Kortlægning af begravede da le - gebyrkortlægning og undersøgelsesmetoder

Af Verner Søndergaard, Århus Amt; Jette Indsatsområde Sørensen, Rambøll (tidl. ansat i Sediment- samarbejdet); Richard Thomsen, Århus Amt; Christian , Geologisk Insti- tut, Universitet, Ole Bjørslev Niel- sen, Geologisk Institut, Aarhus Universitet

Århus Amt er i lighed med lan- dets øvrige amter i gang med en omfattende kortlægning af grund- vandsressourcerne i Områder med Særlige Drikkevandsinteresser (OSD-områder). Disse områder er beskrevet ved et antal indsatsområ- der, for hvilke der skal udarbejdes Oversigtskort med 5 km indsatsplaner med henblik på be- angivelse af Århus- Nord- og Hadsten- skyttelse af fremtidens drikkevands- området. Frijsen- ressourcer. borg-Foldby-pla- teauet er angivet Et væsentligt grundlag for udarbejdelse af med rød signatur. indsatsplanerne er et solidt kendskab til (Grafi k: Verner grundvandsressourcerne og deres sårbarhed Søndergaard) i de enkelte områder, og dette kræver de fl este steder nye konkrete undersøgelser i marken. For at fi nansiere dette kortlæg- ningsarbejde og udarbejdelsen af selve dybe undersøgelsesboringer, og på baggrund lave elektriske modstande (fx tertiære ler- indsatsplanerne er der i Danmark pålagt al af bl.a. fi ngrusanalyser på prøver fra disse lag), og netop dette forhold udnyttes i for- forbrug af vand et gebyr. boringer har det været muligt at bestemme bindelse med kortlægningen af begravede Den gebyrfi nansierede kortlægning af relationen mellem de enkelte dales indfyld- dale. Sådanne dale fi ndes i Århus-området i grundvandsressourcerne i Århus-Nord-om- ning samt at foretage en relativ datering ved stort omfang, hvor de typisk er eroderet ned rådet er gennemført og detaljeret beskrevet i at sammenligne med den stratigrafi , som i i et underlag af tertiært, fedt ler med lave 4 delrapporter /1/. Den tilsvarende kortlæg- forvejen kendes fra råstofgrave og øvrige elektriske modstande og efterfølgende fyldt ning i Hadsten-området er under udførelse i boringer i området. op med kvartære afl ejringer med højere øjeblikket og er derfor endnu ikke afrappor- I den efterfølgende artikel kigger vi nær- elektriske modstande. Arealdækkende TEM- teret. De to områder omfatter tilsammen 10 mere på delområdet, Frijsenborg-Foldby- målinger, der kan opfattes som en form for indsatsområder med et samlet areal på ca. plateauet, som gennemskæres af en række scanning af de øverste ca. 200 meter af jord- 350 km2, der strækker sig fra den nordlige meget smalle og dybe begravede dale. På overfl aden, har netop i Århus-området vist udkant af Århus op til omkring Hadsten, og baggrund af de geofysiske resultater forkla- sig særdeles velegnede til kortlægning af de i vest-østlig retning fra til Mejlby res dalenes udformning og indbyrdes relati- begravede dale. og Hårup (se fi guren ovenfor). oner. Vi skal også se, at dalenes indfyldning Anvendelsen af TEM-målinger i grund- petrografi sk set er markant anderledes end i vandskortlægningen tog sin begyndelse i Kortlægning af imponerende dalsystem de øvrige dale i Århus Nord, og at den ene 1991, hvor Aarhus Universitet udførte den Kortlægningsarbejdet beskrives i to artikler dal formodentligt er dannet i et Præ Elster første TEM-undersøgelse i Danmark af et 7 i dette nummer. I denne artikel fokuserer isfremstød, sandsynligvis Menap. km2 stort område ved Fløjstrup syd for År- vi på to af de undersøgelsesmetoder, der er hus. Undersøgelsen blev udført i forbindelse benyttet i forbindelse med kortlægningen Kortlægning med TEM-metoden med et samarbejde mellem Aarhus Uni- i Århus-Nord- og Hadsten-områderne, (fi - TEM er en forkortelse for den Transiente versitet, Århus Amt og Århus Kommunale guren ovenfor). Størstedelen af arealet er Elektromagnetiske Metode. Baggrunden for Værker omkring kortlægningen af de vigtig- blevet undersøgt med TEM-metoden, hvil- at denne geofysiske målemetode kan an- ste grundvandsmagasiner i Århus-området ket har medført, at der er blevet kortlagt et vendes i forbindelse med geologisk og hy- /2/. På dette tidspunkt var man blevet klar imponerende system af begravede dale, hvis drogeologisk kortlægning er, at forskellige over, at de vigtigste grundvandsmagasiner indfyldning repræsenterer vigtige fremtidige sedimenter ofte har forskellige elektriske i Århus-området skulle fi ndes i dybt ned- og nuværende grundvandsmagasiner. Da- egenskaber. TEM-metoden er især velegnet skårne dalstrukturer i den tertiære, lerede lene er efterfølgende påvist med en række til at bestemme dybden til lag med særligt undergrund.

14 GeologiskNyt 4/06 Alle boringer Boringer dybere end 50 m

5 km 5 km

Kortet til venstre viser alle eksisterende boringer i boredatabasen. Der er i alt 1850 boringer svarende til mindre end 3 boringer/ km2. På kor- tet til højre ses det samme område, men nu kun med boringer dybere end 50 m. Under 20 % af boringerne er dybere end 50 m svarende til en gennemsnitlig boringsafstand på 2 km. (Grafi k: Verner Søndergaard)

Begrænset omfang af boringer vigtige i grundvandskortlæg ningen. De be- disse omfattende målinger. Koten for den Eksisterende boringer sammenholdt med gravede dale har nemlig oftest en dybde på gode elektriske leder afslører her et helt net- bl.a. gravimetriske og geoelektriske (DC) 100-150 meter eller mere. værk af begravede dale, som er vidt forskel- måleresultater viste adskillige, spredte indi- Det tilførte derfor kortlægningen af lige, hvad angår såvel retning som længde, kationer på sådanne dalstrukturers eksistens. grundvandsmagasiner afgørende nye mulig- bredde og dybde. Metodemæssige begrænsninger betød imid- heder, da det viste sig, at de første TEM-må- Dalsystemet er yderst interessant, fordi lertid, at de nævnte geofysiske målinger of- linger gav særdeles gode og lovende resulta- det er her, man i dette tætbefolkede østjyske test var vanskelige at tolke, ikke mindst pga. ter. Siden har TEM-metoden bevist sit værd område skal fi nde drikkevandsressourcer af den komplekse, østjyske kvartærgeologi. i forbindelse med kortlægning i store dele god kvalitet i form af vandførende sand- og Samtidig var omfanget af geologiske op- af landet /2/, og et omfattende og vellykket grusafl ejringer i de begravede dalstrukturer lysninger fra eksisterende boringer begræn- udviklingsarbejde på Geofysisk Afdeling på og samtidig udarbejde planer for beskyttel- set i forhold til antallet af registrerede og Geologisk Institut, Aarhus Universitet har sen af grundvandet, så der kan leveres drik- beskrevne boringer i boredatabasen. resulteret i, at stort set alle TEM-målinger kevand af god kvalitet også i fremtiden. På fi guren ovenfor ses til venstre et kort nu udføres med den helikopterbårne, såkald- Figuren på næste side viser TEM-må- over alle boringer fra det indrammede om- te Sky-TEM-udgave af TEM-målemetoden. lingerne og koten for den gode, elektriske rids på fi guren på foregående side. Kortet leder. Som tidligere nævnt afspejler den et dækker de to undersøgelsesområder Århus Interessant dalsystem komplekst netværk af nedskårne dale i den Nord og Hadsten. På kortet til højre ses Et af de steder, hvor TEM-målingerne tertiære leroverfl ade. De højtliggende ter- samme område, men nu kun med alle bo- virkelig har afdækket et meget udbredt og tiære lerområder fremtræder på kortet med ringer dybere end 50 m. Som det fremgår af komplekst mønster af begravede dale, er røde/gule farver, medens de begravede dale kortet, er der kun meget få boringer dybere omkring Århus, hvor der nu er en næsten fremstår med blålige farver. Nogle af disse end 50 m, som dermed er dybe nok til at fuldstændig dækning med TEM-målinger. begravede dale er ret langstrakte og relativt kunne give informationer om de begravede På fi guren på næste side er der fra Århus brede og indrammer i visse tilfælde større dale og de potentielle magasiner, som er så Nord- og Hadsten-området vist et udsnit af sammenhængende og selvstændige plateau-

GeologiskNyt 4/06 15 02 4 Signaturforklaring Boringer Kilometer Kote for god leder (15 ohmm) 78.1102 kote DNN 80 - 100 60 - 80 40 - 60 78.1023 78.1027 30 - 40 20 - 30 79.1404 10 - 20 Hadsten 0 - 10 -10 - 0 -20 - -10 79.1405 78.1017 -40 - -20 -60 - -40 Haar-Trige-Elsted-dalen78.1024 79.1402 -80 - -60

Lille Frijsenborg-dalen -120 - -80 -160 - -120 78.870 -160 > 79.1281 79.1283 78.1028 79.1322 78.910 79.1323

Hinnerup 79.1282 79.1318 78.863 Hammel Frijsenborg-Foldby dalen 78.868 78.909 78.862 79.1319 Frijsenborg-Foldby- plateauet

88.1446

Ristrup-Grundfør-Ødum-dalen Århus

På kortet ses koten for den gode leder (<15 ohmm) baseret på TEM-målinger. Med sort streg er der afgrænset et højmodstands- område, som indikerer højtliggende tertiært ler. Dette højtliggende tertiære plateau er afgrænset af relativt brede og markante, begravede dale. Internt på plateauet ses en langsgående smal begravet dalstruktur med nogle mindre sidedale og en tværgå- ende nord-syd-dal. TEM-målingerne i den vestligste del af kortet er udført af Viborg Amt. (Grafi k: Verner Søndergaard) enheder. Et sådant selvstændigt plateauom- fyldning og relationen til de prækvartære også vist, at lufthævemetoden generelt giver råde er Frijsenborg-Foldby-plateauet, der er plateauer udførte Århus Amt i 2002 i alt 11 gode prøver, og at der kun sker begrænset markeret på kortet ovenfor. Bemærk i øvrigt dybe undersøgelsesboringer. De 10 af borin- nedfald og sammenblanding af materiale. her, at der centralt på dette plateau, hvor gerne blev med udgangspunkt i resultaterne Der er i sedimentfang udtaget én prøve for prækvartæroverfl aden ligger allerhøjest, af de geofysiske undersøgelser placeret cen- hver boremeter, og prøverne er herefter fi ndes en lang og meget smal, begravet dal tralt i de forskellige begravede dale, mens udlagt på fi berdug, og beskrevet i felten i (Frijsenborg-Foldby-dalen), som strækker en enkelt boring (78.863) blev placeret på henhold til Vejledning i Ingeniørgeologisk sig hen over hele plateauet fra sydøst mod det prækvartære plateau /3/. Boringernes Prøvebeskrivelse. nordvest for til slut at dreje mod nord-nord- placering i forhold til de begravede dale Der er udført borehulslogging i de åbne øst. En nærmere beskrivelse af Frijsenborg- fremgår af fi guren ovenfor. Prøverne fra 9 af og uforede boringer. Logningen er udført Folby-plateauet med den langstrakte, begra- boringerne blev, som led i Sedimentsamar- som naturlig gammalog, resistivitetslog, vede dal langs plateauets højderyg fi ndes i bejdet mellem de Jysk Fynske amter og Afd. fl uidresistivitetslog samt som induktionslog næste artikel. for Sediment-Geologi, Geologisk Institut, og spektral gammalog i udvalgte boringer. Hvis man er interesseret i at få et kig Aarhus Universitet, efterfølgende undersøgt På Geologisk Institut er prøvebeskrivelserne ned i det fantastiske netværk af begravede på Geologisk Institut /3/. Formålet var at blevet kontrolleret, og der er udført fi ngrus- dale i Århus-området, kan man gå ind på korrelere og eventuelt foretage en relativ da- analyser, ler- og bulkanalyser samt kornstør- nedenstående hjemmeside og få sig “en fl y- tering af sedimenterne i de enkelte dale samt relsesanalyser på i alt 168 udvalgte prøver vetur” rundt i en del af de begravede dale. at foretage en tolkning af afl ejringsmiljøet. fra boringerne. Mulighederne blev nærmere præsenteret i Undersøgelsesboringerne er udført med en artikel i GeologiskNyt Nr. 1/06: “Geo- lufthævemetoden, hvor prøven i en blanding Fingrusanalyse logi og grundvand i 3D – GeoScene3D til af boremudder og luft transporteres op til Fingrusanalysen er baseret på en opdeling præsentation”. overfl aden inde i borestammen. Erfaringen af sedimenternes fi ngrusfraktion i forskel- (http://www.aaa.dk/aaa/index/serviceom- viser, at der ved denne boremetode sker et lige bjergartstyper. Metoden er i princippet raader/nm/nm-drikkevand/nm-drikkevand- tab af fi nklastisk materiale fra de løse af- gammel, idet den har udviklet sig fra de gv/nm-grundvand3d.htm). lejringer, mens der fra afl ejringer af ler og stentællinger, der allerede blev taget i brug silt normalt bringes intakte cuttings op til fra midten af 1800-tallet. Geologerne un- Undersøgelse af indfyldningen i dalene overfl aden. De talrige sedimentanalyser, der drede sig dengang over de mange blokke og For at undersøge de begravede dales ind- er udført af Sedimentsamarbejdet, har da sten af fremmede bjergarter, der fandtes i

16 GeologiskNyt 4/06 Danmark. Da man senere erkendte, at landet det kvartærstratigrafi ske arbejde. Senest er gørelse for grundvandsressourcerne i Århus havde været overskredet af fl ere gletschere i resultater af fi ngrusanalyser benyttet af Kjær Nord-området,. Århus Amt, Natur og Miljø. den kvartære tidsperiode, blev sten- og le- et al. (2003) /7/, der sammenstiller en lang (kan downloades fra følgende adresse: debloktællinger fl ittigt benyttet til at forsøge række af petrografi ske data og retningsdata http://www.aaa.dk/aaa/nm-publikationer. at bestemme isens bevægelsesretning og fra afl ejringer fra de tre sidste fremstød i htm?ResID=600) udbredelse samt til at skelne mellem afl ej- Weichsel; det Midtdanske Fremstød, det /2/ Sørensen, K., Thomsen, R. og Sønderga- ringer fra forskellige gletschere. Metoden ungbaltiske Fremstød og Bælthav Fremstø- ard, V., 1995: Overvågning af grundvandet mødte dog også kritik, hvoraf den vigtigste det, og herunder redegør for disse fremstøds baseret på nye geofysiske målemetoder. gik på, at når isen overskred tidligere kvar- dynamik, udbredelse og strømningsretnin- Projekt om jord og grundvand fra Miljøsty- tære afl ejringer, ville den også optage mate- ger. relsen, Nr. 11. riale herfra, og derved kunne det blive van- På Geologisk Institut i Århus opdeles /3/ Sørensen, J., Kronborg, C., Nielsen, skeligt at bestemme isens bevægelsesretning og tælles minimum 300 korn i fraktionen O.B., Kragelund, A., 2004: Århus Amt, År- ud fra ledeblokke alene. Netop det forhold, 2-4 mm. Denne fraktion er dels valgt ud hus Nord. Fase 2, petrografi sk korrelation at isen eroderer i tidligere afsatte sedimen- fra nødvendigheden af at kunne få en sta- af 9 boringer fra Århus Nord. Afd. for Se- ter, skal dog senere vise sig, at blive centralt tistisk tilstrækkelig stor prøvemængde fra diment-Geologi, Geologisk Institut, Aarhus i anvendelsen af fi ngrusanalyser. boreprøver og dels for at sikre et tilstræk- Universitet. I 1979 benytter Jürgen Ehlers den hol- keligt bidrag fra kvarts, som stort set kun /4/ Ehlers, J., 1979: Fine gravel analyses landske fi ngrusmetode til sammen med an- fi ndes i fraktionen under 5 mm. Fingruset after the Dutch method as tested out on Ri- dre stratigrafi ske metoder, at skelne mellem opdeles dels i en forvitringsstabil gruppe; stinge Klint. Bull. geol. Soc. , 27, forskellige tillenheder ved en kvartærstrati- kvarts, fl int, sedimentære bjergarter samt p. 157-165. grafi sk undersøgelse af Ristinge Klint. Me- krystalline bjergarter og en ustabil gruppe; /5/ Houmark-Nielsen, M., 1987: Pleisto- toden er baseret på en opdeling af fraktionen porøst fl int, kalk fra Kridt og Danien samt cene stratigraphy and glacial history of the mellem 3-5 mm i forskellige bjergartstyper palæozoisk kalk og øvrige ustabile korn (fx central part of Denmark. Bull. Geol. Soc. og er mere håndterlig end stentællinger, pyrit, okker, brunkul m.m.). Kun den forvit- Denmark, V. 36, 189 p. samtidig med at den kan benyttes på mindre ringsstabile gruppe benyttes ved korrelation /6/ Kronborg, C., 1983: Glacialstratigrafi en prøvemængder /4/. Metoden er siden blevet af prøver og sammenligning med kendte i Øst- og Midtjylland. Upubl. Lic. afhand- benyttet fl ittigt i det kvartærstratigrafi ske formationer fra daglokaliteter. Forholdet ling. Geologisk Institut, Aarhus Universitet. arbejde i Danmark, bla. af Michael Hou- mellem palæozoisk kalk og kalk fra Kridt /7/ Kjær, K.H., Houmark-Nielsen, M. og mark-Nielsen, der i 1987 publicerer sin og Danien kan dog også med forsigtighed Richardt, N., 2003: Ice-fl ow patterns and pleistocæne stratigrafi for den centrale del af bruges til korrelation. Endvidere har det dispersal of erratics at the southwestern Danmark /5/. vist sig, at den samlede mængde af kalk i margin of the last Scandivanian Ice Sheet: Christian Kronborg opstillede i 1983 /6/ prøverne fra grundvandsmagasinerne i visse signature of palaeo-ice streams. en model med det udgangspunkt, at fi ngrus- tilfælde kan bruges i en tolkning af, hvor en /8/ Sørensen, J., Hansen, B., Kronborg, C. fordelingen i et kvartært sediment afhænger eventuel foretrukken strømning i magasinet og Nielsen, O.B., 2006: Korrelation af bo- af det underlag, som den is, der har afsat foregår /8/. ringer – sammenhæng mellem geologi og materialet, har bevæget sig henover. I mo- kemi. Boringer og prøvetagning. ATV møde dellen, der tilpasser de faktiske værdier på Resultater fra Århus Nord nr. 95. en lang række lokaliteter, ser man, hvorle- Resultaterne af de petrografi ske analyser des kvartsindholdet falder med antallet af fra boringerne ved Århus Nord er blevet Tak til Helle Clausen fra Sedimentsamarbej- isoverskridelser, mens indholdet af krystal- sammenlignet med tilsvarende analyser fra det for omhyggelig korrekturlæsning af artik- line korn stiger. Dette er betinget af, at det velundersøgte og daterede glacialstratigrafi - len og forslag til sproglige forbedringer ■ første isfremstød, der bevægede sig ind over ske enheder i råstofgrave og andre dagloka- Danmark, godt nok medbragte materiale liteter i området. På denne baggrund har det fra områder med grundfjeld og fl int, men til været muligt dels at korrelere sedimenterne gengæld optog meget kvarts ved bevægel- i boringerne og dels at foretage en relativ sen ind over de dengang blotlagte senter- datering af dalfyldet i de enkelte begravede tiære fl odsletter, og herved blev indholdet af dale. Vi kan således vise, at den nedre del af krystalline korn og fl int kraftigt fortyndet. indfyldningen i fl ere af de store begravede For hvert efterfølgende isfremstød blev dale kan henføres til ét af fremstødene i der bragt stadigt mere materiale med fra Saale eller Tidlig Mellem Weichsel, mens grundfjeldsområderne og fra områderne den øvre del af indfyldningen kan korreleres med sandsten og kalk og fl int, og derfor til fremstødene i Sen Weichsel. Kun den stiger koncentrationen af disse bjergarter lange og smalle, begravede dal, som gen- successivt med antallet af isfremstød. Mens nemskærer Frijsenborg-Foldby-plateauet, de ældste kvartære afl ejringer, der kendes afviger fra dette mønster ved at have en fra Midtjylland, indeholder mellem 80 og 90 nedre indfyldning med en petrografi sk sam- % kvarts, så indeholder de yngste i modsæt- mensætning, som korrelerer til de Præ El- ning hertil op mod 80 % krystalline korn. ster-sedimenter, der kendes fra området. Om den horisontale variation vises det, at En oversigt over alderen af de enkelte kvartsindholdet stiger i isens bevægelsesret- dales indfyldning kan ses i fi guren på s. 22 i ning mod vest, mens det krystalline indhold næste artikel, hvor vi vil kigge nærmere på falder. Dette er betinget af, at jo længere Frijsenborg-Foldby-plateauet og de dale, der isen bevæger sig væk fra det krystalline er nedskåret i det. kildeområde, jo mere fortyndes koncentra- tionen af disse bjergarter, idet der hele tiden Referencer optages og afsættes materiale. /1/ Søndergaard, V., Thomsen, R., Dyrsø, O., Det er dog ikke kun på Geologisk Institut Nyholm, T., Fuglsang, E., Thorling, L., Mis- i Århus, at fi ngrusanalyser i dag indgår i ser, P.V., Hansen, B., Weng, S., 2004: Rede-

GeologiskNyt 4/06 17