Er din sandsten lodden eller kantet?

Dansk geotermi i den dybe undergrund er afhængig af, at der er sandsten i en ordentlig kvalitet. Men hvad er en god sandsten?

Sandsten består som navnet antyder af sand, men sand kan være mange ting. Helt basalt set er definitionen af sand blot, at det har en kornstørrelse mellem 0,06 og 2 millimeter. Det, vi i daglig tale kalder sand, som ligger på strandene rundt omkring ved kysterne, består reelt set af sandkorn blandet med findelte muslingeskaller, lerpartikler, småbitte stykker rundsleben glas og meget andet godt fra havet.

Selve sandkornene består af mineraler såsom kvarts og feltspat, der engang har været del af større bjerge. Med tiden er de blevet slidt af og ført ud i verden med floder, vind eller gletsjere.

Om sandet ender som en sandsten, der kan bruges til dyb geotermi, afhænger blandt andet af, hvor store sandkornene er, og hvilke mineraler sandet består af. Størrelsen på sandkornene bestemmer nemlig også størrelsen på porerummene mellem dem, som er afgør­ende for, hvor nemt vand kan strømme igennem.

Den mineralske sammensætning afgør, hvordan sandet reager­er på den stigende varme og det stigende tryk, der følger med dybere begravelse i under­grunden, hvilket også får betydning for porerummene.

Den lodne illit

Hvis sandet for eksempel indeholder meget feltspat (som f.eks. Gassumsandsten fra Jylland sammenlignet med fra Sjælland), der er et ustabilt mineral, vil det ved øget tryk og varme begynde at blive opløst til mindre dele.

Ved nedbrydelsen dannes mere finkornede lermineraler på kornenes overflade, der ses som små lodne, hårlignende strukturer, der kaldes illit (se elektronmikroskopfotos herunder). De optager meget plads i porerummene og kan derfor begrænse sandstenens geotermiske egenskaber, da det bliver sværere for vand at strømme forbi illitten.

Består sandkornene mest af kvarts, som er langt mere stabil, vil der skulle højere tryk og varme til, før der sker nedbrydning og udkrystallisering på over­fladen. Når de kommer, er det modsat illitten i form af kantede og geometriske udvoksninger, som vandet nemmere kan løbe forbi.

Feltspatholdig sandsten – ‘lodden’

Kvartsholdig sandsten – ‘kantet’

I Gassum Formationen på Sjælland har sandstenene generelt et ret højt kvarts­indhold, og derfor kan man bruge de lidt dybere dele af formationen, da porerne ikke stopper til i samme grad som andre steder med mindre kvartsindhold.

Hvor godt et geotermisk reservoir er, kommer altså i høj grad an på sandtype, men også dybden, det ligger i. Selvom et reservoir består af meget feltspat, kan det sagtens fungere fint i de lavere dybder. Se boksen herunder for yderligere kriterier for et godt reservoir.

Overordnede kriterier for, om en sandsten er egnet som reservoir

1. Tykkelse og udbredelse
Hvor meget sand er der i formationen?
Man vil gerne have en samlet sandstenstykkelse på mindst 15 meter, og lagene skal have en vis udbredelse, for at det er rentabelt.
2. Porøsitet
Hvor store er porerummene mellem sandkornene?
Jo grovere sand, des bedre.
3. Permeabilitet
Hvor god er forbindelsen mellem porerummene, så vandet kan strømme gennem stenen? De tal, man måler sig frem til via boreprøver med mere, kan blandt andet regnes sammen til reservoirets overordnede ydeevne, kaldet transmissivitet.
4. Transmissivitet
Tykkelsen af reservoirsandstenen ganget med den gennemsnitlige permeabilitet i reservoiret. Benævnes ved enheden Darcymeter (Dm). Ved en transmissivitet på 10 Dm og derover betegnes reservoiret som velegnet til geotermisk varmeproduktion.

Se mere ved at klikke her, hvor du finder en oversigt og eksempler på de præcise parametre, geologerne tager i betragtning for et sandstensreservoir, når de skal vurdere, om det egner sig til geotermi.

(Illustrationer af sandsten: Rikke Weibel og Stefan Sølberg, GEUS)