I denne artikel &oslash;nsker vi at diskutere&nbsp;brugen af laterale b&aring;nd i forbindelse&nbsp;med tolkningen af geoelektriske og&nbsp;elektromagnetiske data. Vi vil indf&oslash;re&nbsp;l&aelig;seren i princippet bag LCI-tolkning&nbsp;og redeg&oslash;re for de bagvedliggende&nbsp;begreber. Vi vil ogs&aring; beskrive de fordele, der kan opn&aring;s ved&nbsp;brugen af laterale b&aring;nd i datatolkningen,&nbsp;men vil ogs&aring; understrege, hvilke fejl b&aring;ndene kan introducere,&nbsp;hvis ikke de anvendes rigtigt

Auken, Esben

Edsen, Anders

Jacobsen, Lars Hjortshøj

Danish

Tidsskrift.dk (Det Kongelige Bibliotek)

20 GeologiskNyt 3/05Lateral sammenbunden tolkning-LCI-tolkning af geofysiske dataAf geofysiker Lars Hjortshøj Jacobsen oggeofysiker Anders Edsen, HedeselskabetMiljø og Energi A/S, og geofysiker EsbenAuken, GeoFysikSamarbejdetI denne artikel ønsker vi at diskuterebrugen af laterale bånd i forbindelsemed tolkningen af geoelektriske ogelektromagnetiske data. Vi vil ind-føre læseren i princippet bag LCI-tolkning og redegøre for de bagved-liggende begreber. Vi vil også be-skrive de fordele, der kan opnås vedbrugen af laterale bånd i datatolk-ningen, men vil også understrege,hvilke fejl båndene kan introducere,hvis ikke de anvendes rigtigt.Siden starten af 1990’erne er brugen afgeoelektriske og elektromagnetiske metoderblevet meget udbredt i forbindelse med un-dersøgelsen af grundvandsressourcer ogderes beskyttelse. Den øgede brug har sam-tidig givet anledning til, at der er blevet ud-viklet nye instrumenter, hvormed det indenfor en økonomisk fornuftig ramme er muligtat opnå tæt opmålte datasæt langs profiler.Traditionel tolkningDe målte data er traditionelt blevet tolketmed én-dimensionale (1D) modeller, men itakt med den tættere datadækning ogcomputernes voksende størrelser er ønsketom at kunne tolke data i en større dimension(2D og 3D) også vokset. Den én-dimensio-nale model består af homogene isotrope lagmed uendelig, horisontal udstrækning. Atdenne simple model faktisk i mange tilfældegiver gode resultater skyldes to forhold. Fordet første “ser” en sedimentær lagfølge,inden for det forholdsvis lille jordvolumen,som de geofysiske metoder måler, meget“1D” ud. For det andet befinder metodernesopløsningsevne sig i meter til ti-meter ska-laen, og derfor “ser” en lidt skrå laggrænsehorisontal ud.Sideløbende med udviklingen af geofysi-ske måleudstyr er der blevet udviklettolkningsprogrammer, således at det i dag ermuligt at tolke geoelektriske data (fx MEPog PACES) med både 1D, 2D og 3D-mo-deller. Tolkningen af elektromagnetiske data(fx TEM og SkyTEM) foregår stadig ude-lukkende med 1D- modeller, idet beregning-stiden forøges voldsomt med øget tolknings-dimension.1D-LCI-princip, fordele og faldgrupperSiden slutningen af 1990’erne har em1dinv-koden (tolkningsprogrammet Semdi og ana-lyse programmet Emma er bygget ovenpåem1dinv-koden, hvori alle beregninger fore-tages) været anvendt i forbindelse med tolk-ningen af TEM-data og senere tolkningen afMEP- og PACES-data. Med em1dinv er detmuligt at bruge laterale bånd på model-parametrene (lagmodstand, lagtykkelse og/eller lagdybde), hvorved information videre-føres fra en model til en anden. Denne me-todik kaldes 1D-LCI (Laterally ConstrainedInversion), idet det er 1D-modeller, der bin-des sammen med laterale bånd og dervedresulterer i en pseudo 2D-model.I figuren nedenfor ses en principskitse af1D-LCI-metoden. Heri ses en serie af mo-deller, som alle har forskellig modstand (ρ),lagtykkelser (t) og lagdybder (d). Via bån-dene (R) på parametrene overføres infor-mation mellem modellerne, hvilket resultereri mere ensartede modeller.Som grundlag for metodens teoretiske ogpraktiske anvendelighed har GeoFysikSam-arbejdet udført flere store analysearbejderpå profilorienterede geoelektriske og elek-tromagnetiske data samt sammentolkningenaf disse (ref: /1, /2/ og /3/). Udfra dette ar-bejde kan man se, at med de rette bånds-tørrelser og typer er muligt, at 1D-LCI-tolkeprofilorienterede geoelektriske og elektro-magnetiske data med succes. Dette afspej-les i, at der i de 1D-LCI-tolkede sektionergenerelt opnås en forbedret opløsning af degeofysiske modeller, hvilket betyder, at deropnås bedre tilpasning mellem data og mo-Principskitse af LCI-metoden. Øverst ses forskellige modeller, der via laterale bånd på modelparametrene bindes sammen. Dette resulterer i en udglatning,hvorved der opnås mere ens modeller. (Grafik: Lars H. Jacobsen)21GeologiskNyt 3/05del, og at lagparametrene i højere grad be-stemmes. Ydermere opnås en udglatning afmodellerne, hvilket fører til, at uønskedetolkningseffekter fra en to- og tre-dimensio-nal undergrund nedtones.Forbedret opløsning af geologisk modelDen opnåede forbedring i modelanalysenskyldes, at båndene bevirker, at allesammenbundne modeller hjælper til med atopløse hinanden. Dette kan betragtes somen form for a priori-viden, hvor informationom modelparametrene i hver enkelt modelføres videre til de andre modeller. Dennebinding af modelparametrene betyder inver-sionsmæssigt, at antallet af mulige modellermindskes, hvorved der generelt opnås enforbedret opløsning af den geologiske model.Analysearbejdet viser imidlertid også, at deter altafgørende, at båndene har den rettestyrke, idet båndene skal afspejle variationeni geologi mellem de sammenbundne model-ler. Hvis båndene er for stramme, vil derblive tilført fejlagtig information i tolk-ningerne, idet båndene ikke vil tillade til-strækkelig variation mellem de sammen-bundne modeller. Hvis båndene derimod erfor løse, vil informationen, der sendes viderefra en model til en anden, være utilstrække-lig, hvorved båndene i yderste konsekvensingen effekt vil have og derfor ikke vil for-bedre opløseligheden. Dette er illustreret ifiguren øverst til højre.Da båndene som nævnt skal afspejle va-riationen i geologi mellem to modeller, erstyrken af disse i høj grad afhængig af af-standen mellem to sammenbundne modeller,idet det antages, at variationen mellem totætliggende modeller er mindre end variatio-nen mellem to modeller, der ligger længerevæk fra hinanden. Det betyder, at der hhv.skal bruges stærkere bånd, hvor modellerneligger tæt, og løsere hvor der er en størreadskillelse. Som det kendes fra fx PACESog SkyTEM, varierer afstanden mellem mo-dellerne konstant, hvilket betyder, at det heletiden er nødvendigt at korrigere båndstyr-kerne. Det har i analysearbejdet vist sig, athvis afstanden mellem to modeller ikke erfor stor, så er det fornuftigt at afstandskor-rigere båndene proportional med kvadratro-den til den forholdsvise afstandsændring.I figuren nederst til venstre er der illu-streret to scenarier, der viser, hvorledesprofilorienterede data aktuelt sammenbindes.Illustration (a) viser profilorienteret LCI-tolkning, hvor modelgrundlaget er baseret påén datatype med rimelig datatæthed (fxMEP, PACES eller SkyTEM). Sammen-bindingen foregår fortløbende langs profiletmed bånd mellem nabomodellerne. Illustra-tion (b) viser profilorienteret LCI-tolkning,hvor modelgrundlaget er baseret på to data-typer (fx MEP og TEM). Her sker sammen-bindingen både internt mellem modeller ba-seret på samme datatype samt mellem mo-deller baseret på forskellige datatyper.LCI-tolkning af SkyTEM-data fra SydthySom eksempel på anvendelsen af LCI-meto-den vises her udvalgte resultater, som eropnået på basis af LCI-tolkning af et størreSkyTEM-datasæt indsamlet i Sydthy for Vi-borg Amt. I forbindelse med kortlægningener der indsamlet ca. 350 km produktionsdata,som er optaget således, at der skiftevisudlæses datasæt med lavt og højt moment.Opsætning af de profilorienterede LCI-tolkninger er foretaget langs de fløjne linierved at sammenbinde modellerne fortløbende,således at lavmoment-modeller binder til enhøjmoment-model, som igen binder videre tilen model med lavt moment. Der er i dettetilfælde blevet anvendt bånd på modstands-og på lagtykkelsesparametrene, hvis styrkerer skalleret med kvadratroden til den for-holdsvise afstandsændring.Data er alle blevet tolket i modelsektionermed 4, 5 og 6 lag (inkl. luftlaget). Resulta-terne af disse tolkninger med forskellige an-tal lag er ud fra residualerne på data og båndsamt ud fra parameterbestemmelsen blevetvurderet i forhold til hinanden. Det har såle-des været muligt vurdere kvaliteten aftolkningerne samt at udvælge de model-sektioner, hvor data og bånd tilpasses af mo-deller med færrest antal lag, hvorved der ividest muligt omfang ikke tolkes overflødigelag (pseudolag).Illustration af en dal opmålt med eksempelvis SkyTEM. a) Den sande model. b) LCI-tolket profil medtilpas båndstyrke – modellen opløses godt. c) LCI-tolket profil med for svage bånd - modellen oplø-ses dårligt, dalbunden findes ikke. d) LCI-tolket profil med for stærke bånd – modellen opløses dår-ligt, dalbunden hæves. (c) og (d) fører til en fejltolkning af geologien. (Grafik: Lars H. Jacobsen)Illustration af to forskellige måder at anvendeLCI-metoden på. Prikkerne repræsenterer mo-deller baseret på vekslende datatyper indikeretmed farver. Stregerne viser, hvilke modeller dersammenbindes, mens længden af stregerne af-spejler styrken af båndene. Jo længere stregerdesto svagere bånd og vice versa. (Grafik: LarsH. Jacobsen)Tak til vorestøtte-abonnenter: og22 GeologiskNyt 3/05Fladekortet viser koten til den gode leder i Sydthy fundet på baggrund af SkyTEM-data, som er blevet LCI-tolket. Den hvide ovale cirkel markerer ud-valgte data, som præsenteres i figuren øverst på næste side. (Grafik: Anders Edsen)23GeologiskNyt 3/05Resultat af profilorienteret LCI-tolkningSom det fremgår af fladekortet over koten tilden gode leder i figuren på modstående side,har resultatet af kortlægningen bl.a. været,at der er fundet en række strukturer, dertolkes som begravede dale. Den geologisketolkning heraf verificeres i skrivende stund,idet Viborg Amt udfører en række boringerpå baggrund af resultaterne. Det skal be-mærkes, at strukturerne, der går på tværs aftolkningslinierne, opløses, hvilket bl.a. af-spejler, at båndstyrken har været tilpas.I figuren til højre er vist et udvalgt profil,hvor data henholdsvis er tolket med MCI- ogLCI-metoden (MCI-metoden har indtil datoværet anvendt til at tolke SkyTEM-data.Med MCI-metoden sammentolkes et data-sæt med lavt moment og et datasæt med højtmoment, hvorved der opnås én midlet modelpr. to datasæt). Som det fremgår heraf, be-virker LCI-metoden at modelgrundlaget for-dobles i forhold til, hvis data tolkes medMCI-metoden. Det skyldes, at der medLCI-metoden opnås en særskilt model forhvert datasæt, mens der i forbindelse medMCI-metoden anvendes et datasæt med lavtmoment og et med højt moment for hvermidlet model.I figuren kan det samtidig ses, at de totolkningsmetoder generelt opløser de over-ordnede strukturer lige godt. Dog fastlæggesder med MCI-metoden ikke en god leder iden centrale del af profilet. De horisontalebånd giver imidlertid anledning til, at dertrækkes tilpas information med ind fra si-derne, således at der i det LCI-tolkede profilopløses en god leder i bunden af modellerne.Denne gode leder udgør tilsyneladende denene flanke af en dalstruktur. Strukturen be-kræftes på fladekortet i figuren på modstå-ende side, hvor det ses, at den kan erkendesbåde nord og syd for profilet. Båndene giverendvidere anledning til, at der opnås et meresammenhængende modstandsbillede, hvormodellernes udseende varierer mere jævnt.I profilet med de MCI-tolkede modellerkan der i den venstre side ses to modeller,hvori der opløses et lag med forhøjet mod-stand. I det LCI-tolkede profil opløses dettelag ikke, idet båndene giver anledning til, atmodstanden udglattes. Det er imidlertid etudtryk for, at informationen om laget medforhøjet modstand er for svag, idet det ellersville have slået mere igennem i både deMCI- og LCI-tolkede modeller. Som detfremgår af figuren nedenfor, er det et billedepå et udtalt ækvivalensproblem (der tales omækvivalens, når det inden for datausikker-heden er muligt at tilpasse data med flereforskellige modeller lige godt.), som det medde horisontale bånd ikke er muligt at opløse.I /3/ ses det imidlertid, at det ved at kombi-nere a priori-viden fra fx boringer og brugenaf horisontale bånd i højere grad er muligt atløse ækvivalens problemer.Den videre udvikling af LCI-metodenPå sigt er det naturligt at videreudvikle LCI-metoden, således at den kan benyttes til attolke data, der ikke kun er fordelt langs pro-filer, men ud over fladen. Dette vil resulterei en pseudo tredimensional tolkning – baseretpå én-dimensionelle modeller. Tolknings-algoritmen har allerede indbygget disse mu-ligheder, men det er endnu ikke fastlagt,hvordan fx båndende imellem de enkeltesonderingspunkter skal indstilles. Da detpga. de meget store datamængder hellerikke er muligt at tolke mange kvadrat-kilometer data på en gang, skal der udviklesen metode til at stykke et kortlægningsarealop i mindre stykker, som kan tolkes delvistuafhængigt – uden at der går geologisk in-formation tabt.Det forventes, at dette udviklingsarbejdefinder sted i efteråret 2005, og metoden der-for vil kunne anvendes til produktionstolkningi begyndelsen af 2006.Referencer:/1/ GeoFysikSamarbejdet, december2002: LCI tolkning af geoelektriske data- verificering af metoden. Findes påwww.gfs.au.dk/2/ GeoFysikSamarbejdet, marts 2004:Kombineret LCI tolkning af MEP og TEMdata - Koncept og tolkningsresultater.Findes på www.gfs.au.dk/3/ GeoFysikSamarbejdet, september2004: Lateral sambunden tolkning aftransiente elektromagnetiske data. Findespå www.gfs.au.dkSkyTEM-data fra et udvalgt profil, der i figuren på modstående side er markeret med en hvid cirkel.Data er tolket med øverst LCI-metoden og nederst MCI-metoden. (Grafik: Anders Edsen)Eksempel på ækvivalente modeller, hvor det inden for datausikkerheden er muligt at tilpasse flereforskellige modeller lige godt. Som det fremgår i dataplottet falder de tre datakurver overordnetoven i hinanden, mens de opløste modeller er forskellige. (Grafik: Lars H. Jacobsen)

Lateral sammenbunden tolkning - LCI-tolkning af geofysiske data

https://tidsskrift.dk/gn/article/download/3630/3147

Lateral sammenbunden tolkning - LCI-tolkning af geofysiske data

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Tidsskrift.dk (Det Kongelige Bibliotek)