Kvartærgeologi og implisitt 3D-modellering av løsmassene i Bømoen, Vestland

Abstract

Med befolkningsvekst og økt forbruk vil presset på landarealer, råstoff og grunnvann bli større. Mektighetene av berg og løsmasser under beinene våre er en ressurs som må forvaltes på lik linje med andre ressurser, for å sikre en bærekraftig utnyttelse og å unngå interessekonflikter i områder der undergrunnen skal tas i bruk. Kartlegging, ikke bare på overflaten, men også mot dypet, er derfor nødvendig for å sikre effektiv og sikker bruk av disse ressursene.

Utbygging av området på Bømoen, i Vestland fylke, er et eksempel der undergrunnen ønskes utnyttet til flere formål. Området er kartlagt som et israndsdelta, og er av Norges Geologiske Undersøkelse (NGU) definert som en betydelig grunnvannsressurs grunnet stor mektighet av sand og grus. Avsetningen er også definert som en av de viktigste naturgrusforekomstene i fylket, og det har vært aktive massetak i flere deler av området. Nye eiere av område ønsker å benytte seg av grunnvannet til både etablering av grunnvarmeanlegg og drikkevannuttak, og har gitt i oppdrag til COWI AS å undersøke grunnvannsforekomsten.

Denne masteroppgaven er gjennomført i forbindelse med planlegging av utbyggingen på Bømoen, i et samarbeid mellom COWI AS og NTNU. Det er gjennomført en kvartærgeologisk kartlegging, basert på feltarbeid og labanlyser. Isavsmeltingshistorikken i området er tolket basert på denne kartleggingen og litteraturstudier, som videre er brukt til å definere forventede stratigrafiske enheter mot dypet, deres rekkefølge og egenskaper. Løsmassemektigheten på Bømoen ble kartlagt som et israndsdelta, med hovedsakelig tynn morene i dalsidene.

Denne informasjonen er, sammen med innhentet data fra borehull og målinger med georadar, benyttet til å lage flere 3D-modeller av løsmassemektigheten på Bømoen i programvaren Leapfrog Geo. Totalt modellert løsmassevolume over fjell er estimert til 60 597 000 – 65 598 000 m3, og maksimal løsmassetykkelse er i underkant av 50 m. Stratigrafien ved Bømoen ble delt inn i finstoff og grovere fraksjoner, med formål om hydrogeologisk modellering. Samme sedimentvolum ble i en annen modell inndelt mer detaljert for å forstå og visualisere romlig fordeling av de ulike strategrafiske enhetene. Denne modellen er også basert på brukerdefinerte datapunkter, og er i større grad eksplisitt endret etter geologisk forståelse.

En geologisk 3D-modell er et produkt av importerte datapunkter, og brukerdefinerte parametere og trender basert på tolkninger av området. Visuell vurdering av ulik parametersetting og trend er benyttet i modelleringsprosessen for å tilpasse modellene til den geologiske forståelsen av området. Områder i modellen som påvirkes i størst grad av parametersetting og brukerdefinerte data er områdene med lavest datatetthet. Det er derfor viktig å visualisere sikre datapunkt i modellen. I tillegg har ulik data ulik kvalitet, og ofte ingen verdi dersom data som hentes inn er unøyaktige eller mangelfulle. Bruk av datapunkter bør derfor vurderes etter påliteligheten.

With population growth and increased living standards, the pressure on land areas, geological resources, and groundwater is bound to increase. The bedrock and sediments beneath our feet are resources that should be managed in the same way as other resources to ensure sustainable use and avoid conflicts of interest in areas where the underground is being utilized. Therefore, geological mapping not only on the surface but also in the depths is necessary to ensure efficient and safe use of underground resources.

The development of the Bømoen area, Vestland county in western Norway, is an example where the underground is to be utilized for multiple purposes. The area has been mapped as an ice marginal delta and is defined by the Geological Survey of Norway (NGU) as a significant groundwater resource due to the substantial thickness of sand and gravel deposits. The deposits is also defined as one of the most important natural gravel occurrences in Western Norway, %with active gravel extraction in several parts of the area. The new owners of the area wish to utilize the groundwater for both geothermal heating and extraction of drinking water, and they have commissioned COWI AS to investigate the groundwater resource.

This master thesis has been conducted as part of planning the development at Bømoen, in a collaboration between COWI AS and NTNU. To investigate the Bømoen ice marginal delta, Quaternary geological mapping has been carried out based on fieldwork and laboratory analyses. The deglaciation history of the area has been interpreted based on this mapping together with literature studies. This knowledge has then been used to define the expected stratigraphic units and their sequence in the subsurface. The sedimentary deposits at Bømoen has been mapped as an ice marginal delta, with predominantly thin till deposits on the valley sides.

This information, along with data obtained from boreholes and ground-penetrating radar surveys, has been used to create three 3D-models of the sedimentary at Bømoen using the software Leapfrog Geo. Total modeled volume of sediments above bedrock is estimated to be 60,597,000 – 65,598,000 m3, with a maximum depth of close to 50 m. In one model, the volume of sediments were divided into only two classes, fine grained and coarser fractions, with the aim of later hydrogeological modeling. In another model the deposit was subdivided into more sedimentary units, for a more detailed understanding and visualization of spatial distribution of the different stratigraphic units. This model is based on user-defined data points and has been changed to a greater extent based on geological understanding.

A geological 3D-model is a product of imported data points, user-defined parameters and trends based on interpretations of the area. Visual assessment of different parameter settings and trends has been extensively used in the modeling process to align the different 3D-models with the geological understanding of the area. Areas in the model that are most affected by parameter settings and user-defined data are those with the lowest data density. Therefore, it is important to visualize reliable data points in a geological model. Additionally, different data sources have varying degrees of quality and are of no value if the collected data is inaccurate or incomplete. Therefore, the use of data points should be evaluated based on their reliability.