Geologi Nyt fra GEUS nr. 1, april 2001NR.1 APRIL 2001 TEMANUMMER FERSKVAND Samfundets vigtigste ressource GEOLOGI Geologi og Grundvandsmodeller Geologi 1/01 – kopi 4 16/05/01 15:40

NY

TF

RA

GE

US

N R . 1 A P R I L 2 0 0 1

TEMANUMMERFERSKVANDSamfundets vigtigste ressourceGeologi og Grundvandsmodeller

GE

OL

OG

I

Geologi 1/01 – kopi 4 16/05/01 15:40 Side 1

Ferskvand, samfundets vigtigste ressource

Klaus Hinsby

Vand er den vigtigste ressource for et-hvert samfund. Det bruges ikke bare tilat drikke og det daglige bad, men storemængder anvendes for eksempel også ifødevareproduktionen.Vandet indgår i et evigt kredsløb, dersikrer gode livsbetingelser på jorden.Under solens varme sker der fordamp-ning fra havet, vanddampen fortætterog falder som nedbør på land; vandetsøger atter mod havet gennem floder,grundvand og gletsjere.Påvirkninger et sted i kredsløbet får of-te konsekvenser andre steder. Forure-ner vi for eksempel grundvandet medfor meget nitrat kan iltsvindet i kyst-nære farvande stige og dermed øge risi-koen for fiskedød. For at forvalte fersk-vandsressourcen bedst muligt opstillesgeologiske modeller. De geologiske mo-deller udgør grundlaget for opstilllingaf grundvandsmodeller, der fx beregnergrundvandets strømningshastighed. Det-te nummer beskriver tekniker til opstil-ling af geologi og grundvandsmodeller.modellerne er et vigtigt redskab ved ud-pegningen af beskyttelseszoner forgrundvandet.

I Danmark har vi forholdsvist meget fersk-vand til rådighed i underjordiske grund-vandsmagasiner, og vi har gennem flere ge-nerationer opfattet rent ferskvand i rigeligemængder som et selvfølgeligt gode, menudbredt forurening har på det senesteøget bevidstheden om vandressourcenssårbarhed.Den nationale grundvandsover-vågning fastslår i den sidst udkomne års-rapport, at halvdelen af det danske grund-vand ned til 40 meters dybde i dag erforurenet med enten nitrat eller pesticider.Globalt set er problemerne ofte langtstørre.Vandressourcens kvalitet og mæng-de anses af en række internationale orga-nisationer for at være klodens største pro-blem i det 21. Århundrede. I internationalsammenhæng er den øgede fokus på ver-dens vandproblemer senest illustreret iforbindelse med “Second World Water Fo-rum and Ministerial Conference”, som blevafholdt i Haag i marts 2000. Indenfor EUfår miljøaspekter i forbindelse med vand-

ressourceforvaltning en stadig højere pri-oritet, som eksemplificeret ved det kom-mende "Vandrammedirektiv",der sigter modat beskytte kvaliteten af de europæiskevandressourcer. I det danske bistandsarbejde(Danida, Danced, Dancee) har vandområ-det ligeledes en meget høj prioritet.Eksempler på den stigende betydning somvandområdet tillægges herhjemme er fxvandmiljøplanerne og arbejdet med grund-vandszonering.

Geologiske modeller oggrundvandsmodellerDer er derfor et stærkt stigende behov forviden, der kan skabe et solidt grundlag forforvaltning af vandressourcen. Et nødven-digt grundlag er gode grundvandsmodeller,der er baseret på resultaterne af en alsidiggeologisk, geokemisk og geofysisk kortlæg-ning af undergrunden. Grundvandsmagasi-nerne rummer jordens største ferskvands-ressource,når man ser bort fra iskappernepå Grønland og Antarktis, og et godt ogdetaljeret kendskab til magasinernes op-bygning er nødvendig for at kunne beskytteog udnytte grundvandet hensigtsmæssigt.

Geologi, grundvand og vandkvalitetGeologi og klima er de to hovedfaktorer,der kontrollerer tilstedeværelse og tilgæn-gelighed af vand både på og under jord-

overfladen. Samspillet mellem bjergarter-nes og nedbørens kemi styrer grundvan-dets naturlige sammensætning, og er af af-gørende betydning for udviklingen afgrundvandets kvalitet. Blandt andet derforer gode geologiske modeller, i lille såvelsom stor skala, af større og større betyd-ning for det moderne samfunds forvaltningaf grundvandsressourcerne.

Grundvandets kemiske sammensætninger direkte afhængig af de jord- og bjergar-ter, som vandet strømmer i. Høje indholdaf sundhedsskadelige stoffer, som f.eks. ar-sen eller nikkel, kan skyldes naturlige pro-cesser og hidrøre fra bjergarterne i grund-vandsmagasinerne,og behøver ikke at væretegn på forurening fra jordoverfladen.Pludselige ændringer i grundvandets kvali-tet i en boring viser at systemet påvirkes;fx at en forurening er undervejs eller atøget indvinding fremprovokerer naturligegeokemiske processer i jorden, der forrin-ger vandkvaliteten.Grundvand kan altså blive uegnet til drik-kevand både af naturlige og menneske-skabte årsager. Det er nødvendigt at for-stå, hvordan de forhøjede indhold afforurenende stoffer er opstået for at kun-ne gennemføre hensigtsmæssige afværge-foranstaltninger. Et grundigt kendskab tilden lokale geologi og gode geologiske mo-deller er et nødvendigt fundament.

2

G E O L O G I O G G R U N D V A N D S M O D E L L E R

Grundvandsudstrømning til flod fra lava (Hraunfoss på Island).Foto: Klaus Hinsby.

GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1


GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1

3


Nedbør Fordampning

Fordampning direkte fra blade

Snesmeltning

Grundvandsspejl

Rodzone model

1- dimensionel modelfor umættet zone

3- dimensionel modelfor mættet zone

Stoftransport model

Model for overflade- ogvandløbsafstrømning

Hvad er en geologisk model og hvad eren grundvandsmodel?

En geologisk model viser denrumlige fordeling af bjergarter ogjordlag, der findes i undergrunden iet område. Før i tiden blev geologi-ske modeller konstrueret og tegnet ihånden, men i dag foregår det me-ste af arbejdet af på computere, medens indsam-lingen af data til brug for opstillingen af modeller-ne stadig i høj grad foregår i felten.

En grundvandsmodel er en matematisk be-skrivelse af vandets strømning i de forskellige jord-lag (se figur) der er opstillet i den geologiske mo-del. Det vigtigste grundlag for en grundvandsmo-del er derfor den geologiske model og tal for ned-bør og fordampning.Til hvert geologisk lag er deri grundvandsmodellen parametre, der karakteri-serer lagets strømningsegenskaber. Eksempelvisgives sandlag højere talværdier (permeabilitet) forvandets evne til at strømme igennem mediet endlerlag. I praksis er en grundvandsmodel et com-puterprogram, som udfører og sammenkæder al-le de beregninger, der tilsammen beskriver van-dets strømnings- og opmagasineringsforhold igrundvandssystemerne, såvel som udvekslingenmellem grundvand, vandløb og søer.

En model er en forenklet beskrivelse af den fak-tiske virkelighed, og vil derfor aldrig kunne vise etfuldt korrekt billede af grundvandsforholdene. Joflere informationer og data, for eksempel geologi-ske data, man putter ind i en grundvandsmodel,desto bedre og mere nøjagtig kan det forventes atmodellens efterligning af virkeligheden (naturen)bliver, i lighed med meteorologernes vejrprognoser.

Kilde: Århus Amtskommune.


Geologiske modeller tilpasset hydrogeologienGeologiske modeller har ikke haft sammevægt i hydrogeologien som i oliegeologien,blandt andet fordi hydrogeologien ikke harhaft samme økonomiske betydning.Derforer mange af de moderne geologiske kort-lægningsmetoder udviklet i oliegeologien."Oliemetoderne" bliver dog mere og me-re anvendt i hydrogeologien. GEUS harmange års erfaring i opstilling af geologiskemodeller både indenfor olie- og hydrogeo-logi, samt en række avancerede tolknings-værktøjer, der gør det muligt at samarbej-de alle tilgængelige datatyper i computer-programmer.I det følgende fortælles om nogle geologi-ske kortlægnings- og modelteknikker spe-cielt med fokus på grundvandsmodeller ogvandstrømning samt om systemer, der bå-de indeholder vand og olie.Der er eksempler på kortlægning af sand-magasiner og sprækkede kalkmagasiner, oghvordan de geologiske modeller anvendesi strømningsmodeller for grundvandet.

Inden da beskrives dog kort nogle meto-der til bestemmelse af grundvandets alder,der fx kan anvendes til at justere de op-stillede strømningsmodeller, og gøre detmuligt at forstå og beskrive udviklingen igrundvandets kvalitet. Figurer og resulta-ter er hentet fra aktuelle nationale og in-ternationale forsknings- og demonstrati-onsprojekter finansieret og udført af

GEUS i samarbejde med bl.a. EU, BritishGeological Survey (BGS), Enterprise Oil(UK), Instituto Geológico e Mineiro (Por-tugal), International Atomic Energy Agency(IAEA, FN – Wien), Carlsbergfondet ogVejle Amt.

Grundvandets alderGrundvandet strømmer der, hvor der ermindst modstand. Det betyder at vandetførst og fremmest vil strømme gennemsprækker eller store porerum i jord- ogbjergarterne. Grundvandet kan opnå gan-

ske betydelige strømningshastigheder igroft sand eller sprækker i ler- og kalklagog forurening kan derfor hurtigt nå til for-holdsvis store dybder under uheldige om-stændigheder.En god måde at undersøge grundvandetsstrømningshastighed på er ved hjælp af al-dersbestemmelse. Alderen af grundvander groft sagt det tidsrum (antal år) grund-vandet har opholdt sig i grundvandsmaga-sinet siden det faldt som nedbør på jord-overfladen.Der findes en lang række forskellige meto-

4

G E O L O G I O G G R U N D V A N D S M O D E L L E RG

EO

LO

GI

NY

TF

RA

GE

US

1/

01

5000

4000

3000

2000

1000

0

600

500

400

300

200

100

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

1000

800

600

400

200

1940 1950 19701960 1980 1990 2000 2010

1200

Cl n

edfa

ld (

ato

ms

m-2

s-1

)

3H

CFC-11

CFC-113

År

CFC-12

SF6 x 100

14C

3 H (

TU

)

85K

r (m

Bq

m-3

)

CF

C o

g S

F6

(pp

tv),

14C

(p

mc)

85Kr

36Cl

Figur 1. Koncentrationsudvikling af sporstoffer i atmosfæren.De viste stoffer kan anvendes til datering af ungtgrundvand. Isotoperne 36Cl, 3H og 14C stammer fra atomprøvesprængninger, 85Kr fra atomkraftværker mensCFC-gasserne og SF6 anvendes i industrien (Hinsby et al. 2001).

Atomprøvesprængninger i atmosfæren i 50erne og 60erne medførte en stigning i bl.a. isotoperne 3H, 36Cl og 14C i atmosfære og nedbør. Disse isotoper anvendes idagi stor udstrækning som sporstoffer i grundvandet (fx til aldersdatering).Foto: POLFOTO. (Mururoa, Frankrig 1971).


der til at aldersbestemme grundvand.Hveraf disse dækker forskellige tidsperioder el-ler grundvandsaldre og hver har deres styr-ker og svagheder i forskellige typer af grund-vandsmagasiner. Boksen til højre viser etudvalg af de mest almindelige teknikker tilaldersbestemmelse af grundvand.

Grundvandets kvalitetSom tommelfingerregel er vand, der er si-vet ned til grundvandsmagasinerne gen-nem de sidste ca. halvtreds år forurenet istørre eller mindre grad som følge af men-neskets aktiviteter. Grundvand, der er æl-dre indeholder ikke forurening, med min-dre det er blevet opblandet med yngregrundvand.Omvendt, er der ofte større ri-siko for at grundvandet naturligt har op-løst uønskede sporelementer fra jord- ogbjergarter desto ældre grundvandet er.Grundvandets alder kan derfor umiddel-bart give en idé om grundvandets kvalitet,samt om prøvetagningsstedets sårbarhedoverfor forurening fra jordoverfladen.Grund-vandets kemiske sammensætning kan dogvariere meget afhængig af de bjergartervandet har kontakt med; derfor er detalje-ret kortlægning af både grundvandets ogbjergarternes kemi vigtig for forståelsen afde geokemiske processer og for udviklin-gen af vandkvaliteten i grundvandsmagasi-nerne.

Figur 1. viser atmosfærens indhold af desporstoffer, der i øjeblikket anvendes til al-dersbestemmelse af ungt grundvand. Ungtog gammelt grundvand defineres normaltsom grundvand, der er henholdsvis yngreeller ældre end 50 år. I nogle situationer,især på store kontinenter, hvor grundvan-det kan strømme langt og dybt,er det hen-sigtsmæssigt med endnu en inddeling afgrundvandets alder.Meget gammelt grund-vand anvendes ofte her om grundvand,hvori der ikke kan måles 14C (kulstof-14).Dette grundvand vil normalt være ældreend 35-50.000 år (se boksen). Det grund-vand som indvindes og udnyttes globaltkan være alt fra mindre end et år til millio-ner af år gammelt. Grundvandet, der ind-vindes til drikkevand i Danmark, er nor-malt ungt grundvand, men i nogle tilfældebruges også gammelt grundvand, der erflere tusinde år gammelt. Eksempelvis inde-

holder Ribe Formationen grundvand affremragende kvalitet, der er mere end1000 år gammelt. Enkelte steder er vandetendda så gammelt, at det er infiltreret un-der sidste istid, det vil sige det er sivet ned

til grundvandsmagasinerne for mere end10.000 år siden. Det gamle grundvand erupåvirket af forurening og bør beskytteseffektivt mod nedsivende forurening.

5

GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1


101 102 103 104 105 106 år

3H/3He

85Kr,CFC,SF6

39Ar

14C

4H

Grundvandets alder

Met

od

e

Aquifer

Impermeabelt lerlag

Infiltration

GEUS har gennem en årrække haft forskningsaftaler med det Internationale Atom EnergiAgentur (IAEA–www.iaea.org), der har hovedsæde i Wien. IAEA har gennem de sidste 3-4årtier haft markant indflydelse på udviklingen af forskning vedrørende anvendelse af iso-toper til undersøgelser i det hydrologiske kredsløb. Isotoper er i dag måske det væsentlig-ste redskab til at undersøge processerne i det hydrologiske kredsløb. Isotoperne giver ek-sempelvis vigtige informationer om klima og nedbør gennem tiderne (fx ved måling påiskerner fra Grønland), strømninger i grundvand, have og søer, og nedbrydningshastighederaf nitrat og pesticider i vandmiljøet. I øjeblikket gennemfører GEUS et forskningsprojektmed titlen "3H response in groundwater and surface water as illustrated by a 30 year 3Hrecord". Projektet er en del af IAEA’s internationale treårige forskningsprogram "Isotope re-sponse to hydrological systems to long term exploitation". Projektet løber i perioden 1999-2002, og har følgende andre deltagerlande:Tyskland,USA, Sydafrika,Malaysia, Jordan, Phil-lipinerne, Tunesien, Schweiz, Tyrkiet, Israel, Indien og Australien. GEUS projektet gen-nemføres i samarbejde med Odense Vand, der årligt har indsamlet og opmagasineret vand-prøver fra nedbør, Odense å og to vandforsyningsboringer siden 1963.

Kild

e:Br

itish

Geo

logi

cal S

urve

y (B

GS)

/EU

-pro

jekt

et “B

ASEL

INE”

(se

boks

en p

å sid

e 6)

.Figuren ovenfor viser sporstoffer der kan anvendes til at aldersbestemme grundvand med aldre framindre end 10 til mere end en million år.


Udover at aldersbestemmelse af grund-vand kan vise noget om risikoen for, atgrundvandet er forurenet, så er aldersbe-stemmelser også med til at give et finger-peg om den tilgængelige mængde. Gam-melt grundvand gendannes ofte langsomt.Er grundvandsdannelsen i et område lang-som, er det vigtigt at følge og justere ef-fekten af indvindingen, således at man und-går uheldige konsekvenser af overud-nyttelse og for kraftige sænkninger afgrundvandsspejlet. Computermodeller kanpå basis af geologiske modeller som alle-rede nævnt beregne grundvandets strøm-ning i grundvandsmagasinet, og vurderekonsekvenserne af størrelsen af indvind-ingen. Aldersbestemmelser er vigtige data,der er med til at forbedre og justere com-putermodellerne.

Vigtige typer grundvands-magasiner i DanmarkSand og opsprækket kalk er de vigtigstegrundvandsmagasiner i Danmark. Sandma-gasiner med både ungt og gammelt grund-vand er allerede undersøgt i flere forsk-ningsprojekter i Jylland (f.eks. Ribe For-mationen) men vi har i øjeblikket kunspredte oplysninger om grundvandets al-dersfordeling i de meget vigtige kalkmaga-

siner omkring København.Et nyt EU forsk-ningsprojekt "BASELINE" (se boks neden-for) ledet af British Geological Survey (BGS),med deltagelse af GEUS og Danmarks Tek-niske Universitet (DTU), samt institutterfra 7 andre Europæiske lande udfører iøjeblikket undersøgelser af grundvandetsalder og indhold af naturlige stoffer i stordetalje i de deltagende lande. I Danmarkkoncentrerer projektet sig om kalk- ogkridtmagasiner på Sjælland, men derud-over kortlægges grundvandskvalitetensudvikling og alder i udvalgte dele af sand-magasiner fra miocæntiden i Jylland ogsand- magasiner fra kvartærtiden vedOdense.Sprækkede bjergarter komplicerer strøm-ningsforholdene og transporten af opløstestoffer i grundvandet væsentligt, idet stof-ferne vandrer frem og tilbage mellemsprækkerne og porerne i bjergarten.Forurening kan derved "gemme" sig i bjerg-artens porer, og efterfølgende forurenerent grundvand, der strømmer forbi isprækker i meget lang tid, efter at selveforureningen er ophørt. Samtidig er detmeget vanskeligt at forudsige sprækkernesretning, permeabilitet og størrelse; kompli-cerede og uventede strømningsmønstreopstår derfor ofte i sprækkede grund-

vandsmagasiner. Kortlægning af enkeltesprækker og sprækkezoner både lokalt ogregionalt, er derfor væsentligt i sådannebjergarter for at kunne beskrive og forud-sige grundvandets strømning og stoftrans-port.I det følgende afsnit beskrives resultater

fra et projekt, der kortlægger udbredelsenaf vigtige sandmagasiner fra tertiærtiden(inkl. Ribe Formationen) i store dele afMidt- og Sønderjylland. Projektet gennem-føres blandt andet for bedre at kunne be-dømme vandmængden og hvordan vandetbedst kan beskyttes.Efter afsnittet om tertiære grundvandsma-gasiner beskrives og demonstreres nyevigtige instrumenter og teknikker til kort-lægning af sprækker i fx kalkbjergarter.

6


EO

LO

GI

NY

TF

RA

GE

US

1/

01 EU-projektet - "BASELINE" – ("Naturlig grundvandskvalitet i Europæiske grund-

vandsmagasiner: Et grundlag for forvaltning af grundvandsmagasiner") er et tre-årigtforskningsprojekt under det 5. rammeprogram, der løber fra 2000-2003. Projektetskal primært undersøge den grundlæggende uforurenede grundvandskvalitet, menogså ungt forurenet vand i ca. 20 vigtige Europæiske grundvandsmagasiner. Projek-tet koordineres af British Geological Survey (BGS) og involverer udover GEUS og DTUfølgende partnere: Instituto Tecnólogico GeoMinero de España (Madrid, Spanien);Universidade de Aveiro (Aveiro, Portugal); Universiteit Gent (Gent, Belgien); Universi-té d’Avignon (Avignon, Frankrig); Université Paris-Sud (Paris, Frankrig);Tallinn Techni-cal University (Tallinn, Estland); University of Mining and Metallurgy (Krakow, Polen);Universität Bern (Bern, Schweiz); Universitat Politécnica de Cataluñya (Barcelona,Spanien).De danske undersøgelser foregår på Sjælland (kalk- og kridtmagasiner), Fyn (kvar-tært sand), og Jylland (tertiært sand).Miljøstyrelsen,Københavns Vand og KøbenhavnsAmt indgår i en Europæisk følgegruppe, der skal give input til undersøgelserne.For yderligere information se internetsiden: www.bgs.ac.uk/hydrogeology/baseline.


Erik Skovbjerg Rasmussen

Sandlag i den øvre oligocæne – mio-cæne lagpakke udgør nogle af de vigtig-ste grundvandsmagasiner i Jylland. Forat kunne indvinde grundvandet mesthensigtsmæssigt er det nødvendigt atkende udbredelsen af grundvandsmaga-sinerne og vide, hvordan de hængersammen.For at fastlægge og beskrive la-genes sammenhæng studeres de geolo-giske lag,hvor de kan ses i kystklinter ogråstofgrave. Desuden indsamles oplys-ninger om boringer, jordartsbeskrivelserog geofysiske borehulsmålinger (logs)og geofysiske målinger foretaget påoverfladen f.eks. seismiske og geoelek-triske undersøgelser. Endelig udarbejdesen biostratigrafi (bios = liv) dvs. en ind-deling af lagfølgen på grundlag af op-lysninger om forsteninger fra udvalgteboringer og daglokaliteter.

Alle disse data sammenstilles i en sekvens-stratigrafisk ramme; derved bliver det mu-ligt, at opdele lagserien i en række lag somtidsmæssigt har omtrent samme alder in-denfor hvilke fordelingen af sand og ler kankortlægges. Det er derefter muligt at laveen rumlig fordeling af de forskellige grund-vandsmagasiner; dette har stor betydning,når man skal planlægge den fremtidig struk-tur af drikkevandsforsyningen både medhensyn til vandmængder og beskyttelse afde vigtigste grundvandsmagasiner.

Ny viden om lagseriens opbygningLitostratigrafien (lithos = sten), dvs. lagføl-gen bestemt på grundlag af lagenes indholdaf fx sten og mineraler (litologiske egen-skaber), er baseret på en stor mængde da-ta på land og fra Nordsøen (figur 1). Detdrejer sig om seismiske data, oplysningerfra ældre og helt nye boringer og om for-nyede undersøgelser af daglokaliteter. Detnye ved den litostratigrafi, der vises i figur 1er, at det nu er muligt at datere sedimen-terne, både i blotninger og i boringer. End-videre har udviklingen af nye korrelations-metoder (sekvensstratigrafi) gjort detmuligt at foretage mere præcise og geolo-gisk rigtige korrelationer af lagene. For at dette kan gøres anvendeligt, er det mest G

EO

LO

GI

NY

TF

RA

GE

US

1/

01

7


Tertiære grundvandsmagasiner i Jylland

Piacenzien

Zancleen

Messinien

Tortonien

Serravallien

M I

O C

ÆN

N E

O G

E N

Chattien

Langhien

Burdigalien

Aquitanien

Rupelien

O L

I G

O C

Æ N

P A

L Æ

O G

E N

10

15

20

25

30

5

SYSTEM

Sydvest Nordøst

SERIEMIL.ÅR ETAGE L I T O S T R A T I G R A F I

KvartærHolocæn

Pleistocæn

PLIOCÆ

N

Sæd

Sand LerVejle Fjord

Brejning

Odderup

Hvidbjerg

RibeKlintinge-hoved

Arnum

Gram

Hodde

Bastrup

?

? ?

?

?

Øvre

Mellem

Nedre

Nedre

Øvre

Øvre

Nedre

Figur 1. Litostratigrafisk inddeling af den øvre oligocæne – miocæne lagserie i Danmark. Grundvandsmagasi-nerne er vist med gult.

Eocæn

Kvartær

Ribe

Syd Nord

Hodde / Gram

Hvidbjerg / Vejle Fjord

Arnum / Bastrup

Figur 2. Seismisk linie, der viser udbygningen af sedimentkiler fra nord mod syd, (liniens placering ses på kor-tet i figur 4).


hensigtsmæssigt at sætte navne på de for-skellige lag. Derved kan de nemmere hånd-teres i det daglige arbejde blandt fagfolk.Derfor indeholder figur 1 en række nye li-tologiske enheder, som ikke er formelt op-stillet endnu. De er nødvendige for at denrigtige sammenhæng mellem lagene kanses, og dermed forbedre muligheden for atskelne mellem forskellige grundvandsmaga-siner.De ældste lag i skemaet er af sen oligocænalder og tilhører den litostratigrafiske en-hed, der hedder Vejle Fjord Formationen.Nederst er Brejning Leret repræsenteret,derover følger Vejle Fjord Ler og Vejle FjordSand. Herover er der en uformel enhed,som kaldes Hvidbjerg Sand. Dette sand ersandsynligvis af oligocæn alder, men kanvære allerældste miocæn. Hvidbjerg sandetfølges af den sandrige Ribe Formationen,der er af tidlig miocæn alder. I de sydlige eg-

ne går Ribe Formationen over i en merefinkornet havaflejring, der hedder Klinting-hoved Formationen. Ribe og Klintinghovedformationerne overlejres af Arnum Forma-tionen;denne formation er generelt finkor-net, men i Midt- og Sydjylland kiler der siget sandlag ind i formationen. Dette sandlagbliver her benævnt som "Bastrup sand".Over Arnum Formationen kommer densandrige Odderup Formation. Herover harvi i Danmark kun finkornede lag, disse erkendt som Hodde og Gram formationer-ne. Disse 2 formationer tilhører mellem ogøvre miocæn.

Udbredelse af grundvands-magasinerDe sandede sedimenter, der udgør grund-vandsmagasinerne i Jylland kommer fra detSkandinaviske grundfjeldsområde hovedsa-geligt fra det nuværende Norge. Derfor er

8


EO

LO

GI

NY

TF

RA

GE

US

1/

01

Syd

ARN

UM

LØG

UM

KLO

STER

-1

TØN

DER

- 3

RURU

P

GRA

M

Tyske bassin

Bastrup

Ribe

Gram

Hodde

Arnum

6

5

4

3

Vejle Fjord FMHvidbjerg sand

Ribe FM

Nedre Arnum

Bastrup Sand

Odderup FM

Hodde + Gram FM

Øvre Arnum

Ca. 25 my

Ca. 20 my

Ca.18 my

Ca.17 my

Ca.16 my

Ca. 14-6 my

Ca. 16,5

Syd Nord

Figur 3. Skematisk illustration af, hvordan den øvreoligocæne – miocæne lagserie blev opbygget. Be-mærk hvordan variationer i havniveauet har be-stemt, hvornår kystlinien rykkede frem, f. eks. vedstabilt eller faldende havniveau, og omvendt rykke-de tilbage når havniveauet steg.


den generelle udvikling af lagserien karak-teriseret ved en gradvis udbygning af sedi-mentkiler fra nord mod syd (figur 2 og 3).De sandlag, som udgør grundvandsmagasi-nerne findes normalt i toppen af kilerne (fi-gur 3). Derfor er grundvandsmagasinerneældst mod nord. Der skete dog en ændringi miocæn tid som følger af globale stignin-ger i havniveauet og bevægelser i jordskor-pen, der bevirkede at kilerne rykkede tilba-ge (mod nord), for derefter at bygge udigen. Dette fandt sted 2 gange i løbet af mi-ocæn tiden, men sandlag fra den sidste faseblev eroderet bort i løbet af istiderne ikvartærtiden.

Den øvre oligocæne – miocæne lagpakkekan inddeles i 6 sekvenser (figur 4).

Den nederste sekvens 1 , der svarer tilBrejning Leret, er karakteriseret i det me-

ste af Jylland ved at være meget finkornetmed enkelte tynde sandlag. Brejning Leretudgør derfor kun et grundvandsmagasinlokalt i Nordjylland, for eksempel ved Ha-verslev.

Den overliggende sekvens 2 , der består afVejle Fjord Formationen, Hvidbjerg Sandetog det meste af Ribe formationen, ermåske det vigtigste grundvandsmagasin idet vestlige Danmark. Grundvandsmagasi-ner indenfor denne sekvens er mest ud-bredt i Vest- og Sønderjylland. Sedimenter-ne, afsat i sekvensen, blev aflejret i odde-komplekser (Vejle Fjord Formationen ogHvidbjerg Sand) og flodsystemer (RibeFormationen).

Sekvens 3 , der bla. består af sandinterval-let indenfor Arnum Formationen ("Bastrupsand"), har det bedste potentiale for ind-

vinding af grundvand på strækningen fra sy-døst Jylland,op over Midtjylland og ud modVestjylland. Sedimenterne her, blev afsat afen fremrykkende kyst og består af strand-sand med overliggende flodaflejringer, sted-vist med brunkulslag.

Sekvens 4 , består bl.a. af Odderup For-mationen, der er kendt fra brunkulslejrenei Midtjylland. Odderup Formationen udgørkun lokalt et grundvandsmagasin i det syd-lige Jylland, men er mere udbredt i Midtjyl-land. Ligesom "Bastrup sand" er OdderupFormationen aflejret i et fremrykkendekyst og delta system. Omkring forkast-ningssystemer i Midtjylland, er der afsat rettykke brunkulslag.

Sekvens 5 og 6 , indeholder ingen grund-vandsmagasiner i Danmark.

GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1

9


BAST

RUP

RØD

DIN

G

Ringkøbing - Fyn Højderyggen

Danske bassin

0

50

Seismisk linie (figur 2.)

KLO

VBO

RG

REM

MER

SLU

ND

LILL

EBÆ

LT

HVI

DBJ

ERG

meter

Odderup

Hvidbjerg Vejle Fjord

Brejning

Sand

Marint ler

Fersk/Brakvands ler

Gruslag

Brunkul

2

1?

50 km

Nord

Figur 4. Korrelation af boringer og daglokaliteter i Syd- og Østjylland. Korrelationerne er baseret på sekvensstratigrafiske principper (se Geologi - nyt fra GEUS,nr 1: 1998). På figuren ser man tydeligt, hvordan de tre grundvandsmagasiner Ribe Formationen, Bastrup Sand og Odderup Formationen er fordelt i lagserien.De lysere lodrette områder på profillinien angiver boringernes beliggenhed; den takkede kurve viser mållinger fra en gamma-log der måler den naturlige radio-aktivitet i jordlagene.


Kim Zinck-Jørgensen Klaus Hinsby

Under hele Danmark ligger kalken somet flere hundrede meter tykt, ubrudt lagaf overvejende finkornede kalkslams af-lejringer fra kridttiden (Campanian –Danian). Kalkslammet blev for mereend 60 millioner år siden aflejret i et lav-vandet tropisk havområde, som straktesig fra det skandinaviske grundfjeld i østtil England i vest. I den østlige og nordli-ge del af Danmark ligger skrivekridtet idag meget overfladenært, og ses bl.a.blottet ved Stevns og Møns klinter samtlangs Limfjorden. I vestlig og sydlig ret-ning er kridtet begravet under gradvisttykkere sand- og ler aflejringer fra tertiærog kvartærtiden. I den centrale del afNordsøen ligger kridtoverfladen begra-vet i 2 til 3 kilometers dybde.Den overfladenære beliggenhed af krid-tet i den østlige og nordlige del af Dan-mark, betyder at kridtet i disse områderudgør det vigtigste grundvandsmagasin.På landsplan kommer ca. en tredjedelaf grundvandsindvindingen fra kalkaf-lejringer. Men også de dybtliggendekridtlag i den centrale del af Nordsøener uhyre vigtige reservoirbjergarter, herdog ikke for vand men for olie og natur-gas. Danmark er Europas tredje størsteproducent af olie og gas, med en årligproduktion til en værdi af mere end 25milliarder kr., og denne produktionkommer i dag næsten udelukkende fraSkrivekridtet i Nordsøen.En øget forståelse af strømningsmeka-nismer i kalk er derfor af afgørende be-tydning for, såvel en bedre udnyttelse ogbeskyttelse af en væsentlig del af voresgrundvandsmagasiner, som en forøgetindvindingsgrad af vores olie og gas re-server.

Traditionelt er oliegeologi og hydrogeologito adskilte verdener med forskellige fagter-mer og begreber, også selvom der rent fag-ligt er et meget stort overlap. Det er nem-lig grundlæggende for begge fagområder, atdet basalt set handler om opmagasineringog strømning af væsker i porøse bjergarter.Det faktum synes endnu mere åbenlyst i

tilfældet med det danske skrivekridt, hvorder fra præcis den samme bjergart produ-ceres såvel olie og gas som rent drikke-vand.GEUS har mange års erfaring på bådegrundvands- og olie-området, og har i kraftaf denne ekspertise et enestående ud-gangspunkt for fagligt at bygge bro mellemde to fagområder. I et snart afsluttet EUforskningsprojekt om udvikling af forbed-rede metoder til evaluering af marginalekalk-oliefelter, har GEUS netop udnyttetdenne multidisciplinære ekspertise påvand- og olieområdet. I det følgende visesnogle metoder og resultater fra EU-pro-jektet "Modelling Two-Phase Flow in Fra-ctured Carbonate Reservoirs:A Field ScaleDemonstration". I projektet samarbejderEuropæiske universiteter, olieselskaber oggeologiske undersøgelser om at undersøgevand- og oliestrømningen i sprækkede kalk-reservoirer. De anvendte metoder, til fxkortlægning af kalkens sprækker og hy-drauliske egenskaber, vil med stort udbytteogså kunne anvendes i fremtidige forsk-ningsprojekter og almindeligt udrednings-arbejde på grundvandsområdet.

Kalken som reservoirbjergartSkrivekridtet består hovedsageligt af kok-kolitter, som er brudstykker af kalkskelet-ter fra éncellede marine alger. Den enkeltekokkolit er kun 0,002 til 0,02 mm stor, ogSkrivekridtet er derfor en meget finkornetbjergart. Som følge af kokkolitternes struk-tur kan kridtet være ekstremt porøst, hvil-ket er ensbetydende med at skrivekridteter en uovertruffen reservoir bjergart – ihvert fald når vi taler om mulig reserves-tørrelse.Hvis skrivekridtet efter aflejringenikke har været udsat for store forvandlin-ger (som f.eks. omfattende kompaktion el-ler udfældning af mineraler i porerumme-ne) kan det have porøsiteter på op til 50%.Skrivekridtet fra Stevns Klint har såledestypisk porøsiteter på mellem 40% og 50%,og selv i Nordsøen på mere end 2 kilome-ters dybde,er der flere eksempler på kridt-lag med porøsiteter på over 40%.Til sam-menligning kan nævnes at selv det mestvelsorterede, løse sand meget sjældent sesmed porøsiteter på over ca.40%.På trods af de høje porøsiteter, har den fin-kornede kridtbjergart generelt meget dår-G

EO

LO

GI

NY

TF

RA

GE

US

1/

01


10

Sprækker, vand og olie i kalk

E d i n b u r g h K ø b e n h a v n

Skrivekridtet i et tværsnit fra Skåne til Skotland.Blokdiagrammets højde er ca. 5 km. Skrivekridtet er markeret med hvidt.


lige strømningsegenskaber,og væsker strøm-mer kun meget langsomt gennem bjergar-tens porøse netværk. De ofte meget storemængder af vand eller olie, der er i danskekridtreservoirer er derfor vanskelige at ud-vinde. Olieindustrien har i adskillige årbrugt mange ressourcer på forskning ogudvikling af nye teknologier med henblik påat optimere olie & gasproduktionen fra detætte kridtreservoirer. En del af denneforskning har handlet om naturlige spræk-kesystemers betydning for strømningse-genskaberne. Sprækker opstår som følge afbevægelser i jordskorpen, og selv små be-vægelser eller forskydninger vil i en sam-menhængende bjergart ofte medfører dan-

nelsen af sprækkesystemer. Disse sprække-systemer kan fungere som en slags kanalerfor strømmende olie eller vand. En øgetforståelse for disse sprækkers dannelse,rumlige fordeling og strømningsmæssigeegenskaber, kan derfor bidrage til en for-bedret ressourceudnyttelse. I relation tilgrundvandet har tilstedeværelsen af de na-turlige sprækkesystemer desuden stor be-tydning for nedsivning og udbredelse af enevt. forurening på overfladen.

GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1

11


10 micron

SEM-billede af skrivekridt fraStevns Klint. Kridtet bestårnæsten udelukkende af kokko-litter og kokkolit-fragmenter.Foto: Peter Frykman.

Udstrømmende grundvand fra en horisontal sprækkezone i Øvre Danian Københavns Kalk på Amager.Foto: Christian Knudsen.


GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1G E O L O G I O G G R U N D V A N D S M O D E L L E R

12

Olie og vand i et opsprækket kalkstensreservoir

10 cm

(B) Det opborede kernema-teriale beskrives lithologiskog sprækkernes fordeling ogstrømningsmæssige egen-skaber kortlægges. Udvalg-te olieprøver analyseres forderes kemiske sammensæt-ning og oprindelse.

Fr-3

Fr-1

Fr-2

(B)

Try

k (m

van

dsø

jle)

Drillstem test i F3, ABADIA - PORTUGAL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

01/11/00 15:36

01/11/00 16:48

01/11/00 18:00

01/11/00 19:12

01/11/00 20:24

01/11/00 21:36

1. Shut-in 2. Shut-in

1. Flow

2. Flow

(D) Slug test og drillstem test er to typer hydrauliske tests, deranvendes til at beregne permeabiliteter i de gennemboredebjergarter i hhv. grundvandsmagasiner og oliereservoirer. Beg-ge testtyper er anvendt ved undersøgelserne i Portugal. Figu-ren viser et typisk forløb af en drillstem test.

(A) Seismiske undersøgelseranvendes indledningsvist tilat kortlægge forkastningerog overordnede geologiskeenheder og lag.Herudfra be-stemmes boringernes place-ring og hældning.

(E) Oliefeltets geologiske lag-serie samt større forkastnin-ger kortlægges udfra deseismiske undersøgelser ogboreresultaterne. Fr-2 er envertikal boring, mens Fr-1 ogFr-3 er boret på skrå (30°fra vertikal).Alle brønde gen-nemborer den samme størreforkastningszone.

(D)

Et ikke-kommercielt oliefelt i Portugal er rammenom et igangværende 3-årigt EU-forskningsproject -”Modelling Two-Phase Flow in Fractured CarbonateReservoirs: A Field Scale Demonstration”. Projektethar til formål at demonstrere anvendelsen af nye in-tegrerede teknologier til vurdering af strømning afbåde vand og olie i opsprækkede kalkstensreservoi-rer. Det udføres i samarbejde med andre europæiskeforskningsinstitutioner og olieselskaber. Oliefeltetligger i et område med vinmarker lidt nord for Lissa-bon, og reservoirbjergarten består af opsprækkedekalksten fra juratiden. Den rumlige fordeling afsprækker og forkastningszoner, samt deres strøm-ningsmæssige egenskaber, er kortlagt med henblik påat opstille en matematisk strømningsmodel. I løbetaf projektet er der gennemført seismiske undersøgel-ser (A), tre kerneboringer (B) til hver ca. 300 metersdybde samt geofysiske sondemålinger (C) og hydrau-liske test (D) i borehullerne. De nyeste tilgængeligeteknologier fra såvel olie- som vandbranchen er ble-vet anvendt. Alle de indsamlede data anvendes vedopstillingen af geologiske og numeriske modeller (E,F, G) af geologien i området der undersøges.

(C) Ved hjælp af geofysiske sondemålinger bestemmes variationerne ide gennemborede bjergarters naturlige radioaktivitet, elektriske led-ningsevne,akustiske egenskaber m.v.Disse målinger er nødvendige foren detaljeret lithologisk beskrivelse og præcis korrelation mellem bo-ringerne.To forskellige specialsonder - en Optisk og en Akustisk Televiewer - eranvendt til detektering og orientering af de gennemborede sprækker.Sonderne frembringer henholdsvis optiske og akustiske billeder af he-le borehuls-væggen.Den Optiske Televiewer giver de bedste billeder (C-1), men er afhængig af luft eller klart vand i borehullet. Den AkustiskeTeleviewer (C-2) fungerer til gengæld i alle slags væsker,men ikke i luft.Fra den samlede tolkning af alle logs opstilles en geologisk model (log)for borehullet (C-3).

(C)

(A)


GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1

13


Fr-2

Fr-1Fr-3

40

20

0

-20

40

Meters

100

120

140

160

180

280 40SVEL

-2100 2100NEUT

0 240GAMM

TVDSS MD-5 175

INDU

N E S W N11.300

11.400

11.500

11.600

11.700

11.800

11.900

12.000

12.100

12.200

12.300

(C-1) Optisk Teleview-er log med synligesprækker.

(C-3) Lithologisk tolkning afintervallet 90 - 180 m un-der terræn, på basis af geo-fysiske borehulslogs, sombl.a. måler den naturligegammastråling, lydhastig-hed og elektriske egenska-ber.

Hydrauliske test (D) er udført i alle tre bo-ringer i Portugal. Testudstyret, et dobbeltgummipakker system, der kan pustes opsom et bildæk og afspærre zoner i bore-hullet, er udviklet efter samme princip somde testsystemer olieindustrien anvender tilstørre boringer. På baggrund af resultater-ne udregnes den hydrauliske ledningsevnefor hvert testinterval.Testresultaterne bru-ges til justering af den geologiske model (E)samt af matematiske sprække- og forkast-ningsmodeller (F og G), der anvendes vedberegninger af olie- og vandstrømning i re-servoiret.

N E S W N

-314

Amplitude

105

106

(C-2) Akustisk Tele-viewer log gennem ho-vedforkastningszonen.

(F) Numerisk model af olie-feltets sprækker og forkast-ninger. De målte densiteterog orienteringer af sprække-og forkastningszoner er efterstatistisk bearbejdning an-vendt til sprækkemodellen.

(G) På baggrund af sprække-modellen beregnes lednings-egenskaberne for en strøm-ningsmodel.

(E)

(C-1) (C-3) (C-2)

(F)

(G)

(A)

i Portugal


GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1

Jens Christian RefsgaardLars Troldborg

En grundvandsmodel er afhængig af dengeologiske tolkning og de geologiskedata, der indgår i den bagvedliggendegeologiske model. Man vil derfor for-vente, at en grundvandsmodel blivermere pålidelig jo flere og bedre geologi-ske data den fodres med. For at belysedette er der for det 288 km2 store Vårbyområde (figur 1) på Vestsjælland opstil-let tre forskellige geologiske modellerog på den baggrund etableret tre for-skellige grundvandsmodeller.

Tre forskellige geologiske tolkningerForskellene på de tre geologiske modellerer illustreret på (figur 2), som viser et pro-fil midt gennem området (A-B på figur 1).De tre modeller betegnes som henholdsvis"Simpel", "DK-model" og "Avanceret". Detre geologiske tolkninger er lavet af tre for-skellige medarbejdere på GEUS.

1 I den simple model opfattes grund-vandssystemet som bestående af to lag,med et gennemgående tykt vandførendemagasin (sand), som er overlejet af et lav-permeabelt lerlag af varierende tykkelse.Dette svarer til den meget simple opfattel-se af morænelersområderne, som medstor success er blevet benyttet tidligere ibl.a. vandressourceundersøgelser (fx i detnærliggende Suså område for et par årtiersiden). Det bemærkes, at der i de enkelteboringer findes både lerlag og sandlag, menmed en væsentlig mere kompliceret struk-tur end svarende til en to-lags model.Den simple model må altså siges at værerelativ fattig på geologiske data.

2 DK-modellen er den geologiske mo-del, som benyttes i GEUS’ Nationale Van-dressource Model.Denne tolkning er base-ret på flere gennemgående geologiske lag.DK-modellen er oprindeligt opstillet tilbrug for en grundvandsmodel i et bereg-ningsnet på 1 km2, dvs. med en væsentliggrovere opløsning end i nærværende Vårbymodel, som er baseret på et beregningsnet på250 m. Der er bedre overensstemmelsemellem de geologiske informationer i bo-

ringerne og flerlagsmodellen, end for to-lags modellens vedkommende.

3 Den avancerede geologiske model erden mest komplicerede, specielt i de øvrelag. Den er i modsætning til de to andremodeller baseret på, at de geologiske lag ik-ke nødvendigvis er gennemgående, men

kan være afgrænsede som linser.Selv om det således er den model, der in-deholder mest geologisk information, ogden der er tættest på boringsinformatio-nerne, ses den stadig at være en forenklingaf virkeligheden.


14

Geologiske data forbedrer grundvandsmodeller

Geologisk information

Geologisk model

Antal friemodelparametre

Simpel

DK-model

Avanceret

Nøjagtighedskriterium. Målfor afvigelse mellem modelog feltdata

Lav

Middel

Høj

3

8

4

5

2,1 m

1,9 m

1,5 m

1,0 m

Tabel 1. Hovedresultater fra de tre Vårby modeller.

Størstedelen af Vårby Å oplandet er en moræneflade, der skæres af ådale. I den nordlige del af området erder et dødislandskab. Det højtliggende terræn fra Slagelse og mod syd består af forstyrrede kvartære aflej-ringer, som derved har fået øget geologisk variabilitet.Foto:Vibeke Ernstsen, (Vårby området).


Kalibrering af parameterværdierfor de tre grundvandsmodellerDe tre modeller er blevet kalibreret modobservationer af trykniveauer (grundvands-stand) fra 315 filtre i området. Det er sketved at justere den hydrauliske ledningsevnefor de enkelte lag således, at afvigelsernemellem de modelberegnede og de obser-verede trykniveauer gøres så lille som mu-ligt. Antallet af frie modelparametre, som

fastsættes gennem denne kalibrering frem-går af tabel 1.Den simple model har tre pa-rametre, nemlig de hydrauliske ledningsev-ner for henholdsvis den øverste opspræk-kede del af moræneleret, den nedre del afmoræneleret samt for sandmagasinet.Tilsvarende repræsenterer de fire parame-tre i DK-modellen de hydrauliske lednings-evner i henholdsvis det øverste opspræk-kede moræneler, det dybere liggende

moræneler, sandmagasinet samt de lerom-råder, som har tektoniske forstyrrelser.For den avancerede models vedkommendeer de fem parametre fordelt som i de øvri-ge modeller med to for moræneleret og enfor sandmagasinet. Derudover er der enparameter for randmoræneområdet, hvorder er glacialtektoniske forstyrrelser, samten parameter for dybere liggende palæo-cæne aflejringer. G

EO

LO

GI

NY

TF

RA

GE

US

1/

01

15


Slagelse

Korsør

Skælskør

0 10000 20000 m

Vårby Å

N

A

B

Profil

Modelrand

Ferskvands aflejringerMarine aflejringerMarint sandMorænesandMorænelerSmeltevandssandIssølerSmeltevandslerSøer

Legende

Figur 1. Vårby området på Vestsjælland med modelområdet indtegnet. A-B svarer til profilerne som vist i figur 2.


Bedre geologi giver bedre grundvandsmodellerDen forholdsvise nøjagtighed af de tregrundvandsmodeller fremgår af tabel 1.Det angivne nøjagtighedskriterium er en vægtet afvigelse for samtlige 315 punkter,hvor de punkter med pålidelige feltobser-vationer er vægtet højere end de punkter,der har mindre pålidelige feltdata. Som detses af tabel 1 giver den model, der indehol-der flest geologiske informationer de mestnøjagtige resultater. For at undersøge hvor-vidt det lavere indhold af geologisk infor-mation kan kompenseres ved at underind-dele grundvandsmagasinet i den simple

model i flere zoner med forskellige para-meterværdier er der foretaget beregningermed 6 zoner. Flere frie parametre giverstørre mulighed for at tilpasse modelbe-regninger mod feltdata, men omvendt vilfor mange frie parametre som regel resul-tere i større statistisk usikkerhed i de en-delige modelberegninger, når modellen skalbenyttes til at forudsige f.eks. vandets aldereller koncentrationer af forurenende stof-fer.Det er derfor bedst at have så få frie pa-rametre som muligt i en grundvandsmodel.Af tabel 1 fremgår det at selv med en kraf-tig øgning af antallet af frie parametre (fra 3til 8) vil resultaterne af den simple model

ikke blive så god som resultaterne fra deøvrige to modeller, som indeholder fleregeologiske informationer. Det kan såledeskonkluderes, at grundvandsmodeller blivermere pålidelige og giver mere nøjagtige re-sultater jo mere geologisk information deudnytter.

A

B

SmeltevandssandMoræneler

A

B

A

B

S I M

P E

L

D K

- M

O D

E L

A V

A N

C E

R E

T

Opsprækket moræneler

Paleocæn lerBryozokalk

3

2

1

1 km

20 m

Figur 2A. Geologisk modelbaseret to-lags beskrivelse

Figur 2B. Geologisk modeltolket som et flerlagssy-stem

Figur 2C. Geologisk modelhvor de geologiske enhederbeskrives som ikke gen-nemgående linser.


16

GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1


GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1

17


Ferskvand og ...

GEUS udvikler og gen-nemfører hele tiden nye

undersøgelser til at øge vores viden omdanmarks geologi og vandressourcer.Dette temanummer beskriver og illu-strerer nye resultater fra nogle af disseundersøgelser.Det moderne menneske synes stadigtfjernere fra den natur, vi er skabt i. Sam-fundets stigende kompleksitet og res-sourceforbrug er imidlertid stærkt af-hængig af naturgrundlaget, og natur-ressourcerne må forvaltes med omtan-ke, hvis vi vil undgå at det intense res-sourceforbrug skader os selv,og økosy-stemerne vi udnytter. Hensigtsmæssigforvaltning af grundvandsressourcenkræver, at vi i stigende grad regulerervores aktiviteter, og forstår processer-ne i naturen, således at den stigendeforurening af grundvandet bremses.Da der er store og ofte modstridendeøkonomiske interesser involveret i re-guleringer, er det afgørende at de fore-tages på det bedst tænkelige grundlag,og på baggrund af en optimal forståelseaf de processer, der har betydning forkonsekvenserne af reguleringerne.Misforståede reguleringer koster sam-fundet dyrt, og kan resultere i yderlige-re omkostninger for at udbedre ska-derne.Gode geologiske modeller af Dan-marks undergrund er et nødvendigt ogvigtigt fundament for det danske sam-fund. Der er i Danmark en lang traditi-on for administration af drikkevands-ressourcen. Der er, som følge afvandforsyningsloven fra 1927, blevetindberettet oplysninger om udførteboringer til den nationale geologiskeundersøgelse, dengang DGU nu GEUS.I Borearkivet er oplysninger om mere end200.000 boringer opbevaret. Oplysnin-gerne er gjort tilgængelige på flere me-dier og er til rådighed for alle, både pri-vate og offentlige myndigheder, derarbejder med at finde, fordele og be-skytte ferskvandet.

Menneskets aktiviteterog miljøgifte spores i dag

overalt på jordkloden f.eks. i isbjørnepå Grønland, i isen på Sydpolen,og dybtunder jordoverfladen i grundvandsma-gasinerne. Derfor er det nødvendigt påglobalt plan at forvalte ressourcerne ogmiljøet efter en samlet forståelse af al-le processer og kredsløb, både over ogunder jordens overflade.Et eksempel på en alvorlig global mil-jøpåvirkning er CFC-gasserne ("Fre-on"). Ved opfindelsen af disse for om-kring 70 år siden blev det dokumen-teret, at de var ufarlige for mennesker,og de fandt derfor udbredt anvendelsei industrien. Miljøforskningen doku-menterede senere, efter ca. 50 års ud-bredt anvendelse af gasserne, at CFC-gasser nedbryder atmosfærens ozon-lag. Dette ville på længere sigt få negati-ve konsekvenser for alle jordens dyr ogplanter, og produktionen blev derforstoppet. CFC-gasserne har imidlertiden levetid på flere hundrede år i atmos-færen, så de vil kunne måles, og ned-bryde ozon i atmosfæren, længe endnu.Ironisk nok hjælper CFC gasserne, tilen øget forståelse af transporten af for-urenende stoffer i grundvandet. Udenatmosfære-kemikerne og et omfatten-de globalt måleprogram af CFC-gasser-ne i atmosfæren, havde anvendelsen afCFC-gasserne, som et værdifuldt spor-stof og redskab til at bestemme grund-vandets alder ikke været mulig.Men allervigtigst så ville fortsat brug afCFC-gasser have bevirket at jordensozonlag og dermed mange økosyste-mer havde lidt ubodelig skade.Geologisk kortlægning og opstilling afgrundvandsmodeller på basis af en de-taljeret geologisk model er nødvendigeforudsætninger for at vi kan beskyttemiljøet på det bedst tænkelige grund-lag. Ikke blot for at kunne regulere kva-liteten af grundvandet, men også afoverfladevandet i søer, åer og have.

Forskning i ferskvands-ressourcens kvalitet og

størrelse er et tværfagligt projekt, derkræver deltagelse af mange forskelligefaggrupper, som udover geologer isærtæller ingeniører, kemikere, biologer,geografer og geofysikere. GEUS har ak-tive forskere fra alle disse faggrene,hvil-ket giver et stimulerende forsknings-miljø med mulighed for at foretage enstor del af de nødvendige og relevantenaturvidenskabelige forsøg og under-søgelser. Det er nødvendigt for alle fag-grupper, at have et godt kendskab tilundergrundens kemiske, fysiske og mi-krobiologiske egenskaber og kunne ud-nytte hinandens ekspertiser for at gen-nemføre forskning på internationalt ni-veau.Opsprækkede bjergarter giver speciel-le udfordringer. Paralleller mellem pro-blemstillinger i udnyttelse af opspræk-kede oliereservoirer og beskyttelse afopsprækkede grundvandsmagasiner, el-ler grundvandsmagasiner under op-sprækkede dæklag, giver olie- og hydro-geologer gode muligheder for at sam-arbejde og gensidigt udnytte hinandenserfaring og tolkningsredskaber. Kort-lægningen af Danmarks undergrund eret eksempel på et område, hvor derendnu foreligger et stort stykke arbej-de og fremtidige samarbejdsmulighedermellem olie- og vandforskerne. Kort-lægningen af jordbunden til 1 metersdybde i Danmark er stort set afsluttet.Nu er det påkrævet med en mere sy-stematisk kortlægning af Danmarksgrundvandsmagasiner og deres dæklag(typisk øverste 100-200 meter af dengeologiske lagsøjle), hvor også grund-vandets kemi og alder, og jord- og bjer-garternes kemiske og fysiske egenska-ber bør undersøges og beskrives. Alledisse data bør samles i en let tilgænge-lig central databank. De indsamlede da-ta er nødvendige for at skabe et godtgrundlag for en bedre udnyttelse og be-skyttelse af grundvandet, men også forat vurdere muligheden for udnyttelse afandre værdifulde råstoffer.

SAMFUNDET FORSKNINGENMILJØET



18

GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1

Sekvensstratigrafi: Opdeling af lagserie på bag-

grund af inkonformiteter (markante grænser).

Derved opdeles lagserien i tidsækvivalente en-

heder som er relateret til relative havniveau æn-

dringer.

Biostratigrafi: Datering ved hjælp af forsteninger

Sporstoffer: Anvendes i denne sammenhæng

om stoffer der kan bruges til at "spore"/følge

vandtransporten i grundvandet.

Sporelementer: Anvendes om grundstoffer der

almindeligvis forekommer i meget små koncen-

trationer i grundvandet.

Porøsitet: Volumen af porerum i en bjergart el-

ler jordart

Permeabilitet: Et mål for hvor let en væske kan

flyde igennem porerummene i en formation

/bjergart.

Isotoper: Samme grundstof med forskellig at-

omvægt (forskellige antal neutroner i atom-ker-

ner)

De Villiers, M. 2000

Water:The fate of our most precious resource.

Houghton Mifflinn Company, Boston – New

York, 352 pp.

Dybkjær, K. og Rasmussen, E.S. 1998

Sekvensstratigrafi - En god metode til efterforsk-

ning af råstoffer.Geologi - nyt fra GEUS,nr.1/1998.

Edmunds, W.M. og Milne, C. 2000

Palaeowaters in Europe. Geol. Soc. Spec. Publ. –

i trykken.

EEA, 1999

Groundwater quality and quantity in Europe. Eu-

ropean Environment Agency,Copenhagen,123 pp.

GEUS, 2000

Grundvandsovervågning 2000. Danmarks og

Grønlands Geologiske Undersøgelse, 137 pp.

Henriksen, H.J.; Barlebo, H.C.; Ernstsen, V.;

Hansen, M.; Harrar, W.G.; Jakobsen, P.R.;

Klint, K.E. og Troldborg, L. 2000

Anvendelse af regionale pesticidmodeller som

prognoseværktøj. Miljøforskning 42, side 40-42.

Det Strategiske Miljøforskningsprogram.

Hinsby, K.; Edmunds,W.M.; Loosli, H.H.; Ma-

nzano, M.; Melo, M.T.C. og Barbecot, F. 2001

The modern water interface: recognition, prote-

ction and development - Advance of modern

waters in European coastal aquifer systems. I:Ed-

munds and Milne (Eds.). Palaeo waters in Euro-

pe. Geol. Soc. Spec. Publ., i trykken.

Hinsby, K. 1999

Aldersdatering af grundvand - et vigtigt redskab

i forvaltning af vandressourcen. Danske Vand-

værkers Forening,Vandforsyningsteknik nr. 48.

Hinsby, K.; Larsen, F.; Nielsen, O.J. og Laier,

T. 1998

Grundvandets alder.Naturens Verden, 2/98,72-80.

Hinsby, K. 1998

Jagten på rent vand. Danmarks og Grønlands

Geologiske Undersøgelse, Årbog 1997, 33-43.

Hinsby, K.; Laier,T. og Dahlgaard, J. 1997

Datering af grundvand - ved hjælp af CFC. Geo-

logisk Nyt, 2. 6-9.

Hinsby, K. 1994

Den blå planet - vandets uransagelige veje. Dan-

marks og Grønlands Geologiske Undersøgelse,

Årbog 1993, 38-43.

Nielsen, M.D. 1981

Det hydrologiske Susåprojekt.Vandindvindingens

påvirkning af det hydrologiske kredsløb, Rapport

SUSÅ-H A2. Dansk Komite for Hydrologi. Mil-

jøstyrelsen.

Nygaard, E.; Nyegaard, P. og Hinsby, K. 1995

Grundvand i Danmark. Kvalitet, fordeling og al-

der.Danmarks og Grønlands Geologiske Under-

søgelse, Årbog 1994, 79-87.

Rosenbom,A. og Jakobsen, P.R. 2000

Kalk, sprækker og termografi. Geologi - nyt fra

GEUS, nr. 3/2000.

På GEUS’ internetside; www.GEUS.dk kan man få en oversigt over projekter der vedrører grundvand og grundvandsmagasiner samt andre geologiske

projekter der har berøring til grundvandsområdet.

Man kan også gå ind på følgende internetsider;

www.fracflow.dk

www.vandmodel.dk

www.vandressourcer.dk

Ordliste

Læs videre på internettet www...

Her kan man læse videre



GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1

19

Kim Zinck-Jørgensen. Seniorrådgiver. Cand. Scient. i geologi fra Københavns Universitet 1989. Har været ansat ved GEUS siden1990 med reservoirgeologisk evaluering af de danske oliefelter i Nordsøen som hovedbeskæftigelse. En væsentlig del af arbej-det har omhandlet sprækkers betydning for produktionsegenskaberne i kalkfelter.

Erik Skovbjerg Rasmussen. Seniorforsker. Cand. scient. i geologi fra Aarhus Universitet i 1987 og Ph.D. i 1994.Ansat ved GEUS i1987 i Geofysisk Afdeling beskæftiget med udviklingen af sedimentære bassiner i Nordsøen,Vestafrika, Portugal og Nordatlan-ten. Det nuværende arbejde er koncentreret om udviklingen af det østlige Nordsø bassin i oligocæn - miocæn tid.

Klaus Hinsby. Seniorforsker. Cand. Scient. i Geologi og grundvandskemi fra Københavns Universitet, 1988. Ansat på GEUS fra1988. Hans hovedinteresse er grundvandets kemiske udvikling og strømning, og metoder til at bestemme grundvandets alder. P.t.i midlertidigt fravær af Hydrologisk Afdelings geofysiker, ansvarlig for den faglige og tekniske udvikling af log-sektionens bore-hulsmålinger.

Jens Christian Refsgaard. Civ. Ing fra DTU i 1976. Ansat på DTU 1976-1984 som underviser, forsker og rådgiver indenfor hy-drologi og vandressourcer. Herefter ansat på DHI Vand og Miljø indtil 2000.Tiltrådt som forskningsprofessor i grundvandshy-drologi på GEUS i 2000.

Lars Troldborg. Civ. Ing. fra ISVA på DTU i 1997. Ansat på GEUS i 1998 for at udføre modelarbejde og gennemføre Ph.D. un-der Den Nationale Vandressource Model. Primært arbejdsområde har været integreret hydrologisk modellering på regional ska-la og arktisk hydrologi. Påbegyndte Ph.D studiet i 1999 om grundvandsdannelse og sårbarhedszoner.

Vandet indgår i et uendeligt kredsløb! Her ved Skagens Gren mødes land, hav og luft, tre opholdssteder for vand. Grundvand er nedbør, der til sidst ved strømning ivandløb og i grundvandet ender i havet for atter at fordampe. Opholdstiden i de enkelte led af kredsløbet er meget forskellig; fra få minutter til millioner af år. Et en-kelt vandmolekyle kan derfor gennem tiden opholde sig i vidt forskellige medier, også i biologiske; fx i en dinosaur, en hval, en plante eller i et menneske.Foto: Peter Moors.


Danmarks og Grønlands GeologiskeUndersøgelse (GEUS) er en forsknings-og rådgivningsinstitution i Miljø- og Ener-giministeriet.Institutionens hovedformål er at udførevidenskabelige og praktiske undersøgel-ser på miljø- og energiområdet samt atforetage geologisk kortlægning af Dan-mark og Grønland.

GEUS udfører tillige rekvirerede opgaverpå forretningsmæssige vilkår.Interesserede kan bestille et gratis abon-nement på GEOLOGI - NYT FRA GEUS.Bladet udkommer 4 gange om året.Henvendelser bedes rettet til:Knud Binzer

GEUS giver i øvrigt gerne yderligere op-lysninger om de behandlede emner ellerandre emner af geologisk karakter.

Eftertryk er tilladt med kildeangivelse.

GEOLOGI - NYT FRA GEUS er redigeretaf geolog Knud Binzer (ansvarshavende)og Klaus Hinsby i samarbejde med en re-daktionsgruppe på institutionen.Konsulent Marianne Vasard Nielsen.

Skriv, ring eller mail:GEUSDanmarks og Grønlands Geologiske UndersøgelseThoravej 8, 2400 København NV.Tlf.: 38 14 20 00 Fax.: 38 14 20 50E-post: [email protected]: www.geus.dk

GEUS publikationer:Hos Geografforlaget kan alle GEUS’ ud-givelser købes.Henvendelse kan ske enten på tlf.:64 44 16 83 eller telefax: 64 44 16 97E-post: [email protected]: www.geografforlaget.dk

Adressen er:GEOGRAFFORLAGET 5464 Brenderup

ISSN 1396-2353

Produktion:Annabeth Andersen, GEUS

Tryk: From & Co.

Forsidebillede:Vandfald ved Kali Gandaki,Nepal. Foto: Henrik Klinge Pedersen.

Illustrationer:Annabeth Andersen,Eva Melskens, Kristian Rasmussenog Stefan Sølberg.

GE

OL

OG

IN

YT

FR

AG

EU

S1

/0

1

P O S T B E S Ø R G E T B L A D

0900 KHC

GEUS udsender hvert år redegørelserom institutionens arbejde.Det drejer sig bl.a. om Virksomhedsregn-skab og Årsberetning for året der gik.I Årsberetningen kan man læse om devigtigste faglige resultater fx i specialar-tikler.I Virksomhedsregnskabet kan man læseom den nærmere sammenhæng mellemdet faglige arbejde og de økonomiskemidler som GEUS får stillet til rådighed.En tredje udgivelse er Arbejdsprogram-met; her kan man læse om planerne fordet faglige arbejde i det kommende år ogom budgettet for arbejdet.Endelig udgives en publikationsliste påelektronisk form.Samtlige redegørelser kan læses på GEUShjemmeside og kan rekvireres som papir-udgave ved henvendelse til GEUS.

ARBEJDSPROGRAM2001

DANMARKS OG GRØNLANDS GEOLOGISKE UNDERSØGELSE

MILJØ- OG ENERGIMINISTERIET

DANMARKS OG GRØNLANDS GEOLOGISKE UNDERSØGELSE

MILJØ- OG ENERGIMINISTERIET

ÅRSBERETNING1999

Publikationer fra GEUS

"ARBEJDSPROGRAM 2001"

"VIRKSOMHEDSREGNSKAB 2000"

"ÅRSBERETNING 1999"


Documents

Geologi Nyt fra GEUS nr. 1, april 2001NR.1 APRIL 2001 TEMANUMMER FERSKVAND Samfundets vigtigste ressource GEOLOGI Geologi og Grundvandsmodeller Geologi 1/01 – kopi 4 16/05/01 15:40