Mini-SkyTEM -et nyt instrument

Transkript

1 Slide Mini-SkyTEM -et nyt instrument Kurt Sørensen, SkyTEM NICA Seminar - 9. oktober 2014

2 Outline Geofysiske metoder / geologi / elektrisk formationsmodstand TEM metoden /henfaldskurver / tolkning /måleteknik NICA udviklingen... Tidlige tider versus øvre jordlag Videre Udviklingen PFC korrektion Resume Horsens Folkeblad 2005

3 Geofysiske metoder Non-inversive Airborne: ikke på jordoverfladen Seismiske metoder På jordoverfladen, kræver jordkontakt Kortlægger lydhastighed Elektriske metoder På jordoverfladen, kræver jordkontakt Kortlægger elektrisk modstand og IP effekt Elektromagnetiske metoder På jordoverfladen/i luften, kræver ikke jordkontakt Kortlægger elektrisk modstand

4 Geologisk model 0m Moræne ler Umættet Sand 100m Mættet Sand 200m Tertiært ler 1 km 2 km 3 km

5 Geologisk model versus elektrisk lagmodstand 0m Moræne ler Ωm Umættet Sand Ωm 100m Mættet Sand Ωm 200m Tertiært ler Ωm 1 km 2 km 3 km

6 TEM metoden [ Transient Electromagnetic Method ] Hvorledes virker metoden? o Konstant strøm primær magnetfelt Primær felt o Strømmen afbrydes brat inducerer strømme i jorden Sekundær felt o o Strømmene i jorden skaber sekundært magnetfelt Sekundær magnetfelt måles i modtagerspolen I Strømringe

7 Jord respons - det sekundære felt - nv = 10-9 Volt I nv nv gates øvre jordlag tidlige tider dybe jordlag 100 µs sene tider µs µs = 10-6 sek.

8 Tolkning af målte data Tolkningens gang: Data måles Og usikkerheder beregnes Data tilpasses Bedste modelrespons Usikkerheder beregnes Geologi estimeres data tid model 50 ohmm 100 ohmm 10 ohmm

9 Måle teknikken strøm jord respons Rx jord respons Tx - strøm

10 Måle teknikken Tx - strøm midling & Σ synkron detektering [ 50 hz ] hz tid[ms] Rx jord respons

11 Før NICA.. Radiosender Generator Modtager- & StyreElektronik Da den elektromagnetiske metode ikke kræver elektrisk kontakt med jorden, kan man montere sender og modtagerspoler på en bæreramme, der løftes af en helikopter. Sender Areal: m2 18:00

12 NICA forsøg

13 NICA bærerammen Da vi i NICA projektet skulle flyve betydeligt hurtigere [ km/tim] end i normale SkyTEM undersøgelser i Danmark [45 km/tim], var det nødvendigt at udvikle en ny rammetype. Derfor blev composit rammen udviklet havende betydelig større stivhed, styrke og lavere luftmodstand end de oprindelige gitterrammer..

14 Tidlige tider - øvre jordlag Da vi i NICA projektet ville måle til meget tidlige henfaldstider for at kunne opløse de overflade nære lag, var det nødvendigt at kunne måle til meget tidlige tider

15 Det direkte signal fra senderspolen Coil-responset log V coil-respons instrument coil-respons Rx Tx jord respons gates jord respons log t

16 0 positionen af modtager spole - Rx modtager spole - Rx

17 Coil-responset versus 0 - positionen log V instrument coil-respons reduceret i 0-positionen coil-respons Rx Tx jord respons gates jord respons log t

18 Coil-responset, målt i 1000 m dårlig 0 - position god 0 - position

19 Tolkningsmæssig reduktion af coil-responset Da composit rammen og modtagerspolen var forbundet i en stiv konstruktion vil coilresponset kun ændre sig langsomt på grund af vridninger etc., i rammen, som giver ændringer i 0-positionen. Ændringer i coil-responset er betydelig langsommere end ændringerne i responset fra jorden. Denne forskel blev udnyttet i tolkningssoftwaren til at reducere indflydelsen fra coil-responset på tidlige tiders data. Derved kunne man opnå en uforvrænget tolkning af meget tidlige tider og dermed opløsning af de meget overfladenære lag. jord respons coil-respons

20 Fra felten

21 Udviklingen siden da.. Når rammen og den dertil forbundne modtagerspole bevæger sig gennem lufthavet, opstår der vibrationer i dette mekaniske system og dermed i modtagerspolen En vibrerende modtagerspole i jordens stationære magnetfelt får induceret en elektriske spænding, som vil være en støjspænding jordens magnetfelt Volt modtager Spole tid

22 PFC [ Primairy Field Compensation ] Modtagerspolen i dag adskilt og vibrationsophængt fra resten af bærerammen. Dette giver anledning til forhøjet coil-respons i modtagerspolen, som kan forstyrre målingen til tidlige tider [0-position ikke optimal..] Derfor er PFC teknikken udviklet. Anvendelsen af PFC betyder, at endnu tidligere tider kan måles og dermed er opløsningen af de overfladenære lag nu i meter størrelsen

23 PFC i stor højde [1000 m] x 10-4!! coil-respons + signal estimeret coil-respons signal

24 PFC i operationel højde [30-40 m] coil-respons + signal signal PFC : måler tidlige gates ned til 0 µsek. Overfaldenær opløsning i meter størrelse!

25 Resume Resultaterne fra NICA projektet viser: Mini-SkyTEM opløser de overfladenære geologiske lag. Det er let at mobilisere og demobilisere måleudstyret. Der kan flyves med hastigheder på 120 km/tim. Udstyret er let [ kg] og kan derfor opereres med en mindre helikopter Videreudviklingerne siden NICA projektet har medført: Mini-SkyTEM + PFC teknikken opløser de overfladenære geologiske lag i meterstørrelsen Der kan flyve med højere hastigheder end 120 km/tim Udstyret er blevet lettere [max kg]

26 SLUT