RESISTIVITET

Rapporten er ment som et kompendium for undervisning ved NTNU, men også ved andre universiteter i
Norge. Andre interesserte inviteres også til å studere muligheter og begrensninger ved elektriske
målinger. Det gis en detaljert oversikt over:
• Ord og uttrykk
• Grunnleggende teori inklusive materialegenskaper
• Faktorer som påvirker elektriske målinger
• Vertikale elektriske sonderinger (VES), datainnsamling, inversjon og tolking
• 2D resistivitet (ERT), datainnsamling, inversjon og tolking
• Muligheter og begrensninger ved 2D resistivitet (Modellering)
• Selv Potensial (SP), datainnsamling, inversjon og tolking
• Indusert Polarisasjon (IP), datainnsamling, inversjon og tolking
• Oppladet potensial (CP), datainnsamling, inversjon og tolking
• Elektriske borehullsmålinger, ERT, SP, IP og CP
Eksempler på gode resultater innenfor:
• Forundersøkelser for tunneler
• Kartlegging og karakterisering av leire
• Kartlegging av grunnvann og grunnvannsforurensing
• Kartlegging av sand- og grusforekomster
• Kartlegging av ustabile fjellparti
• Kartlegging av permafrost
• Resistivitet i kombinasjon med andre metode

NGU har utført undersøkelser med bakkegeofysikk i Kristiansand kommune for å følge opp enkelte områder som kan inneholde jarositt. Valgt metodikk er ERT, en metode som NGU har god erfaring med for å påvise forvitret fjell. Basert på områder hvor det påvist jarositt ble det valgt ut fire områder for videre oppfølging. Disse ble valgt basert på resultatet fra prøvetaking gjort i tidligere undersøkelser. Områdene ble i tillegg sammenliknet med NGU sitt AMAGER-kart for området. Dette er et produkt av topografi og magnetiske data hvor resultatet er et aktsomhetskart som viser potensielle områder med oppsprukket fjell eller forvitring.

AS a part of the Base 2 project NGU has performed geophysical borehole logging in four boreholes at Smøla, Møre and Romsdal county and three at Bømlo, Vestland county. The purpose of the drilling and logging was to study onshore deep weathered basement rocks. Such rocks can be a potential oil reservoir offshore, on the continental shelf.
The logged parameters were resistivity, porosity, seismic velocity, water conductivity, total gamma radiation, spectral gamma, magnetic susceptibility, Induced Polarisation, and Self Potential. All boreholes were logged using acoustic and optical televiewer. Flow measurements and pumping were performed. Lugeon test were done by the drilling company.
The results show heavily fractured rock in all boreholes. Especially in Bh4 at Smøla the resistivity was very low. Combined with low p-wave velocity and fracturing it can be interpreted as weathered and altered rock. IP anomalies may indicate clay.
The Lugeon tests showed quite low values and correlates well with the fracture frequency. From the Lugeon numbers the hydraulic conductivity and permeability are calculated. Calculated apparent porosity from the resistivity log, using Archi's law, is in the same range as laboratory porosity measurements on cores performed by NTNU. Most of the porosity values are in the range of 1 – 4 %.
Flow measurements showed no vertical flow in the boreholes and no in/out flow from fractures. Pumping indicated very low water capacity in all wells except Bh3, Bømlo. Near surface water just below the casing flowed into the borehole.
Bh2 at Bømlo was stuck at 27 m depth. Reopening of the borehole failed, and masses (sand, clay) flowed into the borehole and blocked it.

Near-surface geophysical applications employing multiple 2D methods that are mapping multiple properties along co-located profiles, enable new possibilities in exploring subsurface structures. Diverse data sets can now be cooperatively interpreted with the use of cluster analysis which is an unsupervised machine learning method that helps to explore patterns in data and separate them into groups based on similarity. In this report, we present our first attempt in testing this novel 2D method by applying cluster analysis on our previously published results from parts of the Knappe-tunnel.

The now completed 3.8 km long Knappe tunnel west of the city of Bergen is a site where multimethod-based exploration is available but also a test area where resulting clustering interpretations can be directly compared to bedrock quality estimations carried out after its completion. In this framework, resistivity and P-wave velocity values for co-located profiles were automatically classified with the use of Fuzzy C-means clustering method. Two independent implementations of this method were utilized: one in-house ran by NGU-researcher Ying Wang, and another provided and ran by Dr Beatriz Benjumea of the Geological Survey of Spain. Hence, a large variety of 2D results were produced, enabling inherently joint interpretation of possible weak zones, in addition to those already extracted directly from the ERT and Refraction Seismic inversion results. Through this procedure we were able to test the performance of the Fuzzy C-means method independently and evaluate how systematic clustering results are, coming from two different algorithms.

Our results indicate that we were not able to utilize cluster analysis in full in this first attempt due to limited knowledge concerning applicability of the method on vertical 2D geophysical profiling. However, new ideas and approaches were inspired that will be pursued in the future.

Det er utført 2D resistivitetsmålinger (ERT) i tre profiler i faresone Gudding og i to profiler i
faresone Ekren i Verdal kommune i Trøndelag. Formålet med kartleggingen var å vurdere
grunnforholdene med utbredelse av mulig kvikkleire og dyp til berg.
Rapporten beskriver resistivitetsmetoden, presenterer innsamlede data og gir en vurdering av
disse. Profilene er tolket sammen med tidligere innsamlede geotekniske boredata og
kvartærgeologisk informasjon fra områdene.
Tolkning av data fra resistivitetsmålingene og geotekniske boringer indikerer at løsmassene
består av utvaskede, potensielt kvikke, leiravsetninger over nokså tykke grove avsetninger, som
igjen ligger over berggrunnen. Dyp til berg varierer, noen steder er det berg i dagen, eller grunt til
berg. Resistivitetsverdiene i berg er stedvis svært lave, og indusert polarisasjon (IP, som måles
samtidig med resistivitet) indikerer at det finnes soner med ledende mineraler i berget.
Gudding og Ekren ligger i området for Vukutrinnet, noe som betyr at det er forekomster av grove
masser i glasifluviale avsetninger. Dette viser seg som silt- og sandlag i marin leire, og grove
masser under/ved/over leira. Ved Gudding er det også fluviale avsetninger over den marine
leira.

I samarbeid med Statens vegvesen, Region nord har NGU utført geofysiske målinger langs tunneltrasèen Sørelva-Sørkjosen i Nordreisa kommune. Hensikten med målingene var å kartlegge mulige svakhetssoner som kan skape problemer under tunneldrivingen. Det ble målt 2 profiler med en samlet lengde på 2,6 km med metoden 2D resistivitet, som er en elektrisk målemetode som angir den elektriske motstanden i fjellet.

Det er utført målinger av indusert polarisasjon (IP) og resistivitet langs 9 profiler i den vestlige delen av Nussir-forekomsten. I tillegg er det foretatt geofysisk logging av 4 borehull.

In a continuation of the work conducted by F. Reiser et al. (2009) testing the efficiency of Electrical Resistivity Traversing (ERT) land surveys over fracture zones, we have performed a similar study for marine environments and have investigated the possibility of detecting sea-bottom fracture zones. This report summarizes our efforts to establish basic rules to be applied when considering whether or not sea water ERT can satisfactorily detect weak zones inside resistive bedrock which is overlain by sedimentary formations.

For å kunne gjennomføre effektive malmletingskampanjer med geofysikk og geokjemi i områder med mer eller mindre sammenhengende løsmasseoverdekke slik som på Finnmarksvidda, er det viktig å kartlegge tykkelsen av de kvartære avsetningene i tillegg til eventuelle rester av underliggende dypforvitring. For å undersøke disse forholdene har NGU utført resistivitetsmålinger over to områder ved Fiednajohka og Riednajavre i Kautokeino kommune. I tillegg har vi målt et tilsvarende profil ved Masi for å lette tolkningen av et dypseismisk profil som ble samlet inn i 2012 av Universitetet i Bergen. Opp til 40 m tykke løsmasser finnes ved Fiednajohka og Riednajavri. Ved Fiednajohka opptrer dypforvitring langs Stuoragurraforkastningen (såkalt lineær forvirting). Et ca. 20-25 m tykt lag med oppsprukket og forvitret berggrunn (flateforvitring) er tolket under løsmassene i Riednajavre-området. Ved leting etter mineralforekomster i disse områdene vil dyp moreneprøvetaking være nødvendig. De store mektighetene av løsmasser viser at tradisjonell grunn moreneprøvetaking ikke er en egnet malmletingsmetode i store deler av Kautokeino-Masi området. Reulatene indikerer også at prekvartær dypforvitring har vært beskyttet mot erosjon der løsmassene er tykke slik som tidligere påvist ved graving og boring i Sargejohka-området sør for Karasjok. Slike forhold til også være viktige å ta i betraktning ved planlegging av større malmletingskampanjer der dyp moreneprøvetaking og bakkegeofysikk inngår. Dypforvitringen vil medføre at hovedelementer lutes ut og sporelementer som f.eks. basemetaller oppkonsentreres slik som observert i regionale morenetakinsstudier i Nord-Finland. En kan dermed konkludere at morene på Nordkalotten og Østlandet i stor grad består av istransportert dypforvitring.
Ved å sammenligne geofysiske anomalier i Reidnajavri- og Bidjobagge-områdene framkommer et område nord for Riednajavri og Oaivusvarri som det mest interessante for leting etter kopper-gull mineraliseringer. Vi anbefaler også å vurdere om koppermineraliseringen ved Fidnajohka kan representere en analog til Nussirforekomsten i Kvalsund kommune.

NGU performed consecutive geophysical investigations in the Åknes area from 2004 until 2007 in connection with the Åknes/Tafjord project. These investigations consisted of 10 km of ERT profiling distributed in 10 profiles, 8 km of georadar profiling distributed in 10 profiles and 1.8 km refraction seismic profiling distributed in 4 profiles. All results were presented in NGU reports (Rønning et al. 2006; Rønning et al. 2007), interpretations were made on these results and conclusions were drawn regarding the extent of unstable bedrock in the area. Processing of resistivity data took place with the Res2DInv software version available at the time (versions 3.54j and 3.55.48) whereas traditional Hagedoorn's plus-minus method was applied on refraction seismic. In this report we focus on the ERT profiling since this method helped determining the dimensions of the unstable masses to 500 x 1200 meters spread and 40-60 meters thickness and gave indications on possible vertical or inclined fracture zones.