Economic and Environmental Geology (자원환경지질)

The Korean Society of Economic and Environmental Geology (대한자원환경지질학회)
권호 표지

Fast Delineation of the Depth to Bedrock using the GRM during the Seismic Refaction Survey in Cheongju Granite Area

굴절법 탄성파탐사 현장에서 GRM을 이용한 청주화강암지역 기반암 깊이의 신속한 추정

  • Received : 2010.07.07
  • Accepted : 2010.11.01
  • Published : 2010.12.28
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Abstract

Seismic refraction survey is a geophysical method that delineates subsurface velocity structure using direct wave and critically refracted wave. The generalized reciprocal method(GRM) is an inversion technique which uses travel-time data from several forward and reverse shots and which can provide the geometry of irregular inclined refractors and structures underlain by hidden layer such as low velocity zone and thin layer. In this study, a simple Excel-GRM routine was tested for fast mapping of the interface between weathering layer and bedrock during the survey, with employing a pair of forward and reverse shots. This routine was proved to control the maximum dip of approximately $30^{\circ}C$ and maximum velocity contrast of 0.6, based on the panel tests in terms of dipping angle and velocity contrast for the two-layer inclined models. In contrast with conventional operation of five to seven shots with sufficient offset distance and indoor data analysis thereafter, this routine was performed in the field shortly after data acquisition. Depth to the bedrock provided by Excel-GRM, during the field survey for Cheongju granite area, correlates well with the elevation of the surface of soft rock from the drill core and SPS logging data. This cost-effective routine developed for quickly delineating the bedrock surface in the field survey will be readily applicable to mapping of weathering zone in narrow zone with small variation of elevation of bedrock.

굴절법 탄성파탐사는 직접파와 임계굴절파를 이용하여 지하의 속도구조를 파악하는 지구물리탐사방법이다. GRM은 해석기법 중의 하나로서 수개의 정방향 및 역방향 발파의 주행시간을 이용하여 경사면은 물론 저속도층이나 얇은 층과 같은 숨은 층 하부에 대한 정보까지 제공한다. 이 연구에서는 5~7점 발파가 수행된 후 실내 자료처리 작업이 진행되는 일발적인 조사와 달리, 신축부지의 터파기 과정 및 시추자료에서 해석된 풍화대/기반암의 2층 구조를 대상으로 현장에서 간단히 양단발파 자료만을 가지고 엑셀 기반의 GRM을 적용시켜 풍화대와 기반암의 경계면을 신속히 파악할 수 있는지 살펴보았다. 이 방법의 적용효과와 계산의 신뢰도를 확인하기 위해 정사각과 속도대비 변화에 따른 각 모형에 대한 적용성을 검토한 결과 각각 최대 약 $30^{\circ}C$의 경사와 최대 0.6의 속도대비가 되는 경계면을 해석할 수 있는 것으로 나타났다. 청주화강암체에 대한 실제 현장탐사에서 해석된 기반암까지의 깊이는 시추자료 및 SPS 검층 자료에서 도출된 연암 상부의 표면과 잘 상관되었다. 실제 현장에서 기반암까지의 깊이를 간편한 엑셀-GRM을 이용하여 신속히 추정할 수 있다는 점에서 기반암의 깊이가 심하게 변하지 않은 좁은 지역에서의 풍화대 조사 및 이에 따른 저비용의 탐사설계에 일정한 역할을 할 것으로 보인다.

Keywords

References

  1. Berryman, J.G. (1989) Fermat's principle and nonlinear traveltime tomography, Physical Rev. Lett., v.62, p.2953-2956. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.62.2953
  2. Burger, H.R. (1992) Exploration Geophysics of the Shallow Subsurface, Prentice Hall, New York.
  3. Cho, C.S., Lee, H.I. and Suh, J.H. (2002) Interpretation on the Subsurface Velocity Structure by Seismic Refraction Tomography, KSEG, v.5, p.6-12.
  4. Hagedoorn, J.G. (1959) The Plus-minus method of interpreting seismic refraction section. Geophys, Prosp., 158-182.
  5. Kim, J.P. (1991) A Study on the Interpretation of Seismic Refraction Survey Data Using the Generalized Reciprocal Method. Master's thesis, SNU.
  6. Kim, J.S., Song, Y.S., Yoon, W.J., Cho, I.K. and Kim, H.S. (2003) An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, Sigma press, 773p.
  7. Lankston, Robert W. (1990) High-resolution refraction seismic data acquisition and Interpretation in Ward, Stanley H., ed., Geotechnical and environmental geophysics; Volume 1: Review and tutorial: SEG Investigations in Geophysics, n.5, p.45-73.
  8. OMNI 3D (2010) Seismic Survey Design & Modeling software, Gedco.
  9. Palmer, D. (1980) The generalized reciprocal method of seismic refraction interpretation. Tulsa, Society of exploration Geophysicist.
  10. Palmer, D. (1981) An introduction to the generalized reciprocal method of seismic refraction interpretation. Geophysics, p.1508-1518.
  11. Palmer, D. (1986) Refraction seismics. Geophysical Press, 269p.
  12. Reynolds, J.M. (1997) An introduction to applied and environmental geophysics, John Wiley & Sons, 796p.
  13. Shon, H.W., Kim, J.S., Song, Y.S., Yoon, W.J., Kim, I.S., Suh, M.C., Kim, K.Y., Cho, I.K. and Kim, H.S. (1999) Exploration Geophysics of the Shallow Subsurface, Sigma press, 751p.
  14. Suspension PS Logger (2002) Suspension PS Logger(MODEL-3660A)& Operation Manual, OYO.