METODER
| GERDA - GEofysisk Relationel DAtabase |
 |
METODER |
|
|
|
Datamodellen for GERDA rummer i øjeblikket måledata for følgende geofysiske metoder og konfigurationer:
Senere er det planen GERDA senere skal udvides til at omfatte:
Kriterierne for at inkludere data for en bestemt målingstype i GERDA er en rimelig udbredelse, mulighed for at benytte et standardiseret udvekslingsformat og håndterlige datamængder. Det er kriteriet om håndterlige datamængder, der ligger bag, at seismiske data i første omgang ikke er med.
Som udgangspunkt er det for måledata's vedkommende de fulde måleserier, der lagres i databasen. Der er mulighed for at nøjes med at lagre referenceoplysninger, som kan benyttes i søgeprocedurerne. Dette kan især være aktuelt for data, der ikke findes på digital form.
I det følgende er de forskellige metoder og konfigurationer beskrevet.
| Traditionel
geoelektrisk profileringsmetode, hvormed man måler, hvorledes jordens resistivitet
varierer lateralt. Profileringen udføres af 3 personer, der betjener et instrument og
fire metalspyd opstillet i Wenner konfigurationen (se figuren til højre). Efter hver
måling flyttes hele opstillingen i udlægets retning uden at ændre
elektrodekonfigurationen, derved inddrages et jordvolumen af samme størrelse ved hvert
målepunkt og ændringer i den tilsyneladende resistivitet afspejler laterale
modstandsvariationer. Det kan være nyttigt at foretage profileringen med flere
elektrodeafstande, hvorved der opnås et kendskab til resistivitetsfordelingen i flere
dybder. De målte tilsyneladende resistivitetsværdier anvendes oftest direkte i en geologisk tolkning. Metoden har været anvendt i råstofkortlægningen til afgrænsning af højmodstandslag (grusforekomster) og lavmodstandslag (lerforekomster). Inden for ingeniørgeologi har geoelektrisk profilering været brugt til lokalisering af blødbundsområder og overfladenære lag af plastisk ler. I hydrogeologisk sammenhæng er metoden brugt til at lokalisere områder med små laterale modstandsvariationer for at finde optimale forhold for geoelektriske sonderinger (Schlumberger sonderinger). |
 Måleprocedure for Wenner profilering. I dette eksempel rykkes opstillingen en a-afstand efter hver måling. I Wenner konfigurationen opstilles alle elektroder på linie med ens indbyrdes afstand, a, og der sendes strøm gennem de to ydre elektroder medens det elektriske potentiale måles over de to inderste elektroder. |
 Eksempel på Wenner profileringsdata målt med henholdsvis elektrodeafstand a = 10 m og a = 20 m. Intervallerne 300 - 500 m og 1000 - 1400 m kan tolkes som områder med overfladenære sand/grus lag, hvoraf det i det første interval er tættest på overfladen, da data målt med den korteste elektrodeafstand har de højeste resistivitetsværdier. |
| Traditionel geoelektrisk
sonderingsmetode, hvormed man måler, hvorledes jordens resistivitet varierer med dybden.
Måleproceduren for en Schlumberger sondering består i, at man med fastholdt
opstillingscentrum og fastholdt afstand mellem potentialelektroderne flytter
strømelektroderne ud i stadig større afstand, L/2, fra centrum. For hver L/2 afstand
måles en tilsyneladende resistivitetsværdi. For at opnå et bedre signal-støj forhold
for store L/2-afstande benyttes et sæt potentialelektroder med en større dipollængde
for disse afstande. I den fysiske tolkning af de tilsyneladende resistivitetsværdier, som foretages ved hjælp af EDB-programmer, anvendes en 1D jordmodel. Derefter kan der opstilles en geologisk model over lagfølgen på lokaliteten. Schlumberger sonderinger anvendes i mange sammenhænge, bl.a. i forbindelse med grundvandskortlægning. Når data tolkes med 1D modeller, bør der laves geoelektrisk profilering for at sikre at sonderingerne udføres i områder med få laterale resistivitetsvariationer. |
 Måleprocedure for en Schlumberger sondering, hvor der benyttes to potentialelektrode afstande.
|
|
| Pulled
Array Continuous Electrical Sounding metoden
kombinerer geoelektrisk profilering og sondering, således at man måler, hvorledes
jordens resistivitet varierer både lateralt og med dybden i 0 meter til ca. 20
meter. Måleproceduren for PACES metoden består i, at en række elektroder slæbes hen
over jorden af et lille trækkøretøj. Der sendes uafbrudt en strøm gennem et
elektrodepar, medens potentialet måles over en række elektrodepar samtidigt. Derved
bliver der efter filtrering 1,5 meter mellem datapunkterne. Der anvendes typisk et
"slæb", hvor afstanden mellem strømelektroderne er 30 meter og 8
potentialelektrodepar er fordelt således, at konfigurationernes fokusdybde
ligger mellem 1,5 meter og 15 meter (se figuren til højre). Indtil 1998 blev der benyttet
et "slæb" med 3 elektrodekonfigurationer. Inden en fysisk tolkning, som foretages med EDB-programmer, gennemgår data en yderligere processering. Denne vil typisk medføre at data midles og samles i sonderinger med en indbyrdes afstand på 10 meter (Data gemmes på denne form i GERDA). Typisk tolkes hver enkelt sondering med en 1D jordmodel, hvis modelparametre er koblet til nabo-modellernes modelparametre. Det er også muligt at tolke data med en 2D jordmodel. Tidligere blev data indsamlet i tre elektrodekonfigurationer oftest anvendt direkte i en geologisk tolkning. Paces metoden har afløst Wenner profileringen og har derfor "arvet" dennes anvendelsesområder inden for råstofkortlægning til afgrænsning af sand/grus lag eller lerlag og inden for ingeniørgeologi til kortlægning af blødbundsområder, overfladenært plastisk ler og lignede i forbindelse med linieføring af veje, jernbaner eller større røranlæg. Desuden anvendes metoden til depotundersøgelser og i stor udstækning til kortlægning af grundvandsmagasiners sårbarhed. |
Øverst vises en principskitse af PACES metoden, hvor et lille
trækkøjetøj slæber elektroderne langs jordoverfladen. |
Eksempel på PACES data og en tolkning af disse data. Tolkningen er foretaget ved hjælp af tolkningsprogrammet SIP, der resulterer i sammenbundne 1D modeller. |
| Multi
Elektrode Profilerings metoden
kombinerer geoelektrisk profilering og sondering, således at man måler, hvorledes
jordens resistivitet varierer både lateralt og med dybden. Måleproceduren for MEP
metoden består i, at en lang række elektroder opstilles på linie med ens indbyrdes
afstand. Alle elektroder forbindes via et kabel til måleinstrumentet, som kontrolleres af
en computer. Et computerprogram styrer hvilke to elektroder, der sendes strøm gennem og
hvilke to potentialet måles over (se øverste figur til højre). Med nyere
instrumentversioner er det muligt at måle potentialet over flere elektrodepar samtidigt.
Data indsamles typisk i Wenner konfigurationer og med 5
meter mellem elektroderne, hvilket resulterer i at der optages data med en
indtrængningsdybde på op til ca. 60 meter. Figuren i midten til højre viser data
optaget med 2 meter mellem elektroderne. De målte tilsyneladende resistivitetsværdier vises som en data pseudosektion. Den fysiske tolkning foretages med en 2D jordmodel (se figuren nederst til højre). Hvor de laterale variationer er små kan data splittes op i sonderinger, som tolkes med 1D jordmodeller evt. med modelparametre koblet til nabo-modellernes modelparametre. MEP metoden anvendes inden for grundvandsundersøgelser til afgrænsning af grundvandsmagasiner og vurdering af deres sårbarhed, inden for forureningsundersøgelser til kortlægning af forureningsfaner og deres strømningsveje, og inden for råstofprospektering og meget andet. |
 Måleprocedure for MEP metoden. Elektrodekonfigurationen for et målepunkt er fremhævet. Målepunkterne er vist her efter pseudosektionsprincippet.
|
 Eksempel på data vist som en pseudosection og en 2D resistivitetsmodel af disse data foretaget med tolkningsprogrammet RES2DINV. |
| Transient Elektromagnetisk
sondering er en elektromagnetisk tidsdomæne metode, hvormed man måler, hvorledes
resistiviteten varierer med dybden ned til 100 - 150 meter, dog afhængigt af
resistivitets- og støjforhold. Måleproceduren for TEM sonderinger består i, at en
strømsløjfe (ledning) lægges ud på jordoverfladen (ofte i en kvadrat med en
sidelængde på 40 meter), som forbindes med en sender og en modtagerspole placeret i
midten af eller uden for strømsløjfen forbindes til en modtager. En måling foretages
ved, at en jævnstrøm, som sendes gennem strømsløjfen, afbrydes meget brat. Dette giver
anledning til, at der induceres et elektrisk felt i omgivelserne, som driver en elektrisk
strøm i jorden, der vil give anledning til et magnetfelt. Strømmen vil udbrede sig ned
ad i jorden og ud fra strømsløjfen, medens den henfalder, hvilket medfører at
magnetfeltet også vil henfalde. Dette henfald måles med modtagerspolen. Et målepunkt
afspejler til tidlige tider resistivitetsforhold tæt ved overfladen, medens det til sene
tider afspejler resistivitetsforhold dybere i jorden. Der foretages altid en fysisk tolkning af TEM sonderinger inden de anvendes i en geologisk tolkning. Hver enkelt sondering tolkes ved brug af 1D jordmodeller. Dette er også tilfældet selvom sonderingerne ligger tæt langs et profil, idet 2D tolkningsrutiner endnu er under udvikling og vil regnemæssigt være for tidskrævende. TEM sonderinger anvendes i stor udstrækning til kortlægning i forbindelse med grundvandsundersøgelser. I en regional kortlægning, hvor bl.a. potentielt nye grundvandsmagasiner afgrænses, placeres sonderinger langs profiler eller spredt ud over en flade med ca. 250 meter mellem sonderingerne. I detailundersøgelser, evt. i forbindelse med etablering af nye kildepladser, reduceres afstanden til 40-100 m mellem sonderingerne. TEM metoden er speciel velegnet til at finde dybden til et godt ledende lag, så som tertiært ler eller det salte grundvandsspejl. |
 Figuren viser de oftest anvendte opstillinger ved TEM sondering, central-loop konfiguration (til venstre) og offset-loop konfiguration (til højre). Strømsløjfen er forbundet til senderen (S), modtagerspolen er forbundet til modtageren (M), og modtager og sender er forbundet med et synkroniseringskabel.
|
  Figuren til venstre viser data fra en TEM sondering, angivet som det henfaldende magnetfelt som funktion af gatecentertid. Figuren til højre viser en 1D model af data til venstre. Modellen er optegnet som en lagsøjle. |
Udover de målte data kan GERDA håndtere geofysiske modeller, altså tolkninger af de målte geoelektriske data. Der skelnes mellem 1- og 2-dimensionale vertikale modeller. 3D-modeller er endnu ikke med.
Der kan registreres generelle oplysninger om en model (navn, hvem har tolket og hvornår, tolkningssoftware, hvilke måledata-sæt har været basis for tolkningen, modellens forwardresponse m.v.).
For 1-dimensionale modeller registreres derudover antal lag, koordinater og kote, samt for hvert lag i modellen resistivitet, lagtykkelse og dybde til bunden af laget samt standardafvigelser på disse. Et 'model-sæt' kan bestå af en enkelt 1D model eller en række af 1D modeller, f.eks. hvor data er indsamlet langs et profil. Der er vist eksempler på 1D modeller under metodebeskrivelserne for PACES og TEM.
For 2-dimensionale modeller registreres i separate tabeller dels profilets forløb på jordoverfladen (kobling mellem lokale koordinater og UTM koordinater) og dels for hver celle resistivitet, kote og afstand til cellemidtpunkt og cellens dimensioner. Der er vist et eksempel på en 2D model under metodebeskrivelsen af MEP.
   |
 |
 |
