Applied geophysics in periglacial environments

Cover......Page 1
Half-title......Page 3
Title......Page 5
Copyright......Page 6
Contents......Page 7
Contributors......Page 12
Introduction......Page 15
REFERENCE......Page 17
Part I Geophysical methods......Page 19
1.1 Introduction......Page 21
1.2 Measurement principles......Page 22
Electrical resistivity tomography (ERT)......Page 24
Array types......Page 25
1.4 Data processing......Page 26
1.5.1 Data acquisition......Page 28
1.5.2 High resistivities and large resistivity contrasts......Page 29
Damping parameter lambda......Page 32
Electrode configuration and measurement geometry......Page 34
Topography......Page 36
1.5.4 Non-uniqueness of the interpretation of high resistivities due to air, ice and bedrock......Page 37
1.5.5 Monitoring......Page 38
1.6 Conclusions......Page 40
REFERENCES......Page 42
2.1 Introduction......Page 46
2.2.1 Measurement principle......Page 47
2.2.2 Resolution and penetration depth......Page 49
Principles......Page 50
Data acquisition......Page 52
Data processing......Page 53
Principles......Page 54
Data processing......Page 56
Principles......Page 59
Data processing......Page 61
2.3 Periglacial applications and particularities......Page 62
2.3.1 Low conductivities, low-induction-number regime and penetration depth......Page 63
2.3.2 Frequency dependence of resistivity......Page 64
2.3.3 Changing surface characteristics......Page 66
2.3.4 Drift......Page 67
2.4 Conclusions......Page 69
2.5 Checklist......Page 70
REFERENCES......Page 71
3.1 Introduction......Page 75
3.2.1 Elastic waves......Page 76
3.2.2 Seismic velocities......Page 77
3.2.3 Raypath geometry......Page 78
3.3 Limitations of seismic refraction based on measurement principles......Page 80
3.4.1 Seismic sources......Page 82
Detection of seismic waves......Page 84
3.4.4 General considerations for shot–receiver geometries......Page 85
3.4.5 Annotation of field records......Page 86
3.5.1 Extraction of traveltimes......Page 87
3.5.2 Traveltime inversion......Page 88
3.6 Periglacial applications and particularities......Page 94
3.7 Checklist......Page 95
REFERENCES......Page 96
4.1 Introduction......Page 107
4.2 Measurement principles......Page 108
4.3.1 GPR systems......Page 109
4.3.2 Antenna set-ups......Page 110
4.3.3 The choice of antenna frequency......Page 111
4.3.4 User-controlled parameter settings......Page 112
4.4 Data processing......Page 113
4.4.1 Horizontal stacking, dewow, gain and filtering techniques......Page 114
4.4.2 Migration......Page 115
4.5 Periglacial applications and particularities......Page 116
4.5.2 Temperature......Page 117
4.6.1 Survey preparation......Page 119
4.6.2 The GPR survey......Page 120
REFERENCES......Page 122
Part II Case studies......Page 125
5.2 Method......Page 127
5.3.2 Type B......Page 129
5.3.3 Type C......Page 131
5.3.6 Type F......Page 132
REFERENCES......Page 133
6.1 Introduction......Page 135
6.2 Data acquisition and quality control......Page 136
6.3.1 Delineating the extent of frozen ground by small-scale surveys: Daisetsu Mountains......Page 137
6.3.2 Delineating buried ice bodies: rock glaciers of the Himalayas......Page 139
6.3.3 Monitoring water conditions: Mongolia......Page 140
6.4 Summary......Page 142
REFERENCES......Page 143
7.2 Methods......Page 144
7.3 Results......Page 145
7.3.1 Moskuslagoon, Spitsbergen (Harada and Yoshikawa 1996)......Page 146
7.3.2 Caribou-Poker Creeks, Alaska (Harada et al. 2000)......Page 147
7.3.3 Nalaikh, Mongolia (Harada et al. 2003)......Page 148
7.3.5 Laboratory experiments (Harada et al. 1994, Harada and Fukuda 2000, Harada 2001)......Page 149
REFERENCES......Page 150
8.2 Field site......Page 152
8.4.1 BTS......Page 154
8.4.2 VES......Page 155
8.4.3 ERT......Page 156
8.4.4 Electromagnetic surveys......Page 157
8.5.2 Electromagnetic surveys......Page 158
8.5.4 ERT......Page 159
REFERENCES......Page 160
9.1 Introduction......Page 163
9.3 Field sites with borehole information......Page 164
9.4.1 P-wave velocity......Page 165
9.4.2 DC resistivity......Page 169
9.5 Discussion......Page 173
REFERENCES......Page 176
10.1 Introduction......Page 179
10.2 Methods......Page 180
10.3 Field sites......Page 181
10.4 Results......Page 182
10.5 Discussion and conclusions......Page 188
REFERENCES......Page 189
11.2 Study sites and data acquisition......Page 191
11.3 Results......Page 192
REFERENCES......Page 197
12.2 Methods......Page 198
12.3.1 Hiorthfjellet rock glacier (Isaksen et al. 2000 and Ødega°rd et al. 2003a, b)......Page 199
12.3.2 Forlandet rock glaciers (Berthling et al. 2000, 2003)......Page 200
12.3.3 Brøggerbreen rock glacier (Berthling et al. 2000)......Page 201
12.4 Discussion......Page 202
REFERENCES......Page 203
13.1 Introduction......Page 204
13.2 Field site......Page 205
13.3 Field methods......Page 207
13.4 Processing methods......Page 208
13.5.1 General......Page 209
13.5.2 Spatial variations......Page 210
13.5.3 Temporal variations......Page 211
13.6 Discussion......Page 213
REFERENCES......Page 214
14.1 Introduction......Page 217
Explorative drilling......Page 220
GPR data sets......Page 221
14.3.3 Error analysis......Page 222
14.3.4 Data interpolation......Page 223
14.3.5 Theoretical drainage pattern......Page 224
14.4.3 Drainage pattern and drainage area......Page 225
14.5 Discussion......Page 229
REFERENCES......Page 231
15.1 Introduction......Page 233
15.2 GPR and GPS equipment and measurements......Page 234
15.3.1 GPR processing......Page 236
15.4 Results and discussion......Page 238
REFERENCES......Page 241
16.1 Introduction......Page 243
16.2 Setting and field procedures......Page 244
16.3 Results......Page 245
16.4 Discussion......Page 248
REFERENCES......Page 249
Appendix Tables of geophysical parameters for periglacial environments......Page 251
Index......Page 264