Geologisch veldonderzoek

Geologisch veldonderzoek

In Nederland is de afgelopen 100 jaar al veel onderzoek gedaan naar de opbouw van onze ondergrond. Afhankelijk van de vraagstelling zetten we verschillende technieken in, of een combinatie daarvan. Voorbeelden zijn boringen, sonderingen, seismiek en tTEM.

Gaten in de gegevens opvullen

Veel geologische informatie is al ontsloten via de DINO database en met de komst van de BRO zal de hoeveelheid beschikbare gegevens steeds verder toenemen. Maar zelfs met honderdduizenden boringen zijn er nog steeds ‘gaten’ in de beschikbare gegevens. Van sommige locaties zijn bijvoorbeeld niet de juiste monsters of analyses genomen. In andere gevallen zijn alleen te ondiepe gegevens beschikbaar of hebben de gegevens een te lage resolutie (zowel verticaal als horizontaal). Of ze zijn niet van het juiste type omdat er lijn- of vlakgegevens nodig zijn en puntdata alleen niet voldoen. In zulke gevallen zetten wij nieuw veldonderzoek op, zowel voor externe opdrachtgevers als vanuit onze eigen informatietaak.

Boringen en sonderingen

De geologie zit verborgen onder onze voeten. Om die toch te kunnen bekijken, beschrijven en te interpreteren voeren wij handmatige en mechanische boringen uit. Zo krijgen we een kijkje in de ondergrond van centimeters tot honderden meters diep. In onze Beschrijfruimte beschrijven we de monsters uitgebreid om zoveel mogelijk kenmerken vast te leggen. Deze uitgebreide beschrijvingen vormen de ‘gouden spijkers’ waarmee we andere boringen en gegevens beter kunnen interpreteren. Daarbij helpen boorgatmetingen die in diepere boringen vaak uitgevoerd worden om de opbouw en samenstelling nog beter in beeld te kunnen brengen.

Als voorbereiding op boringen worden vaak sonderingen gedaan om de beste boorlocatie te selecteren of om langs transecten de geologische interpretaties te ondersteunen. Voor het uitvoeren van mechanische boringen, sonderingen en boorgatmetingen hebben we een vaste samenwerking met verschillende partijen.

Korrelgrootte, geochemie en waterdoorlatendheid

Soms is het nodig om metingen aan boormonsters te verrichten om zo in nog groter detail eigenschappen van de ondergrond vast te stellen. Na de beschrijving nemen we monsters voor bijvoorbeeld de korrelgrootte of geochemische samenstelling van het materiaal. Voor de analysewerkzaamheden hebben we een vaste samenwerking met andere laboratoria.

Een speciaal geval is het vaststellen van de waterdoorlatendheid van het sediment. Voor zandig materiaal beschikken we over ons eigen Doorlatendheidslab waar we door onszelf genomen monsters kunnen meten. Voor kleiig materiaal laten we die bij andere laboratoria analyseren. Ook beschikken we over een Palynologisch lab waar we sediment en gesteentemonsters prepareren voor analyse door onze experts.

Groot detail door 2D en 3D

Soms is alleen puntinformatie, verkregen door boringen en/of sonderingen, onvoldoende om een complexe ondergrond in kaart te brengen. In plaats van heel veel boringen of sonderingen op korte afstand van elkaar te plaatsen kunnen we dan beter 2D- (lijn-) of 3D- (vlak-)technieken gebruiken. Door die te combineren met puntinformatie (1D) kunnen we de ondergrond in kaart brengen in groot detail en hoge kwaliteit. De verschillende technieken zijn ook te combineren door ze achtereenvolgens in het veld uit te voeren voor een ruimer dieptebereik.

Grondradar

Grondradar, ook wel bekend als georadar of ground-penetrating radar (GPR), is een geofysische techniek die goed bruikbaar is om de bovenste ~10 meter van de ondergrond in kaart te brengen. De techniek is bij uitstek geschikt voor zandgronden met diepere grondwaterstanden door de grotere indringing in dit materiaal. Dit in tegenstelling tot klei en ondiep grondwater, die het signaal dempen.

GPR-gegevens zijn te verzamelen door antennes lopend over het aardoppervlak voort te slepen, meestal met een karretje. Ze zijn zo licht dat ze geen sporen achtergelaten in het landschap (non-destructief). De antennes verzenden elektromagnetische pulsen, die op laagovergangen in de ondergrond weerkaatsen, en ze vangen de teruggekaatste signalen op. De resultaten zijn veelal 2D-profielen van de ondergrond, maar ook 3D is mogelijk.

tTEM

De tTEM, een towed Transient ElectroMagnetic system, is de nieuwste toevoeging aan de veldtechnieken die we kunnen inzetten om de ondergrond tot zo’n 60 meter diepte in kaart te brengen. De lijninformatie maakt het mogelijk om de ondergrond tussen puntdata zoals boringen of sonderingen in kaart te brengen, of als voorbereiding vooraf om de meest geschikte locaties te selecteren. Lees meer over tTEM in dit nieuwsbericht.

Seismisch onderzoek

Voor een beter beeld van vooral de diepere ondergrond is seismiek een veelgebruikte methode. Seismische golven, veroorzaakt door trillingen van natuurlijke of menselijke oorsprong, reizen door de aarde. Door onder andere reflecties van die golven te detecteren en te verwerken kun je een helder beeld van de ondergrond opbouwen. Het vinden van de golven gebeurt doorgaans met geofoons. Een nieuwe ontwikkeling op dit gebied is de detectie van seismische golven via glasvezel, waarbij kilometers lange glasvezelkabels als sensor kunnen fungeren.

Met ons seismische array van geofoons, eventueel aangevuld met glasvezelkabels, kunnen we informatie over de ondergrond verzamelen over een groot dieptebereik, variërend van tientallen meters tot enkele kilometers. Werken met glasvezelkabels maakt het mogelijk om de gevoeligheid en nauwkeurigheid op diepte te verbeteren en maakt het makkelijker om het sensornetwerk uit te breiden.

Bij TNO ontwikkelen en gebruiken we verschillende manieren van seismisch onderzoek, voor diverse doeleinden. Een voorbeeld is ons onderzoek naar passieve seismiek. Daarbij gebruiken we de achtergrondruis van de aarde om een beeld van de ondergrond, of de veranderingen daarin, weer te gegeven. We wekken zelf dus geen trillingen op. Ook werken we aan het innoveren van bestaande methoden in de actieve seismiek, waarbij we ons veelal richten op het verbeteren van de resolutie in het ondiepe bereik.

Monitoring en veldmetingen geothermie

Een geothermisch doublet pompt warm water op uit de diepe ondergrond, onttrekt de warmte en injecteert het koude water weer. Omdat het water zout en warm is (70-100˚C) en opgelost gas bevat, bestaan er speciale technieken om het te monitoren en te bemonsteren.

Gas- en watermonsters kunnen we direct uit het systeem nemen door een zogeheten autoklaaf, een roestvrijstalen vat, aan te sluiten op de geothermische installatie. Daardoor kan er geen opgelost gas ontsnappen of zuurstof bijkomen, waardoor in het lab betere analyses te doen zijn.

In samenwerking met Europese partners zoals GFZ Potsdam sloten we ook een monitoringapparaat (‘FluMo’) aan op een geothermische installatie. Daarmee kun je real-time zien hoe bijvoorbeeld de zuurgraad verandert met temperatuur- en drukschommelingen in het systeem. Met deze accurate en betrouwbare data kunnen we operators beter helpen om corrosie en neerslag (scaling) aan te pakken.

Vragen?

Heb je een ondergrondvraag of wil je meer informatie over onze veldwerkkennis? Neem dan contact op met Ronald Harting via onderstaande blauwe knop met het label ‘mail direct’.