Av Göran Kjellström
En av geologins viktigaste och för världens försörjning mest angelägna uppgift är att bidra med kunskap om jordens naturresurser. Exempel på en viktig sådan resurs är otvivelaktigt grundvattnet. Vattenförsörjning tryggas ju till övervägande del tack vare tillgång på grundvatten. Vattenföringen i berg och jord är emellertid underkastad synnerligen komplexa och svårförutsägbara processer. Varje större grundvattenområde, oavsett om det rör sig om grundvatten samlat i berg eller jord, kräver därför ett stort antal borrningar för att en optimal tolkning av grundvattenområdets geometri skall kunna göras. Årligen borras sålunda enbart i Sverige ett stort antal brunnar, ej sällan 9 000-10 000 brunnar. Eftersom borrkostnaderna utgör en betydande och mycket tung post i ett hydrogeologiskt projekt är det av stor vikt att försöka finna och pröva nya besparingsattraktiva alternativ.
I början av 1980-talet hade en grupp malmgeologer och geofysiker vid Sveriges geologiska undersökning (SGU) i samband med flygburna geofysiska mätningar för svensk malmprospektering fokuserat sin uppmärksamhet på en teknik kallad VLF (very low frequency), en teknik som nyttjade lågfrekventa radiovågor. Tekniken visade sig synnerligen framgångsrik varför en grupp inom den hydrogeologiska avdelningen på SGU bestämde sig för att pröva den som ett hjälpmedel vid kartering av grundvattenförande zoner i berg.
VLF-tekniken bygger på det fysikaliska förhållandet att när radiovågor träffar elektriskt ledande objekt induceras sekundära vågor. Lågfrekventa radiovågor har särskild förmåga att tränga djupt ned i marken (eller vattnet), och när de under sin färd träffar på elektriskt ledande bildningar i berggrunden (t ex elektriskt ledande mineral), erhålls ett störningsmönster som kan registreras och visualiseras i en s k anomali-karta. Lågfrekventa radiovågor kan mottas från vissa radiostationer, t ex från stationen GBR-Rugby i England. I det aktuella systemet mäts det magnetiska kraftfältets tre komponenter, där x-komponenten är den horisontella komponenten längs flygriktningen, y-komponenten den horisontella komponenten vinkelrät mot flygriktningen och slutligen z-komponenten den vertikala komponenten. Det elektromagnetiska fältet från VLF-sändaren har en magnetisk vektor som huvudsakligen är horisontell och vinkelrät mot riktningen till sändaren, samt en elektrisk vektor som huvudsakligen är vertikal.
Berggrundens egenskaper påverkar nu utbredningen hos den elektromagnetiska vågen och ger därvid upphov till anomalier med information om berggrundens struktur. Anomalierna hos det magnetiska fältet beror på induktion i geologiska strukturer som är bättre ledande än omgivningen. Från anomaliernas utseende kan uppskattningar göras av en ledande strukturs läge. Strukturer med samma strykning som fältets utbredningsriktning ger de kraftigaste anomalierna under det att ingen induktion sker i strukturer med en strykning vinkelrät mot sändaren. Sådana strukturer ger därför inga anomalier. Fältets inträngningsdjup är omvänt proportionellt mot berggrundens ledningsförmåga. Lågresistiv berggrund ger med andra ord litet inträngningsdjup. Varje fältkomponent är uppdelad i två delar, en reell och en imaginär delkomponent för att beskriva fältets amplitud och fasläge. Förhållandet mellan delkomponenterna är ett kvalitativt mått på en strukturs ledningsförmåga. Med hjälp av särskilda VLF-instrument kan man mäta storleken av den reella och den imaginära komponenten, och beloppet anges i procent i primärfältet.
Tekniken för grundvattenprospektering med VLF-radioteknik är att med ledning av topografiska och geologiska baskartor undersöka sådana anomalier som efter hydrogeologiska avväganden bedömts vara förorsakade av vattenförande sprickzoner. Den radiosändare man väljer för markmätningar är också den sändare som riktningsmässigt antas sammanfalla så nära som möjligt den riktning i vilken den förmodade sprickzonen ligger. Därefter utförs mätningarna vinkelrätt mot och tvärs över den aktuella zonen. Genom att utföra sådana mätningar är det möjligt att skilja på vattenförande och icke-vattenförande sprickzoner i berg. Eftersom vattenföringen i en kanske kilometerlång sprickzon ej alltid är lika stor längs hela zonens sträckning kan det vara nödvändigt att utföra VLF-mätningar längs tvärprofiler på flera ställen över sprickzonen.
Områden som undersökts med flyg detaljmäts senare med hjälp av transportabla VLF-instrument på marken. Dessa instrument väger endast några kilo och kan lätt handskas av en person. Genom att byta ut en insats kan mätningar utföras på radiovågor från stationer med så gynnsam sändningsriktning som möjligt, dvs man kan utnyttja andra sändarestationer är ovan nämnda i Rugby. Exempel på sådana radiosändare är JXZ-Helgeland i Norge, UMS-Moskva i Ryssland samt NAA-Cutler i USA.
VLF-radiovågtekniken har med framgång använts ej blott vid prospektering efter drickbart grundvatten utan även nyttjats för lokalisering av förorenade grundvattenakviferer, miljöfarligt deponeringsavfall samt vid kartering av lagrad värmeenergi i grundvatten. En styrka i tekniken är att eftersom det finns ett förhållandevis stort antal VLF-radiosändare runt om på jorden kan tekniken komma särskilt väl till användning i sådana länder där dricksvattenförsörjningen är ett akut problem.
© 1999 Göran Kjellström
©2001-
GeoNord