LOMROG III 2012 2. feltrapport

Geofysiske undersøgelser omkring Nordpolen

Vi har passeret 87 grader Nord og dermed bevæget os op, hvor solen, på denne tid af året, aldrig går ned. Isbryderen Oden arbejder sig langsomt gennem det hvide landskab og gøres kun selskab af enkelte grå ismåger. I dette område hersker ingen og kun isen sætter dagsordenen.

Skrevet af Sofie Vej Ugelvig, deltager på LOMROG III-ekspeditionen.

Kontinentalsokkelprojektet

Ombord på isbryderen Oden er 17 forskere, teknikere og studerende, tilknyttet Rigsfællesskabets Kontinentalsokkelprojekt. Projektets formål er at indsamle videnskabelige data om undergrunden i fem områder omkring Færøerne og Grønland (figur 1). Disse data skal danne grundlag for Rigsfællesskabets krav om retten til at udnytte ressourcer på og under havbunden ud over 200 sømil.

Danmark vil inden november 2014 indsende krav til FN på tre områder omkring Grønland. Det første krav, for området syd for Grønland, blev indsendt i juni i år. De tekniske data som kræves for at kunne stille krav i FN inkluderer bl.a. geologiske og geofysiske data. Én af bestemmelserne i FN’s havretskommissions artikel 76 handler om tykkelsen af sedimenterne under havbunden, dvs. hvor tykke aflejringer af grus, sand og ler der findes ovenpå grundfjeldet. En af hovedopgaverne på dette togt, LOMROG III, er derfor at kortlægge sedimentpakkernes tykkelse i området nord for Grønland, hvilket gøres bedst med seismiske data. De fremtidige grænsedragninger i det arktiske hav, kan resultere i at Rigsfællesskabets territorium udvides med et areal op til tre gange så stort som Danmark.

Den seismiske metode

På Oden findes udstyr som er specielt designet til seismiske undersøgelser i isfyldt farvand. Med en luftkanon, som hænger bag skibet i ca. 20 meters dybde, frembringes et kraftigt lydsignal som bevæger sig gennem vandet og ned i undergrunden. Når lydsignalet rammer en grænse mellem de enkelte geologiske lag i undergrunden, reflekteres dele af signalets tilbage mod havoverfladen, mens resten af energien fortsætter ned mod dybereliggende lag. Refleksionerne opfanges af et lyttekabel som er udstyret med trykfølsomme sensorer (hydrofoner). Det 200 m lange lyttekabel trækkes bag ved skibet i samme dybde som luftkanonen (figur 2). Ankomsttiden for de forskellige refleksioner afhænger af dybden til det enkelte geologiske lag. Data registreres i en computer og gennemgår, allerede her om bord, en omfattende databearbejdning.

De seismiske data angiver tovejstider for de registrerede signaler, dvs. den tid det tager for signalet at bevæge sig fra luftkanonen ned til en reflekterende grænse i undergrunden og tilbage til lyttekablet. Den halve tovejstid er altså den tid signalet bruger på at nå frem til en given laggrænse.

Figur 2. Seismik til havs. En luftkanon udsender kraftige lydsignaler som passerer gennem vandet og undergrunden. Ved geologiske laggrænser reflekteres dele af signalet tilbage mod havoverfladen og registres af trykfølsomme sensorer på et lyttekabel.

For at kunne bestemme tykkelsen af sedimenterne, er det ikke nok at vide, hvor lang tid signalet er om at nå frem til laggrænsen. Det er også nødvendigt at kende den hastighed, hvormed signalet rejser. Hastigheden er forskellig afhængig af om signalet bevæger sig i vand (~1500 m/s), aflejringer (~2000-4000 m/s) eller grundfjeld (~6000-7000 m/s). Til sammenligning er lydens hastighed i luft 340 m/s. Ved marinseismik i åbent hav, hvor lyttekablet ofte er flere kilometer langt, kan hastighederne bestemmes direkte under databehandlingen. Dette er ikke muligt i isflydt farvand, hvor lyttekablet er meget kortere. Derfor benyttes sonarbøjer som sættes i vandet i starten, slutningen og midt på den strækning, hvor de seismiske data indsamles. Disse sonarbøjer registrerer de reflekterede signaler i op til 25 km fra skibet og sender signalet tilbage til skibet via en radiosender. Dermed fungerer de som en forlængelse af lyttekablet og hastighederne af de geologiske lag kan bestemmes. Vi kan nu konvertere tovejstiderne til dybder da tovejstiden/2*hastigheden=dybden til en given laggrænse. Når tovejstiderne er konverteret til dybder kan der konstrueres et tværsnit af undergrunden (figur 3). Her kan man aflæse dybderne til reflektorerne for de forskellige geologiske lag. På den måde bestemmer vi tykkelsen af aflejringerne under havbunden.

Forbehold i is

De ekstreme isforhold her nord for Grønland gør indsamlingen af seismisk data besværlig og tidskrævende. For at opnå en god datakvalitet er det bl.a. vigtigt at isbryderen holder en konstant fart. Dette er vanskeligt da isen gang på gang tvinger Oden til at bakke og ændre retning for at finde mere farbare veje gennem isen. Proceduren er derfor, på dette togt, at Oden først bryder en rende i isen, hvor den seismiske linie er planlagt, og derefter sejler tilbage for at gøre renden bredere. Tredje gang renden passeres er Oden i højere grad i stand til at holde en konstant fart og kvaliteten af de indsamlede data bliver dermed væsentlig bedre. Ved denne metode minimeres samtidig risikoen for at udstyret bliver ødelagt af isen, når den lukker sig bag skibet. Figur 4 viser agterdækket på Oden, hvor lyttekablet står rullet op når det ikke er i vandet.

Vi befinder os nu over den sydlige del af Lomonosov Ridge som er en undersøisk bjergkæde der strækker sig fra Nordgrønland tværs gennem det arktiske ocean til Rusland (figur 5). Da mange af vores undersøgelser er koncentreret omkring denne bjergkæde har den givet navn til ekspeditionen: Lomonosov Ridge off Greenland III (LOMROG III). Planen er at følge ryggen nordpå mod Nordpolen, hvor flere seismiske undersøgelser skal foretages.

Litteratur

Lomonosov Ridge off Greenland 2007 (LOMROG), Cruise Report, Martin Jakobsson, Christian Marcussen and LOMROG Scientific Party.

LOMROG II 2009, 8. Feltrapport, Indsamling af seismiske data under arktiske isforhold, Christian Marcussen, Thomas Funck, John Hopper, Per Trinhammer, Holger Lykke-Andersen, Lars Rödel, Anja Gunvald, Esben Villumsen Jørgensen.

Det danske kontinentalsokkelprojekt og “Kapløbet om Nordpolen”. Christian Marcussen. Geografisk Orientering, nr. 5, oktober 2008.