Testet nye kartleggingsmetoder for kvikkleire

Image
Mann i ulendt landskap med blant annet veltede trær
Ulendt terreng. Bildet er fra feltarbeid i et område mellom Skålholt og Kvåle i Orkdalen. Foto: NGU

Nye lommer med kvikkleire er kartlagt under omfattende og tverrfaglige undersøkelser i nordlige deler av Orkland kommune. Samtidig har undersøkelsene bekreftet allerede kjente kvikkleireforekomster i Orkdalen.

Forskere fra flere seksjoner ved Norges geologiske undersøkelse (NGU) etablerte i 2021 et forskningsprosjekt sammen med medarbeidere fra Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE). Målet var å lære mest mulig om hvilke metoder som fungerer best i kartlegging av løsmasser, med vekt på marin leire og kvikkleire.

Marin leire og kvikkleire
  • Leire er sammensatt av små jordpartikler, blant annet formet som tynne flak. Ved avsetning i sjøvann oppstår det en stabil «korthusstruktur». Marin leire ble opprinnelig avsatt under og etter siste istid. Deler av denne sjøbunnen er i dag tørt land på grunn av landhevningen.

  • Dersom det salte porevannet til den marine leira erstattes av ferskvann gjennom grunnvannsstrømning, kan det dannes kvikkleire. Dette er en prosess som tar svært lang tid. Ved overbelastning av kvikkleire kollapser «korthusstrukturen» og leira går fra fast til flytende form.
  • Marin leire og kvikkleire finner vi kun på steder som ligger lavere i terrenget enn «marin grense», altså det høyeste nivået havet nådde etter siste istid.

Tre dimensjoner

Prosjektområdet ble lagt til den trønderske Orkdalen, fra Vormstad i Orkland kommune og cirka tolv kilometer nordover mot tettstedet Orkanger. Her var det fra før gjort flere ulike typer undersøkelser av undergrunnen.

I juli 2021 gjennomførte NGU målinger med elektromagnetiske metoder fra helikopter i dette området for å kartlegge resistiviteten i undergrunnen. Her ble det laget en 3D-modell av undergrunnen, som både antyder dybde til berg og mulige forekomster av saltholdig og utvasket leire.

Mer detaljert kartlegging fulgte i den sentrale delen av studieområdet, fra Kvåle, via Metlia og Sundlia, til Fannrem. Her ble både resistivitet i bakken og den sedimentære lagdelingen i undergrunnen kartlagt. Geotekniske sonderinger og prøvetaking ble gjennomført på fem steder.

Nå foreligger de nye resultatene, samlet i en omfattende NGU-rapport.

Kart over mulig kvikkleire i nordlige deler av Orkdalen.
Slik tolker forskerne forekomster av kvikkleire - og ikke-kvikk leire - i nordlige deler av Orkland. Illustrasjon: NGU
Slik tolker forskerne forekomster av kvikkleire - og ikke-kvikk leire - i nordlige deler av Orkland. Illustrasjon: NGU

Helhetlig tolking

- Målet i prosjektet var å få en bedre forståelse av hvordan geofysiske metoder kan gi informasjon om løsmassegeologien i tre dimensjoner, forteller forsker og geofysiker Sofie Gradmann ved NGU.

Geologiske, geotekniske og geofysiske kartleggingsmetoder er vevd tett sammen i prosjektet.

- Vi har sammenlignet data fra nye helikopter- og bakkemålinger av undergrunnen med blant annet eksisterende kvartærgeologisk kart og geotekniske boredata. I tillegg har vi målt et nytt seismisk profil for å kartlegge hvor dypt det er ned til berget, og vi har gjort nye geotekniske boringer, forteller NGU-forsker og geolog Inger-Lise Solberg.

En del av datasettene er benyttet i tre masteroppgaver ved NTNU, men den helhetlige tolkningen og analysen er gjennomført ved NGU.

Leire i dalsidene

- Resultatene bekrefter at det er tykk marin leire i dalsidene. Leira er i stor grad utvasket, og det er påvist kvikkleire i flere prøver. I tillegg viser sonderinger at det er stor sannsynlighet for kvikkleire flere steder, forklarer Inger-Lise Solberg.

- Terrengforholdene tilsier at skredproblematikken er størst i dalsidene. Her har vi vist sammenhengen mellom de nye undergrunnsdataene, og spor etter både skred, raviner og aktiv erosjon i bekker, sier hun.

Solberg understreker at det er svært nyttig å kjenne til hvor det er, eller kan finnes, kvikkleire og andre, mer stabile løsmasser. - Slik kunnskap er sentral i forbindelse med arealplanlegging og videre utredninger knyttet til utbygging.

Forskerne understreker at formålet ikke har vært å utarbeide nye fare- og risikosoner for kvikkeleireskred etter NVEs retningslinjer, men å gi et mer detaljert og sammenhengende bilde av leiravsetningene i Orkdalen.  

Forskerne har funnet at berget ligger dypt i midten av dalen, på enkelte steder under mer enn 200 meter med løsmasser. Her konkluderer rapporten med at både terrengforholdene og beliggenheten til kvikkleire gjør at det i disse områdene er mye mindre sannsynlig med naturlig utløsning av store kvikkleireskred.

Slik kan det se ut når forskerne samtolker resistivitetsmålinger og geotekniske data. Dette er et snitt fra Kvåle i Orkdalen. Illustrasjon: NGU
Slik kan det se ut når forskerne samtolker resistivitetsmålinger og geotekniske data. Dette er et snitt fra Kvåle i Orkdalen. Illustrasjon: NGU
Geofysiske måleinstrumenter i en gresseng i Orkland.
Geofysisk feltarbeid ved Kvåle i Orkdalen. Foto: NGU
Geofysisk feltarbeid ved Kvåle i Orkdalen. Foto: NGU

Datasett i samspill

- Generelt sett kan vi si at forskningsprosjektet var vellykket. Vi har vist at det er mulig å bruke ulike geofysiske metoder til å kartlegge løsmasser til ulike formål, sier NGU-forsker Sofie Gradmann.

Elektromagnetiske målinger fra helikopter kan gi et overordnet bilde over dybde til berg og mulige leirforekomster. Bakkebaserte resistivitetsmålinger egner seg godt til mer detaljert kartlegging av marin leire. Med georadar er det mulig å kartlegge grunnere sedimentære avsetninger, men metoden er ugunstig for kartlegging av leire. Landbasert seismikk kan brukes for å kartlegge dypereliggende sedimentære avsetninger og dybden til berg. Boredata bidrar til tolkningen av geofysiske data.

- Alle metodene har sine muligheter og begrensninger med hensyn til skala og nøyaktighet. Geofysiske data fungerer best når de brukes i samspill med data fra både overflaten og undergrunnen - da får vi gode resultater, understreker hun.

Begreper brukt i rapporten
  • Glasifluviale avsetninger – breelvavsetninger: Sand og grus avsatt av smeltevann i forbindelse med isbreer under istiden.

  • Hav- og fjordavsetninger – marine avsetninger: Løsmasser dominert av marin leire, avsatt i fjord eller hav. Avsetningene kan også bestå av silt, sand og grus. Den marine leira kan stedvis være kvikk, ofte som lag og lommer i undergrunnen.
  • Glasimarine avsetninger: Hav- og fjordavsetninger knyttet til istidens breer. Domineres av leire, men kan også bestå av silt, sand og grus.
  • Fluviale avsetninger – elveavsetninger: I hovedsak grove løsmasser som sand og grus avsatt av vassdrag.

NGU-rapport 2024.012: Geofysisk og geoteknisk 3D kartlegging av kvartære avsetninger i Orkdal med fokus på marin leire og kvikkleire

3D-modell
3D-modell av resistiviteten i Orkdalen. Modellen er laget fra data samlet inn med helikopter. Illustrasjon: NGU
3D-modell av resistiviteten i Orkdalen. Modellen er laget fra data samlet inn med helikopter. Illustrasjon: NGU

Mer om marin leire og kvikkleire

Image
Bilde fra NGUs kvikkleirekart viser lilla prikker med kvikkleirepunker og røde soner med mye kvikkleire.
Nyhetsarkiv Meld deg på vårt nyhetsbrev