下一步大地电磁测深方法原理的学习奠定基础。50引言大地电磁场在很大地区范围内观测到的地球天然交变电磁场称为大地电磁场。
10、它是以地球的电场和磁场分量的变化形式表现出来的。电场部分是与称为大地电流的地球区域电流的存在有关，而磁场部分是与地磁变化或大地电流的变化特点有关。51引言52概念大地电磁场的变化：平静变化：连续出现,具有确定的周期性。干扰变化：偶然发生，不具有确定的周期性。53平静变化54平静变化太阳活动周期（Solar Cycle）：11yr 与太阳黑子数量的变化周期相同55平静变化太阳黑子（Sunspot）：太阳表面温度相对较低，磁场聚集的地区，是太阳活动区的核心，其数量变化反映了太阳活动的强弱，具有11年的周期性。56平静变化太阳黑子数量的周期性变化57平静变化年变化周期：与地球绕太阳公转周期相同,并与季度变化有关,夏季场强幅度大,冬季场强幅度小;月变化周期：与太阳自转周期相同(27天)。58平静变化静日变化 Solar Quiet(Sq)与地球自转周期相同59平静变化60Equatorial Electrojet 赤道电射流赤道电射流平静变化61
