电性源短偏移距瞬变电磁法(Short-offset transient electromagnetic method，简称SOTEM)是由中科院地质与地球物理研究所薛国强研究员于2013年提出的一种创新性的瞬变电磁探测方法。它利用长约500～2000 m的接地长导线为发射源，供以强度一般为10～40 A的双极性矩形阶跃电流，并在小于2倍探测深度的偏移距范围内观测瞬变电磁场。与LOTEM采用连续波形激励、在大偏移距处(一般3～8倍探测深度)观测总场响应不同，SOTEM在小偏移距范围内观测纯二次场响应。这种工作方式一方面提高了观测信号的信噪比，另一方面减小了体积效应的影响，从而大大降低了数据处理的难度并提高了处理结果的准确度。实际工作中，一般观测垂直磁场分量随时间的导数(感应电压)和水平电场分量。目前SOTEM的主要数据处理流程包括预处理、全期视电阻率计算和一维反演三个步骤。SOTEM应用于盐腔、煤田、金属矿等领域的实际勘探证明，SOTEM能够很好地实现地下2000 m深度以内的精细探测。该方法将传统的长偏移模式扩展为近源短偏移模式，不仅能够大幅提升二次场信号强度，而且降低了远距离观测造成的信号平均效应，提高了电磁场对地层的纵向分辨能力；同时短偏移观测降低了对发射机功率的要求，收发布设更为方便，可显著提升施工效率，适合山区作业。

图1 SOTEM 装置示意图

图2 SOTEM布局示意图

专用发射机

图3 SOTEM 测量仪器（目前可以使用的仪器包括V8仪器和中科院地质与地球物理研究所研发的专用仪器）

近年来SOTEM方法的研究取得了大量的成果，已在深部煤田水文地质调查、金属矿探测、煤田水文地质、地热资源勘查等领域得到了成功应用，解决了诸多地下２ｋｍ深度内的地质与地球物理勘探问题。

图4 SOTEM在陕西韩城某煤田奥灰富水区的应用

两种装置的反演结果在400~800ｍ高程范围内显示出相同的电阻率变化趋势，清楚地反映了高阻第三系地层和含水层的二叠系砂岩和泥岩地层。但随着深度的增加，反演结果表现出一定的差异。大回线ＴＥＭ对高程400ｍ以深地层探测精度降低，深部电阻率失真，探测结果与钻孔不符；对于SOTEM，在钻孔揭示为高阻奥陶系灰岩的情况下，电阻率随深度的增加而增大。从钻孔验证情况可知，SOTEM的有效探测深度可达到1500ｍ左右，并且对深部地层的电性结构精度相对较高。

图5 SOTEM在河南某盐矿地下溶腔探测中的应用

在视电阻率剖面（图5a）中，地下100ｍ内的高阻层、地下100~700ｍ之间的低阻层、地下700~1100ｍ的更低阻层、和地下1100~1500ｍ的高阻层，分别与第四系的沙砾粘土互层、第三系的砂岩泥岩互层、泥岩层和含盐的膏质泥岩页岩互层对应，短偏移SOTEM观测剖面很好地反映了地层电性变化，图5b是推断地质剖面。进一步地，可以发现在深度1200~1400ｍ范围内，视电阻率的横向及纵向分布不均匀，在整体的高阻背景下呈现几处120Ωｍ的低阻等值线封闭区，根据盐矿赋存深度，推断为溶腔的反应。由此圈定了80-120号点、280-400号点、600-640号点的三处溶腔。随后在360号点布设的钻孔，在地下1210ｍ处见盐溶腔，证实了SOTEM的探测效果。

图6 大同市某煤矿采空区 SOTEM 勘探 L1 线反演电阻率断面

图6截取了L1测线120～920m、深度100～400m之间的电阻率—深度剖面。在深270m附近存在2个明显的相对低阻异常，由500m点处的钻孔资料知，深度265m处为采空区顶部，煤层厚度为2.5m，图中异常区域厚度大于实际范围，可能因为采空区内卤水对附近围岩的渗透造成低阻区域的扩大。图中给出煤层的位置，此结果充分验证了SOTEM方法对低阻薄层勘探的有效性与实用性。若需要在该剖面增加钻孔时，建议将图中所示的“预钻孔”(238m)处作为最佳位置，预计钻孔深度在255m处会出现采空区。