Jarðsjá – Staðsetur lagnir

Grein/Linkur:  Hvað er jarðsjá og hvernig er hún notuð?

Höfundur:  Sigurjón Páll Ísaksson

Heimild:

.

Tæki sem þetta er meðal annars hægt að nota til að staðsetja lagnir – Mynd MALÅ EL Pro – Guideline Geo   1. 3. 2017

.

Nóvember 2009

Hvað er jarðsjá og hvernig er hún notuð?

Jarðsjá var þróuð út frá ratsjá eftir 1960, og byggist hún á því að rafsegulbylgjur eru sendar ofan í jörðina frá sendiloftneti og tekið á móti endurvarpsbylgjum með öðru loftneti sem haft er nálægt hinu fyrra. Breytileg rafsvörun og rafleiðni efnis framkallar endurvarp, og má þannig greina jarðlög og óreglur í þeim. Yfirleitt er farið með loftnetin eftir útmældum mælilínum, og fæst þá samfellt jarðlagasnið sem birtist á tölvuskjá og hægt er að prenta út. Gefur það jarðsjám ákveðna sérstöðu við jarðkönnun.

Jarðsjárnar vinna á tíðnisviði sem reynslan hefur sýnt að hentar til slíkra mælinga (10 – 1.000 MHz = megarið). Með hárri tíðni eykst greiningarhæfnin, en rafsegulbylgjurnar ná þá grynnra ofan í jörðina. Með lægri tíðni ná bylgjurnar lengra ofan í jörðina, en greiningarhæfnin minnkar, þá þarf stærri hlut til að gefa endurkast. Það fer eftir aðstæðum og bylgjulengd hversu djúpt mælingarnar ná, allt frá 15-20 metrum niður í nokkra sentimetra. Til þess að ákvarða dýpið þarf að mæla hraða rafsegulbylgna í viðkomandi jarðlögum.

Jarðsjármæling við Suðurlandsveg 17. apríl 2009. Tvö loftnet á sleða og hjól sem mælir vegalengd. Mælingamaður með fartölvu og stjórnbúnað í bakpoka Mynd: Efla hf

Jarðsjá má beita við ýmis verkefni, svo sem til að mæla dýpi niður á fast berg, finna niðurgrafnar lagnir, stórar sprungur í bergi, stóra hella (ef þeir eru nálægt yfirborði) og fleira. Einnig hentar jarðsjá vel til að dýptarmæla stöðuvötn; er hún þá dregin eftir ísilögðu vatni til þess að fá samfelld dýptarsnið. Þá hafa jarðsjár verið notaðar til að finna eða afmarka fornleifar, til dæmis rústasvæði. Þessi tækni er notuð í hernaði til að leita að jarðsprengjum og jarðgöngum. Nýlega hafa verið þróaðar borholujarðsjár sem geta mælt í þrívídd neðanjarðar út frá einni borholu, og eru þær notaðar í námuvinnslu. Loks eru sérstakar jarðsjár til að greina innviði mannvirkja, til dæmis veggja.

Önnur gerð ratsjár af þessu tagi er vel þekkt hérlendis, en það er íssjá Raunvísindastofnunar Háskóla Íslands. Hún notar bylgjulengd sem smýgur í gegnum jökulís og hefur reynst vel til að mæla þykkt íslenskra jökla.

Jarðsjár hafa opnað nýja möguleika í jarðkönnun, en þær hafa þó ákveðnar takmarkanir.

• Ef jarðvegur er leirkenndur eða blandaður salti eða jarðhitavatni sést lítið niður.
• Ef jarðvegur er mjög raskaður eða grýttur er erfitt að greina á milli laga.
• Í mörgum tilvikum þarf talsverða úrvinnslu og sérþekkingu til að túlka niðurstöður.
• Jarðsjármæling gefur oft vísbendingu og þarf þá að grafa könnunarholu til að staðfesta niðurstöðu.
• Aðferðin er frekar dýr, og í vissum tilvikum geta aðrar aðferðir verið ódýrari.

Á síðari árum hefur tekist að draga úr þessum takmörkunum með framförum í tækni og hugbúnaði. Helstu kostir jarðsjármælinga eru:

• Jarðsjármælingar raska ekki jarðlögunum sem verið er að kanna.
• Mælingarnar gefa samfelld jarðlagasnið.
• Á sléttu landi, snævi þöktu eða á ísilögðum vötnum, má setja jarðsjána á sleða og draga hana til þess að fá löng snið á skömmum tíma.
• Með nútíma hugbúnaði má tengja mælilínur saman til að fá þrívíddarmynd af mælisvæðinu.

Þar sem aðstæður eru hagstæðar geta jarðsjármælingar gefið mikilvægar upplýsingar og eru þær því áhugaverður valkostur við rannsóknir á jarðlögum.

Verkfræðstofan Línuhönnun hf. (nú Efla hf.) varð fyrst til að nota jarðsjá við jarðkönnun hér á landi, en fyrirtækið keypti jarðsjá árið 1991. Hún var endurnýjuð 1998 (pulsEKKO IV, með 50, 100 og 200 MHz loftnet) og hefur mest verið notuð við undirbúning mannvirkja og dýptarmælingu stöðuvatna, en einnig til að leita að fornminjum. Þar var um ákveðna tilraunastarfsemi að ræða. Stofan keypti einnig minni jarðsjá sem í sumum tilvikum hentar betur til að greina rústir grunnt undir yfirborði. Meðal verkefna af því tagi má nefna að vorið 1994 var eldri jarðsjáin notuð til að leita að rústum kirkjunnar í Nesi við Seltjörn, og bar það góðan árangur. Einnig var jarðsjá notuð til að kanna umfang rústa á Skriðuklaustri við upphaf fornleifarannsókna þar sumarið 2000. Uppgröftur leiddi síðan í ljós að þetta voru klausturrústirnar. Nokkur önnur slík verkefni hafa verið unnin.

Jarðsjármælingum hefur verið beitt við fornleifaleit á vegum annarra aðila, til dæmis í Skagafirði, þar sem fannst rúst af fornum skála undir túninu í Glaumbæ, 2002 og 2003. Þar var notuð jarðsjá í eigu Kaliforníuháskóla (UCLA).