3.2 TEM

3.2.1 Generel beskrivelse

TEM-metoden er den mest udbredte metode til kortlægning af grundvandsressourcerne i Danmark. Indtil sidst i 90’erne blev metoden primært benyttet af vandværker og vandforsyninger i deres søgen efter nye egnede kildepladser, men amterne benyttede den også i stigende grad i deres mere generelle vandressourcekortlægninger. Inden for de senere år er anvendelsen af TEM-metoden, bl.a. som et resultat af den nationale grundvandskortlægning, blevet kraftigt intensiveret og foregår nu i store dele af landet. Metoden er desuden gået fra kun at kunne udføres på landjorden som enkeltsonderinger (16 sonderinger/km2), til at blive udført fra luften i mere eller mindre kontinuerte opmålinger (linieafstand 125-250 m) /1/. Dette har også medført en intensiveret anvendelse af metoden.

TEM-metodens styrke er, at den er relativt prisbillig at udføre, og at den kan kortlægge den del af lagserien, som typisk er interessant i grundvandssammenhæng. TEM-målinger kan med stor nøjagtighed bestemme dybden til overfladen af et godt elektrisk ledende lag, ligesom lagfølgen imellem denne og jordoverfladen til en vis grad også kan opløses. Ulempen er, at metoden er følsom overfor støjkilder (f.eks. strømførende ledninger), at højmodstandslag og jordlag tæt under terræn er vanskelige at opløse, og at evnen til at opløse lagserien aftager med dybden.

GeoFysikSamarbejdet har udarbejdet vejledninger til, hvordan TEM-kortlægninger bør gennemføres /2/, /3/. Der er desuden lavet en vejledning for geologisk tolkning af TEM-data /4/.

3.2.2 Data

Dataprocesseringen har, specielt for erkendelsen af støjpåvirkede data (kobling til hegn og elektriske installationer), stor betydning for den endelige geofysiske model. Nogle typer af koblinger skjuler sig, fordi de har bløde kurveforløb og kan forveksles med responser fra geologiske formationer. Ofte betyder koblinger, at der fremkommer et kunstigt lag med en lav modstand højt i modellen.

Korrekt tilskrivelse af usikkerhed er meget vigtig i den geofysiske tolkningsproces. Tilskrives for stor usikkerhed, får man ikke alle informationer ud af sine data. Omvendt, hvis man tilskriver for lidt usikkerhed, risikerer man at misfortolke sine data. Støjen indgår også i beregningen af model-parameterusikkerheden.

En efterfølgende datamodellering (den geofysiske tolkning) foregår ved inversion og resulterer i en lagmodel bestående af modstande og dybder. Inversionsrutinerne er mange og beskrevet i flere rapporter /5/, /6/ - bl.a. Lateral Constrained Inversion (LCI). Det grundlæggende ved datamodelleringen er, at de resulterende modeller kan være meget forskellige; alt afhængig af hvilken type af inversion der er benyttet, og hvordan inversionen er gennemført. Derfor er det vigtigt at vide, hvordan den geofysiske tolkning er udført, før der foretages en geologisk tolkning af data. En meget væsentlig ting i denne forbindelse er omfanget af subjektivitet tilført under tolkningen /4/. På baggrund af a priori-viden kan der f.eks. være brugt bindinger i tolkningen, og a priori-viden kan være anvendt ved udvælgelse af modellen. Bindinger i tolkningen kan også introduceres ved hjælp af Mutual Constrained Inversion (MCI). Ofte findes der flere ækvivalente modeller, som er meget forskellige, men som tilpasser data lige godt. I sådanne tilfælde spiller udvælgelsen af modellen en særlig rolle.

En væsentlig ting at være opmærksom på ved vurdering af modellerne er, hvor godt data tilpasser den udvalgte model. Et stort dataresidual indikerer en usikker model, hvorimod et lille residual indikerer en mere sikker model.

Ved den geofysiske tolkning kan der som nævnt, f.eks. ved anvendelse af MCI, være inddraget andre typer af data – f.eks. boredata. Hermed er der taget forskud på den geologiske tolkning allerede under den geofysiske tolkning, og det medfører, at det efterfølgende er vanskeligt at udbygge den geologiske tolkning eller at integrere den i en geologisk model. Som minimum kræves der i sådanne tilfælde en meget nøjagtig beskrivelse af, hvad der er foretaget og hvilke usikkerheder, der er forbundet med dette.

Det skal i første omgang tilstræbes at gennemføre den geofysiske tolkning så objektivt som muligt. I det efterfølgende arbejde med den geologiske tolkning kan det derimod være særdeles relevant i en iterativ proces gradvist at tilføre inversionen og evt. dataprocesseringen a priori-viden for at optimere resultatet.

Foruden de mere traditionelle fålagsmodeller bør der udføres mangelagsmodeller som standard. Mangelagsmodeller giver supplerende geologiske informationer som fålagsmodellerne ikke giver. Disse forhold er beskrevet i /7/.

Til behandling af TEM-data benyttes programpakken Workbench udviklet ved Århus Universitet. Både rådata og de geofysiske tolkninger gemmes i GERDA-format og alle data gemmes i GERDA-databasen /10/. Herfra kan data downloades og viderebehandles i Workbenchen og i geologiske tolkningsværktøjer.

3.2.3 Anvendelse i den geologiske model

Modstandsværdier og opløsningsevne

Jordens elektriske modstand er afhængig af lerandel, lertype, porevandets ionindhold, mætningsgrad og formationsmodstand. Det er primært sedimentets lerandel, der udgør basis for den geologiske fortolkning af TEM-data, men de øvrige parametre skal også tages i betragtning ved geologisk tolkning. I /4/ gennemgås typiske målte modstande for danske aflejringstyper.

Som tommelfingerregel kan man sige, at et lag kun kan opløses, hvis det er mindst halvt så tykt som dybden til laget. Den vertikale opløsning aftager dermed med dybden. Det kan dog lade sig gøre at opløse væsentligt tyndere lag, hvis de har lave modstande. Foruden den vertikale opløsningsevne tales der også om den horisontale opløsningsevne /4/. Denne aftager også med dybden men er desuden afhængig af antallet af sonderinger udført pr. arealenhed. På grund af begrænsninger i målemetoden har metoden vanskeligt ved at opløse den øverste geologi (10-20 meters dybde).

Datapræsentation og tolkning

TEM-data præsenteres normalt på kort eller profiler. Ved den geologiske modellering anvendes desuden forskellige typer af kortudtræk. Særligt anvendelige kort er koten for den gode leder og middelmodstandskort. Koten for den gode leder kan udtrækkes på en lang række forskellige måder og bør tilpasses den lokale geologi /4/. Koten for den gode leder kan bestå af fedt tertiært ler, smeltevandsler, interglacialt ler, saltvand eller af blandinger af disse. Ved hjælp af middelmodstandskort fås et godt overblik over den rumlige fordeling af modstandene i et kortlægningsområde. Det er tilrådeligt at anvende 10 m koteintervaller – i hvert fald i den øvre del af lagserien.

Ved interpolation af middelmodstande og af koten for den gode leder, kan det anbefales at benytte enten kriging eller inverse distance to a power (se kap. 3.20 ”Interpolation af data”). En søgeradius på 500 m og en cellestørrelse på 100 m kan anbefales som startværdier /4/. På grund af et relativt lille responsrum, bør disse værdier principielt være mindre, når man interpolerer data højt i lagserien. Værdierne bør tilpasses de lokale geologiske forhold, ligesom variogramanalyse med fordel kan benyttes i områder med ensartede geologiske miljøer.

Figur 16

Figur 16: Geologisk profil med TEM-stolper øverst og skæring af middelmodstandsgrids nederst. Profilet gennemskærer lagserien over Mors-saltstrukturen. Modificeret efter /8/.

På profiler kan TEM-data grundlæggende vises som enkeltstående stolper med farver repræsenterende de enkelte lag i modellerne (se Figur 16). Det anbefales, at der ved visningen af sonderingerne knyttes en visualisering af data- og modelusikkerheden. Ved profiloptegning kan en projektionsafstand på 250 m anbefales (se kap. 3.21 ”Profilnetværk og projektionsafstande”). Hver TEM-sondering er i princippet en punktmåling, men man skal ved den geologiske fortolkning være opmærksom på at målingen afspejler et stort responsrum i dybden og et mindre i lagseriens øvre dele.

En anden metode til præsentation af data på profiler er ved skæring af middelmodstandsgrids /4/. Herved vises interpolerede værdier langs profillinien og problemet med projektionsafstand fra TEM-sondering til tolkningsprofil imødekommes herved (se Figur 16). En stak af middelmodstandsgrids kan opfattes som et pseudo-3D grid, men data kan også reelt interpoleres i 3 dimensioner (se også kap. 3.20 ”Interpolation af data”), og det bliver herefter muligt i 3D-tolkningsprogrammer at vise vilkårlige både horisontale og vertikale snit gennem griddet (se kap. 3.30 ”3D-visualisering og tolkning”).

Ved visning af TEM-data på såvel profiler og kort anvendes som udgangspunkt en fast, primær modstandsskala. Modstandsskalaen kan ses/hentes på GeoFysikSamarbejdets hjemmeside /9/. Denne skala er kontinuert med et stort antal intervaller. Ofte kan det dog være en fordel at fremhæve strukturer ved at benytte få intervaller, men her findes ingen standard. Der findes også en standard-koteskala på hjemmesiden, men da denne skala spænder fra -300 m til +100 m, anbefales denne kun, hvis de højdeforskelle man gerne vil vise udfylder hele dette interval. Det er mest optimalt at udnytte hele farvespektret (lilla-blå-grøn-gul-rød) på de kort man gerne vil optegne. Dette giver størst detaljeringsgrad. I lighed med det beskrevne ovenfor kan der være fordele ved at udarbejde kort med både diskrete og kontinuerte farveskalaer.

3.2.4 Referenceliste

/1/ Sørensen, K.I. and Auken, E., 2004: SkyTEM - A new high-resolution helicopter transient electromagnetic system. Exploration Geophysics. 35, pp.191-199.

/2/ GeoFysikSamarbejdet 2002: Vejledning i udførelse af TEM-målinger.

/3/ GeoFysikSamarbejdet 2007: Vejledning og kravspecifikation for SkyTEM-mĂĄlinger, processering og tolkning.

/4/ GeoFysikSamarbejdet 2003: Anvendelse af TEM-metoden ved geologisk kortlægning.

/5/ GeoFysikSamarbejdet 2004: Lateralt sambunden tolkning af transiente elektromagnetiske data.

/6/ GeoFysikSamarbejdet 2007: Guide to processing and inversion of SkyTEM data.

/7/ GeoFysikSamarbejdet 2007: Mangelagstolkning af TEM data - test og sammenligninger.

/8/ Jørgensen, F., Sandersen, P.B.E., Auken, E., Lykke-Andersen, H. and Sørensen, K. 2005: Contributions to the geological mapping of Mors, Denmark – a study based on a large-scale TEM survey. Bull. Geol. Soc. Denm. Vol. 52, pp. 53-75.

/9/ www.geofysiksamarbejdet.au.dk

/10/ http://gerda.geus.dk

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *