+ All Categories
Home > Documents > Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden...

Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden...

Date post: 10-Aug-2020
Category:
Upload: others
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
43
Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience a [email protected]
Transcript
Page 1: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Elektriske og

elektromagnetiske metoder

fra luften og på jorden

Anders Vest Christiansen

Institut for Geoscience

[email protected]

Page 2: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

• Founded in 1999 and is a collaboration between the Nature Agency, Aarhus

University and GEUS.

• Support the ongoing national Danish groundwater mapping campaign which is a 300

million € program running for 1998-2015.

• 40% of the country (approx. 20.000 km2) is surveyed, and the resulting models form

the basis for public administration.

HydroGeophysics Group /

Geofysiksamarbejdet

Page 3: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

• Det store overblik

• Gundvand, mineraler, resistivitet

• Elektriske metoder – på jorden

• Sårbarhedskortlægning af grundvand og forureningsundersøgelser

• Elektromagnetiske metoder – i luften og på jorden

• Dyb kortlægning af grundvandets udbredelse

• Magnetisk resonnans

• Direkte kortlægning af vandmængden i jorden

Disposition

Page 4: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

• Water – for drinking, farming, industry, …

• We take it for granted, but that is not the case globally

• Minerals and raw materials – cars, phones, construction, …

• How do we find them?

Det store overblik

Page 5: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

From

National Geographic

For

bru

g m3

Enough water?

Page 6: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Verner H. Søndergaard GSC, Ottawa, 13-15 March 2012 6

Geophysical data overview

Page 7: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

• Resistivity: [m]

• Conductivity: [S/m]

• Resistance: 𝑹 = ∙𝒍

𝑨[]

Resistivity of Geological Formations

Page 8: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

• Resistivity has a very large

dynamic range: 10-2 – 106

• In Danish sediments

• Saltwater: 0.25 m

• Till/clay: ~5-100 m

• Wet sand: 50-200 m

• Dry sand: 20,000 m

• Rock Salt: 100,000 m

Resistivity of Geological Formations

Page 9: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Resistivity of geologic materials

• Sediment type – sand or clay (or a mixture) / Rock Type

• Ion content of the pore water

• Clay type

• Porosity and Saturation

Page 10: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Resistivity to Geology

Ohm-m

Page 11: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

The methods

Page 12: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Geoelektriske metoder

Page 13: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in
Page 14: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

2D sensitivity distribution

Page 15: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

The gradient array

Page 16: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Pseudo-section

Page 17: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

2D inversion

Page 18: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

• Grindsted Factory site

• Grindsted Landfill site

• Chlorinated compounds

• Pharmaceuticals

• Chloride and bromide

• Landfill leachate compounds

GEOCON

Page 19: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in
Page 20: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in
Page 21: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Flow fieldContaminated sites

Page 22: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Petersen (2012). DTU MSc Thesis.

Conceptual model for contaminant mass

discharge to Grindsted stream

Page 23: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in
Page 24: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Landfill, location map

Page 25: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in
Page 26: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

• To be used for mass discharge calculations

Page 27: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

• Induced Polarization measures sub-surface chargeability.

• Chargeability describes the soil capacity to charge up and

store electrical charges in presence of time-varying electric

fields.

Induced Polarization - Definition

Schematic for polarization of electrical double layer of

interconnected pore surface around a single mineral grain

Page 28: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Time-domain Induced Polarization (IP)

dtV

ttVtM

i

i

t

t

ip

iiDC

a

1

1.

1)(

• The time decay is characteristic of the medium: initial magnitude, slope and relaxation time.

• Target of TDIP.

Page 29: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

I

Primary field

Current flow

Elektromagnetiske metoder

Secondary field

Page 30: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Current diffusion in the Earth – 100 ohmm

• Log time sampled – showing maximum amplitude

Page 31: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Current diffusion in the Earth – 10/100

ohmm

Page 32: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Current diffusion in the Earth

Page 33: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

The signal - high moment

Time [s]

1e-06 1e-05 1e-04 1e-03 1e-02 1e-01

dB

/dt

[V/m

^2]

1e-09

1e-08

1e-07

1e-06

1e-05

1e-04

1e-03

1e-02

Deep information

2 decades in time - 5 decades in signal

Page 34: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

The signal - high + low moment

Time [s]

1e-06 1e-05 1e-04 1e-03 1e-02 1e-01

dB

/dt

[V/m

^2]

1e-09

1e-08

1e-07

1e-06

1e-05

1e-04

1e-03

1e-02

Near surface information

Deep information

2 decades in time - 5 decades in signal

Page 35: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

The signal - high + low moment + noise

Time [s]

1e-06 1e-05 1e-04 1e-03 1e-02 1e-01

dB

/dt

[V/m

^2]

1e-09

1e-08

1e-07

1e-06

1e-05

1e-04

1e-03

1e-02

Deep information

Near surface information

Noise

2 decades in time - 5 decades in signal

Page 36: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Transient methods

Page 37: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

• The first ground based TEM

survey, 1990

• 70 TEM soundings were carried

out covering ~7 km2.

Applied TEM methods

TEM-method (40x40)

Page 38: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Power

supply

ReceiverTransmitter Coil

Transmitter

Inclinometer

GPS

Laser altimetersInclinometer

Receiver coil

Page 39: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

SkyTEM

• Dual moment system

• Zero field compensation

• Low Moment – Surface-Near Resolution

– 2500 - 12 000 Am2

– TurnOff ~ 2 -6 µs

• High Moment – Depth resolution

– 200 000 – 500.000 Am2

– TurnOff ~ 50 -180 µs

• Operation Altitude 25 to 40 m

• Velocity 45 to 90 km/time

• ”Stand Alone” (no operator in helicopter)

• Weight 450 kg

Page 40: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

The Tønder survey

1000 50

kilometers

Page 41: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Resistivity map and profile

The Tønder survey -50 m

Page 42: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Buriedvalleys

Page 43: Elektriske og elektromagnetiske metoder fra luften og på ...€¦ · fra luften og på jorden Anders Vest Christiansen Institut for Geoscience anders.vest@geo.au.dk • Founded in

Elektriske og

elektromagnetiske metoder

fra luften og på jorden

Anders Vest Christiansen

Institut for Geoscience

[email protected]


Recommended