Geofysiske metoder til sårbarhedskortlægning

Geofysiske metoder til

sårbarhedskortlægning

Esben Auken, Anders V. Christiansen, Nikolaj Foged,

Joakim H. Westergaard og Kurt I. Sørensen

GeoFysikSamarbejdetGeologisk Institut, Aarhus Universitetwww.gfs.au.dk

Indhold Metoder - hvad skal geofysikken kunne?

Geoelektriske metoder

Induktive metoder - TEM/HEM

Afrunding

Hvilke metoder har vi? Sårbarhedskortlægning –højopløselig kortlægning af

den overfladenære geologi

Geoelektrik• sender strøm ud i to elektroder og måler

potentialeforskellen over to andre elektroder• høj overfladenær opløselighed pga. den galvaniske

kontakt med jorden

Induktive metoder – TEM/HEM• måler jordens elektromagnetiske respons• ingen direkte kontakt med jorden – moderat

overfladenær opløselighed • kan anvendes i luften

Hvad skal geofysikken kunne? Fladedækkende – tætliggende profiler

Høj lateral opløsning – lille midling• midling indbygget i fysikken• datamidling som følge af den valgte processering

Relevant indtrængningsdybde• der skal være tilstrækkelig opløselighed i dybden• skal passe med fokusintervallet

Stor datanøjagtighed• instrumenterne skal være præcist kalibrerede• instrumenterne skal modelleres i tolkningen

Indhold Metoder - hvad skal geofysikken kunne?

Geoelektriske metoder

Induktive metoder - TEM/HEM

Afrunding

Hvorfor geoelektrik - historisk perspektiv Kan tolke direkte på måledata – giver en vis

dybdeinformation

Forholdsvis simple og stabile instrumenter

Spydgeoelektrik

Trekanals slæb kan dække meget store områder

3-kanals slæb - data

Hvorfor geoelektrik - nu 8-kanals PACES

• moderat indtrængning• meget stor lateral opløsning• kortlægning i det åbne land – store arealer• midles til 1D LCI tolkning• hurtig måleprocess - økonomisk i brug

Hvorfor geoelektrik - nu MEP

• stor indtrængningsdybde • høj lateral opløselighed• 1D LCI og 2D tolkning af data• langsommelig måleprocess

Kortlægning ved Hørning

Slæbelinier

Data – 3 og 8 kanaler

3 kanaler 8 kanaler

10 100

1000

1

10 100

1000

1

10 100

1000

1

10 100

1000

1

Intervalmodstand, 0 – 5 m

10 100

1000

1

Intervalmodstand, 5 – 15 m

10 100

1000

1

Intervalmodstand, 15 – 30 m

Indhold Metoder - hvad skal geofysikken kunne?

Geoelektriske metoder

Induktive metoder - TEM/HEM

Afrunding

Induktive metoder - TEM/HEM -Har de en plads i fremtidens kortlægninger?

Stor følsomhed overfor lavmodstandslag – ler

Få ækvivalente lagfølger

Måler horisontal modstand

Ingen anisotropi

Følsom overfor koblinger

Teknisk avanceret

Lige følsom overfor lav- og højmodstandslag

Mange ækvivalente lagfølger

Måler geometrisk middel af horisontal og vertikal modstand

Anisotropi giver overvurdering af modstande og tykkelser – kan give en fejlvurdering af sårbarheden

Ingen koblinger

Teknisk relativ simpel

Induktive metoder Geoelektrik

Jordbaserede metoder EM31

• dårlig kalibreret• kortlægger for overfladenært• tæt rumlig dækning• kan ikke bruges!

TEM40• har rimeligt styr på kalibrering• dækker sårbarhedsintervallet• midler vertikalt for meget• for langt imellem målepunkter• kan ikke bruges!

Luftbårne metoder Luftbåren TEM

• der findes en række udstyr - ikke udviklingsmæssigt fokuseret på overfladenær kortlægning

• kan ikke bruges!

HEM• der er diskussion om kalibrering –

dvs. datanøjagtighed• lateral midling på 150 – 200 m• kan måske bruges!

Luftbårne metoder SkyTEM – nuværende konfiguration

• ikke tilstrækkelig måletidsdækning – dvs. for få tidlige gates

• lateralt undersamplet• kan ikke bruges!

SkyTEM i near-surface konfiguration• tidlige tider – 10 micros – som ved

Protem47• lateral tæt samplet• både x- og z-komposant måles• kan bruges (håber vi)!

SkyTEM – near-surface konfiguration Måling af både x- og z-komposanter

Hurtig målerepetition

Måling af meget tidlige tider

Analyser for to modeller

Res1=30 ohmm

Res2=100 ohmm

Res3=10 ohmm

T1=10 m

T2=100 m

Model A

Res1=100 ohmm

Res2=30 ohmm

Res3=80 ohmm

T1=10 m

T2=20 m

T3=70 m

Res4=10 ohmm

Model B

Flyvehøjdens betydning – model A og B

• Første måletid 16 micros

Res1 - Model A Res2 - Model BRes1=30 ohmm

Res2=100 ohmm

Res3=10 ohmm

T1=10 m

T2=100 m

Model A

Res1=100 ohmm

Res2=30 ohmm

Res3=80 ohmm

T1=10 m

T2=20 m

T3=70 m

Res4=10 ohmm

Model B

• Første måletid 16 micros

Flyvehøjdens betydning – model A og B

Res1 - Model A Res2 - Model BRes1=30 ohmm

Res2=100 ohmm

Res3=10 ohmm

T1=10 m

T2=100 m

Model A

Res1=100 ohmm

Res2=30 ohmm

Res3=80 ohmm

T1=10 m

T2=20 m

T3=70 m

Res4=10 ohmm

Model B

• Første måletid 11 micros

Flyvehøjdens betydning – model A og B

Res1 - Model A Res2 - Model BRes1=30 ohmm

Res2=100 ohmm

Res3=10 ohmm

T1=10 m

T2=100 m

Model A

Res1=100 ohmm

Res2=30 ohmm

Res3=80 ohmm

T1=10 m

T2=20 m

T3=70 m

Res4=10 ohmm

Model B

• Første måletid 16 micros

• Første måletid 11 micros

• Første måletid 11 micros – med x-component

Parameteranalyse – Model A• Første måletid 16 micros

Res1=30 ohmm

Res2=100 ohmm

Res3=10 ohmm

T1=10 m

T2=100 m

Model A

Parameteranalyse – Model A• Første måletid 16 micros

• Første måletid 11 micros Res1=30 ohmm

Res2=100 ohmm

Res3=10 ohmm

T1=10 m

T2=100 m

Model A

Parameteranalyse – Model A• Første måletid 16 micros

• Første måletid 11 micros

• Første måletid 11 micros – med x-componentRes1=30 ohmm

Res2=100 ohmm

Res3=10 ohmm

T1=10 m

T2=100 m

Model A

Parameteranalyse – Model B• Første måletid 16 micros

Res1=100 ohmm

Res2=30 ohmm

Res3=80 ohmm

T1=10 m

T2=20 m

T3=70 m

Res4=10 ohmm

Model B

Parameteranalyse – Model B• Første måletid 16 micros

• Første måletid 11 microsRes1=100 ohmm

Res2=30 ohmm

Res3=80 ohmm

T1=10 m

T2=20 m

T3=70 m

Res4=10 ohmm

Model B

Parameteranalyse – Model B

Res1=100 ohmm

Res2=30 ohmm

Res3=80 ohmm

T1=10 m

T2=20 m

T3=70 m

Res4=10 ohmm

Model B• Første måletid 16 micros

• Første måletid 11 micros

• Første måletid 11 micros – med x-component

Opsummering Geoelektrik

• er den tradiotionelt anvendte metode• har god overfladenær opløsning• måler anisotropi og kan derfor give en fejlvurdering af

sårbarheden• er ikke følsom overfor koblinger

Induktive metoder• har mere moderat opløsning af overfladen• er ikke følsom overfor anisotropi og er specielt sensitiv

overfor lerlag• er følsom overfor koblinger• instrumenterne og tolkningsmetodikken er måske først på

plads nu

Geofysiske metoder til

sårbarhedskortlægning

Esben Auken, Anders V. Christiansen, Nikolaj Foged,

Joakim H. Westergaard og Kurt I. Sørensen

GeoFysikSamarbejdetGeologisk Institut, Aarhus Universitetwww.gfs.au.dk