[科普中国]-电磁法

电磁法，又称电磁感应法，是以介质的电磁性（σ,ε,μ）差异为物质基础，通过观测和研究人工或天然的交变电磁场随空间分布规律或随时间的变化规律，达到某些勘查目的的一类电法勘探方法。按其电磁场随频率和时间的变化规律可分：频率域和时间域电磁法。

基本概念以介质的电磁性（σ,ε,μ）差异为物质基础，通过观测和研究人工或天然的交变电磁场随空间分布规律或随时间的变化规律，达到某些勘查目的的一类电法勘探方法，称为电磁感应法，简称电磁法1。

电磁法分为频率域电磁法(FEM)和时间域(或称瞬变)电磁法(TEM)。大地电磁法(MT)和可控源音频大地电磁法(CSAMT)是频率域电磁法在国内应用最多的两种方法。具体分类如下表：

瞬变电磁法瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Methods)，又称时间域电磁法(Time Domain Electromagnetic Methods)，简称TEM或TDEM，是近年来发展很快的电法勘探分支方法，在国际上有人称作是电法的“二次革命”。它主要应用于金属矿勘探、构造填图、油气田、煤田、地下(热)水、冻土带、海洋地质、水文工程地质及工程检测等方面的研究。

瞬变电磁测深法是一种时间域电磁法，它是通过阶跃波电磁脉冲激发，利用不接地回线向地下发射一次脉冲电磁场，在一次场断电后，测量由地下介质产生的感应二次场随时间的变化，来达到寻找各种地质目标的一种地球物理勘探方法。具体来说，瞬变电磁法的测量是利用不接地回线(或电偶源)向地下发送一次脉冲磁场(或电场)，即在发射回线上供一个电流脉冲方波，方波后沿下降的瞬间，将产生一个向地下传播的一次瞬变磁场，在该磁场的激励下在地质体内产生涡流，其大小取决于该地质体的导电能力，导电能力强则感应涡流强。在一次场消失后，涡流不会立即消失，它将有一个过渡过程（衰减过程)，该过渡过程又产生一个衰减的二次场向地下传播。在地表用接收线圈接收二次磁场，该二次磁场的变化，将反映地下介质的电性情况，在接收机中按不同的延迟时间测量二次感应电动势，得到二次场随时间衰减的特性。由于瞬变电磁测深法是在一次场断电后测量纯二次场，不存在一次场的干扰，此外，从傅立叶变换可知，一个阶跃脉冲实际上是由各种高频和低频谐波叠加而成的，产生的场是一种宽频带电磁波场2。

大地电磁测深法(MT)20世纪50年代初，Tikhonov和cargniard提出大地电磁测深法，该方是利用起源于高空电离层的赤道雷击的天然场源，假设以平面波形式垂直入射匀各向同性层状大地表面，并在地表通过测量Ex和Hy(或者场Ey和Hx)并按右式计算大地视电阻率，巧妙地消去与场源有关的因素，成功提取到地下的电学信息确实是电磁法勘探历史上的一大进步。另外，天然电磁场具有很大的能量且分在较宽的频带上，只要选择合适的频率区间，MT法可以探测地下数百公里深范围内的电性变化，这是任何人工源电磁测深所难以达到的，它还具有受高阻屏蔽的影响小，对低阻层反应灵敏等特点。但是，由于天然场源的随机性，测量信号的微弱及频率和大小不定，MT法需要花费巨大努力来记录和分析野数据，这样影响了勘探效率，大大提高了勘探成本。同时电阻率计算公式是正交分量之比的平方，两个分量的观测误差都被带入结果中，再经平方使误差加放大，影响精度。衍生出的音频大地电磁法AMT主要研究较浅处的电性变化3。

可控源音频大地电磁法(CSAMT)可控源音频大地电磁法是加拿大多伦多教授D.wstrangway和他的学生MyronGoldstein针对MT法天然场源的随机性和信号微弱使得MT法的精度和效率都很低这两个弱点出来的，他们发现，采用可以控制的人工场源，能够克服MT的缺点。在人工场源的“远区”，Ex和Hy(或者马和Hx)之间同样存在像MT法那样的关系，援用cargniard的公式计算二者之比可以获取地下的视电阻率。但远区测量同时也极大地限制了能够进行CSAMT测量的区域。CSAMT的另外一个特点是改变频率进行测深，但是目前国际上流行的CSAMT法因为受仪器的限制导致一个共同的缺点，那就是采用“变频法”，这种信号发射源的缺点比较明显:单点生产速度低、扫面速度低、相对精度低。

电法与地震的主要差别地震以弹性波动方程为基础，主要依据介质的波场性质，适合寻找大的构造及界面。

电法以麦克斯韦方程为基础，主要依据介质的电磁性质，根据电性的变化。在找矿方面有着特殊的优势，现在在海洋油气藏探测方面也发挥着很大的作用，可以直接指示油气藏。

电磁法相比于直流电法的优势1、探测深度大 。

2、不受高阻层屏蔽。

3、方法种类多，适合于海洋、航空等特殊环境下的探测，大大提高效率。

4、成本低，速度快。

5、解决问题能力强，应用领域广，能满足具备物性前提的各种勘查工作的需要。

本词条内容贡献者为:

郝庆菊 - 副教授 - 西南大学