3.1 Kalkbjergarterne i Danmark

Overfladenære kalkbjergarter findes i store dele af det nordlige og østlige Danmark og udgør her en vigtig grundvandsressource (Figur 5. I størsteparten af området med overfladenære kalkbjergarter udgør de også prækvartæroverfladen. Undtaget herfra er den nordvestlige del af Sjælland og det meste af Fyn hvor kalken overlejres af merglede og lerede øvre paleocæne og eocæne aflejringer (Figur 6, se også geologisk tidsskala i Figur 7).

figur_5

Figur 5 . Kort over dybden til kalk fra Øvre Kridt og Danien (Vejbæk m.fl., 2007).

figur_6

Figur 6 . Geologisk kort over prækvartæroverfladen (Håkansson & Pedersen, 1992).

figur_7

Figur 7 . Geologisk tidsskala.

De overfladenære kalklag i Danmark består af aflejringer fra Øvre Kridt (skrivekridt), Danien (bryozokalk, koralkalk, slamkalk og kalksandskalk) og Selandien (Lellinge Grønsand Formationen). De optræder overvejende i et NV-SØ-gående strøg, fra Thy over Djursland til Nordsjælland og videre ned over Syd-sjælland samt i et NV-SØ-gående strøg fra Fyn over Lolland-Falster og Møn. Uden for disse strøg findes kalkbjergarterne også overfladenært i mindre omfang i forbindelse med saltstrukturer i det nordlige Jylland og på Lolland.

Kalkbjergarterne er aflejret i det Norsk-Danske Bassin der er afgrænset af Den Fennoskandiske Randzone mod nordøst, og Ringkøbing-Fyn højderyggen mod syd (Figur 8). Syd for Ringkøbing-Fyn højderyggen er der også aflejret kalkbjergarter i det Nordtyske Bassin.

Den Fennoskandiske Randzone er en markant tektonisk zone der udgør overgangen mellem det Fennoskandiske grundfjeldsskjold og det Norsk-Danske Bassin, hvor store sedimentære mægtigheder er aflejret. Den Fennoskandiske Randzone afgrænses af store forkastninger, og området har en lang og kompleks tektonisk historie (Liboriussen m.fl. 1987, Norling & Bergstrøm 1987, Vejbæk & Britze 1994, Erlström m.fl. 1997). Det overordnede tektoniske forkastningsmønster er allerede anlagt i Paleozoikum. Op gennem Paleozoikum og i Mesozoikum sker der en bassinudvikling i det danske bassin og adskillige tektoniske hændelser kan spores i Den Fennoskandiske Randzone. I løbet af Sen Kridt aflejres store mægtigheder af marint skrivekridt i det Norsk-Danske Bassin (Figur 8). I tidlig Sen Kridt er der kompression med en tilhørende sideværts forskydning mod højre i Den Fennoskandiske Randzone, og der finder en inversion sted i zonen. Denne tektoniske hændelse er en fase under den Alpine orogenese som er en følge af kollisionen mellem den Afrikanske og den

Europæiske kontinentplade. Herefter aflejres yderligere skrivekridt i Maastrichtien. De transpresionelle bevægelser fortsætter op i tidlig Palæogen.

I Neogen foregår der en regional hævning med en resulterende erosion hvor der eroderes ca. 500 til 750 m af paleocæne, eocæne og oligocæne aflejringer, der har ligget over kalken (Jensen & Michelsen 1992, Japsen 1992, 1993 og Japsen & Bidstrup, 1999). Kalken belastes og aflastes ligeledes adskillige gange af op til flere km tykke ismasser under nedisningerne i Kvartær.

Der er aflejret kalkbjergarter i det Norsk-Danske Bassin i løbet af Sen Kridt, Danien og Selandien. De største kalkmægtigheder i bassinet udgøres af skrivekridt fra Øvre Kridt, med depocenteret op mod Den Fennoskandiske Randzone, og de største mægtigheder i Nordøstsjælland (Figur 8 A). I Danien er de største mægtigheder aflejret i det centrale Jylland (Figur 8 B).

figur_8

Figur 8 . A Isopakkort over Øvre Kridt aflejringer. De største mægtigheder er aflejret i Nordøstsjælland, op mod den Fennoskandiske randzone. B Isopakkort over Danien aflejringer. De største mægtigheder er aflejret i det centrale Jylland (efter Thomsen, 1995).

De forskellige kalktyper (skrivekridt, bryozokalk, kalksandskalk, slamkalk og Lellinge Grønsand Formationen) optræder i forskellige områder i det Norsk-Danske Bassin afhængig af aflejringsforhold som vanddybde, terrestrisk influx m.m., og fordelingen har ændret sig i forskellige tidsafsnit i Danien. Ved hjælp af kokkolitstratigrafi kan man rekonstruere bassinets opbygning og udvikling gennem tid. Fordelingen af kalktyperne aflejret i Danien er vist i Figur 9 ved to profiler fra henholdsvis Djursland og Saltholm til Åbenrå.

figur_9

Figur 9. To profiler der viser et snit gennem de danske kalkbjergarter (profil 1 efter Thomsen, 1995. Profil 2 efter Fallesen, 1995, Foged et al. 1995, Gravesen 1994, Kelstrup 1995, Klitten 2003, Mielby & Sandersen 2005, Nielsen & Japsen, 1991, Pedersen 2001, Stenestad 1976).

Herunder er forekomsten af kalktyper i forskellige dele af landet beskrevet meget generaliseret baseret på tværsnit i Thomsen (1995):

Nordjylland
I størsteparten af Nordjylland optræder skrivekridt umiddelbart under prækvartæroverfladen. I et område sydvest for Fjerritslev og Nibe optræder imidlertid først kalksandskalk og dernæst bryozokalk og slamkalk over skrivekridtet.

Djursland
På Djursland optræder generelt kalksandskalk efterfulgt af slamkalk og bryozokalk over skrivekridtet.

Østfyn
På det østlige Fyn udgøres en generaliseret lagfølge af bryozokalk over skrivekridt. Bryozokalken er igen overlejret af Kerteminde Mergel Formation som dog ikke henregnes som en kalktype.

Nordøstsjælland
I det Nordøstsjællandske område optræder generelt kalksandskalk over bryozokalk, efterfulgt af skrivekridt.

Vestsjælland
I Vestsjælland træffes generelt Kerteminde Mergel Formationen (henregnes ikke som en kalktype) over Lellinge Grønsand Formationen og herunder bryozokalk efterfulgt af skrivekridt.

Lolland-Falster-Møn
På Lolland-Falster-Møn optræder skrivekridt generelt umiddelbart under prækvartæroverfladen.

I de efterfølgende afsnit beskrives de enkelte kalkbjergarters udseende, sammensætning og hærdningsgrad/hårdhed. Hårdheden af kalken er beskrevet ved en 5-delt skala efter Larsen m.fl. (1988).

  • H1: Uhærdnet. Materialet kan uden besvær bearbejdes med fingrene.
  • H2: Svagt hærdnet. Materialet kan nemt bearbejdes med en kniv, og det kan ridses med en negl.
  • H3: Hærdnet. Materialet kan bearbejdes med en kniv, men ikke ridses med en negl.
  • H4: Stærkt hærdnet. Materialet kan ridses med en kniv, men de enkelte korn lader sig ikke løsne med en kniv.
  • H5: Meget stærkt hærdnet. Materialet lader sig ikke ridse med en kniv.

3.1.1 Skrivekridt

Drikkevandsindvinding fra skrivekridt foregår i de områder hvor skrivekridtet udgør prækvartæroverfladen eller i øvrigt ligger højt. (Figur 6). Undtaget herfra er det nordlige Vendsyssel hvor skrivekridt udgør prækvartæroverfladen, men ligger så dybt at der ikke indvindes fra kalken. Skrivekridtet optræder i prækvartæroverfladen i større sammenhængende områder i Thy, Vendsyssel, Himmerland, langs Køge Bugt, Sydsjælland, Møn, Falster og det nordlige Lolland. Desuden er der mindre forekomster i prækvartæroverfladen i det nordlige Jylland og på Lolland hvor salthorste har presset skrivekridtet op.

Udseende og opbygning
Skrivekridtet fremstår som en meget homogen bjergart (Figur 10). Det er en finkornet bjergart (slamkalk) der hovedsageligt består af kokkolitter. Kokkolitter er skaldele fra planktoniske alger der består af calciumkarbonat. Kokkolitterne er ca. 10 μm, og de udgør ca. 90 % af calciumkarbonaten i skrivekridt. Herudover indeholder skrivekridt ca. 50 til 200 μm store foraminiferer samt skalrester af bryozoer, søpindsvin, brachiopoder, muslinger, ammonitter m.m. Den øvre del af skrivekridtet på Sjælland er rig på bryozoer som danner banker ved f.eks. Stevns Klint.

figur_10

Figur 10. Skrivekridt i Rørdal kalkbrud ved Aalborg. De grå lag i kalken er mergellag (foto: Erik Thomsen).

Hærdning
Det overfladenære skrivekridt er kun svagt hærdnet (H2). Hærdningen skyldes komprimering på grund af vægten af de sedimenter der tidligere lå ovenpå. Skrivekridtet bliver hårdere med dybden, og på Stevns har det hårdhed H3 i ca. 300 m’s dybde.

Flint
Flint udgør ca. 5 til 10 % af skrivekridtet. Flinten findes dels som lagparallelle diskontinuerte lag af flintnoduler, og dels som udfældninger i fossiler og gravegange. Flintlagene markerer ofte lave banker i skrivekridtet.

Mergel
I skrivekridtet findes grå mergellag i dele af kridtlagsøjlen. Mergellagene varierer fra 1 mm til ca. 60 cm i tykkelse, og de virker ofte som hydrauliske barrierer hvor der kan være forskel i grundvandspotentialet henover laget (Nielsen og Jørgensen, 2008; Andersen m.fl., 2005)

3.1.2 Bryozokalk

I Syd- og Sydøstsjælland udgør bryozokalk fra Danien prækvartæroverfladen. I Nordsjælland og i Jylland overlejres bryozokalken af Danien kalksandskalk og/eller Danien slamkalk.

Udseende og opbygning
Bryozokalken er karakteriseret ved at indeholde skeletfragmenter af bryozoer der ligger i en finkornet slam (Figur 11). Bryozofragmenterne udgør typisk 20 til 45 % af kalken, men der er en glidende overgang til slamkalk og kalksandskalk. I bryozokalken findes der både bænke hvor bryozogrene flyder i en matrix af kalkslam, og bænke hvor grenene danner et selvbærende skelet. I sidste tilfælde kan slammet i porerummet i større eller mindre grad være udvasket (Thomsen, 1976). Bryozokalken danner oftest bankestrukturer (Figur 12). På Stevns er bankerne 50-100 m lange og typisk 5-8 m høje (Surlyk m.fl., 2006). Bankerne er som regel asymmetriske hvor de stejle flanker er lidt tykkere, og de har antagelig vendt mod de gængse havstrømme. Her er kornstørrelsen af bryozoerne også større end på læsiden.

figur_11

Figur 11. Nærbillede af bryozokalk. Bryozoerne ligger i en sandet matrix. (foto: Peter Roll Jakobsen).

figur_12

Figur 12. Bryozobanker ved Stevns klint (foto: Morten Bjerager).

Hærdning
Bryozokalken er generelt mere hærdnet end skrivekridtet som følge af diagenese og hærdningsgraden varierer fra uhærdnet (H1) til stærkt hærdnet (H4). Hærdningsgraden følger lagdelingen i bankerne.

Flint
Flint udgør generelt 20 til 30 % af bryozokalken. Flinten optræder oftest som lag af flint noduler eller flintbænke der er parallelle med lagdelingen i kalken, og ofte forekommer sub-horisontale sprækker i kontakten mellem kalk og flint.

3.1.3 Koralkalk

Udbredelsen af koralkalk i Danmark er begrænset og bjergarten kendes kun fra kalkbrud ved Aggersborg i Nordjylland og Fakse samt boringer ved Næstved og udgravninger i Øresund (Jakobsen, 1997).

Udseende og opbygning
Koralkalk er dannet af grene fra koralkolonier som er afbrækkede fragmenter aflejret på havbunden med en mellemliggende finkornet masse af kalkslam. Bjergarten forekommer ofte som ”pibet” kalk hvor de oprindelige koraller er opløst og nu ses som hule rør i kalken. Koralkalken forekommer som banker eller linser i bryozokalken som i Fakse er op til 200 m lange og 30 m høje.

Hærdning
Koralkalken er ofte stærkt hærdnet.

Flint
Koralkalk er en meget ren kalk der er næsten fri for flint.

3.1.4 Slamkalk

Slamkalk er især udbredt i Midtjylland i det mellemste Danien (Figur 13). Det findes ikke udbredt i prækvartæroverfladen, men påtræffes i boringer.

figur_13

Figur 13. Danien slamkalk i kalkbrud ved Dalbyover (foto: Peter Roll Jakobsen).

Udseende og opbygning
Slamkalk er en hvid eller lys grå finkornet kalkbjergart. Ca. 50 % af slamkalken er mindre end 5 μm og består af kokkolitter og andre nannofossiler. Resten af slamkalken ligger hovedsagelig i silt og finsandsfraktionerne. Slamkalken kan minde meget om skrivekridt, men har en større andel af korn i siltfraktionen.

Hærdning
Slamkalk er som regel uhærdnet, og ikke påvirket af diagenetiske processer.

Flint
Slamkalken indeholder som de fleste Danien kalkbjergarter en del flint, og flintindholdet kan overstige 30 %.

3.1.5 Kalksandskalk

Kalksandskalk aflejres især i Sen Danien, og påtræffes i prækvartæroverfladen i Øresundsområdet, Nordsjælland, Djursland og det nordlige Jylland (Figur 6). I Øresundsområdet udgør kalksandskalken København Kalk Formationen (Stenestad, 1976), der pålejrer bryozokalk, og overlejres af Lellinge Grønsand Formationen (se Figur 14). I København-Amager-Saltholm området er der opstillet en detaljeret logstratigrafi for København Kalken (Klitten m.fl., 1994; Olsen og Nielsen, 2002), med inddeling af denne i tre lithologiske sub-sekvenser: Nedre, Mellem og Øvre København Kalk. I resten af Nordøstsjælland har det kun været muligt at opstille en lokal logstratigrafi for kalksandskalken (Klitten og Wittrup, 2006), se også Appendix C.

Udseende og opbygning
Kalksandskalken er en lys grå til gullig kalksten hvor størstedelen af kornene falder i finsandsfraktionen (Larsen, 1961), og dermed er synlige med det blotte øje. Der findes dog mere finkornede overgangstyper til slamkalk. Hovedbestanddelene er kokkolitter, foraminiferer og skeletfragmenter.

Hærdning
Kalksandskalken er i varierende grad hærdnet ved udfældning af kalk eller flint og hårdheden varierer mellem H2, H3 og H4 i kalken. Flinten har hårdhed H5. Kalkudfældningen, eller cementeringen, er sket i en bestemt dybde under havbunden. I perioder med ringe sedimentation er der således dannet hårde bænke og linser i kalken. Denne subhorisontale bænkning kan følges over relativt store afstande.

Flint

Flintindholdet er typisk mellem 10 og 30 % af bjergarten. Flinten findes dissemineret i kalken, som udfældninger i gravegange, som knolde i lagparallelle bånd og som massive flintlag der typisk er 5 til 20 cm, men som kan være op til 1 m tykke.

figur_14

Figur 14. Grænse mellem København Kalk Formationen og Lellinge Grønsand Formationen (grønsandskalk) i udgravning ved Amagers østkyst (foto: Peter Roll Jakobsen).

3.1.6 Lellinge Grønsand Formationen

Lellinge Grønsand Formationen er aflejret i Sen Selandien i et kystnært miljø op mod Den Fennoskandiske Randzone i Midt og Østsjælland. Samtidig er de ældste dele af Kerteminde Merglen aflejret på Fyn og i Jylland, antagelig på lidt dybere vand. På Sjælland overlejrer Kerteminde Merglen Lellinge Grønsand Formationen som er mægtigst i Midt- og Østsjælland (Figur 9). Ved Køge er Lellinge Grønsand Formationen ca. 10 m tyk og på Holbæk-egnen ca. 30 m tyk. I Figur 15 ses den nederste del af Lellinge Grønsand Formationen på Amager.

Udseende og opbygning
Lellinge Grønsand Formationen er vekslende sandet og merglet, meget glaukonitrig og dermed grønlig. Sandfraktionen består, ud over glaukonit, af omlejrede kalkkorn og bryozofragmenter fra Danienaflejringerne. De sandede lag er delvis hærdnede idet de er kalkcementerede, og det er disse lag der udgør grønsandskalken. Grønsandskalken er ofte stærkt vandførende på grund af opsprækning i modsætning til de merglede dele af formationen der ofte kan virke som hydrauliske barrierer (Jensen, 2003). I mange boringsbeskrivelser af Selandien aflejringer er lithologien angivet uden, eller med forkert tolkning af, om der er tale om Kerteminde Mergel eller Lellinge Grønsand Formation.

figur_15

Figur 15. Lellinge Grønsand Formation overlejrer København Kalk Formation, ved Gemmas Alle, Amager (foto: Peter Roll Jakobsen).

3.1.7 Porøsitet og permeabilitet i kalkbjergarterne

De forskellige kornstørrelser og sammensætningen af kalkbjergarterne i Danmark, og ikke mindst deres forskellige hærdningsgrader, gør at porøsitet og permeabilitet varierer meget kalkbjergarterne imellem. I det følgende behandles udelukkende matrix porøsitet og matrix permeabilitet uden hensyntagen til sekundær porøsitet og permeabilitet i forbindelse med sprækker.

Permeabiliteten er et udtryk for et porøst mediums evne til at transportere et fluid og angives normalt i mD (millidarcy, 1 darcy ≈ 10-12 m2). Der er en tæt sammenhæng mellem permeabilitet og hydraulisk ledningsevne som udtrykker en væskes strømningsevne i et porøst medium og angives i m/s (se også afsnit 3.3.2). Hvor permeabiliteten udelukkende afhænger af bjergartens egenskaber, afhænger den hydrauliske ledningsevne både af bjergartens og væskens egenskaber.

I Figur 16 er porøsiteten plottet mod permeabiliteten for skrivekridt, bryozokalk og København Kalk Formationen. Skrivekridt har generelt en høj porøsitet på ca. 40 til 50 %, men en lav permeabilitet på ca. 2 til 14 mD, med enkelte højere værdier.

Bryozokalken har en lidt lavere porøsitet end skrivekridt, ca. 30 til 45 %, men den har generelt en lidt højere permeabilitet op til 100 mD.

Porøsiteten varierer meget afhængig af hærdningsgraden i kalksandskalken fra 9 til 43 %, hvor de hårde bænke har den laveste porøsitet. Permeabiliteten varierer voldsomt fra 0,009 mD til 20 mD og igen finder man de laveste værdier i de hårde bænke.

I danske kalkaflejringer observeres generelt en god overensstemmelse mellem porøsitet og permeabilitet, hvilket indikerer at det er hærdningsgraden der primært forårsager variationerne.

figur_16

Figur 16. Porøsitets-permeabilitetsplot af forskellige danske kalkbjergarter (fra Frykman, 2001; Frykman, 2006; Knudsen et al., 1993).

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *