작성자: Karl E. Butler, Ph.D., P.Geo., P.Eng.
지구과학과
뉴 브런 즈윅 대학
2021년 봄, 전 세계 지구 과학 부서는 Covid-19 전염병 동안 현장 학교를 제공하는 방법과 씨름했습니다. 캐나다 NB 프레더릭턴에 있는 뉴브런즈윅 대학교에서 우리는 궁극적으로 특별한 조치를 취하면서 직접 진행하는 것이 허용되었습니다. 우리 지구 환경 현장 학교의 경우, 여기에는 70km 떨어진 폐쇄된 탄광에서 캠퍼스에서 몇 걸음 떨어진 강 계곡 대수층으로 부지를 변경하는 것이 포함되어 학생들을 차량으로 운송할 필요가 없었습니다. 건강 문제를 최우선으로 생각하는 동안 변경 사항은 학생들에게 지상 투과 레이더(GPR) 사용법을 가르치는 데 훨씬 더 나은 지질학을 편리하게 제공했습니다.
지구화학자 동료인 Fredericton 시의 상수도 직원의 지원으로 저는 학생들에게 도시의 유수가 도시의 우물 들판 중 한 곳에서 지하수에 미치는 영향을 조사하도록 했습니다. 현장 작업에는 (i) 지하수 흐름 방향을 추론하기 위해 우물의 수위 측정, (ii) 도로 염분 및 질산염을 포함한 도시 유출의 증거를 찾기 위한 우물의 수지화학적 샘플링, (iii) 더 나은 정의를 위한 수지구물리학적 측량의 세 가지 구성 요소가 포함되었습니다. 표면 유출수가 밑에 있는 모래와 자갈 대수층에 도달할 수 있도록 하는 불연속적인 점토-미사 대수층을 통한 '창문'. 연구 결과 유출과 관련된 우려 사항은 밝혀지지 않았지만 학생들에게 현장 작업 기술을 배울 수 있는 기회를 제공하는 데는 성공적이었습니다. 이 기사는 일부 수지구물리학적 활동을 강조합니다.
수문 지질학적 환경
프레더릭턴 대수층(Fredericton Aquifer)은 모래와 자갈의 구불구불한 에스커(esker)와 같은 퇴적물로서, 빙하 및 빙하 후 퇴적물에 최대 60m 두께로 묻혀 있으며, 이 퇴적물은 현대의 세인트 존 강 계곡을 부분적으로 채우고 있습니다. 대수층은 세인트 존 강의 과거 사행으로 침식된 점토-미사 대수층으로 덮인 반구획형으로, 묻힌 에스커 능선을 따라 높은 지점을 노출시켜 소위 '창'을 만듭니다. 이 창문이 강 아래에 있는 곳에서는 시정 우물에서 펌핑된 물을 재충전할 수 있어 유익합니다. 반면에 도시의 기저를 이루는 대수층으로 통하는 창문은 오염 가능성의 관점에서 취약성을 나타냅니다.
수문물리학적 조사
지구 물리학 조사 방법의 선택은 이전에 강 아래의 창을 묘사하는 데 잘 작동했던 방법의 영향을 받았습니다. 이 경우 수성 겉보기 전도도 매핑은 해안을 따라 전기 저항 영상(ERI)과 수중에서 음향 서브바텀 프로파일링에 의해 강화되었습니다. 이 현장학교에서는 지상에서 운영되는 GPR 프로파일링(그림 1)는 다른 두 가지 전도도/비저항 기반 방법으로 제공할 수 없는 유사한 고해상도 층서학적 정보를 제공하는 음향 하부 바닥 프로파일링을 대체했습니다. 여기서는 겉보기 전도도와 GPR 조사의 상보성을 보여주는 데 중점을 둡니다.
그림 2 도시의 우물 필드 중 하나 근처에서 공원과 럭비 필드의 기초가 되는 것으로 알려진 창의 한계를 더 잘 정의하기 위해 획득한 겉보기 전도도의 지도를 보여줍니다. 데이터는 약 31m의 유효 탐사 깊이를 갖는 EM6 전도도 측정기를 사용하여 획득했으며, 이는 일반적으로 (여기서 현재) 훨씬 더 저항력이 강한 하천 모래의 35~50m 아래에 묻혀 있습니다. 럭비 필드의 북쪽 끝 근처에서 겉보기 전도도의 급격한 변화는 근처의 시추공에 의해 제안된 바와 같이 이 지역의 찰흙-미사 창의 북쪽 가장자리를 나타내는 것으로 해석됩니다.
학생들은 럭비 경기장의 길이를 따라 일련의 GPR 및 ERI 측량선을 획득하여 이 해석을 확인하도록 요청했습니다. 센서 및 소프트웨어 펄스EKKO를 사용하여 GPR 데이터를 수집했습니다.® 최근 출시된 Ultra 수신기(그림 1).
그림 3 는 RF100 라인을 따라 50MHz(상단) 및 5MHz(하단) 안테나로 획득한 샘플 GPR 프로파일을 보여줍니다. 선의 왼쪽(북쪽) 끝에는 ~ 3m 깊이의 눈에 띄는 반사체가 점토-미사 대수층의 침식으로 정의된 상단에 해당하거나 아마도 더 가능성이 높으면 하천에 자리 잡은 지하수면의 상단에 해당합니다. 그 단위 위의 모래. 또한 왼쪽에는 ~ 7m 깊이에서 남쪽을 향해 상승하는 두 번째 반사판이 점토 실트의 상단에서 잘릴 때까지 있습니다. 우리는 이것을 미사 내부의 층으로 해석하여 인접한 기본 에스커에 드레이프를 나타냅니다. 이는 Saint John River 아래의 음향 하위 바닥 프로파일에서도 볼 수 있습니다. 선의 남쪽(오른쪽) 50미터 이상의 위치에서 점토-미사 층이 없고 모래와 자갈 에스커 대수층 내에서 깊이 7m에서 눈에 띄는 평평한 지하수면 반사가 드러납니다.
시립 공원에서 더 서쪽으로, 겉보기 전도도 매핑은 아퀴타드 창의 남쪽 가장자리 위치에 대한 대략적인 아이디어를 제공했지만 전도도의 변화는 훨씬 더 점진적이었습니다(그림 2). 이 영역에서 깊이 정보와 GPR 데이터에서 명백한 지하 반사체의 기하학(그림 4) 창 가장자리의 위치를 설명하는 데 특히 유용했습니다. 이 위치에서 GPR 조사에는 250MHz 중심 주파수 비차폐 안테나 외에 100MHz 중심 주파수 바이스태틱 차폐 안테나를 사용하여 수집한 프로파일이 포함되었습니다. 더 높은 중심 주파수인 250MHz의 차폐 안테나는 야구장 가장자리 주변의 금속 울타리와 관람석 근처에서 작업할 때 편리했지만 가장 관심 있는 반사기는 100MHz를 더 깊게 관통하는 낮은 중심 주파수에서 더 일관성이 있습니다. 데이터.
학생들은 GPR 시스템을 빠르게 작동하는 방법을 배웠고 디스플레이 장치 전체에 걸쳐 이러한 명확한 프로필이 스크롤되는 것을 보는 것을 즐겼습니다. 학생들은 자신의 데이터를 해석함으로써 좋은 현장 실습의 중요성에 대한 인식을 얻었습니다. 그들은 또한 한 방법이 다른 방법의 해석에서 모호성을 해결하는 데 매우 유용할 수 있는 방법을 배웠습니다. 보다 일반적으로 실무 경험은 전문 경력에서 지질학적 문제를 해결하는 데 도움이 되는 지구물리학적 방법을 적용하는 데 더 큰 자신감을 줄 것입니다.
참조 :
Butler, KE, Nadeau, J.-C., Parrott, R. 및 Daigle, A., 2004, 강변 지진 및 EM 방법에 의한 강 계곡 대수층으로의 재충전 묘사. J. 환경 및 공학 지구 물리학, 9, 95 - 109.
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