Maankamaran kartoitus lentogeofysikaalisin menetelmin Kaukokartoituspäivät 9.11.2007 Hanna Leväniemi, Taija Huotari, Ilkka Suppala Sisältö Aerogeofysikaaliset mittaukset yleisesti GTK:n lentomittaukset GTK:n käyttämien mittausmenetelmien perusteita Käyttöesimerkki: Suurpelto 1
Lentogeofysikaaliset (l. aerogeofysikaaliset) mittaukset Maankamaran fysikaalisten ominaisuuksien määrittäminen ilma aluksesta käsin Fysikaaliset ominaisuudet: esim. Magneettisuus Sähkönjohtavuus Luonnollisen säteilyn määrä Painovoimapoikkeamat Ilma alus Helikopteri tai kiinteäsiipinen alus Käyttökohteita mm. Geologinen kartoitus / tutkimus Malmin ja öljynetsintä Ympäristökohteet Mittausten ominaisuuksista Mittaukset antavat epäsuoraa tietoa maankamaran fysikaalisista ominaisuuksista Mittauksen tulos riippuu Kohteen ominaisuuksista ja suhteesta ympäröivään geologiaan Käytetystä mittalaitteistosta ja ilma aluksesta Erilaisilla laitteistoilla tietoa eri suureista Erilaisilla ilma aluksilla erilainen lento ominaisuudet ja operointimahdollisuudet Mittausolosuhteista Sää, maastomuodot, etäisyydet Lentokorkeus, linjaväli, lentonopeus Lentogeofysikaaliset mittaukset ovat usein tutkimusalueen ensimmäisiä geofysikaalisia mittauksia Nopeasti ja alhaisella pistehinnalla alustava käsitys alueen geologiasta 2
Ilma aluksia ja mittalaitteita Fugro Airborne Surveys http://www.fugroairborne.com MEGATEM: EM silmukka rungon ympärillä HeliGEOTEM MIDAS: Magnetometrit sivupuomeissa (vaakagradiometri) TRIAX: vaaka ja pystygradiometrit GTK:n aerogeofysikaaliset mittaukset Korkealentokartoitus 1952 1971 Mittausparametrit Lentokorkeus 150 m Linjaväli 400 m Lockheed Lodestar ( Kultakuokka ) Noin 800 000 linja km Matalalentokartoitus 1972 2007 Mittausparametrit Lentokorkeus 30 m Linjaväli 200 m Douglas DC 3 1972 78 Twin Otter 1980 Cessna Caravan 1998 3
GTK Three In One Magnetometrit Sähkömagneettinen laitteisto Gammasäteilyn mittauslaitteisto Magneettiset mittaukset Magneettivuon tiheyden totaaliintensiteetin (nt) mittaus Geologiset rakenteet aiheuttavat vaihteluita geomagneettiseen pääkenttään Kivilajien vaihtelut Ruhje ja rikkonaisuusvyöhykkeet Vaihteluita mittaamalla saadaan tietoa kallioperän rakenteesta Mittausten syvyysulottuvuus satoja metrejä Kuvat: http://geomag.org 4
Magneettiset mittaukset (2) GTK:n mittaukset Cs höyryanturit Mittaustiheys 10 krt/s Pisteväli linjan suunnassa n. 6 7 m Käyttökohteita mm. Geologinen tulkinta ja kartoitus Malminetsintä Geotekniset tutkimukset Sähkömagneettiset mittaukset Perustuvat sähkömagneettiseen induktioon Mitataan johteeseen indusoitunutta suhteellista kenttää Mittaussuureina kentän Re ja Im osat Matalampi syvyysulottuvuus kuin magneettisilla mittauksilla Antaa tietoa enimmäkseen kallioperästä, mutta myös maapeitteistä 5
Sähkömagneettiset mittaukset (2) GTK:n mittaukset Laitteisto GTK:ssa rakennettu AEM 05: Käytössä 4 taajuutta (0.9, 3, 12, 24.5 khz) Matalilla taajuuksilla tietoa syvemmältä ja voimakkaammista johteista Syvyysulottuvuus alle 100 m Mittaustiheys 4 krt/s Pisteväli linjan suunnassa n. 15 20 m Käyttökohteita mm. Geologinen tulkinta ja kartoitus Malminetsintä Ympäristötutkimukset Geotekniset tutkimukset Säteilymittaukset Mitataan maankuoresta vapautuvaa radioaktiivisen gammasäteilyn spektriä Säteilyspektristä erotetaan komponentit K, U ja Th luonnonkivien säteilystä vain 1% peräisin muista lähteistä Säteilyn vaimenemisen vuoksi syvyysulottuvuus n. 0,5 1 m Antaa tietoa sekä kallioperästä että maapeitteistä K U Th 6
Säteilymittaukset (2) GTK:n mittaukset 256 kanavainen spektrometri kokonaistilavuus 42 litraa Mittaukset 1 krt/s Pisteväli linjan suunnassa 60 70 m Käyttökohteita mm. Geologinen tulkinta ja kartoitus Maaperä ja turvetutkimukset Malminetsintä Ympäristötutkimukset Tulkinta usein kvalitatiivista (suhdekartat) Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MYY/07 Geologia: Metavulkaniitti Metaperidotiitti Porfyyrigraniitti Magneettinen mittaus Pohjakartta: Vaalealla kalliopaljastumat Tummalla peitteiset maat 7
Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MYY/07 Geologia: Metavulkaniitti Metaperidotiitti Porfyyrigraniitti EM mittaus Pohjakartta: Vaalealla kalliopaljastumat Tummalla peitteiset maat Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MYY/07 Geologia: Metavulkaniitti Metaperidotiitti Porfyyrigraniitti Säteilymittaus Pohjakartta: Vaalealla kalliopaljastumat Tummalla peitteiset maat 8
Aineiston käyttöesimerkki: Suurpelto Suurpellon rakennusalue sijoittuu pääosin pehmeille savimaille Espoon kaupungin toimesta haluttiin selvittää saven ominaisuuksia mahdollisimman monipuolisesti Käynnistettiin Suurpellon pehmeikkötutkimusprojekti, jossa mukana: Espoon kaupunki, GTK, HY:n Maantieteen laitos, TKK:n Pohjarakennuksen ja maamekaniikan laboratorio Projekti toteutettiin vuosien 2005 2006 aikana Tarkoituksena oli selvittää pehmeikköjen syntyhistoria ja rakenne Samalla tilaisuus käyttää aluetta testikohteena analysoitaessa monella eri menetelmällä saatua yhteistietoa rakennusteknisiin tarkoituksiin Kuva: Jukka Pekka Palmu / GTK Suurpellon lentosähkömagneettiset mittaukset Lentogeofysiikka: 1999 ja 2005 linjaväli 100 m (1999 2 taajuusmittaus) 2005 4 taajuusmittaus Paksut savikot hyvin sähköäjohtavia Eri taajuuksilla saadaan tietoa savikerroksesta eri syvyyksiltä Alueen eteläosassa savikko paksumpi kuin pohjoisessa Re 0.9 khz Re 3 khz Re 12 khz Re 24.5 khz 9
Suurpellon lentomittausten mallinnus 3D sähkönjohtavuusmalli Savikerroksille paksuusarviot Sähkönjohtavuuksia luokittelemalla myös alustavat arviot saven koostumuksesta Lentomittaukset antavat alustavan arvion alueen geologisesta rakenteesta Rakennetta varmennettu ja tarkennettu maastomittauksilla ja näytteenotoilla Suurpellon lentomittausten mallinnustulos. Hyvin sähköä johtavat rakenteet erottuvat punaisena Matalentokartoitus 1972 2007: Tervetuloa tutustumaan aineistoon! Magneettiset ominaisuudet Sähkömagneettiset ominaisuudet Luonnon radioakt. säteily 10
Kiitos! Lisätietoa: Meri Liisa Airo (toim.) 2005: Aerogeophysics in Finland 1972 2004: Methods, System Charasteristics and Applications. Geological Survey of Finland, Special Paper 39 http://arkisto.gtk.fi/sp/sp39.pdf 11