GEOFYSISKA TJÄNSTER
OCH MÄTMETODER
ELEKTROMAGNETISKA
METODER
De geofysiska metoderna som
utnyttjar det underliggande jord- och
bergmaterialens elektriska egenskaper kallas
elektromagnetiska metoder. De kräver ingen
markkontakt, d.v.s. kan framföras ovanför
marken och ger därför snabbt översiktliga
resultat.
Stångslingram är en snabb metod för enklare kartering och lokalisering av
förorenad mark.
GEOFYSISKA TJÄNSTER SOM
GOLDER TILLHANDAHÅLLER:
■■ Stångslingram
■■ VLF
■■ Markradar
■■ Geoelektriska metoder (CVES)
■■ Seismiska metoder
STÅNGSLINGRAM
En stångslingram utnyttjar
markmineralens elektriska egenskaper.
Slingramen är ett lågfrekvent
elektromagnetiskt mätinstrument som
producerar elektromagnetiska vågor
för att inducera sekundära strömmar
i marken. De sekundära strömmarna
inducerar i sin tur ett magnetfält
vars styrka registreras i slingramen.
Stångslingramen består i regel av 2-3
antenner som är fästa på en lång stav
som hålls horisontellt över markytan.
Sökdjupet består av avståndet mellan
antennerna (D) och är ungefär lika med
1,5*D. Två antenner ger ett sökdjup och
tre antenner ger tre.
Stångslingramens stora styrka är dess
förmåga att snabbt samla in data över
stora områden. Den kan användas för
att avgränsa jonhaltiga föroreningar,
lerområden, grundvattenströmning
samt lokalisera metallföremål.
Nedan illustreras den magnetiska
avvikelsen på ett ungefärligt djup av
2,5 m i en nedlagd torvtäkt. Syftet
med undersökningen var att lokalisera
nedgrävda järntunnor innehållande
farligt avfall. Platsen för tunnorna
identifierades och verifierades med
provgropsgrävning.
Ovan illustreras medelvärdet av
konduktiviten ner till ett djup av ca.
5,5 m under markytan. Syftet med
undersökningen var att hitta sekundär
kopparmalm i en dammvall runt
ett nedlagt dagbrott i Norrland. De
högkonduktiva områdena till vänster
i bilden antogs vara malmen vilket
verifierades med provgropsgrävning.
GOLDER GEOPHYSICS
TEAM UNDERSTAND
THE ECONOMIC
REALITIES OUR CLIENTS
ARE FACING AND THE
DIFFERENCE BETWEEN
‘NICE TO HAVE’ AND
‘NEED TO HAVE’.
VLF
VLF-mottagare (Very Low
Frequency) är huvudsakligen
ett prospekteringsinstrument
för kartering av vattenförande
bergsprickor och används ofta
vid grundvattenprospektering.
Instrumentet arbetar med
lågfrekventa, elektromagnetiska
radiovågor i intervallet 3-30 kHz
avsedda för radiokommunikation
med ubåtar. Sändare finns i bl.a.
Norge, Finland, Ryssland, USA och
Storbritannien. Den låga frekvensen
innebär att de elektromagnetiska
radiovågorna kan tränga ner ansenligt
mycket djupare i mark och vatten
än radiovågor för kommersiella
radiostationer som är högre än 150
MHz. När radiovågen träffar en mer
eller mindre vertikal ledare induceras
sekundära elektriska strömmar
vilka i sin tur skapar ett magnetfält.
En vertikal, vattenfylld sprickzon
fungerar som en god elektrisk ledare i
förhållande till omgivande berg vilket
gör att dessa kan identifieras med VLFinstrumentet. I bilden ovan redovisas
resultatet av en VLF-undersökning
kring ett sandmagasin. Syftet var att
finna potentiellt vattenförande zoner.
Ett par parallella sprickzoner synliggörs
tydligt i resultatet.
Området runt ett sandmagasin undersöks med VLF för att lokalisera vattenförande sprickzoner
i berggrunden.
Markradarn är en effektiv metod för att bestämma vad som finns under markytan utan
behöva att gräva upp det.
MARKRADAR
En markradar består av en sändare
som sänder ut elektromagnetiska
vågor(impulser) med en bestämd
frekvens, riktad ner i marken och
en mottagare som registrerar
reflektioner. Reflektioner uppstår varje
gång en impuls möter ett material
vars elektriska egenskaper avviker
från det överliggande materialet.
Avvikande egenskaper kan bestå av
t.ex. tätare jordlager än överlagrande
jordart alternativt högre vattenhalt.
Ju större skillnaden är i elektrisk
ledningsförmåga, desto mer av energin
i den elektromagnetiska impulsen
reflekteras. Vid ett visst djup återstår
så lite av den nersända energin att
den reflekterade signalen inte längre
kan detekteras av mottagaren. En
hög frekvens ger en hög upplösning
men sämre nedträngningsdjup och
vice versa. En markradar används
med fördel för att kartlägga jorddjup
i friktionsjord eller för att lokalisera
underjordsinstallationer och objekt.
Nedan syns ett radargram med
reflektioner från radarsignaler som
illustreras i x- och y-led där x är avstånd
från startpunkt (m) och y är djup (m
under markytan). Mätningen utfördes
över en nedlagd torvtäkt för att hitta
nedgrävda tunnor samt bestämma
djupet av täkten. De kraftiga
reflektionerna som löper horisontellt
längs hela bilden i den nedre
tredjedelen utgörs av torvtäktens
botten. Till höger syns en serie kraftiga
reflektioner som har tolkats som
eventuellt nedgrävda tunnor.
GEOELEKTRISKA METODER
Den geoelektriska metod som oftast
används p.g.a. sin upplösning och
effektivitet är CVES som står för
Continous Vertical Electrical Scanning.
Kortfattat består utrustningen av
kablar med uttag för elektroder
och en kontrollenhet. Kablarna
placeras ovan marken längs vald
sektion och elektroder hamras ner i
marken vid uttagen, sedan kopplas
kontrollenheten in. Ström induceras
i marken enligt förprogrammerade
algoritmer mellan ett flertal
elektrodkombinationer beroende
av vad som eftersöks. Potentialfallet
mäts mellan elektroderna och räknas
om till en resistivitet i Ωm som lagras
i en matris med enheterna sträcka,
djup och Ωm, på så vis byggs en
pseudoprofil upp. När en mätning
är klar kan den bakre kabeln flyttas
fram och mätningen återupptas ifall
mätlinjen behöver förlängas. Matrisen
modelleras med finita element
metoder i programmet Res2DInv för
att beräkna den så kallade uppenbara
resistiviteten i varje matriselement
och minsta kvadrat metoden
används för att modellera de linjära
strukturerna i marken, det vill säga
beräkna den verkliga resistiviteten
och simulera geologiska strukturer.
Resultatet illustreras med färger och
återkopplas till litteraturvärden för
resistivitet av geologiska material samt
geologiska kunskaper om området (ex.
jordartskartor, jordlagerföljd m.m.).
Tvärprofil av beräknad resistivitet uppmätt nedströms ett vattenfyllt dagbrott för
att identifiera eventuella läckage. Uppmätt profil visar två lågresistiva områden till
vänster i tvärsektionen som bedömdes vara ytliga läckage i berggrunden.
SEISMISKA METODER
Ljudvågor färdas olika snabbt i olika
medium. Kortfattat kan det uttryckas
att en ljudvåg färdas fortare i hårda
medium än i mjuka, exempelvis
fortare i berg än i jord. Seismiska
metoder utnyttjar detta och genom
att mäta tiden det tar för ljud att
transporteras bestämda sträckor kan
ljudvågens medelhastighet bestämmas.
Seismiska metoder används i störst
utsträckning för att studera jorddjup
och bergkvalitet.
Geofoner placeras ut i rät linje med
bestämda avstånd sinsemellan och
en kraftig ljudpuls appliceras till
marken. Då energipulsen avgetts
fortplantar den sig i två typer av
vågor, P-vågen (komprimerande) och
S-vågen (skjuvande). Då både P- och
S-vågshastigheter är kända kan ett
flertal bergmekaniska parametrar
beräknas. Då ljudvågen möter
ett material med nya mekaniska
egenskaper reflekteras och refrakteras
den. Vid en viss infallsvinkel följer
vågen kontaktzonen mellan
materialen (kritisk refraktion). Detta
är den snabbaste vägen för ljudet
och refraktionsvågen är därmed det
första som registreras av geofonen.
Medelhastigheten mellan geofonerna
beräknas och jämförs med erfarenhetsoch litteraturvärden för att skapa
en bild av jordlager och berggrund.
Resultatet återspeglar den ytliga
och generellt sett mer uppspruckna
region av berggrunden då det
”friska” berget är mer homogent och
därför inte refrakterar ljudvågen i
samma utsträckning. Ifrån uppmätta
hastigheter kan sedan ett flertal
parametrar(moduler) som beskriver
bergmassans mekaniska egenskaper
beräknas.
Tvärsektion uppmätt med refraktionsseismik och jord/berg sonderingar (jb).
Rutade sektioner är tolkade sprickzoner.
Beräknade bergmoduler i enheten gigapascal (GPa). Poissons tal är enhetslös.
GOLDER ASSOCIATES ÄR EN GLOBAL MEDARBETARÄGD
ORGANISATION MED ÖVER 50 ÅRS ERFARENHET INOM MILJÖ,
JORD, BERG, VATTEN OCH INFORMATIONSHANTERING.
FRÅGA GOLDER
David Barkels
Miljökonsult
08-506 306 98
[email protected]
För mer information om geofysiska tjänster och mätmetoder, kontakta ditt lokala Golderkontor.
Våra övriga tjänster kan du läsa mer om på våra hemsidor.
INGENJÖRSKONST FÖR EN HÅLLBAR SAMHÄLLSUTVECKLING
www.golder.se
www.golder.no
www.golder.fi
www.golderassociates.dk
Drammen
Göteborg
Helsinki
Köpenhamn
+47 3285 0771
+46 31 700 82 30
+358 9 5617 210
+45 70 27 47 57
Luleå
Stockholm
Tampere
Turku
+46 920 730 30
+46 8 506 306 00
+358 3 2346 200
+358 2 2840 300
