Syftet med denna uppsats var att beräkna värmeflödet på Gotland, samt göra
en uppskattning av tillgången till jordvärmeenergi i Sverige och
möjligheterna till dess användning som del av energiförsörjningen.
Uppskattningarna baseras på de värmeflöden och värmeproduktionsvärden samt
på de geologiska förutsättningarna i Sverige. Förnyelsebara energikällor
blir allt viktigare för den framtida energiförsörjningen. På längre sikt och
med förbättrad teknik kan t.ex. jordvärme bli en värdefull energikälla.
Källan till jordens värmeenergi är radioaktivt sönderfall. Den nukleära
bindningsenergi som frigörs vid sönderfallet av radioaktiva mineraler i en
bergmassa omvandlas till värme. Det finns fyra naturliga isotoper med
halveringstider vilka är jämförbara med jordens ålder: 238U (4470 miljoner
år), 235U (700 miljoner år), 232Th (1400 miljoner år), 40K (1250 miljoner
år). De flesta av jordens bergarter innehåller dessa isotoper i mer eller
mindre grad. Värmeflödestätheten har inte varit stabil under geologisk tid.
Temperatur- gradienten i tex östra delen av Fennoskandiska Skölden, Norra
Europiska Plattformen och Ural har blivit påverkade av nedisning under
Pleistocen tid. Detta påverkar nutidens temperaturgradient i de översta tre
kilometrarna, vilket minskar värmeflödestätheten. Undersökningar har även
visat att vid förekomst av cirkulerande grundvatten i skorpan blir det svårt
att beräkna värmeflödestätheten och temperaturen i de djupare delarna av
skorpan. Studier av relationen mellan värmeflödesdensitet och tektoniska
zoner visar att unga tektoniska områden har hög värmeflödestäthet. Stabil
sköld och plattformområden har låg till medelhög värmeflödestäthet.
Litologiska och geokemiska egenskaper av bergarterna påverkar variationen av
värmeproduktion och värmeflöde. Berggrund av Arkeiskt ursprung har låg
värmeflödestäthet på grund av låga halter av U, Th, och K, medan
Proterozoiska bergarter visar högre värmeflödestäthet. De högsta
värmeproduktionsvärden i skölden finns i de anorogena rapakivi graniterna
och i de senkinematiska granitoiderna (ca. 3uW/m3). Metamorfism av granulit
faser medfär olikheter i bergarternas sammansättning, som i sig orsakar
olikheter av värmeproduktionsvärde. Mätningar på U, Th, och K visar
värmeproduktionsminskning från faser av amfibolit bergarter (3.23 +-1.89
uW/m3) till faser av granulitbergarter (1.26 +- 0.71 uW/m3), medan retrograd
granulit faser, som utgör en mellanfas har en värmeproduktion av 2.09 +-
0.75 uW/m3. Höga halter av U och Th har påträffats i Svekofennisk- sen
orogen och Post- Svekokareliska anorogena granitoiderna, medan Svekofenniska
synorogena granitoider hade låga halter av dessa elementer. Fyra viktiga
orogena enheter har bestämts inom den Fennoskandiska Skölden. (1) Kola-
karelska enheter av bergarter med åldrar av 2.0-1.9 Ga, som bildar den norra
delen av skölden, (2) Svekofenniska provinsen, som bildats genom genom
tillväxt och kollision av juvenila ö-bågar(2.0- 1.8 Ga), (3) Gotiska
enheter, bildades längs sydvästra kanten av Svekofenniska provinsen (1.77-
1.5 Ga) och (4) Svekonorvegiska enheter som utgör den yngsta orogenen
skölden (1.1-0.95 Ga). Värmekonduktiviteten i den Fennoskandiska Sköldens
kristallina bergarter ligger mellan 2.4-3.6 W/mK och den genomsnittliga
värmekonduktiviteten i Sverige, Norge och Finlands bergrund är mellan 2.8-
3.3 W/mK.Det globala genomsnittsvärdet av värmeflödet i Arkeiska sköldar är
41 mW/m2, medan den Arkeiska delen av den Fennoskandiska Skölden visar
värmeflöde av < 30mW/m2. Värmeflödet i den Fennoskandiska Skölden ökar från
nordost mot syd. I norr ligger värmeflödet mellan 30-50 mW/m2 mot 50-60
mW/m2 i de centrala och södra delarna. Eftersom Sveriges berggrund är ett av
de äldsta och mest stabila områdena på jorden är värmeflödet relativt lågt.
De bergarter som är värmeproducerande är framför allt magmatiska graniter,
men även gnejser. I Sverige finns inte tektoniskt aktiva zoner, utan
värmeproduktionen i svenska bergarter härrör framför allt från
sönderfallsenergi från U,Th och K. Möjligheten att kunna utnyttja geotermisk
energi i den svenska berggrunden är generellt små. Eftersom större delen av
denna berggrund utgörs av Prekambriska bergarter, är värdena på såväl
värmeflöden som temperaturgradienter låga. Ett undantag är Sydvästra Skåne,
vilket är uppbyggt av sedimentära bergarter. I dessa förekommer ett antal
porösa sandstenar vars formationsvatten är uppvärmt av värmeflödet från det
underliggande urberget. I en del fall kan dessa formationer komma i kontakt
med det cirkulerande geotermalvattnet i öppna djupgående sprick-och
krosszonerna. Gotland, som är Sveriges största ö, har en berggrund som
består av Siluriska marina sediment. Norra, centrala och östra delarna av
Gotland domineras av kalksten. Mellan dessa kalkstenområden finns två zoner
av kalkskiffer, slamsten och lerig kalksten. En beräkning av värmeflödet
gjordes i ett borrhål där bergrunden består av Skiffer, Sandsten, Kalksten,
Kråksten, Oolit och Konglomerat. De siluriska sedimenten på Gotland har
samma stratigrafi och litologi som i Estland. Mätningar av
värmekonduktivitet som utfördes i Estland gav ett värde av 2.65 W/mK, något
som stämmer överens med den medelkonduktivitet, 2.35 W/mK, jag beräknat för
bergarterna i borrhålet på Gotland. Värmeflödet beräknat för detta borrhål
är 60.1 mW/m2 och ett genomsnittligt värmeflöde baserat på 74
bottenhålstemperaturer uppskattdes till 77.92 mW/m2. Detta flöde är i sig
inte tillräckligt för att producera exempelvis elkraft i stor skala men
skulle kunna utnyttjas för uppvärmning av t.ex. hus och badanläggningar. M...
