BRUK OG NYTTE AV GEOFYSISKE METODER VED PLANLEGGING AV INFRASTRUKTUR
NGU-dagen, 6. februar 2020
Jan Steinar Rønning
Vikas C. Baranwal, Marco Brönner, Einar Dalsegg, Harald Elvebakk, Håvard Gautneb, Jomar Gellein, K.K. Herfinndal (Svv), Bjørn E. Larsen, Øystein Nordgulen, Frode Ofstad, Odleiv Olesen, Arne Solli, Aline Saintot & Inger-Lise Solberg
➢ Geofysikk, hva er det?
➢ Geofysiske metoder og deres anvendelser
➢ Eksempler på anvendelser i kystsonen
• Berggrunns- og strukturgeologi. ROGFAST-prosjektet
• Løsmassegeologi. Karakterisering av leire, måling av dyp til fjell
• Mineralgeologi. Grafitt-undersøkelser i Vesterålen
• Miljøgeologi. Radioaktivitet ved tunnel til Bjarkøya
Innhold
En benytter fysiske målinger i felt til å kartlegge geologi.
• Fra fly og helikopter
• På bakken
• På eller i sjøen
• I borehull.
Geofysikk = Geologi x Materialegenskap (Petrofysikk)
Geofysisk anomali = Volum og form x Kontrast i egenskap
Geofysikk, hva er det?
Geofysisk metode
Målt
parameter
Material- egenskap
Vanlige
bruksområder
Magnetisk Magnetfelt Magnetisk susceptibilitet Berggrunns-, struktur-, mineral-, marin- (olje/gass) og ingeniørgeologi
Gravimetrisk Tyngdefelt Tetthet Berggrunns-, struktur-, løsmasse-, mineral-, marin- og ingeniørgeologi Radiometrisk Radioaktiv stråling Gamma-stråleenergi Berggrunns-, struktur- og miljøgeologi Elektrisk Elektrisk potensial Elektrisk ledningsevne
(Resistivitet)
Berggrunns-, struktur-, løsmasse-, mineral-, hydro- og ingeniørgeologi Elektro-
magnetisk inkl. Georadar
Indusert spenning i spole (antenne)
Elektrisk ledningsevne og magnetisk suscep.
og dielektrisk ledn.evne
Berggrunns-, struktur-, løsmasse-, mineral-, hydro-, marin- (olje/gass) og ingeniørgeologi
Seismisk Gangtider P- og S-bølgehastighet Berggrunns-, struktur-, mineral-hydro-, marin- (olje/gass) og ingeniørgeologi
Geofysiske metoder og deres anvendelser
Eksempler på anvendelse av geofysikk
Geofysisk metode
Målt
parameter
Material- egenskap
Vanlige
bruksområder
Magnetisk Magnetfelt Magnetisk susceptibilitet Berggrunns-, struktur-, mineral-, marin- (olje/gass) ogingeniørgeologi
Gravimetrisk Tyngdefelt Tetthet Berggrunns-, struktur-, løsmasse-, mineral-, marin- og ingeniørgeologi Radiometrisk Radioaktiv stråling Gamma-stråleenergi Berggrunns-, struktur- ogmiljøgeologi Elektrisk Elektrisk potensial Elektrisk ledningsevne
(Resistivitet)
Berggrunns-, struktur-, løsmasse-, mineral-, hydro- ogingeniørgeologi Elektro-
magnetisk inkl. Georadar
Indusert spenning i spole (antenne)
Elektrisk ledningsevne og magnetisk suscep.
og dielektrisk ledn.evne
Berggrunns-, struktur-, løsmasse-, mineral-,hydro-, marin- (olje/gass) og ingeniørgeologi
Seismisk Gangtider P- og S-bølgehastighet Berggrunns-, struktur-, mineral-hydro-, marin- (olje/gass) og ingeniørgeologi
Ingeniørgeologi inkluderer skredproblematikk.
Eksempel: Berggrunns- og strukturgeologi ROGFAST
Rønning et al. 2006: NGU Report 2006.076
➢ Planlagt som verdens lengste (26,7 km) og dypeste (-390 m) vegtunnel.
➢ To tunnelløp, to felt i hver retning.
➢ Avkjøring til Kvitsøy i planfritt kryss.
➢ Reduserer reisetid Stavanger - Bergen med 40 min.
➢ Kostnad: Kr 16,8 mrd.
Randaberg Vestre
Bokn
Kvitsøy
Berggrunnsgeologisk kart Haugesund og Stavanger, M 1: 250.000
Magnetiske målinger fra fly (SGU).
Formål:
- Berggrunnsgeologi - Strukturgeologi
- Mulig dypforvitring (Olesen 2006) Magnetisk totalfelt
Kvitsøy
Randaberg Rennesøy Vestre
Bokn
Oppfølgende undersøkelser:
- Berggrunnskartlegging på holmer og skjær
- Prøvetaking og måling av magnetiske egenskaper - Magnetiske modelleringer
- Kjerneboring og geofysisk logging av borehull
Magnetisk modellering, ROGFAST
Med kunnskap om magnetiske egenskaper på bergartene kan en sannsynlig geologiske modell tolkes.
Konklusjon:
Magnetiske bergarter tilhørende Karmøy ofiolittkompleks kan finnes ned til ca.
300 m, og disse må være skjøvet hit!
Mulige tektoniske modeller.
Boring bekreftet gabbro og viste at
skyveplanet ligger dypere enn 300 m og da dypere enn tunnelnivået.
Løsmassegeologi. Karakterisering av leire, dyp til fjell
Kvikkleire-skred ved Esp på Byneset Trondheim Kommune,
1. Januar 2012.
Solberg et al.: NGU Rapport 2010.048 Solberg et al.: NGU Rapport 2012.004 Baranwal et al.: NGU Rapport 2015.006 NGU utførte umiddelbart, i samarbeid med NVE, 2D resistivitetsmålinger (ERT) på bakken.
Etter hvert også elektromagnetiske målinger fra helikopter (NGU FoU).
Rett før dette foreslo NGU en modell for karakterisering av leire ut fra
resistivitet.
Tolking av 2D Resistivitetsmålinger rundt
skredgropa på Byneset, sammenholdt med
resultater fra geotekniske boringer.
Svarte punkter viser blottet berg.
Røde linjer er resistivitetsprofiler.
Blå linjer seismiske profiler.
Svart kryss ved rasgropa.
Resistivitet i overflaten på Byneset.
Invertert fra EM helikoptermålinger
Tolking av materialtyper:
Løsmassegeologi. Karakterisering av leire, dyp til fjell
Løsmassegeologi. Karakterisering av leire, dyp til fjell
Salt leire Mulig kvikk-leire Tørr leire / grovere Berg
Tilnærmet sann resistivitet i bakken, invertert fra alle EM data (5 frekvenser) målt fra helikopter (3D modell).
Tolking:
Øverst, mye grønt og gult, MULIG Kvikkleire
Dypere, mere blått materiale, salt leire Dypest, mye rødt som representerer berggrunn men også noe blått (salt leire).
Dessverre: Maks-dyp 30 m
Mineralgeologi. Helikoptermålinger i Vesterålen 2013
Tilsynelatende resistivitet (6,6 kHz) Magnetisk totalfelt
Mineralgeologi. Grafitt-undersøkelser i Vesterålen
Utsnitt av magnetisk totalfelt og tilsynelatende resistivitet ved kjente mineraliseringer nordvest for Sortland.
Lav resistivitet (god ledningsevne) faller sammen med lavt magnetfelt.
➢ Ny tolkingsmetode!
Blå områder:
Lavt magnetfelt og høy elektrisk ledningsevne Røde kvadrater:
Grafittmineraliseringer
Mineralgeologi. Grafitt-undersøkelser i Vesterålen
Resultater:
• 31 mulige mineraliseringer undersøkt
• 11 var kjent fra før
• 3 områder innholder trolig ikke grafitt
• 17 nye forekomster ble funnet og kartlagt
• Totalt 13,4 mill. tonn grafitt i Vesterålen
• In situ verdi kan være ca. 100 mrd. NOK
• Har ikke fått undersøkt den største, Myre
• Minst like mye grafitt på Senja.
Radioaktivitet ved tunnel til Bjarkøya
↓
Ferge til HarstadRadioaktivitet ved tunnel til Bjarkøya
Brønn 4 KH3
• Høye urankonsentrasjoner (maks. 1000 ppm) ble tilfeldig påvist i tre borehull.
• Intet forvarsel annet enn at dette var en granittisk gneiss.
Miljøgeologi. Radioaktivitet i tunnel til Bjarkøya
Utfordring Situasjon i tunnelen Problem?
Uakseptabel strålingsdose
Påvist stedvis Kort oppholdstid
Nei
Høy Rn-konsentrasjon i tunnelluft
Påvist i nisjer hvor ventilasjon var dårlig
Langt over anbefalt grense (100 kBq/m3) Radioaktive
støvpartikler tunnelluft
Ikke undersøkt Uavklart, lite undersøkt Deponeringspliktig
avfall
Tynne soner, lite volum
Nei
(Rønning m.fl. 2018)
Uran fra helikoptermålinger over Bjarkøya, Grytøya og Sandsøya i 2019.
Brønn 4 KH3
