Application of waterborne electrical resistivity tomography and ground penetrating radar in the delta area of Numedalslågen, Norway

Abstract

Two non-invasive geophysical methods have been tested in the lowermost reaches of the river Numedalslågen, Southern Norway. The aim were to estimate thickness of sediments, possible layering and the depth to the bedrock. Waterborne electrical resistivity tomography (ERT) measurements were conducted in brackish water above the delta. Several lines of ERT data were collected by towing an electrode streamer by boat. The data were processed in RES2DINV. Processing of the ERT data gave resistivity values mainly ranging from approximately 20 to 60 Ωm. This can be interpreted as clay rich sediments, when seen in context of the settings and knowledge about the geomorphology of the area. However, challenging conditions during the survey gave data and results that were difficult to interpret further. One standard resistivity value for the water body based on conductivity measurements and editing of the data to include bathymetry data were tried to improve the results. Nevertheless, few measured data points compared to a high number of model blocks, high RMS errors and vertical rather than horizontal sections in the processed data gave little confidence in the results.Ground penetrating radar (GPR) data were collected along three profiles at a beach in the SE end of the delta. Antennas of 50 megahertz were used to map deposits and subsurface structures, resulting in GPR profiles with reflections mainly interpreted as sand and a maximum penetration depth of 20 meters. Reflection free parts were interpreted as clay rich sediments or sediments with brackish groundwater. Despite challenges with processing of data and interpretation of results, the methods should be considered suitable for the target of the study. The settings were demanding, especially for the ERT, and this is reflected in the results.

To ikke-invasive geofysiske metoder har blitt testet i og langs utløpet til Numedalslågen, sør i Norge. Målet var å estimere mektighet av sedimentene, mulige lagdelinger og dybde til fjell. Vannbåren Elektrisk Resistivitets Tomografi målinger ble utført i brakkvannet over deltaet. Flere linjer med ERT data ble samlet inn ved at en elektrodekabel ble tauet med båt. Dataene ble prosessert i RES2DINV. Prosessering av ERT dataene ga i hovedsak resistivitetsverdier mellom 20 og 60 Ωm. Dette kan tolkes som at sedimentene er rike på leire, særlig sett i sammenheng med området og dets geologiske utvikling. Utfordrende forhold under feltarbeidet gjorde det derimot vanskelig å tolke data og resultater videre. Forsøk på å forbedre dataene ble gjort, som ved å for eksempel å sette en resistivitetsverdi som standard for vannet og endre redigering av batymetridata. Likevel gav prosesseringen lite pålitelige resultater. Georadardata ble samlet inn langs tre profiler på stranda i SØ-retning for deltaet. 50 megahertz-antenner ble brukt i forsøket på å kartlegge løsmasser og strukturer under overflaten. Det resulterte i georadarprofiler med refleksjoner som i hovedsak ble tolket som sand. Signalet fra georadaren nådde dyp på maksimum 20 meter. Refleksjonsfrie områder ble tolket som sedimenter rike på leire eller med innhold av brakt grunnvann. På tross av utfordringer med prosessering av data og tolkning av resultatene, bør metodene anses som passende for studiets mål. Krevende forhold, særlig under innsamlingen av ERT data, er reflektert i resultatene.