JultikaUniversity of Oulu repository

Tämä tutkielma käsittelee sähkömagneettiseksi pulssimenetelmäksi tai TEM-menetelmäksi kutsuttua geofysikaalista tutkimusmenetelmää, jonka avulla maa- ja kallioperän sähkönjohtavuusrakenteesta voidaan saada tietoa. Asioita tarkastellaan malminetsinnän näkökulmasta, mutta painottaen teoriaa käytännön esimerkkien asemesta. Tämän lisäksi tarkastelu koskee lähinnä maanpintamittauksia. Teoreettisen tarkastelun avulla pyritään havainnollistamaan primaarikentän aaltomuodon vaikutusta johteesta saatavaan vasteeseen. Jos maankamaran porrasvaste tunnetaan, sähkömagneettisia ilmiöitä kuvaavien yhtälöiden lineaarisuudesta johtuen mielivaltaisen primaaripulssin aiheuttama vaste voidaan laskea konvoluution avulla, mitä on havainnollistettu yksityiskohtaisesti tarkastelemalla johtavaa palloa eristävässä kokoavaruudessa. Lähetinsilmukassa tapahtuvan porrasmaisen virranmuutoksen seurauksena induktiokelalla mitattava db/dt-vaste on impulssivaste, joka on kääntäen verrannollinen johteen aikavakioon, jolloin suuren aikavakion omaavasta eli hyvästä johteesta saatava vaste on heikko. Tätä ilmiötä voidaan ehkäistä mittaamalla b-vaste fluxgate- tai SQUID-magnetometrillä, jolloin mitattava vaste on porrasvaste. Induktiokelalla porrasvaste voidaan mitata lähetinsilmukassa tapahtuvan lineaarisen virranmuutoksen aikana. Toisaalta, kun johteen aikavakio on pieni, johteesta saadaan voimakkaampi vaste mittaamalla impulssivaste. Riippuen kohinatasoista pienen ja suuren aikavakion välinen raja voi olla esimerkiksi 10 millisekuntia. Primaarikentän jaksollisuudesta johtuen off-time-vaste heikkenee, jos jaksonpituus on liian lyhyt verrattuna johteen aikavakioon. Mittaamalla on-time-vaste erityisen hyvästäkin johteesta saadaan aina indikaatio. Primaarikentän perustaajuuden on oltava riittävän matala, jotta useasta eri laatuisesta johteesta saatavat vasteet on mahdollista erottaa toisistaan. Tämän vuoksi sähkömagneettisen pulssimenetelmän käytössä on viimeisten kahdenkymmenen vuoden aikana siirrytty kohti yhä matalampia perustaajuuksia (< 1 Hz).