Ønsker dialog og samhandling Kartet til venstre viser dagens kvikkleirekartlegging i Orkdal, mens kartet til høyre viser sannsynlig mektighet av kvikkleire slik det fremkommer fra den samlede geologiske modelleringen.

Ønsker dialog og samhandling

Digital Geologi AS utdyper i dette innlegget hvordan mange typer data benyttes for å komme frem til en geologisk modell basert på metoder utviklet til bruk for oljeindustrien.

Vi setter pris på at artikkelen om vårt omfattende arbeid med å kartlegge undergrunnen i Orkland kommune har engasjert GEOs lesere (GEO 01/2020: «Lanserer ny hypotese om kvikkleireskred»). Det er imidlertid behov for å rydde unna et par misforståelser hva gjelder vår bruk av grunnpenetrerende radar (GPR).

Vi har aldri hevdet hverken å kunne «se» kvikkleire, slik NGI oppfattet det (geo365.no: «Svarer på NGI-skepsis»), eller å kunne «se flere hundre meter ned gjennom løsmasser og berggrunnen», slik NGU synes å tro (geo365.no: «NGU på ville veier»).

LES OGSÅ: Tykke leirlag hindrer gjennomtrengning med georadar

Vi vil i stedet forsøke å skifte fokus tilbake til det viktigste, som er den nye geologiske kunnskapen som arbeidet frembragte.

Fokuseringen på begrensninger i bruk av GPR-data er en avsporing fra det helhetlige arbeidet vi gjennomfører for våre kunder. Dette arbeidet er basert på en systematisk gjennomgang av alle typer tilgjengelige data for å bygge en helhetlig dynamisk geologisk forståelse.

Følgelig er GPR en datakilde på linje med konvensjonell seismikk, sonderinger, kjerneboringer, prøveserier, resitivitetsdata, gravimetri, lokal kunnskap, geologiske kart, publikasjoner og lignende.

Basert på tilgjengelige data fra Orkdal, som blant annet omfattet ca. 500 sonderinger, prøveserier, overflatekartlegging, samt en rapport som omtalte gravimetridata utarbeidet av NGU, ble det etablert en sekvensstratigrafisk modell.

For bedre forståelse av fordelingen av de ulike sedimentære sekvensene ble det samlet inn 100 km med GPR-data i dalen, som så ble satt sammen med 25 km grunnseismikk innsamlet i Orkladeltaet for Trondheim Havn. Etter en sedimentologisk tolkning av disse dataene, innenfor et sekvensstratigrafisk (dynamisk) rammeverk, ble de overført til Roxar RMS geomodelleringsverktøy.

Ved å benytte de geostatistiske metodene som ligger i Roxar RMS, ble litologi og sediment-egenskaper logisk fordelt i tid og rom samtidig som geomodellen ivaretar alle fysiske observasjoner. Geomodellen frembrakte så ny kunnskap om fordelingen av løsmassene i kommunen som har store økonomiske konsekvenser for både kommunen og private aktører.

Kunnskap om dyp til morenen, den romlige fordeling av marin leire og kvikkleire, utbredelse og volumer av elveavsatt sand, øker mulighetene for bedre arealutnyttelse for kommunen og reduserer usikkerhet ved grunnforholdene.

For havneområdet og den fremtidige utbyggingen der, foreligger det nå en helhetlig geologisk modell for sedimentfordeling og dyp til den underliggende morenen, som åpner for bedre og billigere utbyggingsløsninger.

Prosjektet har også avdekket store sandavsetninger i undergrunnen ved Fannrem som kan vurderes benyttet for grunnvannsuttak til energiproduksjon tilsvarende det som er kartlagt i Melhus og Elverum.

Et annet meget viktig vitenskapelig poeng fra arbeidet i Orkdal var en fornyet forståelse av dannelsen og utbredelsen av kvikkleire. Denne forståelsen er basert på en gjennomgang av observert forekomst av kvikkleire i sonderinger, og hvordan sonderingene er plassert i terrenget.

Gjennomgangen av sonderingsdata er basert på standard analysemetoder brukt på denne typen data, og i tråd med forslag i NIFS-rapporten av 2015 om kvikkleiredetektering. Dataanalysen fra Orkdal visste at det var en overhyppighet på tre ganger av kvikkleireforekomst der terrenghelning var under fem grader kontra der terrenget var brattere. Systematisk analyse av data fra Trondheim, Stjørdal, Oslo, Grimstad-Arendal og Nittedal, bekrefter denne observasjonen.

Ved å sammenstille denne observasjonen systematisk i geomodellen med kartlagt utbredelse av marin leire, kunne et vesentlig bedre kart for sannsynlig kvikkleire utarbeides som vist i figuren.

Observasjonen om at kvikkleire forekommer hyppigere i flatt terreng enn i hellende terreng, understøttes videre av statistisk analyse av romlig kontinuitet av kvikkleire i sonderingene (også kjent som variogramanalyse). Disse analysene viser at kvikkleire opptrer relativt sett mer kontinuerlig vertikalt enn lateralt, noe som tyder på at det i mindre grad foregår en lateral kommunikasjon av vann gjennom løsmassene enn man skulle forvente.

Den systematiske geologiske geomodellen, som viser den romlige fordelingen av sedimentene, inneholder heller ikke noen mer porøse lag som kan gi horisontal væsketransport av noen betydning. Dataanalysene hvor man sammenligner sonderinger nær berggrunnsoverflaten med sonderinger lengre unna, viser at utvasking i mindre grad synes å skje inn mot berggrunnsoverflarten enn lenger unna, noe som tyder på at væsketransporten går fra løsmassene og inn i forkastninger og knusningssoner, heller enn motsatt som har vært presentert som en forklaringsmodell.

Observasjonene og geomodellen for kvikkleiredannelse er videreført i et omfattende prosjekt for Fylkesmannen i Trøndelag. Basert på sammenstilling av LIDAR-data med geologisk kart og punktdata ble forekomst av skredgroper og ravinedaler systematisk kartlagt.

Det ble observert at skredgropene, der det var gått kvikkleireskred, i all hovedsak var initiert der terrenget var tilnærmet flatt mellom ravinene. Ravinedalene fungerte altså som begrensninger i skredutviklingen heller enn som utløsingssteder. Skred kom bare inn i ravinene når trykket i kollapsen var så sterkt at det brøt igjennom tørrskorpen i selve ravinen.

Denne alternative forklaringsmodellen beskrevet ovenfor er nå under videre testing gjennom et prosjekt for systematisk 3D strømningsanalyse av grunnvann sammen med Norsk Regnesentral (NR), med støtte fra Innovasjon Norge og NTNU.

Ved å koble den amerikanske geologiske undersøkelse (USGS) programvare for grunnvann «Modflow» med Roxar RMS, kan det kjøres simuleringer direkte på våre 4D geologiske modeller. Dette gir det muligheten for å studere væskestrømninger i løsmasser og berggrunn, og å modellere realistiske strømningsegenskaper for løsmassetyper og for svakhetssoner i berggrunnen i 3D.

Dette vil gi en unik mulighet til realistisk modellering av grunnvannstrømninger, grunnvannsnivå og poretrykk, med de konsekvenser dette har for å verifisere de observasjonene ovenfor. I tillegg vil det nye verktøyet kunne adressere miljøgeologiske anvendelser, setninger og geotermisk potensiale, med mer. Videre ligger det til rette for mer realistiske analyser av skråningsstabilitet i 3D, mot dagens teoretiske 2D-snitt.

Kort oppsummert

  • Forståelsen for hvordan løsmasser er systematisk fordelt i rommet i hele dalføret i Orkdal har stor betydning for samfunnsplanlegging og utvikling i kommunen. Tilsvarende kartlegging bør gjennomføres i alle landets kommuner, slik at man har like god forståelse for geologien i Fastlands-Norge som man har for norsk sokkel.
  • Den økte presisjonen systematisk geologisk modellering gir for forståelsen av fordeling av kvikkleire gir et forbedringspotensial i forhold til dagens kvikkleirekartlegging, og bør derfor utføres i alle risikoutsatte områder.
  • Observasjoner som viser at skredfaren er minst like stor i de flate områdene mellom ravinedalene som i områdene direkte relatert til ravinedalene, gjør at oppmerksomheten rundt kvikkleirerisiko for byggevirksomhet må justeres i forhold til NVE sine retningslinjer, som fokuserer på skråninger.

Ønsker dialog

Det er viktig å presisere at det arbeidet som her er presentert er basert på en systematisk sammenstilling av data og tolkninger med geologisk kunnskap i et sekvensstratigrafisk rammeverk. Dette rammeverket er basert på 30 år med geologisk kompetanse som er benyttet av olje- og gassindustrien verden over sammen med vel dokumenterte geologiske og geostatistiske metoder for modellering.

At dette har vist seg å være «kontroversielt» for enkelte finner vi synd, da vårt ønske er et utstrakt og bredest mulig faglig samarbeid for å bedre forstå geologien på land i Norge. Hensikten med dette innlegget er å invitere til faglig dialog og samhandling.

Lars Edward Rygg Kjellesvik

Dr. Erling I. Heintz Siggerud

Digital Geologi AS

X