Akustisk profilering (sparker, ekkolodding) Refraksjonsseismikk (sjø) STATENS VEGVESEN REGION MIDT/MØREAKSEN AS

Transkript

1 Side 1 av 13 Stikkord: Akustisk profilering (sparker, ekkolodding) Refraksjonsseismikk (sjø) Rapportnr.: Oppdrags- Giver: Oppdrag/ Rapport: STATENS VEGVESEN REGION MIDT/MØREAKSEN AS MØREAKSEN Vegtunnel under Romsdalsfjordens ytre del TAUTRA ALTERNATIVET Akustisk profilering Refraksjonsseismikk Dato: 17. april 2008 Rapport-utdrag: Statens vegvesen Region Midt og Møreaksen AS har engasjert Geomap a.s til å foreta geofysiske grunnundersøkelser på alternative områder for undersjøisk vegtunnel under ytre del av Romsdalsfjorden. Dette er en del av Møre-aksen prosjektet som går ut på å knytte de tre største byene i Møre og Romsdal sammen med en fergefri forbindelse. Det er foretatt målinger på tre alternative steder for kryssing under Romsdalsfjordens ytre del : Dryna Brattvåg Midsund-Ørsnes Tautra Måleresultatene er presentert i separate rapporter for hvert alternativ. Denne rapporten omhandler Tautra alternativet. Det er utført akustisk profilering (ekkolodd og sparker) for bunn- og løsmassekartlegging. På basis av akustikk dataene er det valgt to traséalternativer hvor det er foretatt refraksjonsseismiske målinger. Dypeste partier av bergoverflaten er lokalisert til dypålen i hovedfjorden nord for Tautra (Kote -295 i vest og kote -265 i øst). Som det fremgår av fjellkotekartet ligger bergoverflaten noe dypere mellom disse to alternative kryssingsstedene. Ca. 1km på sydsiden av Tautra strekker det seg også en dypål i samme retning som hovedfjorden. Traséene krysser denne dypålen på kote i vest og kote -175 i øst. Land/Fylke: Kommune: Sted: Møre og Romsdal Midsund/Vestnes Romsdalsfjorden Otterøya, Tautra, Nerås

2 Side 2 av 13 INNHOLD : SIDE RAPPORTUTDRAG 1 1. INNLEDNING 4 2. DATABEARBEIDELSE/TOLKNING Generelt Bunn og løsmassekartlegging (akustisk profilering) Refraksjonsseismikk 8 3. RESULTATER 9 4. NØYAKTIGHET I DYBDEBEREGNINGENE 11 (refraksjonsseismikk) 5. FELTARBEID TEKNISK DOKUMENTASJON 13 VEDLEGG: A1 G1 G2 H1 V1 Beskrivelse av akustisk profilering Beskrivelse av refraksjonsseismiske målinger Feltprosedyre sjøseismikk HYDLOC Metode for posisjonering av hydrofoner Feltlogg oppsummering TEGNINGER: se neste side

3 Side 3 av 13 TEGNINGER: Oversiktskart Tautra alternativet Bunnkotekart og plan seismiske profiler P1-P22/ Fjellkotekart og plan seismiske profiler P1-P22/ Kurslinjekart Lengdeprofiler langs traséene (østre og vestre trasé) Seismiske seksjoner P1-P2/ Seismiske seksjoner P3-P4/ Seismiske seksjoner P5-P6-P7/ Seismiske seksjoner P8-P9/ Seismiske seksjoner P10-P11/ Seismiske seksjoner P12-P13/ Seismiske seksjoner P14-P15/ Seismiske seksjoner P16/ Seismiske seksjoner P17-P18/ Seismiske seksjoner P19-P20/ Seismiske seksjoner P21-P22/07

4 Side 4 av INNLEDNING Statens vegvesen Region Midt og Møreaksen AS har engasjert Geomap a.s til å foreta geofysiske grunnundersøkelser på alternative områder for undersjøisk vegtunnel under ytre del av Romsdalsfjorden. Dette er en del av Møre-aksen prosjektet som går ut på å knytte de tre største byene i Møre og Romsdal sammen med en fergefri forbindelse. Geomap a.s har tidligere foretatt omfattende geofysiske undersøkelser for en trearmet tunnel for å knytte sammen øyene Aukra og Otterøya med fastlandet (2004). Det er nå foretatt målinger for tre alternativer for kryssing under Romsdalsfjordens ytre del. Måleresultatene er presentert i separate rapporter for hvert alternativ. Det er undersøkt for følgende alternativ, se oversiktstegning : Dryna Brattvåg alternativet ligger lengst i vest. Det er utført målinger fra sydspissen av Dryna og inn mot Brattvåg og Hellandshamn. Det er utført akustisk profilering med sparker og videre detaljundersøkelser med refraksjonsseismikk langs tre alternative traseer. Geomap rapport nr.: Midsund Ørsnes er det midtre alternativet. Det er utført akustisk profilering med sparker. På basis av disse resultatene ble det på grunn av meget stor dybde til fjell ( m) ikke foretatt videre detaljundersøkelser. Geomap rapport Tautra alternativet som går fra Otterøya, under Tautra og mot land på østsiden av Tomrefjorden. Det ble også kartlagt for alternativt å gå mot land på vestsiden av Tomrafjorden. Det er utført akustisk profilering med sparker. På bakgrunn av disse dataene er det foretatt refraksjonsseismiske målinger langs to mulige traseer fra Otterøya, under Tautra og mot land ved Nerås i Vestnes kommune. Geomap rapport nr. : Denne rapporten omhandler Tautra alternativet.

5 Side 5 av DATABEARBEIDELSE/TOLKNING 2.1 Generelt Det er utført akustisk profilering (ekkolodd og sparker) for bunn- og løsmassekartlegging med 50 og 100m linjeavstand. På basis av akustikk dataene er det valgt to traséalternativer hvor det er foretatt refraksjonsseismiske målinger. Det er stort sett rimelig god overensstemmelse mellom den akustiske tolkningen og resultatene fra refraksjonsseismikken. Det er målt 22 refraksjonsseismiske profiler. Kurslinjekart for akustisk profilering og beliggenhet av seismiske profiler er vist under og på tegning Beliggenheten av de seismiske profilene er også vist på bunnkotekartet og fjellkotekartet, tegningene og -2. TRASÉ VEST TRASÉ ØST MØREAKSEN, TAUTRA ALTERNATIVET Oversikt over måleområdet (kurslinjer og seismiske profiler). For detaljer, se tegning nr.: , -2 og -3

6 Side 6 av Bunn og løsmassekartlegging (akustisk profilering) Ekkolodding/bunnkotekart Vanndybdene er korrigert for ekkoloddsvingerens dybde under vannflaten, tidevann og lydhastighet i vann. De korrigerte dybdene er deretter bearbeidet i en digital terrengmodell før konturering. Det er på bakgrunn av dette fremstilt bunnkotekartet som vist under og i målestokk M=1: på tegning nr.: MØREAKSEN, TAUTRA ALTERNATIVET Bunnkotekart og plan seismiske profiler For detaljer, se tegning nr.:

7 Side 7 av 13 Sparker profilering/fjellkotekart Registreringene fra sparker profileringen er tolket manuelt. Det ble i første omgang lagt vekt på å definere dypålene, og ut fra disse resultatene ble det valgt traséalternativer. Etter at refraksjonsseismikken var ferdig tolket, ble arbeidet med videre tolkning av akustikk dataene utført. På bakgrunn av resultatet fra de refraksjonsseismiske målingene, hvor seismisk hastighet i løsmassene beregnes, er det benyttet lydhastighet i løsmassene på 1600m/s for topplag/sorterte masser og 2000m/s for antatt morene, ved omregning fra refleksjonstid til dyp i meter. Det er også utført kontroll av tolkningen fra akustikken, og dataene stemmer rimelig godt overens med løsmassemektighetene fra seismikken. Tolkning av løsmassemektigheter påplusset vanndyp gir dyp til fjell som er fremstilt i et fjellkotekart på tegning nr.: (M=1:10000) og vist under: MØREAKSEN, TAUTRA ALTERNATIVET Fjellkotekart og plan seismiske profiler For detaljer, se tegning

8 Side 8 av Refraksjonsseismikk Beliggenheten av de seismiske profilene er vist både på bunnkotekartet (tegning nr.: ) og på fjellkotekartet (tegning nr.: ). Tolkningsresultatene er vist som sammensatte seismiske seksjoner langs de to traséalternativene (Trasé Vest og Trasé Øst) på tegning nr.: Hver seismisk seksjon er også vist på tegningene nr til-15. Følgende informasjon er gitt på seksjonene: Bunnprofil Tykkelse av løsmasselag over fjell Grenseflater mellom løsmasser med forskjellig seismisk hastighet Øvre del av berggrunnen (overflateforvitring) Seismisk hastighet i berggrunnen. Lavhastighetssoner, dvs. områder med seismisk hastighet mindre eller lik 4000m/s er uthevet Seismiske hastigheter Seismisk hastighet i løsmassene indikerer massetype, og ut fra erfaring gjelder følgende for vannmettede masser: m/s sorterte masser (leire/silt/sand) m/s morene Seismiske hastigheter i løsmasser og fjell, som er representative for Skandinavia, er oppstilt nedenunder. Seismisk hastighet i berggrunnen (krystalline bergarter) lavere enn 4000m/s karakteriseres som lavhastighetssoner, og indikerer større oppknusningsgrad enn i bergarten for øvrig. Lavhastighetssoner opptrer der det er tektoniske og andre typer svakheter i berggrunnen. Seismiske hastigheter registrert i jord- og bergarter i Skandinavia

9 Side 9 av 13 I tillegg til at seismiske hastigheter i løsmasser og fjell er gitt i profilseksjonene, er også seismisk hastighet i berggrunnen angitt på plantegningene for hvert område. Disse hastighetene representerer «godt», ikke overflateforvitret fjell. I svakhetssonene må det generelt forventes en viss overfordypning på grunn av gradvis overgang fra løsmasse til fjell, og ved spesielt lave hastigheter (under ca. 2500m/s) kan det dreie seg om åpne kløftdannelser. 3. RESULTATER Berggrunnsforhold I tabellen under er det vist prosentvis fordeling av seismiske hastigheter i berggrunnen, samt dypest beliggenhet av bergoverflaten langs de to alternativene. I hovedfjorden (nord for Tautra) ligger bergoverflaten ca. 30m dypere i den vestlige traséen. Det er noe forskjell i prosentvis fordeling av seismiske hastigheter i de to alternativene, men det er målt noe mindre inn mot land på begge sider av hovedfjorden i det vestre alternativet. Det er rimelig å forvente noe bedre fjellkvalitet inn mot land, og i så fall vil prosentvis fordeling av seismisk hastighet i berggrunnen være enda mer lik i de to traséene enn det fremgår av tabellen under. Ca % av de målte profilene har seismisk hastighet høyere eller lik 5000m (god bergkvalitet), mens ca.12-16% representerer hastigheter lavere eller lik 4000m/s (dårlig bergkvalitet/svakhetssoner). Alternativ Prosent av samlet profillengde med seismisk hastighet 4000m/s eller lavere Prosent av samlet profillengde med seismisk hastighet 5000m/s eller høyere Størst dyp til fjell langs traséen Trasé Vest 16% 60% Kote -295 Nord for Tautra (i P15/07) Kote -185 Syd for Tautra (i P21/07) Trasé Øst 12% 67% Kote -265 Nord for Tautra (i P11/07) Kote -175 Syd for Tautra (i P5/07) Prosentvis fordeling av seismiske hastigheter i berggrunnen og størst dyp til bergoverflaten langs de to alternativene Dypeste partier av bergoverflaten er lokalisert til dypålen i hovedfjorden nord for Tautra (Kote -295 i vest og kote -265 i øst). Som det fremgår av fjellkotekartet ligger bergoverflaten noe dypere mellom disse to alternative kryssingsstedene. Ca. 1km på sydsiden av Tautra strekker det seg en dypål i samme retning som hovedfjorden. Traséene krysser denne dypålen på kote -185 i vest og kote -175 i øst. Se illustrasjon på neste side.

10 Side 10 av 13 Kote -265 Dypest beliggende punkt på fjelloverflaten i Trasé Vest Kote -295 Dypest beliggende punkt på fjelloverflaten i Trasé Øst Kote -175 Kote -185 MØREAKSEN, TAUTRA ALTERNATIVET Fjellkotekart med angivelse av dypest beliggende punkt på fjelloverflaten langs traséene Antall lavhastighetssoner, sonebredder og seismisk hastighet i sonene er gitt i tabellen under. Alternativ Antall Sonebredder Seismisk hastighet i sonene lavhastighetssoner (hastighet 4000m/s eller lavere) Trasé Vest 13 stk. Ca. 17m til ca. 140m 2300m/s til 3900m/s Trasé Øst 13 stk. Ca. 12m til ca.250m 2500m/s til 4000m/s Antall lavhastighetssoner, sonebredder og seismisk hastighet i sonene langs traséene

11 Side 11 av 13 Noen soner er sammensatt av partier med variasjon av seismiske hastigheter. Spesielt gjelder det sonen i dypålen på nordsiden av Tautra, i alternativ øst. Seismisk hastighet i sonen varierer fra et parti med 2800m/s, så et parti i midten med 3800/4000m/s og lengst syd 3000m/s. Midtpartiet med høyere seismisk hastighet er ca. 150m bredt, mens hele sonebredden er ca. 250m. Løsmasser Løsmasseoverdekningen varierer fra blottet fjell til ca. 125m mektighet i de refraksjonsseismiske profilene. Seismisk hastighet m/s tilsvarer morene med forskjellig konsolideringsgrad. Det er også masser med seismisk hastighet m/s som representerer sorterte sedimenter (leire, silt, sand). 4. NØYAKTIGHET I DYBDEBEREGNINGENE (refraksjonsseismikk) Ved bruk av 5m geofon-/hydrofonavstand er nøyaktigheten i beregnet dybde til fjell normalt angitt ved følgende erfaringstall: dyp mindre enn 10m, standardavvik +/-1m dyp større enn 10m, standardavvik +/- 10% av beregnet dyp I dette tilfellet er det benyttet 10m hydrofonavstand, som kan gi noe større standardavvik. Vi har imidlertid ikke statistikk å bygge på ved bruk av 10m sensoravstand. Ut fra sammenligning mellom tolkningsresultater mellom akustikken og refraksjonsseismikken er det god korrelasjon, slik at vi antar at standardavviket ikke ligger langt unna det som er erfaringene med bruk av 5m sensoravstand. Seismiske refraksjonsmålinger viser seismisk hastighet i det øvre parti av berggrunnen, og lavhastighetssonenes utbredelse mot dypet kan variere fra sted til sted. I mange tilfeller har erfaring fra tunneldrift vist at sonebredden avtar mot dypet, mens det i andre tilfeller har vist seg at sonene er forholdsvis jevntykke fra utgående og ned til tunnelnivå. Dette er forhold som må vurderes spesielt i hvert enkelt tilfelle der det har betydning for prosjektet. SEISMISK PROFIL d D Ved seismiske undersøkelser er beregningene basert på den bølgebanen som gir raskest gangvei mellom skudd og mottaker. Dvs. at i områder hvor bergoverflaten står med helning langs profilet vil seismikken gi normaldybden til fjell (sidepåvirkning), se illustrasjonen. Skrånende fjell kan føre til siderefraksjon

12 Side 12 av FELTARBEID Målingene ble utført vår og sommer/høst 2007, se vedlegg V1 Feltlogg oppsummering. Målingene forløp uten uhell av noen art verken på personell eller utstyr. Båtene Notus (37 fot) og Frøy (50 fot) ble anvendt. Det er benyttet differensiell GPS ved utlegging av sjøbunnskabelen, hydrofonposisjoneringen (Hydloc) og akustisk profilering (ekkolodding og boomer/sparker profilering). Det er målt 406km akustisk profilering med ekkolodd og sparker, systematiske profilert med 50m og 100m linjeavstand. Det er målt 22 refraksjonsseismiske profiler med 470m sjøbunnskabel med 10m hydrofonavstand. Dataene er registrert på en 48 kanalers ABEM Terraloc MK6 seismograf. Informasjon om tekniske detaljer vedrørende datainnsamlingsutstyr og posisjonering er gitt i kapittel 5, Teknisk dokumentasjon. En generell beskrivelse av akustisk profilering finnes i vedlegg A1 Beskrivelse av akustisk profilering. Beskrivelse av refraksjonsseismiske målinger og Feltprosedyre sjøseismikk er gitt i Vedleggene G1 og G2. Vedlegget Hydloc beskriver metoden som benyttes for å måle inn kabelens posisjon på bunnen. Under feltarbeidet ble det foretatt fortløpende kontroll og tolkning av dataene. Resultatene ble fortløpende meddelt oppdragsgiver, og foreløpige tegninger er oversendt oppdragsgiver, samt at resultatene er meddelt på møter.

13 Side 13 av TEKNISK DOKUMENTASJON Oppdragsgiver Kontaktperson STATENS VEGVESEN/MØREAKSEN AS Torkild Åndal, STATENS VEGVESEN REGION MIDT Feltpersonell Ole Chr. Pedersen Arild Hegland, Kjell Ågotnes, Olav Berg og Pàll Hansen, samt lokale hjelpefolk Måleperiode Fartøy Bunnkartlegging Tidevann Lydhastighet i vann Løsmassekartlegging (akustisk profilering) Løsmasse- og fjellkvalitets kartlegging (refraksjonsseismikk) Posisjonering/korreksjonssignal Vår og sommer/høst 2007, se vedlegg V1 Feltlogg oppsummering NOTUS og FRØY Atlas Deso 14 m/ 2.7 graders 210 KHz svinger Fra tidevannstabell Benyttet 1480m/s (basert på kalibrering med håndlodding) Geo-Spark 200/1000 system joule EPC 9802 skriver ABEM Mark 6 235m sjøbunnskabel med 5m hydrofonavstand 470m sjøbunnskabel med 10m hydrofonavstand Hydloc posisjonering. Differensiell GPS, Trimble12 / Starfix Kalibrering Horisontalt datum Projeksjon Bathymetri, høydegrunnlag Mot karakteristiske punkt på kaier. NGO 1948 EUREF 89 (i felt) NGO Akse 1 Sone 32 (i felt) NN1954 GEOMAP a.s Ole Chr. Pedersen