Electrical resistivity tomography (ERT) is a commonly used geophysical method to investigate permafrost in the mountain environment, but few studies have employed this method in a permafrost affected peatland. For this thesis, 5 ERT profiles were measured over 17 palsas and peat-plateaus in a palsa peatland environment in Tavvavuoma, northern Sweden, where the primary aim was to investigate the depth to the base of permafrost under the mounds. These depths are also used to estimate the excess ice fraction (EIF), which is indicative of the proportion of segregation ice in the frozen core under the mounds. The internal structure of palsas and the spatial distribution of permafrost was also investigated from the inverted resistivity models. Permafrost thickness was found to range from 5 – 17 m, with the thickest permafrost in the west end of the study area. EIF values range between 0,04 to 0,58, with the lowest values in the same end as the deepest permafrost, where also low mound elevations are found. The deep permafrost combined with low mound elevations are suggested to be attributed to the presence of coarse grained (glaciofluvial) sediments where ice segregation formation is limited, thus small amounts of frost heave. Deep permafrost is possibly underlying at least two thermokarst depressions/fens in the area, which is suggested to obstruct their drainage. The height of the mounds was surprisingly found to decrease with permafrost thickness, a relationship that is likely to be an effect of the varied underlying sediment cover. This thesis demonstrates the applicability of ERT in peatland permafrost research, but also considers the limitations of the method. / Elektrisk resistivitetstomografi (ERT) är en geofysisk metod som har använts flitigt vid undersökningar av alpin permafrost, men få studier har hittills tillämpat denna teknik vid undersökningar av permafrost i myrmarker. Under detta examensarbete på masternivå mättes 5 ERT-profiler över 17 palsar samt torvplatåer i ett palsmyrkomplex med sporadisk permafrost i Tavvavuoma, norra Sverige, med det primära målet att undersöka permafrostens mäktighet under dessa. De beräknade permafrostdjupen används även för att uppskatta isöverskottsfraktionen (EIF), vilket ger en indikation på andelen segregationsis i den frusna kärnan under respektive pals/torvplatå. Palsarnas interna struktur och den rumsliga utbredningen av permafrost i myren diskuteras också kvalitativt utifrån resistivitetsmodellerna. Permafrostmäktigheten under palsar och torvplatåer bestämdes till mellan 5 – 17 meter, med den djupaste permafrosten i den västra delen av studieområdet. Isöverskottsfraktionen varierar mellan 0,04 – 0,58, med de lägsta värdena i samma del av studieområdet som den djupaste permafrosten fanns, här är även palshöjderna låga. Den djupa permafrosten i kombination med låga palshöjder föreslås tillskrivas förekomst av grovkorniga (glaciofluviala) sediment i denna del av studieområdet, där bildningen av segregationsis begränsas. I och med detta begränsas mängden frosthävning, med låga palshöjder som resultat. Djup permafrost kan finnas under minst två thermokarstsänkor i området, vilket kan hindra dränering av dessa. Ett oväntat resultat var att palshöjd minskar med ökat permafrostdjup bland de studerade objekten, vilket bäst kan förklaras med det varierade sedimentunderlaget, som ger mycket olika förutsättningar för segregationsisbildning. Denna masteruppsats visar på tillämpligheten av ERT i myrmarker med permafrost, men beaktar även metodens begränsningar för denna tillämpning.

Located on the island of Gotland, Sweden, the File Hajdar limestone quarry is an important locality for domestic cement production. With depositional settings generally related to shallow sea carbonate ramps, the lithologies encountered on File Hajdar range from reef-associated limestone units to more basinal deposition of marls. As the depositional setting is related to the CaCO3-content (carbonate), which is an important property to consider during cement production, geological investigation of the area through conceptual 3D modelling could be a very powerful tool to enhance the general knowledge of the area or for planning future prospecting campaigns. Since the quality of the 3D model is related to the amount and quality of data utilized, data acquisition and management are very important steps in the construction of a 3D model. Two main campaigns with drill core extractions were done in 1993 and 1999, respectively. Along with resistivity data collected from skyTEM-measurements and ground surveys, subsurface geological information is quite extensive in the area. Using overall data and a reclassification of the lithologies, three main areas associated with reef complex deposition have been identified on File Hajdar. Corresponding to elevated resistivity measurements as well as classification in drill cores, two reef complexes centered around the quarry, have been described as the central- and southeastern reef complexes. Based on high resistivity anomalies in skyTEM-data along with field interpretations, the emplacement of a third reef complex is also interpreted in the northwestern parts of the study area (northwestern reef complex). However, as overall data is lacking at the location of the northwestern reef complex, further investigation is necessary before the relationship between the central- and northwestern reef complex can be fully investigated. Due to the generally indistinct transition between clay-rich limestone and marl, the subsurface boundary to the marl is rather insinuated. However, corresponding to low resistivity anomalies, outcroppings of the surfacing marl unit are outlined at the base of the File Hajdar rise. Future utilization of the produced 3D model could include the implementation of additional data or as a foundation during the planning of further prospecting campaigns in the area. Corresponding to the locations of the central- and northwestern reef complexes, these two areas are suggested to be most suitable for further investigation. / Som en viktig komponent i cementproduktion har Gotland sedimentära berggrund haft en historisk anknytning till kalstensutvinning. File hajdar brottet är beläget ca 5 km väst om tätorten Slite, på nordöstra Gotland, och står i dagsläget helt för den lokala kalkstensutvinningen av Cementa AB. Kalkstensenheterna på File hajdar kan generellt kopplas till revbildning under den geologiska silurperioden. Men baserat på den interna relationen till de innersta revkropparna kan även underklassificeringar av kalkstensenheterna konstrueras. Eftersom relationen till reven även är kopplat till kalkstenens karbonathalt (CaCO3), vilket är en väsentlig beståndsdel att beakta under cementproduktion, är det viktigt att urskilja mellan de olika kalkstensenheter som påträffas på File hajdar. En sådan urskillning kan visuellt uppnås om en konceptuell 3D-modell över geologin på File hajdar brottet och dess omnejd konstrueras. Med data från borrkärnor, framtagna under två prospekteringsprojekt, samt från mätningar av berggrundens elektriska egenskaper kan man indirekt tolka geologin i området. Då det mer massiva revkropparna förväntas ha sämre ledningsförmåga relativt de mer lerberikade märgel- och kalkstenarna, kan man anknyta områden med hög resistivitet (oförmåga att leda ström) till revstrukturer. Från mätningar tolkas området norr- och söder om täkten inkludera större revstrukturer. Även nordväst om täkten kan man antyda att en större revstruktur är lokaliserad. Men eftersom den nordvästliga strukturen sakna större utsträckning av data behöver denna studeras närmare. Då övergången mellan den underliggande märgelstenen och File hajdars ytliga kalkstenen sker gradvis blir gränsen mellan dessa två enheter svår att placera ut med någon större säkerhet. Detta medför att den underliggande märgelgränsen bör betraktas som en generaliserad övergång i den slutgiltiga 3D-modellen. Den resulterade 3D-modellen ger en bra överblick över den generella geologin som påträffas i File hajdar området. Praktisk tillämpning av 3D-modellen kan exempelvis innefattar vidare tänktplanering eller fortsatt utvärdering av området genom implementering av mer data. Baserat på 3D-modellen framställs två förslag på lokaler lämpliga för vidare undersökningar. Motsvarande placeringarna av de norra- och nordvästra rekvkropparna tolkas dessa utgöra potentiella områden för kalkbrytning och i behov av ytterligare undersökning.

Purpose: One of the major soil problems that the construction industry may face is the presence of a certain type of highly sensitive marine clay, known as quick clay. The quick clay possesses properties that allow the clay to move from being relatively stable to on mechanical impact losing virtually all shear strength and act as a viscous mass. The majority of the Swedish, Norwegian and Canadian landslides, caused by quick clay, have caused significant consequences due to lack of bearing capacity of quick clay. In order to prevent these landslides knowledge about where there is quick clay is required. A large-scale mapping work has therefore been ongoing for a long time. The government has for some time been researching how to streamline mapping work and the result has shown a connection between quick clay attendance and increased resistivity. The purpose of this study is to develop a theoretical framework for areas with higher risk for presence of quick clay based on linking the resistivity to geotechnical properties. Method: The study has mainly applied quantitative data collection methods in the form of data analyzes combined with literature studies. Measurement data used in the study comprise of data collected through geotechnical and geophysical surveys. Literature studies have mainly been supported by reports from previous research in the field. Result: The result of the study points to a variety of geological factors that can give rise to increased risk of quick clay existence such as good permeability, artesian groundwater and uneven mountain subsidence etc. The study also shows a possible link between resistivity and sensitivity. Consequences: The study demonstrates the possibility of linking resistivity to the geotechnical property sensitivity to facilitate and streamline the mapping of quick clay through airborne resistivity measuring. Limitations: The study is limited to studying two research areas in south western Sweden, Strömstad and Lödöse. The study intends to examine the evidence from previous surveys and no further supplementary studies are conducted. The work is also delimited to study the geotechnical and geophysical properties of quick clay (in terms of resistivity). Chemical aspects are not taken into account. / Syfte: Ett av de större markproblem bygg- och anläggningsbranschen kan tvingas stå inför är förekomsten av en viss typ av högsensitiv havsavsatt lera, kallad kvicklera. Kvickleran besitter egenskaper som innebär att leran kan gå från relativt stabil till att vid mekanisk påverkan förlora praktiskt taget all sin skjuvhållfasthet och uppträder som en trögflytande massa. Majoriteten av de svenska, norska och kanadensiska lerskred som medfört betydande konsekvenser har varit ett resultat av kvicklerans bristande bärighet. För att förebygga dessa kvickleraskred krävs vetskap om var kvicklera förekommer. Ett omfattande kartläggningsarbete har därför pågått under en lång tid. Staten har under en tid bedrivit forskning för att effektivisera kartläggningsarbetet och resultatet har visat på ett samband mellan kvickleraförekomst och förhöjd resistivitet. Syftet med detta examensarbete är att ta fram ett teoretiskt ramverk för områden med större risk för förekomst av kvicklera baserat på att koppla samband mellan resistivitet och geotekniska egenskaper i form av vattenkvot, sensitivitet och densitet. Metod: I studien har i huvudsak kvantitativa datainsamlingsmetoder i form av dataanalyser tillämpats i kombination med litteraturstudier. Mätdatat som studien omfattar är insamlad via geotekniska och geofysiska undersökningar, litteraturstudierna har främst tagit stöd i rapporter från tidigare forskning inom området. Resultat: Resultatet pekar på en rad olika geologiska faktorer som kan ge upphov till ökad risk för kvickleraförekomst, exempelvis god permeabilitet, artesiskt grundvatten samt ojämn bergunderyta etc. Studien visar även på en möjlig koppling mellan resistivitet och sensitivitet. Konsekvenser: Studien visar på möjligheten att koppla resistivitet till den geotekniska egenskapen sensitivitet för att underlätta och effektivisera kartläggningen av kvicklera genom flygburna resistivitetsmätningar. Begränsningar: Uppsatsen begränsas till att studera två undersökningsområden i sydvästra Sverige, Strömstad och Lödöse. Studien avser granska underlag från tidigare utförda undersökningar och inga ytterligare kompletterande undersökningar har utförts. Arbetet avgränsas till att studera kvicklerans geotekniska egenskaper samt dess resistivitetsegenskaper. Arbetet tar således inte hänsyn till kemiska aspekter.

Limestone is one of the main components of cement production. Limestone has been quarried in Skövde, Sweden, since the end of 19th century and Cementa AB has been operating the quarry since 1973. Aside from limestone, there are also Alum shale of Cambrian age, mudstones as well as bentonite layers of Ordovician age present in the quarry.  The production of cement evidently is important for Sweden’s infrastructure, and the quarry in Skövde is one of few known locations in the country with limestone with the right composition. Therefore, it is important to increase the knowledge regarding the character of the limestone to make accurate predictions for the future regarding the cement production. The geological knowledge of the area is already extensive; however, the aim of this thesis is to expand this knowledge further by constructing a 3D geological model. The data which has been used to construct the model are field observations, drill core data, chemical data, high-resolution pictures (photogrammetry) and resistivity measurements (field and samples). The resistivity measurements were done using the multiple gradient array, and apparent resistivity was inverted using Res2Dinv. The geological modelling was done using Leapfrog geo (© Seequent Systems, Incorporated). Two models have been proposed as a result of this project; one where high-grade limestone of lesser quality and whitestone has been regrouped with two other units (A) and one including all units (B). In the most recent drilling campaign, the nomenclature used to distinguish the units has been modified and does not differentiate high-grade limestone of lesser quality and whitestone from the rest. This affects coherence of the model and for this reason two models have been built. Both models show roughly flat lying units in the area of interest. Both low-grade limestone and lower waste stone units have consistent thickness in both models. The major difference between the models is how the high-grade limestone unit is modelled as a consequence of the additional units in model B. The result from the resistivity measurements shows unexpectedly low values, when compared to values from the literature as well as the measurements on hand samples from the quarry. The reason for these low values is still unclear, and therefore resistivity data has been used with caution. Considering this, it appears that resistivity measurements is not a suitable technique to characterize the subsurface in this particular area.  The models produced in this project provides information regarding thickness and extent of the units and overlying soil. As such, the new knowledge can be used to plan future prospecting campaigns, make projections, and estimates within current mining permits and evaluate how future mining can be conducted. / Kalksten är huvudkomponenten när det kommer till cementproduktion, vilken också behöver ha en specifik kemi för att vara lämplig att tillverka cement av. Kalksten av denna specifika kvalité har brutits i Skövde, Sverige, sedan slutet av 1800-talet. Cementproduktionen startade dock 1924 och Cementa köpte upp gruvan och fabriken 1973. I brottet finns förutom kalksten även alunskiffer, slamsten och bentonitlager. Vidare finns det två olika kvalitéer på kalkstenen, en med högt kalciumoxidvärde och en med lägre kalciumoxidvärde. Totalt representerar de formationer som finns i gruvan en 50 miljoner år lång historia av sedimentation. Cement utgör en grundläggande del för Sveriges infrastruktur, och brottet i Skövde är en av få platser i landet med en kalksten som har rätt kemi. Därmed är det viktigt att utöka kunskapen gällande karaktären på kalkstenslagren i och vid brottet för att kunna göra mer korrekta uppskattningar om Sveriges framtida cementproduktion. I dagsläget är kunskapen om geologin i och kring gruvan omfattande tack vare bland annat tidigare prospekteringskampanjer. Syftet med detta arbete är utöka den geologiska kunskapen ytterligare genom att konstruera en geologisk 3D modell. Denna geologiska 3D modell har skapats av data såsom borrhålsdata, resistivitetsmätningar samt drönarbilder för att bättre karakterisera de olika geologiska formationerna. På grund av att indelningen av de geologiska enheterna har varit olika mellan de tidigare prospekteringskampanjerna har två 3D modeller med olika upplösning skapats i stället för en. Modelleringen har fokuserats på ett område nordväst om nuvarande brytområde. Båda modellerna har sub-horisontella geologiska enheter inom intresseområdet. Vidare har modellerna liknande tjocklek och utbredning på enheterna i sin övre del, men skiljer sig åt längre ner. Detta på grund av att den ena modeller har flera enheter, vilket således även påverkar närliggande enheter. Dessa två modeller har utökat den geologiska kunskapen om området, till exempel de geologiska enheternas mäktighet och utbredning, samt hur mäktigt jordtäcket i området är. Denna nya kunskap kan användas för att planera och estimera hur brytning kan ske i framtiden. Det är dock viktigt att poängtera att det är modeller som skapats, vilka är antaganden av verkligheten.

The thermal conductivity and electrical resistivity of Zr, ZrC, and ZrN were calculated using first-principles density functional theory (DFT) and the Boltzmann transport equation. The electron-phonon scattering was modeled via the self-energy relaxation time approximation (SERTA), and the phonon-phonon scattering via the analogous single-mode relaxation time approximation (SMRTA). The results obtained from Abinit's electron-phonon coupling code EPH is in good agreement with experimental reference data for Zr and ZrN. Notably, the calculated electrical resistivity of ZrC was found to be significantly lower than the available reference data, likely due to deviations from a perfect Zr/C stoichiometric ratio in the experimental samples. Additionally, it was observed that the calculated lattice thermal conductivity was overestimated at low temperatures, possibly attributed to the neglect of electron-phonon scattering that otherwise appears in metallic systems. / Värmeledningsförmågan och den elektriska resistiviteten för Zr, ZrC och ZrN beräknades med hjälp av täthetsfunktionalteori (DFT) och Boltzmanns transportekvation. Elektron-fononspridningen modellerades via 'self-energy relaxation time approximation' (SERTA), och fonon-fononspridningen via den motsvarande 'single-mode relaxation time approximation' (SMRTA). Resultaten från Abinits elektron-fononkopplingskod EPH stämmer väl överens med experimentella referensdata för Zr och ZrN. Den beräknade elektriska resistiviteten för ZrC visade sig emellertid vara betydligt lägre än all tillgänglig referensdata, troligtvis på grund av avvikelser från ett perfekt Zr/C-stökiometriskt förhållande i de experimentella proverna. Dessutom observerades att det beräknade fononbidraget till värmeledningsförmågan överskattades vid låga temperaturer, vilket möjligen beror på försummelsen av elektron-fononspridning som annars framträder i metalliska system.