utbredning, lakvattenspridning och påverkan på omgivning - Sysav

5 Geofysiska metoder
5.1 Resistivitetsmätning
5.1.1 Teori
Resistivitet är omvänt proportionell mot konduktivitet och är ett mått på markens förmåga att inte leda
ström, det vill säga att fungera som en isolator. När resistiviteten (ρ) mäts sänds en elektrisk ström (I)
ner i marken via två elektroder. Mellan två andra elektroder mäts sedan potentialskillnaden (U) som
uppstår i resistorn (marken).
Den mest grundläggande fysiska lagen som används för resistivitetsmätningar är Ohms lag:
U
R =
I
Resistiviteten (ρ) beror vidare på ledarens geometriska egenskaper, längd (L) och area (A). Med hjälp
av de angivna parametrarna kan resistiviteten beräknas enligt (Reynolds 1997):
U
ρ =
I
A
L
Detta ger resistiviteten enheten Ohmmeter (Ωm). Den geometriska faktorn (A/L) beror på vilken
elektrodkonfiguration som används, samt elektrodavståndet i uppställningen. Med andra ord hur långt
strömmen färdas genom marken (Reynolds 1997).
5.1.1.1 Markens elektriska egenskaper
Det finns två olika sätt ström kan ledas genom lösa jordlager: elektronisk och elektrolytisk ledning. I
fallet med elektronisk ledning leds strömmen via fria elektroner, medan elektrolytisk ledning leder
strömmen via joner i porvattnet. Inom miljötillämpad resistivitetsmätning är det framför allt den
elektrolytiska ledningen som är den styrande mekanismen (Loke 2003a). När elektrisk ström sänds ner
i homogen mark flödar den tredimensionellt ut ifrån elektroden. Strömdensiteten (J) är beroende av
storleken på arean (2πr 2 ) genom vilken strömmen flödar och på den utskickade strömstyrkan (I) enligt:
J =
I
2
2πr
- 20 -
(5:1)
(5:2)
(5:3)
Strömdensiteten minskar alltså med ökande avstånd från strömkällan (Reynolds 1997).
Olika geologiska formationers resistivitet kan variera kraftigt, mellan 1 och över 20 000 Ωm, och
bestäms framför allt av:
• Porositet
• Porfyllnadsgrad
• Porvätskans resistivitet
Till exempel har sprickfattigt berg hög resistivitet medan sprickrikt har låg, eftersom det har mer porer
med mer vatten i. Resistivitetsmätningar ger god information om markens egenskaper, men bör
kompletteras med andra undersökningar för att ge bättre underlag för tolkning. Resistivitetsintervallen
är breda och överlappande (figur 5:1), varför det är viktigt att ha en geologisk förväntningsmodell
(Loke 2003a).