Meny

Javascript verkar inte påslaget? - Vissa delar av Lunds universitets webbplats fungerar inte optimalt utan javascript, kontrollera din webbläsares inställningar.
Du är här

Tillämpad geologi

Provtagning av vatten för Helium och Tritium-datering
Provtagning av vatten för Helium och Tritium-datering

Dagens samhälle har ett stort behov av naturresurser. Hur vi hanterar och använder dem påverkar förekomsten, utvecklingen och förflyttningen av föroreningar i miljön och det kan ha stora konsekvenser för ekosystem och människors hälsa. För att på ett hållbart sätt använda och säkra tillgången på dricksvatten, industrimineraler och bergarter, och på så sätt uppnå de svenska miljömålen, krävs kunskap om hur naturresurserna kan skyddas och hanteras. Tillämpad geologi är ett mångvetenskapligt område som förenar kemi, geologi, fysik, biologi och samhällsvetenskap.

Här kan du läsa mer om några av dessa områden och de metoder vi använder:

Grundvattenkvalitet och föroreningar

Inom vår inriktning mot hydrogeologi och miljögeologi undersöker vi förekomsten, utvecklingen och förflyttningen av skadliga ämnen i grundvattensystemet samt riskerna, grundvattnets ålder och karaktär, utspädningen av föroreningar i naturen och föroreningarnas förflyttningsmönster. För dricksvattenförsörjningen i Sverige är 25 % ifrån grundvatten och ytterligare 25 % från konstgjort infiltrerat ytvatten (som med andra ord har renats naturligt genom att det fått rinna ner genom marklagren). Förståelsen för grundvattensystemet är en förutsättning för vårt nationella miljömål grundvatten av god kvalitet och de förorenade områden som vi arbetar med för utveckling av enklare och bättre undersökningsmetodik och övervakning, hjälper och bidrar till miljömålet en giftfri miljö.

Vi har särskilt arbetat med förekomst och beteende av bekämpningsmedel i grundvattnet i Skåne, ammonium- och arsenikförorening av dricksvattenresurser i Vietnam samt åldersbestämning och blandning av grundvatten och dess förhållande till föroreningar. Vi är en del av det större Formasfinansierade geoinfraprojektet TRUST (Transparent Underground Structures) där vi arbetar med geoelektriska metoder för platsundersökningar av undermarksstrukturer, bergkvalitet och föroreningsförekomst, speciellt klorerade kolväten samt övervakning av vattenkvalitetsförändringar. Vi försöker att använda oss av icke invasiva metoder för att karakterisera och övervaka områden och grundvatten förorenat med klorerade kolväten genom att kombinera geoelektriska mätningar med specifik isotopanalys).

Provtagning av grundvatten förorenat med klorerade kolväten vid Kv. Renen i Varberg. Foto: David Hagerberg
Provtagning av grundvatten förorenat med klorerade kolväten vid Kv. Renen i Varberg. Foto: David Hagerberg

 

Schematisk figur över hur ammonium ombildas till ammoniak i en akvifär i  Hanoi, Vietnam (från Norrman et al. 2015)
Schematisk figur över hur ammonium ombildas till ammoniak i en akvifär i Hanoi, Vietnam (från Norrman et al. 2015)

 

Läs om vårt nya spännande forskningsprojekt MIRACHL med nya metoder för undersökning och övervakning av förorenade områden http://mirachl.com

Gå med i vår LinkedIn-gruppen för att följa MIRACHL: https://www.linkedin.com/groups/13521790

 

Geoenergi och geotermi

Det anläggs idag ett stort antal bergvärmesystem för uppvärmning. I Sverige motsvarar värmeuttaget från geoenergianläggningar effekten från ca 3 medelstora kärnreaktorer. För att uppnå EUs klimatmål med halverade utsläpp av växthusgaser till 2050 krävs en fortsatt utbyggnad av förnybar energin, där geoenergi utgör en betydande del. Det finns en stor potential som rätt utnyttjad och anpassad till samhällets behov kan utgöra ett betydelsefullt bidrag till att vi når klimatmålen. För bergvärmeanläggningar är kunskap och data om berggrundens termiska egenskaper av stor betydelse för bedömning av effektuttag, borrdjup och termisk påverkan. Kunskap om grundvattenförhållanden är också viktigt för att bedöma påverkan av t.ex. grundvattenmagasin och termiska flöden. Institutionen har som mål att bedriva undervisning och forskning som knyter samman dessa olika problemställningar.

Exempel på bergvärmeanläggning för ett enskilt hushåll. Illustration: Anna Jonson, ArtAnna.
Exempel på bergvärmeanläggning för ett enskilt hushåll. Illustration: Anna Jonson, ArtAnna.

Till skillnad från geoenergi, som till merparten baseras på värmen som alstras av solen och lagras i jordskorpans övre del, utgörs geotermisk energi enbart av värme producerad och transporterad till jordskorpan genom geologiska processer i jordens inre, framförallt radioaktivt sönderfall. Värmen i berggrunden ökar med djupet och normalt ökar temperaturen i svensk berggrund med 15–30 °C/km. Vid en medeltemperatur i markytan på 10 °C är temperaturen på 2 km djup ca 40–70 °C. Geotermisk energi passar utmärkt till framförallt storskaliga system knutna till fjärrvärmesystem. De bästa möjligheterna för geotermi finns inom områden med sedimentär berggrund där det förekommer djupt liggande akviferer som utgörs av porösa och genomsläppliga sandstenslager. Inom områden med kristallin berggrund krävs antingen naturligt uppsprucken vattenförande berggrund eller att man lyckas spräcka berggrunden hydrauliskt.

I Sverige har geotermi hittills utnyttjats i begränsad omfattning. I Skåne har Lunds kommun haft ett system i gång sedan mitten av 1980-talet och idag försörjs fjärrvärmenätet med en fjärdedel med geotermisk energi. Här utnyttjas ca 22 gradigt grundvatten från sandstenslager på 400–800 m djup. Anläggningen har en effekt på 45 MW och sedan starten producerat 7 210 GWh värme, motsvarande energiinnehållet i 800 000 m3 olja och ett minskade koldioxidutsläpp med ca 1,3 Mton. Liknande projekt har varit på gång i Skåne men har ännu inte realiserats. För bedömning av förutsättningarna i den sedimentära berggrunden krävs en bred geologisk kunskap om stratigrafi, sedimentologi, petrofysik och geofysik. Förutom geotermi är motsvarande djupa akviferer ofta även lämpliga för storskalig energilagring av t.ex. varmt vatten. Vid institutionen har ett antal examensarbeten utförts med fokus på tolkning av borrhålsgeofysik och karaktärisering av djupa akviferer från borrhålsdata, flera i samverkan med Teknisk Geologi på LTH.

3D bild som visar överytan på några geotermiskt intressanta mesozoiska sandstensakvifärer i borrhål i sydvästra Skåne
3D bild som visar överytan på några geotermiskt intressanta mesozoiska sandstensakvifärer i borrhål i sydvästra Skåne

Koldioxidlagring i berggrunden

Internationellt framstår idag avskiljning och lagring av koldioxid som en nödvändig lösning för att minska utsläppen av växthusgaser till atmosfären. Underjordisk lagring i djupt liggande geologiska formationer bedöms som ett av de mest intressanta alternativen. Geologiska formationer som anses lämpliga kandidater för koldioxidlagring är saltdomer, kollager, saltvattenförande djupa akviferer och tömda olje-/gasfält. Fysikaliska och kemiska problemställningar som rör koldioxidens olika faser, bindning till formationen och vilka förändringar som sker med tiden är viktiga grundläggande förlopp och samband som måste beaktas för bedömning av lämpligheten för lagring i specifika formationer.

Av de alternativ för geologisk lagring av koldioxid som utvärderats bedöms lagring i djupa akviferer i sedimentär berggrund ha den största potentialen. Lämpliga områden i Sverige är södra Östersjön, sydvästra Skåne och ev. södra Kattegatt. De sistnämnda områdena utgör delarna till Danska Bassängen där det finns avsevärt större möjligheter till lagring. I Sverige har det utförts ett antal forskningsprojekt, MUSTANG, NORDICCS och SwedestoreCO2 där kunskap om den sedimentära berggrundens uppbyggnad i Sverige varit en viktig del.

Porositets- och permeabilitetsdata för ordovicisk kalksten (takbergart) och mellankambrisk sandsten  (reservoar) i södra Östersjön
Porositets- och permeabilitetsdata för ordovicisk kalksten (takbergart) och mellankambrisk sandsten (reservoar) i södra Östersjön

Bergkvalitet, industrimineral, natursten

Tidigare använde man mest naturgrus från grusåsar för byggande. Eftersom många av dessa grusåsar även är viktiga grundvattenmagasin produceras mer och mer bergmaterial för byggande av krossat berg. Tillgången på användbart och brytbart material begränsas av olika kvalitets- och miljökrav. Kunskap om bergmassans struktur och uppbyggnad samt bergarternas textur och mineralogi är avgörande för en kvalitetsklassning. Tillsammans med resultat från nötnings- och hållfasthetsanalyser (t.ex. Los Angeles tal) utgör detta villkor som styr olika bergmaterials lämplighet som ballastmaterial. Förutom de tekniska variablerna avgör även berggrundens naturliga gammastrålning (radiumindex) dess lämplighet som krossmaterial.

Industrimineral i Sverige innefattar främst kalksten, sandsten, grafit, skiffer och täljsten som alla har en stark industriell tillämpning. Kalksten är t.ex. en bergart med en mängd olika användningsområden men där dessa är begränsade till bergartens specifika mineralogiska, kemiska och fysikaliska uppbyggnad.

Brytning av natursten har traditionellt varit en viktig del av bergmaterialindustrin i Sverige. Bergartens färg, textur, hållfasthet, och att kunna motstå vittring och nötning är några viktiga egenskaper. Förutom dessa avgörande faktorer är tillgång, homogenitet, bankning, sprickighet viktiga. För bedömning och kvalitetssäkring av en råvara krävs dessutom ofta omfattande tekniska analyser av bergarten i fråga.

Undersökningmetodik

Vid institutionen pågår ett antal arbeten där specifika frågeställningar om industrimineral, natursten och bergmaterial undersöks. Detta görs bland annat med hjälp av modern analysutrustning (elektronmikroskopi, LA-ICP-MS, XRF-borrkärneskanning, isotop-lab). Information om de kemiska och fysikaliska egenskaperna samt kunskap om avsättningsmiljö, omvandlingsprocesser (diagenes, metamorfos, deformation) och regionalgeologi är viktiga delar i en karaktärisering av geologiska  material.

För bedömning av de geologiska förhållandena krävs en väl anpassad förundersökningsmetodik. Tillsammans med Teknisk Geologi på LTH har geologiska institutionen ett väl fungerade samarbete med undervisning, borrning och borrhålsundersökningar.  De har för närvarande ansvaret för den s.k. riksriggen som möjliggör kärnborrning ner till ca 2500 m djup. Denna har bland annat använts för undersökningsborrning på Öland och Gotland där Geologiska Institutionen gjort stratigrafiska och kemiska undersökningar av berggrunden. LTH har också en stor kapacitet för geofysisk borrhålsloggning vilket utnyttjas i olika sammanhang.

Undersökningsborrning med ”Riksriggen” tillsammans med Teknisk Geologi, LTH. Foto M. Erlström
Undersökningsborrning med ”Riksriggen” tillsammans med Teknisk Geologi, LTH. Foto M. Erlström
Sidansvarig:

Masterstudent

Michelle Karlsson

Senaste artiklarna

Tracing sources of ammonium in reducing groundwater in a well field in Hanoi (Vietnam) by means of stable nitrogen isotope (δ 15 N) values  by Normann et al.

Constraining age distributions of groundwater from public supply wells in diverse hydrogeological settings in Scania, Sweden by Åkesson et al.

Undersökning av

kalciumkarbonatförekomsten i Vombfältet by Andersson et al. (In Swedish)

On the scope and management of pesticide pollution of Swedish groundwater resources: The Scanian example, by Åkesson et al

PFAS–A threat for groundwater and drinking water supply in Sweden? By Lewis et al.

Sverige måste bli bättre på att kontrollera dricksvattnet (Swedish) by Sparrenbom et al.

Kommunernas avloppshantering bara liten del av problemet (Swedish) by Sparrenbom et al.