3.4 MEP og DC-data

3.4.1 Generel beskrivelse

I forbindelse med kortl√¶gning af grundvandsforholdene har der i Danmark i udstrakt grad v√¶ret anvendt geoelektriske metoder. Siden 1960‚Äôerne har man anvendt Schlumberger-sonderinger (DC-sonderinger) til kortl√¶gning af dybereliggende jordlag, og Wenner-profilering til kortl√¶gning af variationer i de overfladen√¶re lag. Begge metoder er relativt simple og robuste og benytter det grundl√¶ggende princip: Str√łm sendes ned i jorden via to str√łmelektroder (jordspyd) og sp√¶ndingsforskellen m√•les over to potentialeelektroder. Den m√•lte sp√¶ndingsforskel omregnes til en elektrisk modstand. En beskrivelse af metoderne findes bl.a. i /1/. Fra f√łrste halvdel af 90‚Äôerne blev den klassiske geoelektrik med spyd erstattet af andre kortl√¶gningsmetoder ‚Äď bl.a. MEP-metoden (Multi Elektrode Profilering, eller p√• engelsk: CVES - Continuous Vertical Electrical Sounding), som er en videreudvikling af traditionel geoelektrik. Ved MEP s√¶ttes et stort antal spyd langs en profillinje, og der m√•les p√• mange forskellige spydkombinationer. Metoden anvendes til detailkortl√¶gning af d√¶klag over grundvandsmagasiner samt kortl√¶gning af de √łvre dele af grundvandsmagasiner. MEP har ogs√• fundet anvendelse i forureningsunders√łgelser og geotekniske kortl√¶gninger.

MEP, der er en j√¶vnstr√łmsmetode (DC), er relativ robust overfor menneskeskabte st√łjkilder. Metodens styrke er, at der indsamles store m√¶ngder t√¶tliggende data i forskellige dybder langs m√•lelinierne. Dette giver mulighed for en god opl√łsning af de overfladen√¶re lag samtidigt med opn√•else af en relativ stor indtr√¶ngningsdybde. I forhold til PACES-metoden (se kap. 3.3 ‚ÄĚPACES og PACEP‚ÄĚ) er feltarbejdet tidskr√¶vende. Til geng√¶ld kan MEP-udstyret anvendes p√• vanskeligt fremkommelige arealer (f.eks. i skov) og dermed i nogen udstr√¶kning inds√¶ttes som erstatning for PACES, hvor denne ikke kan anvendes p√• grund af begr√¶nsninger i tilg√¶ngeligheden.

I grundvandssammenhæng er anvendelsen af traditionelle Schlumberger-sonderinger og Wenner-profilering i dag begrænset. Ældre DC-kortlægninger er i vid udstrækning indberettet i GERDA databasen; dog ikke konsekvent med retolkede modstandsmodeller.

Der foreligger vejledninger fra GeoFysikSamarbejdet som beskriver udf√łrelse af MEP i felten /2/, anvendelse af den mest anvendte processerings- og tolkningssoftware /3/, samt indberetning til GERDA /4/.

3.4.2 Data

MEP-data indsamles ved hj√¶lp af jordspyd, der forbindes via et kabel til et m√•leinstrument. M√•leinstrumentet, i kombination med et computerprogram, muligg√łr, at der kan m√•les p√• forskellige kombinationer af spyd. Traditionelt har der v√¶ret anvendt Wenner konfigurationer med elektrodeafstande p√• mellem 5 og 120 meter. Jo st√łrre afstand mellem elektroderne, jo st√łrre og dybereliggende jordvolumen afspejler m√•lingerne. I dag anvendes i stor udstr√¶kning s√•kaldte gradient-array protokoller, der m√•ler potentialer over flere elektrodes√¶t samtidigt. Herved indsamles p√• samme tid langt flere data, der afspejler samme m√•ledybde. Denne metode giver s√•ledes en bedre datakvalitet.

Data indsamlet med MEP-metoden er som hovedregel indberettet til GERDA-databasen og kan downloades herfra /5/. Det er muligt at indberette geofysiske MEP-modeller b√•de som 1D- og 2D-tolkninger i det omfang begge tolkningstyper er gennemf√łrt (se Figur 19). I de √¶ldste MEP-kortl√¶gninger er tolkningen udelukkende udf√łrt som 2D.

Til inversionsk√łrsler af de processerede MEP-data benyttes i dag brugerfladen i CVES-modulet i programpakken Workbench, udviklet p√• √Örhus Universitet. Herfra kan b√•de r√•data og de geofysiske tolkninger gemmes i GERDA-format og alle data uploades til GERDA. Modeller i GERDA format kan herefter indl√¶ses i geologiske tolkningsprogrammer.

Kvaliteten af r√•data afh√¶nger bl.a. af kontakten mellem jordspydene og jorden under feltarbejdet. Sandede og t√łrre forhold kan resultere i, at kontakten mellem spyd og jord bliver d√•rlig, og at der ikke kan sendes tilstr√¶kkelig str√łm ud i jordlagene. Meget t√łrre forhold, baggrundsst√łj eller instrumentfejl kan bevirke at datakvaliteten ikke kan overholde en r√¶kke specifikke krav, som GeoFysikSamarbejdet anbefaler. Fejlbeh√¶ftede datapunkter fjernes ogs√• ved dataprocessseringen. En samlet reduktion af datapunkter gennem feltarbejde og processering p√• max. 10 % anses for acceptabel /2/.

Man kan ikke præcist angive metodens indtrængningsdybde, da den er stærkt afhængig af de specifikke modstande i jorden. Med maksimale spydafstande på 120 meter opnås erfaringsmæssigt indtrængningsdybder på mellem 40 og 60 meter.

3.4.3 Anvendelsen i den geologiske model

Den geofysiske tolkning af et MEP-datas√¶t kan foretages med forskellige metoder (se Figur 19). I mange tilf√¶lde er der foretaget en 2-dimensional tolkning af hele profilet, hvilket giver en ‚ÄĚbl√łd‚ÄĚ modstandsmodel /6/. Der foretages ikke opdeling i sonderinger ved denne tolkningstype. Alternativt, eller som supplement, foretages en opsplitning i 1D-sonderinger langs profilet, som herefter inverteres /3/. Inversionen udf√łres ofte med LCI metoden (se kap. 3.3 ‚ÄĚPACES og PACEP‚ÄĚ).

I geologiske modelv√¶rkt√łjer er det muligt at indl√¶se modeller fra b√•de 1D- og 2D-tolkningsmetoden. Ved geologisk fortolkning af MEP og anden DC-geoelektrik er det vigtigt at v√¶re opm√¶rksom p√•, at forskellige modeller ofte vil kunne tilpasse det samme datas√¶t (√¶kvivalens). Det er muligt at inddrage boringsinformation (a priori-viden) ved at bruge bindinger i den geofysiske tolkning, men som hovedregel skal det tilstr√¶bes at v√¶lge den mest objektive model. I forhold til den geologiske fortolkning er det vigtigt at v√¶re opm√¶rksom p√• kriterierne for den valgte model, og den usikkerhed der ligger i tolkningen. Tilpasningen af tolkningen kan afl√¶ses af det s√•kaldte residual for en r√¶kke modelparametre. Residualet skal helst ligge mellem 1 og 1.5. Ved 2D-tolkningsmetoden beregnes et samlet residual for hele profilet.

Den målte elektriske modstand i jorden - og i sidste ende de geofysiske modeller der skal fortolkes, afhænger af andelen af lermineraler, lertype, vandindhold og porevandets ledningsevne. Rammerne for forskellige sedimenters modstande er meget vide, hvorfor den geologiske fortolkning af modstandsmodeller skal foretages med omtanke. Typiske modstande for danske sedimenter målt med geoelektriske metoder fremgår bl.a. af /1/.

Figur 19

Figur 19: Eksempel på MEP-profil, hvor data er vist som datapseudosektion og tolket med henholdsvis 2D tolkning og 1D LCI tolkning. Modificeret efter /7/.

MEP-kortl√¶gninger er ofte udf√łrt i mindre omr√•der, hvor der har v√¶ret s√¶rligt √łnske om detaljeret kortl√¶gning af d√¶klagene samt overgangen til grundvandsmagasinerne (typisk i eksisterende eller potentielle oplande til kildepladser). Metoden er desuden i vid udstr√¶kning anvendt til regionale kortl√¶gninger p√• den nordlige del af Sj√¶lland, hvor den er rettet mod den overfladen√¶re geologi og den √łvre del af kalkmagasinerne.

I de geologiske tolkningsv√¶rkt√łjer kan 1D-modeller fra MEP visualiseres p√• tolkningsprofiler som enkeltst√•ende stave med farve, der repr√¶senterer modstanden i de enkelte modellag. 2D-modellerne vises med farvede punkter, der evt. kan interpoleres. Det anbefales s√• vidt muligt, at begge modeltyper indl√¶ses.

Udover 1D- og 2D-modstandsprofiler kan der foreligge en r√¶kke fladekort f.eks. konturerede fladekort med modstande i fokusdybder for de forskellige elektrodeafstande og/eller middelmodstande i koteintervaller m.m. Til fladekort af denne type anvendes forskellige kontureringsparametre (se kap. 3.20 ‚ÄĚInterpolation af data‚ÄĚ). GeoFysikSamarbejdet har udarbejdet en modstandsskala specielt beregnet for DC-metoder.

Der kan desuden være gamle Wenner-profileringsdata og Schlumberger sonderinger. Disse data vil oftest ikke være kotesat. Hvor disse data er indsamlet i forbindelse med råstofkortlægninger, skal man være opmærksom på om disse data ligger i graveområder eller tidligere graveområder, da det jordvolumen, som data repræsenterer så sandsynligvis er gravet bort.

3.4.4 Referenceliste

/1/ Skov- og Naturstyrelsen 1987. Geofysik og råstofkortlægning. Råstofkontorets kortlægningsserie 5. ISBN 87-503-6531-2

/2/ GeoFysikSamarbejdet, maj 2004: Vejledning og kravspecifikation for MEP-målinger.

/3/ GeoFysikSamarbejdet, februar 2005: Processering og tolkning af MEP-data målt med gradient-array konfigurationer.

/4/ GeoFysikSamarbejdet, september 2003: Indberetning af data til GERDA.

/5/ http://gerda.geus.dk

/6/ Loke, M. H. og Dahlin, T. 2002: A comparison of the Gauss-Newton and quasi-Newton methods in resistivity imaging inversion. Journal of Applied Geophysics Vol. 49, pp. 149-162.

/7/ Auken, E., Christiansen, A. V., Jacobsen, B. H., Foged, N. og S√łrensen, K. I. 2005: Piecewise 1D laterally constrained inversion of resistivity data. Geophysical Prospecting Vol. 53, pp. 497-506.

Skriv et svar

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