DB32T-電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程（報批稿）編制說明

電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程編制說明《電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程》編制組2024年5月電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程編制說明一、目的意義地球物理是感知地下深部目標體的重要手段，電磁勘探方法在城市地下空間探測、深部構造、礦產資源和能源勘探中有著重要的作用，特別是在地下水源調查、工程勘察、地下空間等領域的研究中都做出了重要貢獻。隨著《2023年中國城市地下空間發(fā)展藍皮書》和《新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動》的發(fā)布，國家在各大城市地下空間詳細探測、重大地質工程勘查和重要礦產資源勘查等方面的需求對當前的人工源電磁勘探手段提出了新的要求。開展電磁探測的新理論方法和技術的研究對保障地下空間探測、礦產資源的安全供應、促進國民經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。瞬變電磁法作為電磁方法的重要分支，以純二次場觀測、施工效率高等特點，在城市地下空間工程和地質和煤田水文地質等勘察領域得到了較多的應用。傳統瞬變電磁法是利用接地導線或不接地回線向地下發(fā)射一次場，在一次場斷電后，測量由地下介質感應產生的隨時間變化的二次場，來達到尋找地質目標體的一種地球物理勘探方法。該方法發(fā)射波信號頻帶寬、頻譜信息豐富，一次激發(fā)便可覆蓋探測所需的頻段?；鼐€源瞬變電磁法僅激勵沿回線流動的水平電流，所以在地下只存在因純感應產生的水平感應電流，即只存在TE模式的電磁場。與回線源激勵形式不同，電性源瞬變電磁法由于響應公式中接地項的存在，使長導線與大地介質能夠構成回路，大地介質中不僅存在因感應產生的水平感應電流，同時存在垂直感應電流，因此，電性源瞬變電磁既能產生TE模式的電磁場又能產生TM模式的電磁場，且有較大的探測深度，故在深部探測中得到了廣泛應用?；跁r域電磁場近源測深的優(yōu)越性的電性源短偏移瞬變電磁法（ShortOffsetTransientElectromagneticMethod,SOTEM）由于采用近源模式觀測，其在探測深度、信號信噪比、地層分辨率、野外施工等方面具有較大的優(yōu)勢，對于深部目標探測來說，SOTEM（接地線源短偏移瞬變電磁法）可以在近場觀測并獲得較大的探測深度，比CSAMT（可控源音頻大地電磁測深法）和LOTEM具有相對較高的探測精度，可以獲得更精確的地下目標體的位置、大小和形狀的信息，對于研究精細地質結構有重要意義，是解決2000米深度內地球物理探測的有效手段，在深部煤田含水體、金屬礦、油氣田、地熱等勘探領域發(fā)揮重要作用。其在信號強度、探測精度、施工效率和成本等方面的因素，具有較大優(yōu)勢。自2018年以來，江蘇省地質勘查技術院與中國科學院地質與地球物理研究所開展合作研究，在江蘇省內多次成功將電性源短偏移距瞬變電磁法應用在礦產資源勘查、煤礦采空區(qū)勘查、地熱資源勘查、城市地下空間勘查等方面，對其工作方法和技術要求積累了很好的實踐經驗。通過近幾年的快速發(fā)展，SOTEM法在原理、方法技術、儀器系統、野外施工、資料處理與解釋等方面日趨完善，已發(fā)展為一種較為成熟的勘探技術，越來越多的科研及生產單位開始采用該技術進行相關研究和應用。為規(guī)范電性源短偏移距瞬變電磁法的使用，更好地發(fā)揮該技術在江蘇省多金屬礦產、油氣田、地下水及地熱等能源勘探、環(huán)境地質勘查、地質災害勘查、城市地下空間探測等方面中的作用，亟需開展江蘇省地方標準《電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程》的制定工作。二、任務來源2023年8月4日，江蘇省市場監(jiān)督管理局下達了《關于下達2023年度江蘇省地方標準項目計劃的通知》（蘇市監(jiān)標〔2023〕173號）。計劃項目名稱：《電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程》，計劃項目序號為40。江蘇省地質勘查技術院、中國科學院地質與地球物理研究所、江蘇省地質學會為文件起草承擔單位，對口行政主管部門為江蘇省自然資源廳。三、編制過程（一）標準預研2020年通過開展“SOTEM（電性源短偏移瞬變電磁法）探測方法技術與示范應用研究”項目，確定了觀測場量、觀測時長（發(fā)射頻率）與探測深度的關系、探測深度與偏移距關系等裝置參數，形成了電性源短偏移距瞬變電磁法技術流程，2022年開始在江蘇鹽城濱海月亮灣地熱資源勘查項目和江蘇徐州沛縣三河尖特殊地下空間資源評價項目中開展示范應用，積累了豐富的實踐經驗與基礎數據，前期的相關研究工作為此標準制定打下了理論和實踐基礎。2023年2月，江蘇省地質勘查技術院組織編制了《電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程》（草案）和立項建議書，申報了江蘇省地方標準。（二）成立編制組為確保本次編制工作的順利開展，項目任務下達后，由江蘇省自然資源廳、江蘇省地質局組織協調江蘇省地質勘查技術院、中國科學院地質與地球物理研究所、江蘇省地質學會成立了《電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程》編制工作組，建立了良好的溝通、協調機制，制定了詳細的標準制定工作計劃和組織分工。（三）起草單位及主要起草人本標準起草單位：江蘇省地質勘查技術院、中國科學院地質與地球物理研究所、江蘇省地質學會。本標準主要起草人：薛國強、王軍成、劉建東、羅傳根、徐明鉆、楊光、孫瑛、陳衛(wèi)營、武欣、黃仕茂、安好收、徐輝、李琳、高士銀、賀劍波、黃倩、邵家宇、李兆祥、王重陽、王謙、崔樂寧、曹小月。起草人分工見表1。表1主要起草人與分工序號姓名工作單位主要工作內容1薛國強中國科學院地質與地球物理研究所標準的主要技術負責人，主要技術內容確定2王軍成江蘇省地質勘查技術院標準的主要負責人，聯系與協調、會議組織，標準文件草案起草和統稿、征求意見整理與修改，編制說明的編寫等3劉建東江蘇省地質勘查技術院編制組協調，起草標準文案與設計4羅傳根江蘇省地質勘查技術院編制組協調、討論會主持，起草標準文案與設計、草案審定5徐明鉆江蘇省地質勘查技術院編制組協調，起草標準文案與設計6楊光江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草、征求意見整理與修改，編制說明的起草和野外參數試驗等7孫瑛江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草、征求意見整理與修改，編制說明的起草和野外參數試驗等8陳衛(wèi)營中國科學院地質與地球物理研究所標準草案的起草、技術參數的確定等9武欣中國科學院地質與地球物理研究所標準草案的起草，現有技術標準查新等10黃仕茂江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作11安好收江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作12徐輝江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作13李琳江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作14高士銀江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作15賀劍波江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作16黃倩江蘇省地質學會標準草案的起草及修改工作17邵家宇江蘇省地質學會標準草案的起草及修改工作18李兆祥江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作19王重陽江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作20王謙江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作21崔樂寧江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作22曹小月江蘇省地質勘查技術院標準草案的起草及修改工作（四）形成技術文件征求意見稿自2023年8月開始，編制組根據前期計劃確定的內容，通過這一系列的資料收集分析、多方調研和研討等工作，認真開展了編制工作，將編寫的初稿進行了具體的商討、修改和統稿。2023年9月～11月，編制組邀請了若干專家，召開了兩次專家集中討論，經過質詢、討論和修改，最終完善起草標準初稿和編制說明，形成了《電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程》征求意見稿。（五）征求意見情況2023年11月20日，文件征求意見稿通過請示上級行政主管部門，函發(fā)相關科研院所、高校、企業(yè)等。截至12月31日，共收到25家單位或專家的反饋意見，合計84條，本次共采納或部分采納意見66條，未采納意見18條，詳情見征求意見匯總表。（六）專家研討形成送審稿編制組針對反饋的每一條意見進行了整理、分析和討論，并于2024年2～4月工作組召開了多次集中討論會。會上針對征求的意見進行討論和修改，對不采納的意見列出詳細理由。本次共采納和部分采納意見66條，占總意見比例78.57%，具體見表2。表2征求意見及修改情況一覽表章名稱意見數（條）采納數（條）部分采納數（條）不采納數（條）前言65011范圍11002規(guī)范性引用文件33003術語和定義、符號和計量單位86024總則96215技術設計2015056儀器設備的使用和維護10017野外工作2416448資料處理與解釋11009成果報告編寫與提交3111附錄8323合計8457918占比100%67.86%10.71%21.43%會后編制組進行了總結整理，對文件文本進行了修改和完善，最終形成了標準送審稿。（七）審查與修改完善2024年5月14日，江蘇省市場監(jiān)督管理局組織專家在南京召開了審查會，對《電性源短偏移距瞬變電磁法勘查技術規(guī)程（送審稿）》進行了審查，專家組在聽取標準起草單位的匯報后，對標準進行了逐條審查并提出修改意見，經過充分討論，與會專家一致認為該標準要素完整、結構清晰、表達準確，可操作性強，同意通過審查。至2022年5月底，編制組修改完善后形成報批稿。四、主要內容本標準規(guī)定了電性源短偏移距瞬變電磁法勘查工作的技術設計、儀器設備的使用與維護、野外數據采集、資料驗收、資料處理與解釋、報告編制與提交等內容。共有九個章節(jié)及三個相關附錄。第一章“范圍”：本標準規(guī)定了電性源短偏移距瞬變電磁法勘查工作的相關具體內容，并提出了適用本標準的工作領域。第二章“規(guī)范性引用文件”：規(guī)范性引用了國家標準二個GB/T14499和GB/T18314，行業(yè)標準四個DZ/T0187、DZ/T0280、SY/T6589和DZ/T0153。第三章“術語和定義”：本標準對瞬變電磁法、電性源、磁性源、偏移距等七個術語進行了定義。第四章“總則”：規(guī)定了電性源短偏移距瞬變電磁法原理、觀測裝置等，結合江蘇地區(qū)實際情況從不同維度規(guī)定了適宜開展電性源短偏移距瞬變電磁法勘查的條件和應用范圍。第五章“技術設計”：對開展電性源短偏移距瞬變電磁法工作之前需要進行資料搜集與踏勘、方法可行性和有效性分析、方法試驗、工作裝置與工作參數選擇、測網設計及工作精度等方面的詳細要求進行了明確。規(guī)定了設計編寫的主要內容。第六章“野外工作”：對設備基本要求、儀器設備準備、發(fā)射電極和導線布設、接收裝置布設和生產試驗工作等進行了明確了野外，規(guī)定了質量保障措施和工質量檢查與評價方法。第七章“安全保障措施”：從先人后設備，風險高低的原則，列出了安全保障具體措施。第八章“資料處理與解釋：明確了應整理的原始資料類目及檢查要求，同時規(guī)定了數據處理的方法與要求，并規(guī)定了資料解釋的要求和圖件繪制的種類與要求。第九章“成果報告編寫與提交”：規(guī)定成果報告的主要內容，提交成果的流程和要求等。附錄A分別給出了水平電場分量Ex和垂直感應電動勢Vx的全區(qū)電阻率求解公式；附錄B、C分別給出發(fā)射端、接收端的班報參照格式。五、技術指標確定的依據（一）編制原則1．規(guī)范性：本標準是按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》進行編寫。2.先進性：本標準制定過程中，收集和分析了最新短偏移距瞬變電磁法勘探技術資料，并開展調查研究、綜合分析和實踐驗證，充分采納行業(yè)內專家意見，盡量體現標準的先進性。3．科學性：本標準采用的技術措施來源于野外工作生產實踐，編制的技術措施的相關要求嚴格按照國家及行業(yè)相關標準。4．實用性：本標準以規(guī)范我省電性源短偏移距瞬變電磁法工作為目標，借鑒和參考已取得科研成果及工作實踐，充分聽取相關領域專家及野外專業(yè)技術人員的意見，以保證本標準具有較好的可操作性。（二）主要技術指標的確定依據1.關于觀測裝置型式的選擇依據根據理論數值計算，對于不同電性特征的目標體，可以選擇觀測不同的電磁場分量，同時針對不同的電磁場分量還應選擇合適的觀測區(qū)域以達到最好的探測效果。其中赤道向裝置為SOTEM法最常用裝置類型，可在發(fā)射源兩側觀測電場和磁場分量。而軸向裝置為SOTEM特殊工作形式，主要利用軸向水平電場Ex分量對高阻體的高靈敏度，實現對高阻目標體的探測。2.關于發(fā)射極距AB、波形及電流的選擇依據（1）發(fā)射極距AB發(fā)射源AB的長度受幾個方面因素的制約，一是與觀測區(qū)域面積及測線長度有關，二是與發(fā)送電磁矩大小有關，三是與偏移距有關，四是與淺層電性不均勻體的尺寸有關，五是與適宜布設發(fā)射源的地形地貌有關。根據上述原則和野外試驗結果，給出了SOTEM發(fā)射源長度設計的規(guī)則。（2）發(fā)射波形時域電磁法中的激勵波形有三角連續(xù)波、梯形連續(xù)波，還有單脈沖的矩形、半正弦、三角形波等。連續(xù)波形在觀測期間始終有一次場存在，采用單脈沖波形，脈沖關斷后觀測純二次場，由此可將自有場和輻射場分離開來，獲得短偏移距的深部探測能力。在實際應用中，為了抑制觀測系統中的直流偏移和噪聲干擾，往往采用周期性重復的雙極性脈沖系列波形?，F有地面瞬變電磁儀器，大都具有雙極性階躍波形供選擇，采用該類波形作為激勵源，并在正負供電關斷的間隔觀測純二次場，可以實現近源大深度勘探。（3）發(fā)射電流、基頻發(fā)射電流的大小影響到發(fā)射磁矩的大小，因此在條件允許的情況下應盡量增大發(fā)射電流的大小，以提高信號強度，保證信噪比，實際野外施工中一般不能小于10A。在選擇發(fā)射電流基頻時，應先了解測區(qū)內地層大致電阻率和目標體深度，然后根據理論經驗公式(Spies，1989)反求出觀測時長，最后根據時長選擇合適的基頻。3.關于接收參數的選擇依據（1）疊加次數觀測時長是指每個點觀測的總時間，為了壓制野外隨機干擾，時間域電磁法測量時需要進行多次重復測量，然后按照不同方式求得平均響應進行輸出。因此在進行正式測量之前，首先要在測區(qū)內進行噪聲電平的測量，研究測區(qū)內噪聲水平，然后通過測試不同疊加次數的信號，選取最佳值，一般情況下不少于256次。（2）觀測分量已有研究表明，置于地表的電偶極源在直角坐標系下可以產生全部六個電磁場分量，它們分別是Ex、Ey、Ez和Hx、Hy、Hz，雖然這六個場量都包含了地下介質的電性結構信息，對地層都具有探測能力，但在實際的地面工作中，其中Ez分量不易觀測，Ey和Hx的響應只與電源項有關，致使場分布呈明顯的四象限分布，在與發(fā)射源平行的方向上極不均勻。Hy則由于返回電流的作用，在全期內出現方向相反的兩種場，使測量響應存在變號現象。而Ex和Hz這兩個分量在平面內分布較為均勻、簡單，特別是在沿發(fā)射源導線和其中垂線的方向上，這對保證同一測線上各測點所測響應幅值趨于均勻非常重要，利于實際勘探的應用。六、重大分岐意見的處理過程和依據無七、與相關法律法規(guī)和標準的關系本文件的制定符合現行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關強制性標準的要求，所引用的規(guī)范性文件都是現行有效的標準。由于短偏移距瞬變電磁法為國內首創(chuàng)的一種新型工作裝置，國際上并未有針對該方法的標準，故本規(guī)范未采用國際標準和國外