Avslører dårlig fjell med magnetisme

Tunnelbyggere får et nytt verktøy for å kartlegge soner med dårlig fjellkvalitet på Østlandet. Fly- og helikoptermålinger av berggrunnen avslører nå dypforvitret fjell.

Publisert

Bruker Jordens magnetfelt

Forskerne bruker Jordens eget magnetfelt til å skaffe seg ny kunnskap om soner med dårlig fjell.

Jordens magnetfelt sørger nemlig også for magnetisering av berggrunnen. Når bergarter forandrer seg gjennom forvitring, gir det - enkelt forklart - også et redusert bidrag til det målte magnetfeltet.

Ved dypforvitring under tropiske forhold brytes silikat-mineraler i krystalliske bergarter ned til leirmineraler. Samtidig vil de opprinnelige magnetiske mineralene magnetitt og hematitt omdannes til mindre magnetiske jernhydroksyder, eller rust.

NGU har utviklet en filtreringsmetode for å framheve signalene fra denne dypforvitringen. Signalene blir senere sammenlignet med ulike terrengdata.

 

Metoden er basert på signaler fra jordens magnetfelt og er testet i fire store tunnelprosjekter i Oslo-området med godt resultat: Over 90 prosent av de kjente svakhetssonene i Romeriksporten, Oslofjord-, Lieråsen- og Hvalertunnelen ble påvist.

- Ingeniørgeologer får dermed et nytt redskap til å identifisere såkalt dypforvitret fjell. Når svakhetssonene er godt kartlagt, blir det lettere å planlegge tunneltraseer. Resultatet blir penger spart, sier forsker Odleiv Olesen ved Norges geologiske undersøkelse (NGU).

Han koordinerer NGUs omfattende kartleggingsprosjekt Geologi i Oslo-området (GEOS), hvor arbeid med nettopp fjellanlegg er ett av temaene.

Problem på Østlandet

 

Vannlekkasjer og dårlig stabilitet i tunneler er et generelt problem i Oslo-området. Tidlig på 1900-tallet førte byggingen av Holmenkollbanen til så store problemer at utbyggingsselskapet gikk konkurs. Jernbanetunnelen gjennom Lieråsen på 1960-tallet er et annet skandaleprosjekt: Ras og vannlekkasjer førte til at traseen til slutt måtte legges om.

Vanninntrenging og utrasing i Romeriksporten og Oslofjordtunnelen er nyere eksempler, og så sent som i sommer gikk det steinras i Hasletunnelen.

- Men hva skyldes egentlig det dårlige fjellet i det sentrale østlandsområdet?

- Svakhetssonene er i stor grad dannet ved kjemisk forvitring av bergarter i et tropisk klima for mer enn 140 millioner år siden, ennå mens dinosaurene rådet grunnen på Østlandet, forteller Olesen.

Skjult i berggrunnen

- Forvitringen foregikk gjennom millioner av år langs hele overflaten, men i et utall med eldre sprekksoner gikk den langt ned i berggrunnen. Derfor heter det dypforvitring. Leirmineralene fra forvitringen ble sannsynligvis bevart helt fram til de store istidene. Da skrapte etter hvert isbreene vekk det øverste laget av de forvitrede bergartene, men kreftene nådde ikke ned i de dype sprekksonene, hvor det i dag kan ligge bevart mer enn 200 meter med forvitringsprodukter.

Derfor er problemet skjult: Vanskelighetene kommer ikke til syne før det bygges tunneler i et dyp på opptil 200 meter under dagens fjelloverflate.

Lang forskningsinnsats

Odleiv Olesen understreker at den geologiske kunnskapen som nå overføres til Østlandet, er basert på 20 års forskning på berggrunn og landskapsformer i Sør-Sverige av professor Karna Lidmar-Bergstrøm ved Universitetet i Stockholm.

Også norske geologer, blant andre Ellen Roaldset ved Universitetet i Oslo og Fridtjof Riis i Oljedirektoratet, har arbeidet med lignende problemstillinger.

- Det er samfunnsøkonomisk lønnsomt å bedre kunnskapen på dette feltet. Romeriksporten alene førte til kostnadsoverskridelser på cirka én milliard kroner, sier Odleiv Olesen. Han peker på at nye tunnelprosjekter i Oslofjord-området representerer de største investeringene utenfor oljesektoren i Norge.

- Arbeidet med å utbedre jernbanetraseen mellom Asker og Sandvika har for eksempel en prislapp på fire milliarder kroner.