Sedimentär berggrund som hydraulisk barriär

STATENS KÄRNBRÄNSLE NÄMND SKN RAPPORT 39 Sedimentär berggrund som hydraulisk barriär FÖRSTUDIE DECEMBER 1990

Var och hur skall vi slutförvara det använda kärnbränslet? Inställningen i riksdag och regering är att ikt Linvända kärnbränslet och kämav fallet från de svenska kärnkraftverken skall sluiförvaras i Sverige. An.ui finns inget beslut om pä vilken plats i Sverige slutförvaret skall byggas. Inte heller är det beslutat vilken metod som skall användas. Plats och metod för slutförvaret skall väljas med hänsyn till säkerhet och miljö liksom till värt ansvar att förhindra spridning av sådant material som kan användas för att framställa kärnvapen. Kärnkraftföretagen presenterade 1983. genom Svensk Kämbränslehantering AB (SKB). en metod för slutlig förvaring, KBS-3-tnetoden. I beslut 19X4 om laddningstillstånd för reaktorerna Forsmark 3 och Oskarshamn 3 uttalade regeringen att denna metod - som hade granskats ingående av svenska och utländska experter - "i sin helhet i allt väsentligt befunnits kunna godtas med hänsyn iill säkerhet och strålskydd". I samma beslut påpekade regeringen också att ett slutligt ställningstagande till val av metod kräver ytterligare forsknings- och utvecklingsarbete. Vem har ansvar för att det använda kärnbränslet tas om hand på ett säkert sätt? Det är kärnkraftföretagen som har det direkta ansvaret för att det använda kärnbränslet hanteras och slutförvaras på ett säkert sätt. Det bakomliggande allmänna resonemanget är att den som driver en verksamhet har ansvar för att det görs på ett säkert sätt. Ansvaret omfattar också att ta hand om det avfall som uppstärvid verksamheten. Dessa tankegångar kommer till uttryck i viktiga lagaräven på kärnenergiområdet, bl a kärntekniklagen (19X4) och finansieringslagen (1981). Kärnteknik- och finansieringslagen säger alt kärnkraftföretagen är skyldiga att bedriva den forskning som behövs för att det använda kärnbränslet skall kunna tas om hand på ett säkert sätt. Samma lagar ålägger företagen att också svara för de kostnader som uppstår amband med hantering och slutförvaring av avfallet. Det finns fyra kär,.\raftföretag i vårt land: Statens vattenfallsverk, Forsmarks Kraftgrupp AB, Sydsvenska Värmekraft AB och OKG AB. Dessa fyra företag äger gemensamt Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB). ISKBs uppgifter ingår att i praktiken genomföra det arbete inom kärnavfallsområdet som företagen har ålagts att utföra. Staten har det övergripande ansvaret för säkerheten kring hanteringen och slutförvaringen. Tre myndigheter - statens kärnbränslenämnd (SKN), statens kärnkraftinspektion (SK1) och statens strålskyddsinstitut (SSI) - svarar för olika delar av den statliga övervakningen av kärnkraftföretagens avfallsverksamhet. Se vidare omslagets bakre insida

STATENS KÄRNBRÄNSLE NÄMND NATIONAL BOARD FOR SPENT NUCLEAR FUEL SKN RAPPORT 39 DECEMBER 1990 Sedimentär berggrund som hydraulisk barriär KAJ AHLBOM, JAN-ERIK ANDERSSON, LEIF CARLSSON SVEN TIRÉN, ANDERS WINBERG SVERIGES GEOLOGISKA AB V0-01-10,IRAP 89264 UPPDRAGET HAR FINANSIERATS AV STATENS KÄRNBRÄNSLENÄMND SKN. FÖRFATTAREN/FÖRFATTARNA SVARAR FÖR ÅSIKTER SOM FRAMFÖRS I DENNA RAPPORT.

l.ihcrgr.if 7571 (iolab^wvv Stockholm I'Wd

INNEHÅLLSFÖRTECKNING INLEDNING 1 SEDIMENTAR BERGGRUND I SÖDRA SVERIGE 2 2.1 Inledning 2 2.2 Definitioner 3 2.3 Sedimentens underlag 3 2.4 Sedimentation 3 2.5 Förekomst 4 SEDIMENTÄRA REGIONER 6 3.1 Inledning 6 3.2 Närkes Kambro-Ordovicium 7 3.2.1 Utbredning 7 3.2.2 Geologi 8 3.2.3 Hydrauliska egenskaper 9 3.3 Östergötlands Kambro-Silur 9 3.3.1 Utbredning 9 3.3.2 Geologi 10 3.3.3 Hydrauliska egenskaper 12 3.4 Västergötlands Kambro-Silur 12 3.4.1 Utbredning 12 3.4.2 B ill ingens geomorfologi 13 3.4.3 Billingens geologi 13 3.4.4 Billingen - hydrauliska egenskaper 16 3.5 Ölands Kambro-Ordovicium 17 3.5.1 Utbredning 17 3.5.2 Geologi 17 3.5.3 Hydrauliska egenskaper 18 3.6 Gotlands Kambro-Silur 23 3.6.1 Utbredning 23 3.6.2 Geologi 23 3.6.3 Hydrauliska egenskaper 24 3.7 Skånes Kambro-Tertiär 27 3.7.1 Inledning 27 3.7.2 Kristianstadsslättens geologi 27 3.7.3 Hydrauliska egenskaper 31 GENERISK MODELLERING AV UTVALPA REGIONER 34 4.1 Inledning 34 4.2 Val av regioner för modellering 34 4.3 Modellering 35

GEOHYDROLOGISK MODELLERING AV BILLINGEN 38 5.1 Omfattning 38 5.2 Utvald profil 38 5.3 Hvdrogeologiska bakgrundsdata 39 5.3.1 Bakgrund 39 5.3.2 Data frän brunnsarkivet 39 5.3.3 Data frän Ranstadsundcrsökningama 45 5.3.4 Statistisk bearbetning 45 5.3.5 Hydraulisk konduktivitet hos förekommande bergarter 49 5.4 Beräkningsgäng 52 5.4.1 Elementindelning 52 5.4.2 Randvillkor 52 5.4.3 Beräkningsfall 55 5.5 Beräkningsresultat 56 GEOHYDROLOGISK MODELLERING AV ÖLAND 61 6.1 Omfattning 61 6.2 Utvald profil 61 6.3 Hvdrogeologiska bakgrunsdata 62 6.3.1 Bakgrund 62 6.3.2 Hydraulisk konduktivitet hos förekommande bergarter 62 6.4 Beräkningsgäng 63 6.4.1 Element indelning 63 6.4.2 Randvillkor 66 6.4.3 Beräkningsfall 66 6.5 Beräkningsresultat 66 GEOHYDROLOGISK MODELLERING AV PROFIL GENOM ÖSTERGÖTLAND 73 7.1 Omfattning 7.2 Utvald profil 7.3 Hvdrogeologiska bakgrundsdata 7.3.1 Bakgrund 7.3.2 Hydraulisk konduktivitet hos förekommande bergarter 7.4 Beräkningsgäng 7.4.1 Elementindelning 7.4.2 Randvillkor 7.4.3 Beräkningsfall 7.5 Beräkningsresultat 73 73 74 74 74 76 76 76 76 79

8 DISKUSSION OCH JÄMFÖRELSER AV MODELLERINGSRESULTAT 85 8.1 Allmänt 85 8.2 Sandstenens inverkan 85 8.3 Jämförelser mellan regioner 88 9 SAMMANFATTNING 93 10 REFERENSER 94 Förteckning över utgivna NAK/SKN rapporter

INLEDNING Svenska undersökningar rörande slutförvaring av använt kärnbränsle har inriktas på förvarsförlägging i områden med kristallin berggrund. Denna berggrund bygger upp det så kallade urberget, vilket omfattar mer än hälften av Sveriges berggrundsyta. Fokuseringen av undersökningarna till områden med kristallin berggrund beror dels på den rikliga förekomsten och dels på att denna berggrundstyp har en generellt sen låg vattenföring och är lämplig ur byggnadssynpunkt. Områden med sammanhängande sedimentär berggrund finns även i Sverige. Procentuellt utgör de en mycket liten del av berggrunden men de omfattar lagerföljder som kan erbjuda stora fördelar i samband med förläggning av ett slutförvar. Speciellt gäller detta ett förvar i urberget under ett sedimentärt täcke vars Iagerföljd omfattar bergarter med omväxlande hög och låg vattengenomsläpplighet. En sådan Iagerföljd kan fungera som en "hydraulisk skärm" som medför att mycket låga grundvattenrörelser kan förväntas i det underliggande urberget. Sådana områden, som exempelvis urberget under Västergötlands platåberg, under Öland och under Kambro-Silurlagren i Östergötland, skulle hydrogeologiskt kunna fungera som "hydrauliska skärmar". Vattnet i den underliggande kristallina berget torde i dessa områden vara mer eller mindre stagnant. Eventuellt kan mycket små regionala grundvattenrörelser förekomma. Sedimentära områden har även andra fördelar ur förvarssynpunkt. Kontinuiteten av de sedimentära lagerföljdema gör det län att observera lägen och relativa förskjutningsbelopp på de förkastningar som har varit aktiva sedan de sedimentära bergarterna avsattes. Vidare kan lämpliga kemiska förhållanden, vad beträffar reducerande miljö och hög sorptionskapacitet, finnas i det ytnära urberget under en sedimentärt täcke, jämfört med områden som enbart består av kristallin berggrund. Det faktum att urberget i kontakt med överliggande sediment vanligtvis har en leromvaiidlad zon är ytterligare en positiv faktor. Sedimentära områden erbjuder även fördelar vid modellering av de geohydrologiska förhållandena. Detta beror på att vissa typer av sedimentära bergarter är mer "homogena" ur vattenföringssynpunkt jämfört med kristallina bergarter. Dessutom är de sedimentära bergartemas mäktighet och utsträckning vanligtvis väl kända. Hydraulisk modellering av sedimentära områden kan därför, åtminstone i vissa fall, utföras med en högre säkerhet, jämfört med områden med enbart kristallin berggrund. Föreliggande projekt har karaktären av en pilotstudie där främst olika platsspecifika sedimentära lagerföljders funktioner som "hydrauliska skärmar" studeras. En hydraulisk skärm innebär att grundvattenomsättningen i värdbergarten (for förvaret) är mycket låg beroende av att överliggande permeabla lager och eventuellt vertikala permeabla strukturer utjämnar hydrauliska gradienter över ett förvar som har förlagts till ett tätare underlagrandr berg.

Olika förutsättningar för sådana naturliga fungerande hydrauliska skärmar finns i Sverige. I projektet ingår en allmän studie över var sådana möjligheter kan tänkas finnas. Dessutom ingår en översiktlig studie som avser att belysa och kvanttfiera gnindvattenonisättningen vid förvarslokalisering till urberget under tre skilda geometriska konfigurationer uppbyggda av sediment och urberg; platåberg (Billingen), sedimenttråg (Östergötlands Kambro- Silur) och sedimentärt täcke omgivetaäckt av hav (Öland). Sedimentära bergarter med stor mäktighet och låg vattengenomsläpplighrt, exempelvis skiffrar och lerstenar, kan troligen utnyttjas som värdberg vid förvarsaltemativ som avviker från de vanligen diskuterade koncepten. Avsikten har dock inte varit att föreslå nya förvarskoncept utan istället att belysa inverkan av ett generiskt förvarskoncept enligt KBS-3, där förvaret placeras i urberget under den sedimentära lagerföljden. Studien har därför begränsats till att studera några sedimentära miljöer där djupet till urberget inte väsentligen överstiger 500 m. SEDIMENTÄR BERGGRUND I SÖDRA SVERIGE 2.1 Inledning Den sedimentära berggrunden i södra Sverige särskiljes vanligen i två enheter med avseende på sedimentens Ui.it. Skiljelinjen går i övergången mellan prekambrium och kambriutn, dvs för ca 600 miljoner år sedan. Denna gräns ansågs tidigare som den undre gränsen för liv på jorden (dvs påvisbart liv genom fynd av macrofossil) men den utgör i södra Sverige även en viktig geologisk/sedimentologisk gräns. Detta beror på att den Fennoskandiska urbergsskölden vid denna tidpunkt hade nederoderats till ett flackt låglandsområde (ett så kallat peneplan) Den äldre enheten omfattar prekambriska bergarter, äldre än 600 miljoner år, av vilka de äldsta vanligen är omvandlade till gnejser, t ex Stora Le- Marstrandsseriens sedimentgnejser. I Västerviksområdet finns dock sediment med väl bevarade primära strukturer, som är mer än 1,8 miljarder år gamla. Detta trots att de har omvandlats mineralogiskt under mycket höga temperaturer under den Svecokarelska bergskedjebildningen. De yngre av de prekambriska sedimenten, Almesåkragnippen (Nässjö) och Visingsöserien (Vättern), är relativt väl bevarade och består av strandnära sediment respektive gravsänkesediment. Almesåkragruppens bergarter är svagt omvandlade, lokalt veckade och förskjutna utmed flackt liggande förkastningar, så kallade överskjutningar. Denna grupp av bergarter har genomsatts av ett flertal större diabasgångar (både vertikala och horisontella). Visingsöseriens bergarter, vilka är yngre än Almesåkra gruppens bergarter, är mycket välbevarade sediment och återfinns i stort begränsade till Vättemsänkan. Den yngre enheten består av välbevarade sedimentära bergarter avsatta i relativt grunt vatten på eller i kanten av den Fennoskandiska skölden. De äldsta av dessa bergarter är ca 600 miljoner år gamla (kainbriska), medan

de yngsta är yngre än 50 miljoner år gamla (tertiära. finns endast underordnat i Skåne). I denna rapport beskrivs enbart översiktligt regioner med scdimentär berggrund av kambrisk eller yngre ålder. I dessa regioner har den sedimentära Iagerfoljden en regelbunden uppbyggnaden samt stor areeil utsträckning- Här finns även bergarter med starkt kontrasterande hydrauliska egenskaper. 2.2 Definitioner Med en scdimentär bergart menas en bergart som består antingen av sammanläkta lösa sediment (vittringsfragment). kemisk utfällning (t ex salt, gips) eller organisk avsättning (t ex från skalftagment till revbildningar). Bland de sedimentära bergarterna särskiljes mellan de som avsatts på land (supraakvatiska), avsatts i vatten (subakvatiska) och avsatts i strömmande vatten (fluviatila). 2.3 Sedimentens underlag Den kambriska sedimentära berggrunden i södra Sverige, söder om Mälaren, avsattes som subakvatiska sedimentlager på det subkambriska penepianet (Rudberg 1954, 1960). Peneplanets ytberg var då oftast ned vitt rat till grus och lera. Denna flacka urbergsyta varierade i stort endast några tiotals meter i höjdled. Underlaget, på vilken sedimenten avsattes, domineras i östra Sverige av graniter och vulkaniter, medan olika typer av gnejser dominerar i Västsverige. 2.4 Sedimentation Hur de grondhav såg ut inom vilka sedimenten avsatts är ej helt klarlagt. Detta beror på den spridda förekomsten av lokaler med bevarade sediment och dessutom på svårigheter att korrelera olika sedimenttyper med varandra. Den äldsta underkambriska (ca. 600 miljoner år) lagerserien inleds med sandstenar. Dessa uppträdde lokalt som rena sandstenar och lokalt ined inlagrade lerstenar. Mellankambrium domineras av skiffrar med inslag av mindre sandstenar och kalkstenar. Den övre delen av kambrium består av mörk/svart skiffer med orstensbollar (kalk). Denna skiffer benämnes alunskiffer och går upp i undre ordovicium, men då saknas orstensbollama. Sedimentationen i mellersta ordovicium skiljer sig mellan Skåne och övriga sedimentära regioner. I Skåne utbildades skiffrar med några enstaka inlagringar av kalksten. I övriga regioner dominerades sedimentationen av kalkstensavsättningar (ortocerkalk). I delar av övre ordovicium avsattes i hela södra Sverige lager av bentonit (leromvandlad vulkanaska, lufttransporterad).

Sedinieniationen under den undre delen av silur har i de flesta regioner resulterat i en sandig horisont följd av en mörkt grå till svart lerskiffer. I Skåne bestar dock silur huvudsakligen av skiffer med inlagrade kalkstenar. Siluren på Gotland karaktäriseras av revbildningar (kalksten) omgiven av märgel (kalkig lersten, vittrad revkalk). 1 övre silur avsattes inom alla regioner sandstenar. Avsättningar från perioden Devon till Karbon (400-280 miljoner år) saknas i Sverige medan pennska sediment finns i Skåne. Här bör dock påpekas att den flackt liggande diabasen i Västergötland har devonsk ålder och att uen skär snett igenom lagerföljden så att den uppträder i Halle-Hunneberg i kambriska och ordoviciska lager medan i Billingen i siluriska lager. I Skåne sker en omfattande sedimentation under perioden Trias till Krita (250-60 miljoner år). Denna lagerföljd är i sina mäktigaste delar mer än 3 km tjock. Sedinientationen under denna period var både rumsligt och tidsmässigt avgränsad, vilket har medfört att sedimentmäktigheten varierar markant mellan olika lokaler. Trias börjar i Skåne med ett konglomerat följt av en sekvens sandstenar och lerstenar, vilka når upp i övre Jura. I undre Krita avsattes sandsten följd av kritkalk med lokala sandiga lager. På grund av förkastningsrörelser och erosion kominer Kritsedimenten, t.ex. i Kristianstadsområdet, att avsättas på urberget. För övriga delar av Sydsverige karaktäriseras perioden av en mer eller mindre genomgripande erosion. De yngsta r.edimenten i södra Sverige är av Tertiär ålder (yngre än 65 miljoner år). Dessa finns enbart bevarade vid några få lokaler i Skåne. Den maximala sedimentmäktigheten vid Gotland (Pusch och Kamland. 1988) och inom Västergötland (E-L Tullborg och S-Å Larson, personlig meddelande 1987) har varit av storleksordningen 3 km. 2.5 Förekomst Av det tidigare avsnittet framgår att södra Sverige har från kamhrisk till tertiär tid helt eller delvis legat under vatten. De avsatta sedimenten har i stort täckt urbergsytan. Genom olika typer av erosionsprocesser återstår det idag endast en mindre del, figur 2.1. Den nuvarande fördelningen av sedimentberggrund i södra Sverige har fönnodjigen utformats i huvudsak under tertiär och möjligen kvartar tid. Sedimentär berggrund i södra Sveriges inland förekommer i ett antal spridda lokaler med bergarter av kambrisk till silurisk ålder (ca 600-400 millioner år). Tydligt är att sedimenten inom dessa lokaler skyddats från nedbrytning genom att de har blivit nedförkastade i fickor i urberget (t.ex. Östergötland och Närke) och/eller varit skyddade under ett "täcke" av devonsk diabas (Västergötland). Av den ursprungliga sedimentpacken återstår i dag endast en mycket liten del.

Skånes sedimentära lierggruiul har avsatts i en tektoniskt aktiv zon utmed nordvästligt orienterade förkastningar, vilka avgränsar de Skånska "åsarna" (horstar). Denna förkastningszon är den södra gränsen av den Fennoskandiska urbergsskölden och den har varit tektoniskt aktiv under en mycket lång tidsrymd. Sedimenten i Skåne, kambriska till tertiära. uppvisar på grund av nämnda förkastningsrörelser stora variationer i mäktighet och lateral utbrediiing.ttll skillnad från Sveriges fastland dominerar sedimertfär berggrund i södra Östersjön och Kattegatt. Den sedimentära berggrunden mellan de Baltiska staterna och sydöstra Sverige består av en regelmässigt lagrad sedtmentationstoljd stupande några grader åt öst. Siluriska sediment bildar den övre berggninden på Gotland. Oland testar av äldre lager, vilka avsattes under kambrisk till ordovicisk tid. De äldsta sedimenten, dvs av underkambii.sk ålder, finns utmed det småländska kustlandet och har sedimenterat direkt på urberget. ÖSTER GÖTLAN Kambriska och yngre sediment Kambriska och yngre sediment pa havsbotten Oekambnsk berggrund Sediment i sprickor 100 200 300 km B-F Billingen - Falbygden, H Halleberg -Hunneberg K Kmnekulle, V Vänern, H Hummetn, G Glan Ku-Kunaalv. Gö Götemar Figur 2.1. Förekomst av sedimentär berggrund av kambrisk eller yngre ålder i södra Sverige (modifierad från Andersson et al., 1985).

3 SEDIMENTÄRA REGIONER 3.1 Inledning I detta avsnitt behandlas några.sedimentära regioner i södra Sve : ge som är av intresse för denna studie. Vägledande vid val av regioner ha: arit följinde: * Stor areel utbredning av den sedimentära berggrunden. * Den sammanlagda mäktigheten av sedimentberggrunden skall ej väsentligt överstiga 500 m. För varje region, figur 3.1, beskrivs kortfattat sedimentens utbredning, lagerföljdens uppbyggnad och bergartemas hydrauliska egenskaper. Beskrivningen är starkt förenklad. Syftet är främst att ge underlag till val av sedimentära regioner för hydraulisk modellering men även att ange geometriska och hydrauliska ramar för generisk modellering av utvalda regioner (kap 4). LEGEND Beskrivna regimer med sedimentär berggrund 0 100 200 300 km Figur 3.1. Karta över beskrivna regioner.

3.2 Närkes Kambro-Ordovicium 3.2.1 Utbredning NHrkes kambro-ordoviciska sedimentbergrund (600-440 miljoner år) har bevarats genom att bergblock har sänkts ner i samband med omfattande förkastningsrörelser under Perm (290-250 miljoner år sedan), figur 3.2. Dessa förskjutningar och efterföljande nervittring av berggrunden har fått till följd att sedimentberggrunden i Närke har oregelbundna avgränsningar till omgivande urberg. Närkes sedimentberggrund har formen av en liggande märla, öppen åt öster, figur 3.2..-" - ' NÄRKE GEOLOGICAL MAP I I Figur 3.2. Geologisk karta över Närkes sedimentberggmnd (Andersson et al., 1985). Nord-sydligt orienterade förkastningar följande Kilsbergens östra kant avgränsar sedimenten i väster. Från Kilsbergen utgår två stråk med sediment i öst-västlig ritning. Det norra går strax syd om Örebro medan det södra går genom Kumla. Båda dessa stråk går fram till Hjälmaren.

För sedimentens öst-västliga begränsningslinjer gäller att de som avgriinsai sedimenten mot norr är primära pålagringskontakter medan de sydliga avgränsningama utgöres av förkastningar, figur 3.2. 8 Den kambro-ordoviciska lagerseriens mäktighet är maximalt ca 80 m. Mäktigheten varierar snabbt på grund av snedställning av lagren och vertikala förskjutningar utefter förkastningsplan. En nord-sydlig profil genom det södra öst-västliga sedimentområdet, inkluderande Kvarntorps skifferbrott, presenteras i figur 3.3. Geologi Den sedimentära lagerföljden från urberget och uppåt består i huvudsak av följande bergarter: v«itrat underlag av gnejser och graniter av prekambrisk ålder, sandstenar, lerskiffer, alunskiffer och kalksten. Den sedimentära lagerserien är avlagrad på det subkambriska peneplanet. Urberget under den sedimentära lagerföljden är genomgripande vittrad (kaolinitiserad och kloritiserad) ner till några meters djup. Ovan urberget följer en ca. 1 m grovkornig sandsten (arkos och konglomerat). Den därpå följande sandstenen uppdelas i två enheter. Den undre är den leriga Mickwitziasandstenen, vilken har en mäktighet av ca 9-12 m, medan den överlagrande mer sandiga Lingulidsandstenens rr.äktighet är 6-8 m. Lagerserien fortsätter med en 1-4 m mäktig glaukonit-fosferitsandsten. Därefter följer lerskiffer, vars mäktighet varierar mellan 6-12 m. På lerskiffer följer alunskiffer med en mäktighet på mellan 15-17 m. Överst i lagerföljden ligger ordovicisk ortocerkalk, vars maximala mäktighet är 30 m. Lersten Kvarntorps Skifferbrott Kalk Grundvatten- > ta Alunskiffer m r 80 70 60 50 Kvart arasedimerrt.. 40 30 20 - Krisfalimt underlag 10 0 Figur 3.3. Nord-sydlig profil genom Kvarntorpområdet (Svensson, 1976)

3.2.3 Hydrauliska egenskaper Den hydrauliska konduktiviteten i Mickwitziasandstenens sandig-gmsiga bottenbildning anges i Möller et al. (1974) till 7 10" m/s, medan konduktiviteten i den övriga delen av Mickwitziasandstenen anges till 810 7 m/s - 2-10' m/s. För Lingulidsandsten anges en konduktiviteten på 7 10" m/s. På grund av att lerskiffern, vilken överlagrar sandstenen, är i det närmaste vattentät är grundvattenytan i sandstenen ställvis artesisk. Lerskiffern är plastisk och några sprickor har ej utbildats i samband med förkastningar (Svensson, 1976). Vattengenomsläppligheten anses därför vara mycket låg för detta lager. Inga kvantitativa tal finns emellertid redovisade. Även för alunskiffer är vattengenomsläppligheten ringa (Svensson, 1976), vilket uppges även gälla för ortocerkalkstenen. Ej heller för dessa bergarter finns kvantitativa uppgifter beträffande deras hydrauliska konduktivitet. Befintliga uppgifter beträffande berggrundens hydrauliska egenskaper är sammanställda i tabell 3.1. Tabell 3.1. Närkes sedimentära berggrund, deras mäktigheter och hydrauliska konduktiviteter erhållna från statistisk bearbetning av brunnsdata (Möller et al. 1974). Bergart Mäktighet Hydraulisk konduktivitet (m) (m/s) Kalksten Alunskiffer Lerskiffer Linguidsandsten Michwitzias andsten Bottenbildningar <30 5-17 6-12 6-8 9-1 1 7 7-10" 81O 7-210 9 7-19* 3.3 Östergötlands Kambro-Silur 3.3.1 Utbredning Östergötlands sedimentära berggrund (Wikman et al., 1980 och 1982) utgör ett triangulärt område med en storlek av ca 700 km 2, figur 3.4. Områdets norra begränsning är ett system av förkastningar orienterade i öst-västlig

10 riktning, vilket k;in följas från Vättern till Östersjön. Berggmndsblocket söder om förkastningania med kambro-silurisk berggrund är relativt sett nedsänkt. Förkastningssystemets språnghöjd i Motalaområdet är i storleksordningen 100-200 in (Möller et al., 1981). Söder om förkastningen, vid sjön Boren, är urbergets överyta i stort sett horisontell på en lateral sträcka av 4-5 km. Djupet till urberget uppgår här till ca 150 m, figur 3.5. Längre södenit höjer sig urbergsytan genom att den både lutar svagt åt norr och stegvis är lyft utmed en serie av ost-västliga förkastningar. Förkastningars lägen och sedinientlagrens mäktigheter är osäkra. Områdets västra begränsning går från Omberg vid Vätterns östra strand och i nordostlig riktning. Bukten vid Motah ligger inom området. Nämnda begränsningslinje är en regional förkastning, vilken tillhör samma system av förkastningar som begränsar Kilsbergens östra kant. Mindre förkastningar inom Östgötaslätten, orienterade i nord-sydlig riktning, ger lagren en svagt böljande utseende på kartan, figur 3.4. Strax söder om Vadstena finns underlaget till sedimenten exponerat i en säregen ring, i vars centrala delar yngre kalksten ligger direkt vilande på urberget. 3.3.2 Geologi Områdets sedimentära bergarter härstammar från de kambriska, ordoviriska och siluriska perioderna (600-400 miljoner år). Dessa bergarter vilar på ett starkt vittrat urberg, huvudsakligen bestående av granit och gnejsgranit. Vittringsdjupet är minst ett par meter. Underst i den sedimentära lagerserien finns 20-25 m mäktig kambrisk sandsten. Denna indelas i en underliggande enhet, Mickwitziasandsten (15-20 m). och en överliggande enhet Lingulidsandsten (4-5 m). Mickwitziasandstenen är inhomogen och är uppbyggd av växellagrande lager av sand och niosten samt underordnade leriga inslag. Lingulidsandstenen är en finkomig, ren sandsten med inlagringar av tunna lerskikt. Överlagrande den kambriska sandstenen finns en 13-18 m mäktig lerskiffer. Denna överlagras i sin tur av en 11-20 m mäktig alunskiffer. Ovan den svarta alunskiffern följer en serie av ordoviciska bergarter, dominerad av kalksten i vilken ingår skifferlager. Kalkstenen indelas i Ortocerkalksten (underst) med en mäktighet av 35-45 m och Chasmopskalksten (överst) med en mäktighet av 35-39 m. I den övre delen av den sistnämnda kalkstenen förekommer ett ca 1 m mäktigt lager av bentonitlera. Ovan Chasmopskalkstenen följer ett 3-4 m tjockt skikt av svart skiffer samt en kalkstenmärgelsten med en tjocklek av ca 20-22 m. Inom vissa områden förekommer det även en silurisk lerskiffer. Ovannämnda geologiska lagerföljd är förenklat redovisad i figur 3.5. Se även Möller et al. (1981).

11 ÖSTERGÖTLAND Geological map I j I 1 SAKOSTONf V:;.-;"."j VISINCSO» FAUlT OBPLLMOlf Figur 3.4. Karta över Östergötlands sedimentära berggrund.(andersson et al., 1985). A-A' betecknar läge på den geologiska profilen i figur 3.5. S15V N15Ö Borrhöl Kvart-ara sediment Grundvatten yta I Figur 3.5. Schematisk profil genom Östergötlands sedimentära berggrund (modifierad från Möller et al., 1981).

12 3.3.3 Hydrauliska egenskaper Berggrunden har indelats i fem typer av hydrauliska enheter: urberg, sandsten, lerskiffer, alunskiffer och kalksten. Befintliga data beträffande hydrauliska egenskapenia hos bergarterna i ovannämnda lagerföljd är behäftade med stora osäkerheter (Möller et al., 1981). Detta på grund av få brunnar och ofullständiga hydrauliska tester. I tabell 3.2 redovisas en sammanställning av mäktigheter och hydraulisk konduktivitet för ovannämnda hydrauliska enheter. Uppgifterna har hämtats frän SGU:s hydrogeologiska beskrivning (Möller et al., 1981). Tabell 3.2. Mäktigheter samt hydraulisk konduktivitet från statistiska bearbetningar av bninnsdata från Östergötlands sedimentära berggrund och urberg (Möller et al. 1974). Bergart Mäktighet Antal Hydraulisk (m) brunnar konduktivitet (m/s) Kalk/märgel 20-22 Svart skiffer 3-4 Kalksten 70-80 Alunskiffer 11-20 Lerskiffer 13-18 Sandsten 20-25 Smal andsgranit - - 60 - _ 82 40 - - 2.710"* - 3.9 10' 6 2.7-10 7 3.4 Västergötlands Kambro-Silur 3.4.1 Utbredning Västergötlands kambro-silur berggrund återfinns i ett flertal berg som höjer sig över det subkambriska peneplanet. Halle- och Hunneberg, Kinnekuile och Lungnåsberget utgör solitära utposter medan Billingen-Falbygdens berg utgör ett komplex av större och mindre platåberg, mellan vilka vittringen i sedimentlagerföljden ej nått helt ned till urbergsunderlaget. Av de solitära sedimentbergen utgör Halle- och Hunneberg (kambro-ordoviciska sediment) välutbildade platåberg medan Kinnekuile (kambro-siluriska sediment) ocli Lungnåsberget (kambriska sediment) har en mer toppig fonn. Halle- och Hunnebergs form beror på att den sedimentära lagerföljden täcks till mer än 95% av en horisontellt liggande diabas. I Kinnekuile återfinns denna diabas endast i bergets topp medan den saknas i Lungnåsberget.

13 Diabasen utgör även övre delarna av platåhergen i Billingen-Falbygden. De kanibro-sihniska sedimenten täcker här en yta av mer än 1200 km 2. Av dessa berg är Billingen det största platåberget (större än 70 km 2 ). De medelstora (ca 10 km 2 ) platåbergen är Mösseberg, Gerunsberget och Varvsbeiget medan de mindre platåbergen v mindre än 4 km 2 ) är Brunnhemaberget, Plantaberget, Borgundaberget, Ålleberg och Gisseberget. 1 den fortsatta texten kommer endast Billingen att behandlas enär det är det största av platåbergen och det är hydrogeologiskt väl undersökt i samband med Projekt Ranstad-75 (SGU, 1977). 3.4.2 Billingens geomorfologi Billingen är 23 km lång, 11 km bred och höjer sig till 300 m.ö.h., vilket är ca 200 m över omgivningen. Piatåbergets sluttningar är mycket branta. Den översta delen av Billingen är förhållandevis platt med en höjdvaiiation av ca 25 m. Billingens sedimentberggrund är till stor del täckt av ett ca 40 m tjockt diabastäcke. Mäktigheten på sedimenten är 150-160 m. En djup dalgång, vars högsta punkt är 254 m ö h, delar berget i en nordlig och en sydlig del. Orsaken till att sedimentberggrund finns bevarad i Billingen - Falbygden är att området har nedförkastats utmed NNO-liga förkastningar (troligen mer än 75 m i förhållande till omgivningarna) och att "diabastäcket" har skyddat berggnmden från nedbrytning. Det subkambriska peneplanet, dvs urbergsytan, har tippats svagt åt väst, ca 0.2 (4 m/1000 m). Detta har troligen skett i samband med förkastningsrörelser längs de NNO orienterade förkastningar. Därmed blev även sedimentlagren svagt snedställda. 3.4.3 Billingens geologi Sedimentberggnmden i Billingen ligger parallellt lagrad och omfattar en lagerserie av underkambrisk till undersihirisk ålder (ca 600 till 400 miljoner år), figur 3.6. Denna lagerföljd ligger plant lagrad på det prekambriska urberget som består av gnejser. Den överlagrade diabasen är av devonsk ålder (ca 375 miljoner år), figurer 3.7-3.8. Även diabasen ligger parallellt med sedimentlagren. Sedimentlagerserien i Billingen består av fyra huvudenheter: basal sandsten (30-35 m), därpå alunskiffer (14-24 m), kalksten (ca 50 m) och överst en grå eller rödaktig skiffer (upp till 50 m). I kalkstenen förekommer lokala inlagringar av skiffer (upp till 3 m) i dess bas samt ett ca 1 in tjockt bentonitlager i dess övre del. I Billingen bryts eller har brutits kalksten och uranhaltig alunskiffer inom ett flertal lokaler.

14 GEOLOGISK INDELNING HYDKOGEOLOGISK INDELNING MAK- TIGHET GRUNDVATTNETS UPPTRADANDANDE OOSTSIlUPlSK OIABAS OlillSAIVITtRDIN SlluOlSK lerskiffe» OvEBOBOOviCiS» LiflSKlFFEa, BENTONiTåHVlRLUDEH MELl ANORDOVIOS" KALKSTEN Ovanför»fora or UNOE ROROOviC is* KAlKST EN tom opptl OVE RK AMBRISK At UNSK IFF C R MElLANKAHBR'SK AlUNSK tf f E R nom loril* d«i«'. * UhOE RK AM6RISK SANOSTEN S1NDSTENSAKVIFEREN K onglom«r«t Vfltrtd lon PRE RA MORISK JAONCNCJS URBf RCSAK VITAROC N Figur 3.6. Geologisk och hydrogeologisk indelning av Billingens sedinientära lagerföljd (SGU, 1977).

15 BILLINGEN-FALBYGDEN AREA Geological map and section 2 4 6 8 10km LEGEND K; v':) DRIFT Im section] I DOLERITE - CARB-PERM R l GREY SHALE] yordovician :j":i; LIMESTONE ) W. ft&l ALUM SHALE] 1 CAMBRIAN /, [~ jsandstone ] I ' j GNEISS-PRECAMBRIAN / I i \ -. \ 1 i \ - 1 / \ - \ - - \ - Figur 3.7. Geologisk karta över Billingen (Andersson et a]., 1985) W-E betecknar läge på den geologiska profilen i figur 3.8.

16 3.4.4 Billingen - hydrauliska egenskaper Hydrogeologiskt indelas Billingens berggrund i tre akvifärer, vilka är åtskilda av bergarter med låg vattengenomsläpplighet, figur 3.6. - Leisskifferakvifären (överst) - Kalkstensakvifären - Candstensakvifären (underst) Den överliggande diabasen utgör ett lager med låg vattengenomsläpplighet. Genom vertikala sprickor kan dock en mindre mängd grundvatten nå ner till den underliggande lerskifferakvifären. Denna begränsas nedåt mot kalkstensakvifären av ett ca 1 m bentonitlager med låg vattengenomsläpplighet. Mellan kalkstensakvifären och sandstensakvifären finns slutligen alunskiffer med låg vattengenomsläpplighet. En mera utförlig diskussion beträffande hydrauliska egenskaper för Billingens sedimentbergarter ges i avsnitt 5.3.5. W SECTION W-E Figur 3.8. Profil orienterad öst-västlig riktning tvärs B ill ingen från Homborgarsjön till Ösan (Anderson et al., 1985).Profilens läge ges i figur 3.7.

17 3.5 Ölands Kambro-Ordovicium 3.5.1 Utbredning Öland har en area av 1342 km :. Det är ett avlångt platåland med en längd av 137 km, största bredd på 16 km och högsta punkt belägen 57 m ö h. Kalmarsund, som åtskiljer Öland från fastlandet, har en minsta bredd på 5 km medan bredden är ca 20 km i dess norra och södra delar. Vattendjupet är ca 10 m i centrala delar och ca 40 ni i de södra och norra delarna. Den sedimentära berggrund som bygger upp Öland biklar en flackt östligt stupande lagersekvens. Kontakten till underliggande urberg finns exponerad på fastlandet utmed Kalmarsund. Denna kontakt är parallell med kusten från Blekinge till strax söder om Oskarshamn där den går ut i havet och får norr därom en mer östlig orientering. 3.5.2 Geologi Öland är uppbyggd av kambro-ordoviciska sedimentbergarter, figur 3.9-3.11. Den totala mäktigheten på sedimenten varierar mellan 160 m i öns norra del till ca 240 m i dess södra del. Ölands sedimentbergarter har en flack lagerställning som lutar ca 1 grad åt öster. Lagren ligger parallellt med och direkt på det subkambriska peneplanet, vilken utgör överytan för den i Småland dominerande berggrunden av graniter och vulkaniska bergarter (ca. 1.6-1.8 miljarder år gamla). Den undre sedimentberggrunden på Öland är av kambrisk ålder och har en mäktighet på 120 m i öns norra del och 220 m i dess södra. Underst ligger en lersten (10-20 m) följd av en sekvens med växellagrande sandstenar och lerstenar (vardera 10-20 m mäktiga, total tjocklek är 70 m i norra och 110 m i södra Öland). Härpå följer leriga och moiga skiffrar med en mäktighet av 40 m. Ovanliggande sediment är mer grovkorniga och består av mosten och lerskiffrar. Mäktigheten varierar mellan ca 60 in i den södra och ca 20 m i de centrala och norra delarna av ön. Alunskiffem utgör övergången mellan kambrium och ordovicium. Alunskiffern har en relativt ringa mäktighet i den södra delen av ön (ca 15 m) och tunnas ut mot norr. Överst i lagerföljden finns ordovicisk kalksten vars mäktighet varierar mellan ca 20-30 m. Den kambriska lagerserien, sandsten till alunskiffer, finns exponerade utefter kalkstenskjinter utmed Ölands västra sida. Ölands högplatå, det så kallade alvaret, består av ordovicisk kalksten. Ölands sedimentberggnind har påverkats av förkastningar orienterade i nordsyd, nordnordost, öst-väst och nordväst.

18 3.5.3 Hydrauliska egenskaper Med hydraulisk utgångspunkt kan berggnmden delas upp i följande enheter: urberg (Smålandsgranit och Smälandsporfyr), sandstenar med lerstenar, alunskiffer, och kalksten med leriga skiffrar. Hydrauliska egenskaper för dessa enheter ges i tabell 3.4 (Pousette et al.. 1981). Hydrologiska öst-väst profiler tvärs Öland redovisas i figur 3.12. Tabell 3.4 Mäktigheter samt hydraulisk konduktivitet frän statistiska bearbetningar av brunnsdata frän Ölands sedimentära berggrund och urberg (Pousette et al. 1981). Bergart Mäkiighet (m) Antal Hydraulisk norra södra brunnar konduktivitet Öland (m/s) Kalksten-skiffer akvifär Alunskiffer Sandstensakvifär Smal andsgranit 70 1 70 100 15 110 408-150 833 1.1 10"* - 9.010* 1.6 10 7

19 OLAND Geological map LEGEND LIMESTONE OHenby Figur 3.9 Ölands geologi (Andersson et al., 1985).

20 Figur 3.10. Profilers läge (Kornfält och Larsson, 1987). Profil A-A' ges i figur 3.14, B-B' i figur 3.11 och C-C i figur 3.20.

21 Östersjön Figur 3.11. Öst-västlig profil genom Ölands sedimentberggrund (Kornfält och Larsson, 1987). Se även figur 3.14.

22 äorghoim UU 5V i.? ( i \ t t Centrala Öland ~"< Degerhamn Södra Öland Segerstad N80Ö '1 180 L GRUNOVATTENFORANDE BILDNINGAR STRATIGRAFI STBATIGOAPMlr if HUVUOHAQTAN iff t* nåm M*p i!lv;-v..'1 JOROlAGtP. ODlfFEOfNTIEOADE H KALKSTEN 1IMS10M I - SKIfFERAHVIf R N_^ijLrB5I AlUNSKIfFER MEO ORSTEN MMKIOM 10UIKII UHBUKSAKVIFEREN ':,\I I I URBtRO ww>ia IHI mrsi»u'«( oom t^l" " I HTJTAUIW «O<» i' mm J eoki f=3 MOSTfN MM LfRSKIfFfR IPARADCXlSSinijiiACEfll jirg VIIMOM»0 AtOIUAiiHK.-<,( IPAIXOOIiSSinuS MO! ' *LT"_J^j LERiGA OCH MOIGA SKlMUAP ;O'.ANOlCUSl n H-. «-J*l futfy AKD SUIT SNALfS lolianc C US ilcsl L*1."J. tj'ji SANDSTEN WO HCO II INIAGPINOAR AV LEPSHlFfEC. '..j SA«i'0«l< WII>I IKHaiALATlO»^ Of *BG(U*C(OUS V Figur 3,12. Hydrogeologwka profiler tvärs Öland (Mullem och Pousette, 1981).

23 3.6 Gotlands Kambro-SUur 3.6.1 Utbredning Gotland är beläget ca 90 km öster om Smal andskusten. Ön har en storlek på ca 3000 km 2 och dess största längd och bredd är 135 km respektive 53 km. Gotland består av en kalkstensplatå som stupar mycket flackt (ca 1-2 ) åt sydost. Den högsta punkten på ön är 83 m ö h. Den nordvästra kusten består av en 40-50 m hög kalkstensklint. Ytterligare en "klint" av motsvarande storlek ligger under havsytan strax utanför kusten. Vattendjupet utanför den yttre "klinten" är relativt konstant, ca 100 m. Klinter saknas i stort längs öns östra kust. 3.6.2 Geologi Den blottade berggrunden på Gotland är av silurisk ålder (440-400 miljoner år) och består av fyra typer av sediment; kalksten, starkt märglig kalksten, märgel och sandsten. De siluriska bergarterna vilar på en lagerserie av kambro-ordovicisk ålder, vilken är den östliga fortsättningen på Ölands berggrund, figur 3.13-3.14. Stupningen för den kambro-ordoviciska lagerföljden runt Gotland är ca 0,5 grader åt sydost. Karakteristiskt för Silur på Gotland är en omfattande bildning av korallrev med revtillväxt och avlagring av vittringssediment under olika tidpunkter. Detta gör att revsedimenten har en komplex uppbyggnad och att sedimentlagren har en relativt begränsad lateral utbredning. Detta medför stora osäkerheter i bedömning av de siluriska bergartsledens uthållighet i sidled och mot djupet. Lagerföljden stryker nordost och bergartslagrens ålder ökar mot nordväst. De äldsta delarna av den siluriska lagerserien (undre Silur) finns utmed öns nordvästra strand. De yngsta lagren finns vid Vändburgsviken (strax öst om Hoburgen). I grova drag kan Gotlands siluriska sedimentberggrund betraktas som en kalk-märglad sekvens med en mäktighet på ca 350 m. Under de siluriska lagren ligger ca 75 m av ordovicisk kalksten. Alunskiffer finns representerad endast på stora djup i Klintehamnsområdet, figur 3.15. Här är djupet till alunskiffem 450-500 m och mäktigheten max. 4,5 m. I övriga delar vilar den ordoviciska lagerföljden direkt på sandstenar och skiffrar av under- och mellankambrisk ålder. De sistnämnda sedimenten är relativt mäktiga, ca 175 m. Den kambro-siluriska lagerserien är avsatt på det subkambriska peneplanet och ligger därmed på prekambriska bergarter med magmatiskt ursprung.

24 3.6.3 Hydrauliska egenskaper Den gotländska berggrundens hydrauliska egenskaper är ej entydigt knutna till bergart. Skillnaden mellan de i tabell 3.5 givna bergarternas regionala permeabilitetsvärden är mycket liten. Detta kan bero pa att det ej är bergartens egenskaper som styr permeabiliteten utan det är det allmänna sprickmönstret i berggrunden. Hydrauliska data för den kambro-ordoviciska lagerserien samt för underliggande urberg har givits i Ölandskapitlet. Tabell 3.5 Hydrauliska egenskaper hos Gotlands sedimentära berggrund beräknad från brunnsdata (Karlqvist et al., 1982). Bergart Antal Regionala brunnar permeabilitetsvärden (m/s) Kalksten Märgel (kalkig lersten) Sandsten 522 374 18 0.7-10 1.3-10* 1.8-10* l\ Figur 3.13. Gotlands geologi (Hede, 1942). 1 = Kalksten, 2 = Märgel, 3 = Sandsten.

25 Figur 3.14. Geologisk profil med öst-västlig orientering tvärs Gotland (Kornfält och Larsson, 1987). Profilens läge ges i figur 3.10

26 f L FINLAND 1 A > JGAVLt s X OCCURRENCE OF ALUM SHALE IN SWEDEN 1 VÄSTERGÖTLAND 2 NARKE 3 ÖSTERGÖTLAND *. OLAND 5 GOTLAND 6 SKÅNE 7 CALEDONIOES ^ CALEDONIAN FRONT 0 KUKff Figur 3.15. Förekomst av alunskiffer i Sverige (Andersson et al., 1985).

27 3.7 Skånes Kambro-Tertiär 3.7.1 Inledning Skåne är geologiskt sett beläget i randzonen till den Fennoskandiska skölden. Området har därigenom erhållit en komplex geologisk utveckling styrd av förkastningar, sedimentation och lokal erosion samt inträngandet av diabasgångar. Urberg förekommer som ribbor (borstar) med en nordvästlig utsträckning. Mellan dessa ligger tråg/gravsänkor/bälten med sedimentbergarter, figur 3.16. Dessa nordvästliga strukturer tillhör en storregional brottlinje, den så kallade Tomquist-linjen, vilken kan följas från Nordsjön via Skåne genom Polen och vidare åt öster. Skånes sydvästra del hör geologiskt sett till det Dansk-Polska sedimenttråget, figur 3.16, liggande utanför den Fennoskandiska skölden. Rörelser utefter Tomquist-linjens förkastningar var accentuerade under början av kritaperioden, vilket bl.a. framgår av den geologiska kartan över södra Östersjön (Floden, 1982). Större delen av Skånes sedimentära berggrund har ej bedömts vara intressant för denna studie. Detta beror dels på att djupet till urberget i större delen av Skåne klart överstiger 500 m, dels på närvaron av stora regionala förkastningar. Ett undantag är Kristianstadsslätten. Djupet till urberget är här mindre än 250 m och utbredningen av sedimentbergrunden är stor, figur 3.18. 3.7.2 Kristiansstadslättens geologi Kristiansstadsslättens sedimentära berggrund ligger i en trågformad skål (Kornfält et al., 1978 och Kumpas, 1980), vilken bildades samtidigt med de Skånska urbergshorstama, figur 3.16 och 3.19-3.20. Karta över urbergsytans djupläge, figur 3.18, och geologiska profiler i N-S led tvärs Kristianstadsslänen (Kornfält et al., 1987) visar att sedimenttråget har en oregelbunden form. Trägets axel stupar mindre än 1 grad åt sydost. Tråget bildar den ostliga fortsättningen på Närlingeåsen och är nedforkastad utefter nordvästliga och ost-västliga förkastningar. Det nedsänkta blocket är ca 15 km brett. De djupaste delarna av tråget finns utmed regionala nordvästliga förkastningar. Underlaget till sedimenten i Kristianstadsslätten består av gnejser genomsatta av nordnordostligt strykande stråk av prekambriska granitoider och av nordvästligt orienterade perm-karbonska diabaser. Urbergsytan, på vilka sedimenten avsatts, är kaolinvittrad. Denna leromvandling kan ställvis var upp till 40-50 m (Gustafsson et al., 1979). På kaolinleran ligger en okonsoliderad sandsten, glauconitsand (grönsand) eller glauconitsandsten (grönsandsten), figur 3.20. Glauconitsand förekommer även lokalt inlagrad i de sandrika kritkalkstenarna. Endast 1 % av

kritakalkstenen är ren kalksten, medan den övriga delen håller hög andel sand- eller lerinblandning. 28 Kritsedimentens mäktighet i Kristianstadsslätten är ej helt klarlagd i områdets södra och centrala delar. Sedimenttjocklekar på mer än 150 m har uppmätts, men betydligt större mäktigheter kan finnas (möjligen upp till 250 m). Sedimentberggrundens överyta täcks av ca 10-25 m tjocka lager av lösa kvartära avsättningar. Dessa lager kan lokalt överstiga 60 m. Fennoscandian Shield Tertiary B Mesozoic I Lower Palatoxoic Danish - Polish Trough Cofltpiltd 6j Jan Btrgsfro* 1W7 Figur 3.16. Geologisk-tektonisk karta över Skåne (Bergström et al., 1982).

29 Bästads- och Kristianstads områdena 6 De sedimentära lagren i Skåne. Siffrorna i rubriken hänför sig till områdesmarkeringarna på den infällda kartan. Siffrorna i diagrammet anger den ungefärliga mäktigheten i meter. Bilden visar alt varje omride haft sin egen geologiska historia. Frånvaron av paleozoiska avlagringar i Vombsänkan antyder exempelvis att detta område varit upphöjt som en horst och utsatt för nedbrytande krafter innan det flck en tunt sedimenttäcke i juratid och sedan förkastades ner som en gravsänka under krittid. Uppgifterna för Vombsänkan gäller norr om Herrestadshorstcn. Symboler: prickar = sandiga lager; tjocka horisontella streck = aliinskiffer; tunna horisontella streck = lerskiffer; Avbrutna streck = lenga/moiga lager; tegelstensmönster = kalksten; snedstreckning = lager saknas. Figur 3.17. Sedimentlagerfbljiier i Skåne (Wikman och Bergström, 1987). Lagertjocklekar angivna i meter. Indelning i delområden enligt infälld karta (jntf figur 3.16).

30 KRISTIANSTADSSLATTEN Urbergets overyto Figur 3.18. Berggrundsytans läge inom Kristianstadsslätten (Gustafsson et al., 1979).

3i 3.7.3 Hydrauliska egenskaper Kristiansstadslättens sedimentära berggrund har indelats av Gustafsson et al. (1979) i två bergakvifärer, tabell 3.6. Den övre bergakvifären består av kritkalkstenama medan den undre består av glaukonitsanden. Vid bedömning av urbergsakvifärens egenskaper måste den frekventa förekomsten av diabasgångar och sprickzoner beaktas. Transmissiviteten och K-värden för den övre respektive undre bergakviferen ges i tabell 3.6. Tabell 3.6. Medianvärde för transmissivitet och hydraulisk konduktivitet från statistisk analys av brunnsdata för olika akviferer på Kristianstadsslätten (Gustafsson et al., 1979). Akvifer T median K median Antal m : /s m/s brunnar Övre bergakvifer 6.3 10' 2.1 ia* 127 (kritakalkstenar) Undre bergakvifer 2.3-10 3 1.810* 30 (glauconitsand)

32 iow«rt<i bjock indicated) Flure lioiv«f«<] (lonti indicated) Intrusion Figur 3.19. Geologisk kana över Kristianstadsslätten-Hanöbukten (Kumpas, 1980).

33 Profil C C Figur 3.20. Nord-sydlig tvärprofil genom Hanöbukten (Kornfält och Larsson, 1987). Profilens läge ges i figur 3.10 och 3.19.

34 GENERISK M0DELLER1NG AV UTVALDA REGIONER 4 1 Inledning Sedimentens uppbyggnad och förekommande sedimentära bergarters egenskaper kan i vissa sammanhang ge en i förvarssynpunkt godartad hydraulisk situation som generellt kan sammanfattas under begreppet "hydraulisk skärm". En sådan skärm, bestående av en högpermeabel sedimentär formation ocli eventuella vertikala strukturer, förkastningar, sprickzoner, kommer att utjämna hydraul'ska gradienter över ett förvar som placerats i underliggande mera lågpermeabelt berg. Med genetiska modellberäkningar av grundvattensituationen i ett antal sedimentära regioner avser detta projekt att belysa förutsättningar för sådana naturligt fungerande "hydrauliska skärmar" i Sverige. Med generisk modellering förstås i det här sammanhanget ett försök att med hjälp av befintliga data söka beskriva utbildandet av en sådan "hydraulisk skärm" i en studerad region. Indata behöver nödvändigtvis ej vara reella och belagda och behöver inte nödvändigtvis vara av platsspecifik karaktär. En sådan modell, med full förståelse för associerade osäkerheter vad avser geometri, randvillkor och materialegenskaper, är ett viktigt verktyg för översiktlig beskrivning av de hydrogeologiska förhållandena i studerat område och kan även användas för känslighetanalyser där egenskaperna hos kritiska delar av modellen varieras och utvärderas. De upprättade modellerna över utvalda områden som beskrivs i kommande avsnitt skall följaktligen inte betraktas som fullödiga begreppsmodeller. Vissa ingående parametrar kan vara mer dokumenterade och kända än andra. Sålunda är genomgående modellprofilemas geometri mera nöjaktigt känd än materialegenskaper och randvillkor. 4.2 Val av regioner för modellering I tidigare avsnitt i rapporten (kap.3) har sex större sammanhängande regioner med sedimentär berggrund översiktligt beskrivits. Med undantag för Kristianstadsslättens kritsediinent består regionerna huvudsakligen av sedimentära bergarter från tidsperioderna Kambrium, Ordovicium och i vissa fall Silur. Vattengenomsläppliga sandstenar som är överlagrade av tätare bergarter återfinns i samtliga områden. Hydrauliska tester och data på brunnskapaciteter visar även på en liknande variation i hydrauliska egenskaper mellan olika sedimentära bergartsled i de studerade områdena. Regionerna skiljer sig dock vad beträffar geografiska och geometriska förhållanden som höjd över havet, djup till permeabelt lager, total mäktighet

35 och mäktighet hos det permeabla lagret, sandstenen, samt utbredningen av den sedimentära sekvensen. Ur grundvattenföringssynpunkt är det stora skillnader mellan regionerna vad avser topografiskt betingade hydrauliska randvillkor. Sålunda reser sig Billingen-Falbygdens platåberg iögonenfallande över den omkringliggande slätten, medan Närkes och Östergötlands, samt i viss mån Kristianstadsslättens sedimentbergarter, är bevarade genom att de blivit nedförkastade. De sistnämnda bildar idag tråg med sedimentbergarter. Öland kan betraktas som ett ostört (relativt oförkastat) sedimentärt täcke med utgående i havet. Projektets ramar har medgivit en översiktlig generisk hydraulisk modellering av tre regioner. Vid valet av dessa regioner har skillnader i geometri och uppträdande beaktats. Som framgår av ovanstående resonemang är den sedimentära berggrundens uppbyggnad i stort sett lika för södra Sverige, om Skåne undantages. Det som skiljer områdena åt är hur dessa är bevarade och hur de förekommer. Man kan här skilja på tre geometriska konfigurationer: * Platåberg med sediment på plant underlag * Räckt sedimentområde där lagerföljden stupar in under hav * Urbergsficka med nedförkastade sediment De tre för modellering utvalda regionerna, figur 4.1, representerar ovannämnda typfall: * B il lingen-falbygden (platåberg) * Öland (kustnära sediment) * Östergötland (sedimenttråg) Ett stort materia] vad beträffar sedimentära bergarters hydrauliska egenskaper finns för Billingenområdet på grund av de omfattande arbeten som utfördes på 70-talet inom ramen för Ranstadsprojektet. Data om de hydrauliska egenskaperna för regionerna Öland och Östergötland finns redovisade i SGU:s hydrogeologiska kartor. Som framgår av kap. 3 har dessa data dock ej samma detaljeringsgrad som för Billingen. 4.3 Modellering Den hydrauliska modelleringen syftar sålunda till att ge en uppfattning om sedimentens inverkan på grundvattenomsättningen i underliggande urberget. Detta har bel>sts med översiktliga vertikala 2D modeller längs profiler som redovisas i figur 4.1. Modellemas geometri i form av utbredning och mäktigheter av de sedimentära lagren har i modellerna beskrivits som horisontella eller lutande lager varvid lager med liknande hydrauliska egenskaper slagits ihop till en hydraulisk enhet i modellen. Sprickzoner/förkastningar förekommer i modellerna i något enstaka fall.