The geological and geophysical knowledge about the northernmost part of Sweden has recently increased due to the Barents project, which includes acquisition of modern geophysical and geological information on behalf of the Swedish Geological Survey (SGU). During August 2013, a helicopter-borne versatile time domain electromagnetic (VTEM) survey was performed by Geotech Ltd, in the Soppero area northeast of Kiruna. From the VTEM measurements, a number of TEM anomalous zones have been identified and two of them are located south and southeast of the Lannavaara village. The main conductive features in the Lannavaara area can be explained by the presence of graphitic schist, which is spatially associated with a number of sulphide and iron oxide mineralisation occurrences. In this project, Maxwell thin sheet modelling and EM Flow conductivity-depth-imaging (CDI) software have been applied to selected anomalies in the Lannavaara area, for the purpose of extracting geometrical parameters of conductive features. This information has been used in order to confirm the structural framework of the area and evaluate the utility of VTEM measurements in this geological environment. In general, Maxwell thin sheet models of anomalies with small amplitudes show a better correlation with existing drill holes than models of anomalies with large amplitudes. The use of small amplitudes managed to confirm the structural model in the central part of the investigated area, which is an anticline. However, the use of different models and their distribution across the area is limited. Compared with Maxwell, CDIs from EM Flow provided a better way of confirming the general structural model in the area, although they include artefacts due to strong lateral gradients in conductivity. The Lannavaara area has also been investigated by VLF, Slingram and magnetic measurements and based on these data, multivariate analysis in SiroSOM reveals a strong correlation between VTEM and Slingram data, while VLF data appears to have much less or more complicated correlation with the other data sets. In summary, the results from the various software raise a question about the geological complexity in parts of the Lannavaara area, which may include multiple layers of graphitic schist, possibly expressed as smooth transitions in conductivity when represented by data from electromagnetic methods.

Die dreidimensionale Positionsbestimmung unter Tage ist eine in der bergbautechnischen Praxis häufig gestellte Aufgabe. Die derzeit gebräuchlichen Verfahren basieren überwiegend auf zahlreichen relativen Messungen zwischen Festpunkten an der Erdoberfläche und dem zu bestimmenden Punkt unter Tage. Das hier vorgestellte Verfahren ist ein im geodätischen Sinn absolutes Verfahren. Die Punktbestimmung erfolgt direkt mit Hilfe der Festpunkte über Tage und dem unbekannten Punkt unter Tage. Relative Messungen zu benachbarten Punkten sind nicht notwendig. Die Grundlage des Verfahrens bildet die zeitliche Erfassung transienter elektromagnetischer Felder an einem zu bestimmenden Punkt unter Tage. Die Quellen dieser Felder sind gleichstromdurchflossene Drahtschleifen an der Erdoberfläche, die näherungsweise magnetische Dipole darstellen. Nach Abschalten des Stromes zerfällt das statische Magnetfeld und induziert elektrische Ströme in der leitfähigen Erde. Das transiente Magnetfeld wird unter Tage an einem Punkt für verschiedene Senderpositionen aufgezeichnet. Mit Hilfe eines Inversionsalgorithmus werden letztlich die dreidimensionalen Koordinaten des Messpunktes bestimmt. / Three-dimensional positioning in mines and caves is a common challenge. The methods currently used are based on numerous relative measurements. The method presented here is an absolute procedure in a geodesic sense. The coordinates of the unknown point are directly calculated using the surface points and the point underground. Relative measurements to neighboring points are not necessary. The localization procedure is based on recording transient electromagnetic fields under-ground. They are generated at the surface using direct-current carrying wire loops, which approximately represent magnetic dipoles. After shutoff the static magnetic field decays and induces electric currents in the conductive Earth. The transient electromagnetic field is recorded at an unknown point in the subsurface for different source positions. Finally, the three-dimensional coordinates of this point are reconstructed using an inversion algorithm.

Die dreidimensionale Positionsbestimmung unter Tage ist eine in der bergbautechnischen Praxis häufig gestellte Aufgabe. Die derzeit gebräuchlichen Verfahren basieren überwiegend auf zahlreichen relativen Messungen zwischen Festpunkten an der Erdoberfläche und dem zu bestimmenden Punkt unter Tage. Das hier vorgestellte Verfahren ist ein im geodätischen Sinn absolutes Verfahren. Die Punktbestimmung erfolgt direkt mit Hilfe der Festpunkte über Tage und dem unbekannten Punkt unter Tage. Relative Messungen zu benachbarten Punkten sind nicht notwendig. Die Grundlage des Verfahrens bildet die zeitliche Erfassung transienter elektromagnetischer Felder an einem zu bestimmenden Punkt unter Tage. Die Quellen dieser Felder sind gleichstromdurchflossene Drahtschleifen an der Erdoberfläche, die näherungsweise magnetische Dipole darstellen. Nach Abschalten des Stromes zerfällt das statische Magnetfeld und induziert elektrische Ströme in der leitfähigen Erde. Das transiente Magnetfeld wird unter Tage an einem Punkt für verschiedene Senderpositionen aufgezeichnet. Mit Hilfe eines Inversionsalgorithmus werden letztlich die dreidimensionalen Koordinaten des Messpunktes bestimmt. / Three-dimensional positioning in mines and caves is a common challenge. The methods currently used are based on numerous relative measurements. The method presented here is an absolute procedure in a geodesic sense. The coordinates of the unknown point are directly calculated using the surface points and the point underground. Relative measurements to neighboring points are not necessary. The localization procedure is based on recording transient electromagnetic fields under-ground. They are generated at the surface using direct-current carrying wire loops, which approximately represent magnetic dipoles. After shutoff the static magnetic field decays and induces electric currents in the conductive Earth. The transient electromagnetic field is recorded at an unknown point in the subsurface for different source positions. Finally, the three-dimensional coordinates of this point are reconstructed using an inversion algorithm.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第21089号 / 工博第4453号 / 新制||工||1692(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科都市社会工学専攻 / (主査)教授 小池 克明, 教授 立川 康人, 准教授 後藤 忠徳 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM