Geologiske/Geotekniske undersøgelser

Transkript

1 Dansk udgave Trafikministeriet Bundesministerium für Verkehr Femer Bælt forundersøgelse Kyst-til-Kyst undersøgelser Fase 2 rapport; Bind 1 af 2 September 1996 Bemærk venligst, at der er foretaget rettelse på side 41. December 2007 The Fehmarn Link Consultants () Joint Venture: RAMBØLL og haas consult

2 Trafikministeriet Bundesministerium für Verkehr Femer Bælt forundersøgelse Kyst-til-Kyst undersøgelser Fase 2 rapport; Bind 1 af 2 September 1996 Rapport nr. : G-GE-P Revision : 00 Dato : Udarbejdet : HNO, GLH, TVP Oversat : JRF Godkendt : JKM , GLH/JKM/rh

3 Fase 2 rapport Side I INDHOLDSFORTEGNELSE SIDE BIND 1 AF 2: 1. INDLEDNING 1 2. OVERORDNET SAMMENFATNING AF UNDERSØGELSESRESUL- TATER 2 3. UDFØRTE UNDERSØGELSER, FASE Generelt Indsamling af eksisterende oplysninger Generelt Havbund, kystlinier, topografi Boringer, Seismik Refleksionsseismiske undersøgelser til søs Generelt Indsamling Processering Tolkning Fremstilling af fladekort Etablering af Geo-databasemodellen UDFØRTE UNDERSØGELSER, FASE Generelt CPT-forsøg og vibrocorer boringer Generelt Udstyr og procedurer Resultater Boringer på land og til søs Generelt Udstyr og procedurer Resultater Laboratoriearbejder Geologiske prøvebeskrivelser Klassifikationsforsøg Avancerede laboratorieforsøg Revaluering af seismisk opmåling Indsamling af eksisterende seismologiske data , GLH/JKM/rh

4 Fase 2 rapport Side II 4.7 Opdatering af Geo-databasemodel JORDBUNDSFORHOLD Overordnet geologi Den geologiske situation Aflejringerne i området Kvartære, post- og senglaciale aflejringer Stratigrafi og udbredelse Geologisk beskrivelse Geofysiske egenskaber Geotekniske egenskaber Kvartære, glaciale aflejringer Stratigrafi og udbredelse Geologisk beskrivelse Geofysiske egenskaber Geotekniske egenskaber Tertiære leraflejringer Stratigrafi og udbredelse Geologisk beskrivelse Geofysiske egenskaber Geotekniske egenskaber Kretasisk kalk Stratigrafi og udbredelse Geologisk beskrivelse Geofysiske egenskaber Geotekniske egenskaber Strukturelle forhold Nuværende information sammenlignet med tidligere eksisterende viden Revaluering af de seismiske overflader Tektonisk beskrivelse og risikoanalyse Tektonisk ramme Seismisk aktivitet Seismisk risikoanalyse Saltbevægelser Litteraturhenvisninger , GLH/JKM/rh

5 Fase 2 rapport Side III BILAG (på engelsk) Drawing No. (Tegning nr.) A1000 A1003 A1004 A1005 A1006 A1007 B1001 B1002 G1000 General Location Plan (Generel beliggenhedsplan) Location Plan (Beliggenhedsplan) Contour Map, Top Lower Quaternary (Fladekort, top nedre kvartær) Contour Map, Top Prequaternary (Fladekort, top prækvartær) Contour Map, Top Limestone (Fladekort, top kalk) Plan, Structural Features (Plan, strukturelle forhold) Longitudinal Section E16 (Længdesnit E16) Longitudinal Section W12 (Længdesnit W12) Plasticity Chart (Plasticitetsdiagram) 1: : : : : : :50000/1:1000 1:50000/1:1000 BIND 2 AF 2: APPENDIKSER (på engelsk) I DGI's Factual Report 2 (DGI's faktuelle rapport 2) II Borehole Logging (Borehulslogging) , GLH/JKM/rh

6 Fase 2 rapport Side 1 af INDLEDNING Klienten for de aktuelle geologiske/geotekniske undersøgelser er Bundesministerium für Verkehr, Tyskland og Trafikministeriet, Danmark. Undersøgelserne udgør en del af forundersøgelserne for kyst-kyst-delen af en forbindelse over Femer Bælt mellem Puttgarden, Tyskland og Rødbyhavn, Danmark. Undersøgelserne er udført inden for en ca. 5 km gange 25 km undersøgelseskorridor og et ydre undersøgelsesområde på 30 km gange 30 km. Indeværende Fase 2 rapport er sammenfattende og erstatter Fase 1 rapporten på den måde, at den indeholder de opdaterede resultater fra Fase 1. Fase 1-aktiviteterne blev gennemført i perioden fra til af Fehmarn Link Consultants (, Joint Venture bestående af RAMBØLL, Danmark og haas consult, Tyskland), og Geoteknisk Institut (DGI) fungerende som underrådgiver for. Formålet med Fase 1-undersøgelserne var at belyse den rumlige fordeling af jordarterne inden for undersøgelseskorridoren til en dybde på mindst 120 m under havbund. Imidlertid er også dybereliggende strukturer blevet undersøgt. Fase 1 aktiviteterne har omfattet: Granskning af eksisterende geologisk, topografisk og batymetrisk information og etablering af en foreløbig geologisk/geoteknisk model, som en geo-databasemodel version 0 Udførelse af refleksionsseismiske undersøgelser til søs Etablering af den geofysiske model og forbedring af den foreløbige geologiske model inden for den havdækkede del af undersøgelseskorridoren Opdatering af geo-databasemodellen med de foreløbigt tolkede laggrænser fra den refleksionsseismiske undersøgelse til en model version 1 Fase 1-rapportering. De seismiske undersøgelser indbefattede en overfladenær seismisk undersøgelse i et 200 m gange 500 m net udført med pinger og sparker udstyr og en dybdeseismisk undersøgelse i et 400 m gange 1000 m net udført med et multikanal sleeve gun seismikudstyr. Fase 1-aktiviteterne er rapporteret i detaljer i 's Fase 1-rapport, dateret og sammenfattet i kapitel 3 af nærværende Fase 2-rapport. På basis af fase 1-resultaterne og 's kontrakt for Geologiske og Geotekniske Undersøgelser er det detaljerede program for de efterfølgende fase 2-undersøgelser blevet aftalt med klienten. Fase 2-aktiviteterne blev gennemført i perioden fra til af med Geoteknisk Institut som underrådgiver for. Formålet med fase 2-aktiviteterne var at verificere og kalibrere den geologisk/geotekniske model, som blev opstillet i fase 1, samt at belyse de geologisk/geotekniske karakteristika for de påviste jordarter. Fase 2-aktiviteterne har omfattet følgende hovedaktiviteter: Udførelse af 41 CPT-forsøg og 41 vibrocorer boringer i nærliggende punkter , GLH/JKM/rh

7 Fase 2 rapport Side 2 af 55 Udførelse af to geotekniske boringer på land og 5 boringer til søs. I alle boringerne er der udført borehulslogging Laboratorieundersøgelser, herunder geologiske prøvebeskrivelser, klassifikationsforsøg og avancerede konsolideringsforsøg, simple trykforsøg og ukonsoliderede, udrænede triaksialforsøg Revaluering af den seismiske undersøgelse Indsamling af eksisterende seismologiske data Opdatering af geo-databasen med fase 2-resultaterne og udarbejdelse af bruger-manualen for Geomodellen. Beskrivelse af jordbundsforholdene og de forskellige geologiske hovedenheder, indbefattende en tektonisk beskrivelse og en risikovurdering. Fase 2-rapportering. Fase 2-aktiviteterne er yderligere beskrevet i kapitel 4 og 5 og appendikserne. Brugermanualen for Geomodellen findes i et separat bind. 2. OVERORDNET SAMMENFATNING AF UNDERSØGELSESRESULTATER Fire overordnede geologisk/geofysiske hovedenheder er blevet defineret inden for undersøgelseskorridoren. Disse benævnes: Øvre Kvartær enhed Nedre Kvartær enhed Tertiær lerenhed Kretasisk kalkenhed. Udbredelsen af disse fire enheder og den generelle geologi i Femer Bælt undersøgelseskorridoren er antydet på henholdsvis fig 2.1 og fig 2.2. Øvre Kvartær enhed Havbunden, som udgør toppen af den øvre kvartære enhed i den havdækkede del af undersøgelseskorridoren imellem Femern og Lolland,er blevet opdelt i tre delområder: en dybere, central del med vanddybder imellem ca. 23 m og ca. 30 m, som benævnes bassinet to svagt hældende, kystnære områder med vanddybder fra 0 til 23 m, som benævnes flankerne Den øvre kvartære enhed er underinddelt i fem underenheder, SU 1 - SU 5, hvoraf SU 1 - SU 4 er af post-/ senglacial alder, mens SU 5 er af glacial alder. De post-/senglaciale aflejringer findes i størstedelen af den havdækkede del af undersøgelseskorridoren. Tykkelsen af de post-/senglaciale aflejringer er størst i bassinet, hvor tykkelser op til 20 m er observeret. Underenheden SU 1 domineres af postglacialt marint sand og gytje, men post-/senglacial tørv og senglacialt smeltevandssand truffet på flankerne er også indbefattet i SU , GLH/JKM/rh

8 Fase 2 rapport Side 3 af 55 Underenhederne SU 2 og SU 3 er kun observeret i og nær ved bassinområdet, og de består hovedsagelig f lamineret ler med noget silt og finsand. De antages at være senglaciale (og/eller postglaciale). Et adskillende sandlag er konstateret imellem de to underenheder. Underenheden SU 4 findes næsten udelukkende i den nordlige og centrale del af bassinet. Den er opbygget af senglaciale smeltevandssandaflejringer. Underenheden SU 5, som findes i bassinområdet, optræder som vekslende lag af glacialt morænesand, moræneler og smeltevandssand. De eksisterende resultater fra boringer, vibrocorer boringer og CPTforsøg er imidlertid ikke et tilstrækkeligt grundlag for konklusioner om, hvorvidt denne underenhed faktisk udgøres af en kompetent, forkonsolideret glacial aflejring. I konsekvens heraf er underenheden beskrevet som en øvre kvartær enhed. Nedre Kvartær enhed Overfladen af den nedre kvartære enhed er truffet i niveauer mellem havbunden og ca. 20 m under havbunden med det højeste niveau nær kysterne og det dybeste niveau i bassinet. Den nedre kvartære enhed består af glaciale aflejringer, som forventes at være forkonsoli-derede og kompetente. Tykkelsen ligger imellem ca. 30 m og ca.70 m under den nordlige flanke, mellem ca. 1 m og ca. 50 m under bassinet og mellem ca. 0 m og ca. 40 m under den sydlige flanke. De glaciale aflejringer som udgør den nedre kvartære enhed består hovedsagelig af moræner med betydelige indlejringer af smeltevandsaflejringer og glaciale flager. De glaciale aflejringer er uformelt blevet opdelt i tre forskellige formationer (A, B og C). Den tilgængelige boringsinformation er ikke tilstrækkelig til konklusioner om, hvorvidt formationerne er sammenhængende under området. Desuden er der ikke gjort forsøg på en kortlægning af disse formationer ud fra de seismiske profiler. Vingestyrkerne er generelt over det normale, og de er ofte blevet registreret som meget høje. Formation A er truffet i alle boringerne.den udgør hele den glaciale lagfølge til lands på Lolland og på det nordlige flanke-område af Femer Bælt. Formation A domineres af sandet moræneler med underordnede forekomster af morænesand, stærkt sandet moræneler og ret fedt moræneler. Underordnede smeltevandsssand- og siltforekomster, som lokalt er af betydning, er konstateret. Morænerne er gennemgående karakteriseret ved et lavt vandindhold og en lav plasticitet. Lokalt træffes der lagfølger domineret af smeltevandssand og morænesand med underordnede forekomster af smeltevandssilt , GLH/JKM/rh

9 Fase 2 rapport Side 4 af 55 Fig. 2.1 Geofysisk/Geologisk model i isometrisk afbildning. De 4 geofysiske/geologiske enheder er angivet med deres top- og bundflader. Modellen viser området set fra nord med Rødbyhavn til venstre. Koter er angivet til venstre , GLH/JKM/rh

10 Fase 2 rapport Side 5 af 55 Fig. 2.2 Generel geologi i Femer Bælt undersøgelseskorridoren med omgivelser , GLH/JKM/rh

11 Fase 2 rapport Side 6 af 55 Formation B er truffet i nogle af boringerne i bassinet. Formationen domineres af ret fedt moræneler med glaciale flager af meget fedt ler. Morænen har typisk noget højere vandindhold end det normale for danske morænelere, og plasticiteten er også højere, end det der normalt træffes. Formation C er fundet i en del af boringen til lands på Femern, og den består af fedt moræneler og glaciale flager af meget fedt ler. Morænen karakteriseres typisk ved høje vandindhold og meget høj plasticitet sammenlignet med, hvad der normalt findes i danske morænelere. Pletter af meget fedt ler og bryozofragmenter er almindelige. De glaciale flager karakteriseres ved at bestå af meget fedt ler. Leret er generelt tolket som lokalt opskudt tertiært ler. For flagerne af meget fedt ler gælder det, at den udrænede forskydningsstyrke er afhængig af graden af sprækkethed. Avancerede laboratorieforsøg indikerer deformationsegenskaber som for tertiært ler i disse flager. Prækvartæroverfladen Prækvartæroverfladen udgøres af toppen af den tertiære lerenhed i den nordlige, vestlige og sydlige del af korridoren, mens den udgøres af toppen af kalkenheden i den øst-centrale del af korridoren. Prækvartæroverfladen er tolket beliggende i niveauer fra meget tæt under havbunden til omkring 80 m under havbunden, men normalt ligger den mindre end 60 m under havbunden. Tertiær lerenhed Tykkelsen af den tertiære lerenhed varierer imellem 0 m og ca. 200 m. Enheden opnår sin største tykkelse i syd, hvorimod tykkelser på omkring 100 m er observeret i den nordlige og vestlige del af undersøgelseskorridoren. Tykkelsen aftager gradvis imod det øst-centrale område, hvor de tertiære leraflejringer mangler, og hvor de glaciale aflejringer direkte overlejrer kalkenheden. De tertiære aflejringer fremtræder som meget fedt ler. Sprækker er almindelige, og sprækkefladerne har ofte karakter af glideflader. Tre forskellige formationer er blevet konstateret: Røsnæs ler-formationen (Eocæn alder) Ølst-formationen (Eocæn/Paleocæn alder) Holmehus-formationen (Paleocæn alder) De vigtigste geotekniske hovedegenskaber for de tertiære leraflejringer, som fundet ved laboratorieforsøgene, er angivet i kapitel 5.4. Kretasisk kalkenhed Overfladen af kalkenheden ses som en del af en domestruktur inden for undersøgelseskorridoren. Kulminationen optræder i den øst-centrale del af undersøgelseskorridoren i et niveau omkring kote -40 m svarende til ca. 15 m under havbunden. Den forventede tykkelse af kalken er mere end 300 m , GLH/JKM/rh

12 Fase 2 rapport Side 7 af 55 Kalken optræder som en slammet, svagt sandet og ofte svagt hærdnet, hvid kalk (skrivekridt) som indeholder underordnede lag af uhærdnet kalk og af stærkt hærdnet (forkislet) flint. Kalken i boringerne er aldersmæssigt henført til sen Maastrichtien, som er en del af øvre Kridt. Strukturmæssige forhold Det dominerende strukturmæssige element i undersøgelseskorridoren er domestrukturen, som klart tegner sig i udformningen af kalkoverfladen (fig 2.1). De dybdeseismiske undersøgelser indikerer, at både det tertiære ler og den kretasiske kalk er involveret i domedannelsen. Domens amplitude målt på kalkoverfladen er omkring 150 m. Domestrukturen antages at være udviklet i forbindelse med saltbevægelser i dybereliggende lag. I de sydlige og vestlige dele af undersøgelsesområdet er mindre forkastninger og folder almindelige i kalkenheden. De kan have relation til saltbevægelser, men mere sandsynligt er det, at de i stedet har forbindelse til andre typer af tektoniske begivenheder. Tektonisk beskrivelse og risikovurdering Der er blevet indsamlet seismologiske data fra Kort- og Matrikelstyrelsen, Geodætisk Seismisk afdeling i Danmark og fra Geoforschungszentrum Potsdam i Tyskland. Seks overordnede strukturelle elementer, som kan have indflydelse på den tektoniske situation i Femer Bælt, er blevet identificeret. Det drejer sig om Tornquist-zonen, det norsk-danske bassin, Ringkøbing- Fyn-højderyggen, den kaledoniske deformationsfront, den trans-europæiske forkastning og det nordtyske bassin. På basis af de tektoniske strukturers dominerende retninger er der indplaceret et rektangel på 300 km 150 km med den længste side parallel med strukturretningen og med undersøgelseskorridoren i centrum. På basis af en regressionsanalyse af kun 4 ældre jordskælv med registrerede magnituder, indtruffet inden for rektanglet, kan det stærkeste jordskælv, som kan forventes at indtræffe i en 100-års gentagelsesperiode inden for rektanglet, forventes at være i størrelsesordenen 4,0 (magnitude, Richterskalaen). Det stærkeste jordskælv i en 475-års gentagelsesperiode i relation til Eurocode 8 (EC8) forventes at være i størrelsesordenen 4,9 (magnitude, Richter-skala). En lodret bevægelse (hævning) i størrelsesordenen 0,5 mm/år skal tages i betragtning som bidrag fra saltpuden. 3. UDFØRTE UNDERSØGELSER, FASE Generelt Fase 1-aktiviteterne blev gennenført i perioden fra til af Fehmarn Link Consultants (, joint venture mellem RAMBØLL, Danmark og haas consult, Tyskland) og med Geoteknisk Institut, DGI som underrådgiver for , GLH/JKM/rh

13 Fase 2 rapport Side 8 af 55 Formålet med fase 1-undersøgelserne var at belyse den rumlige fordeling af jordarterne inden for undersøgelseskorridoren til en dybde af mindst 120 m under havbunden. Imidlertid blev også dybere strukturer undersøgt. Fase 1-aktiviteterne har indbefattet: Indsamling og gennemgang af geologisk, topografisk og batymetrisk information og etablering af en foreløbig geologisk/geoteknisk model i form af en geo-databasemodel, version 0 Udførelse af refleksionsseismiske undersøgelser til søs Etablering af den geofysiske model og forbedring af den foreløbige geologiske model indenfor den havdækkede del af undersøgelseskorridoren Opdatering af geo-databasemodellen med de foreløbigt tolkede laggrænser fra den refleksionsseismiske undersøgelse til model version 1 Fase 1-rapportering i rapport dateret De geologiske enheder og laggrænserne præsenteret i fase 1-rapporten blev seismisk fastlagt og skulle verificeres geologisk med boringer mv. i fase 2-undersøgelserne. 3.2 Indsamling af eksisterende oplysninger Generelt De eksisterende topografiske, batymetriske, geologiske, geotekniske og geofysiske oplysninger er indsamlet for undersøgelseskorridoren, der måler ca km 2. Uden for undersøgelseskorridoren, i et ydre undersøgelsesområde på km 2 er udvalgte oplysninger blevet indsamlet, jf. vedlagte tegning A Havbund, kystlinier, topografi En digital model over havbunden inden for det ydre undersøgelsesområde er blevet udledt fra Kort- og Matrikelstyrelsens A-kort, dvs. håndtegnede kort indeholdende punkter fra batymetriske undersøgelser i perioden Punkterne er blevet digitaliseret og trianguleret, og fladekort er fremstillet, jf. vedlagte tegning A1003. Topografiske kort er fremskaffet fra Kort- og Matrikelstyrelsen (Lolland) og Landesvermessungs-Amt Schleswig-Holstein (Femern). Kort, der dækker Rødbyhavn, er gemt i vektorformat, og øvrige kort er gemt i rasteformat. Kystlinier er blevet digitaliseret ud fra topografiske kort Boringer, seismik I alt er 102 boringer (inklusiv 16 vibrocorer boringer ) og 4 landseismiske snit, udvalgt ud fra et sæt af generelle acceptkriterier, inkluderet i databasen. 15 boringer udført til søs af J. Keller i 1963 er medtaget i databasen på grund af deres detaljerede oplysninger og store dybder, selv om de ikke opfylder acceptkriteriet for positionering. Disse boringers positoner menes at udvise usikkerheder på ±100 m på tværs af undersøgelseskorridoren og ±250 m på langs af korridoren , GLH/JKM/rh

14 Fase 2 rapport Side 9 af boringer i Puttgarden-området, landboringer såvel som boringer til søs, er medtaget. Disse boringer opfylder ikke de definerede acceptkriterier. Boringerne er generelt mellem 10 og 20 m dybe og viser udelukkende geologien. Boringerne er medtaget som følge af mangelen på bedre bestemte data og for at supplere det generelle billede af geologien i Puttgarden-området. Medtaget i databasen er også positionerne af vibrocorer boringer inden for undersøgelseskorridoren og positionerne af seismiske navigationslinier inden for det ydre undersøgelsesområde, som er indsamlet af Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse. For alle boringer medtaget i databasen er der indlagt en detaljeret geologisk prøvebeskrivelse og eventuelle geotekniske forsøgsresultater. Den geologiske beskrivelse er blevet justeret, så den stemmer overens med den etablerede Geo-Nomenklatur.Generelle geologiske profiler for boringer og tolkede seismiske snit er blevet indlagt med en identifikation af følgende lagseri-er: Post/senglacial Glacial Tertiært ler Kalk fra Kridttiden Refleksionsseismiske undersøgelser til søs Generelt Den gennemførte seismiske undersøgelse omfattede en seismisk test, en overfladenær seismisk undersøgelse i et 200 m 500 m net ved anvendelse af pinger og sparker udstyr samt en dybdeseismisk undersøgelse i et 400 m 1000 m net ved brug af multikanal sleeve gun udstyr. Opmålingerne blev suppleret med ekkolodudstyr. En seismisk test blev udført og dannede grundlag for det endelige valg af udstyr til dybdeseismik. Den overfladenære seismikundersøgelse blev suppleret med side-scan sonar optagelser. Disse data er ikke blevet processeret og tolket. Rådataene er lagret på backup bånd på Geoteknisk Institut. De seismiske undersøgelser blev gennemført på den havdækkede del af undersøgelseskorridoren, som er et ca. 5 km bredt og 17 km langt bælte imellem den tyske ø Femern og den danske ø Lolland. Pingerudstyret muliggør udskillelse af lag ned til 0,5 m's tykkelse, men penetrationen er begrænset til omkring 10 m. Sparkerens penetration er m under havbunden. Lag ned til 1,5-2,0 m's tykkelse kan normalt udskilles. Sleeve guns muliggør nedtrængning til mere end 600 m's dybde. Minimumstykkelsen af de lag, som kan udskilles, er omkring 6 m. UTM zone 32-systemet er brugt som koordinatsystem i undersøgelsesforløbet og ved rapporteringen. Terrænkoter refererer til DNN, GI (Dansk Normal Nul, system GI). Tolkningen af de refleksionsseismiske data i fase 1 blev baseret på seismisk-stratigrafiske principper, og beskrivelsen af de seismiske grænser og enheder er gennemført i relation til disse. Almindelig viden fra de eksisterende oplysninger om området er blevet anvendt som ledetråd ved tolkningen af de seismiske data , GLH/JKM/rh

15 Fase 2 rapport Side 10 af 55 Dataindsamlingen, processeringen og tolkningen af sleeve gun-dataene er udført af. Al anden seismik er udført af Geoteknisk Institut Indsamling Alle feltundersøgelser blev udført fra skibet Stevns Seismo. Til positionering blev to uafhængige systemer benyttet samtidig. Et DGPS satellitsystem blev anvendt som det primære system og et micro-fix range-range system som det sekundære system. Alle målte positioner, inklusiv gyro-aflæsninger blev processeret, editeret og brugt til udarbejdelse af de foreløbige navigations rutekort. En godkendelsestest af navigationsopstillingen omfattende både stationære og dynamiske forhold blev foretaget forud for undersøgelsen. Vandstandspejleudstyr blev placeret i Puttgarten havn og Rødbyhavn til indmåling af vandspejl relativt til DNN, GI nulpunkt. De målte vandspejl blev anvendt som retningslinie og kontrol og er opbevaret hos DGI. Vanddybden blev fortløbende målt, til kvalitetskontrol af de seismiske data, ved hjælp af et ekkolodsystem med to transducere. Begge transducere blev digitalt aflæst med 2 sekunders interval og resultaterne gemt på harddisk. Under mobiliseringen blev et check af ekkolodsystemet foretaget, og under undersøgelsen blev et salinitets- og temperaturprofil for vandsøjlen målt med faste intervaller, og lydhastigheden blev beregnet. Hastigheden 1474 m/s blev benyttet for ekkolodsystemet. Optagerækkevidden af side-scan sonaren var 144 m og indsamlingsfrekvensen 12 khz. Aflæsninger blev gemt på harddisk. Koordinater, tidsmærker og side-scan fiskens orientering blev gemt med data hvert andet sekund. Pingeroptagelser blev foretaget med et skudinterval på 125 ms og en optagelængde på 75 ms. Indsamlingsfrekvensen var 12 khz. Data blev gemt på harddisk og udtegnet på papirsektioner. Koordinater, tidsmærker og gyroaflæsninger blev gemt med data hvert andet sekund. Koordinater, tid og fixnumre blev benyttet som note på de udtegnede sektioner. Sparkeroptagelserne blev foretaget med et skudinterval på 1 m og en optagelængde på ms. Indsamlingsfrekvensen var 6 khz og styrken 300 J. Data blev gemt på harddisk og udtegnet på papirsektioner. Koordinater, tid og fixnumre blev benyttet som note på de udtegnede sektioner. Sleeve gun optagelserne blev registreret digitalt med et indsamlingsinterval på 0,5 ms, et skudinterval på 6,25 m og en optagelængde på 1024 ms. Kilden bestod af 4 sleeve guns med et totalvolumen på 70 kubiktommer, afskudt simultant ved 100 bar. Med 24 kanaler og en gruppelængde på 6,25 m blev resultatet 12 foldoptagelser. Data blev lagret på 3480 kasetter. Affyringstidspunktet blev gemt for hvert enkelt affyret skud. De seismiske data blev processeret om bord med opnåelse af en rå stak og muligheder for kvalitetskontrol Processering Positionen af side-scan fisken, pinger og ekkolodtransducere blev beregnet i real time med et fastlagt "offset" baseret på antennens position og gyro-aflæsningerne , GLH/JKM/rh

16 Fase 2 rapport Side 11 af 55 Positionen af sparkeren blev beregnet efter undersøgelsens afslutning ud fra antennens position, fastholdelsespunktet, gyro-aflæsningerne og den beholdende kurs. Efterfølgende blev disse aflæsninger kombineret med navigationsaflæsningerne ved hjælp af fixpunkter og tids-afmærkninger for synkronisering, og positionen for hvert skudpunkt blev beregnet. Positionen af sleeve guns blev beregnet efter undersøgelsens afslutning ud fra antennens position, fastholdelsespunktet og den beholdende kurs. Efterfølgende blev disse data kombineret med affyringstiden for skuddene, og positionen for hvert skudpunkt blev beregnet. Seismogram-noten blev udarbejdet i stationspunkter, og følgelig er alle sejlliniekort for sleeve gun-aflæsningerne ligeledes forsynet med stationspunkter. Under indsamlingen blev pingeraflæsningerne udtegnet på papirsektioner under anvendelse af et high cut filter, og en signalforstærkning Time Variant Gain (TGV) blev tilpasset af operatøren, hvis dette var nødvendigt. Der blev ikke udført yderligere processeringstrin. Sparkerdata blev processeret under indsamlingen og udtegnet på papirsektioner med et low cut filter og med eller uden "high cut" filter. En TGV blev også anvendt på de fleste linier. Adskillige linier er blevet genprocesseret efter undersøgelsen for at forbedre datakvaliteten. Sleeve gun-data blev både processeret med en almindelig marin processeringssekvens og med en sekvens specielt designet til at fjerne havbundsmultipler. Profilerne processeret med den almindelige processeringssekvens blev anvendt til tolkningen og digitaliseret, mens profilerne processeret for at fjerne havbundsmultipler blev anvendt som støtte ved tolkningen i områder domineret af havbundsmultipler. De totale processeringssekvenser findes i 's fase 1-rapport Tolkning Gennemgangen af eksisterende oplysninger belyste tilstedeværelsen af fire overordnede geologiske enheder med karakteristiske refleksionsseismiske mønstre: Øvre Kvartær enhed (Post-/senglacial og øverste Glacial i bassinet). Nedre Kvartær enhed (Glacial). Tertiær lerenhed Kretasisk kalkenhed. Tolkningen af de refleksionsseismiske undersøgelser til søs indikerer, at disse enheder er genkendelige i undersøgelseskorridoren og afgrænset af regionale seismiske reflektorer. Overfladen af nedre kvartær blev kortlagt på basis af tolkede sparkerprofiler. Tolkningen blev suppleret med information fra pingerundersøgelserne i områder, hvor overfladen var beliggende mindre end ca. 5 m under havbunden. Prækvartæroverfladen adskillende de kvartære enheder fra de underliggende blev tolket simultant på sleeve gun- og sparkerprofiler. Generelt var det muligt at kortlægge fladen i hele undersøgelsesområdet ved brug af sleeve gun-data. På sparkerprofilerne kunne fladen udelukkende kortlægges i den sydvestlige del af undersøgelsesområdet, hvor profilerne kunne bidrage med yderligere detaljer om fladetopografien. I overensstemmelse hermed blev fladen kortlagt på basis af sleeve gun-data i den nordlige og den centrale del af undersøgelsesområdet, hvorimod sparkerdata dannede kortlægningsgrundlaget i den sydvestlige del , GLH/JKM/rh

17 Fase 2 rapport Side 12 af 55 Kalkoverfladen blev tolket og kortlagt på basis af sleeve gun-profilerne i hele undersøgelsesområdet. De steder, hvor fladen var placeret på lav dybde, blev denne endvidere identificeret på baggrund af sparkerdata, og disse data blev som følge heraf medtaget i tolkningen. Stakhastighederne har dannet basis for beregningen af gennemsnitlige intervalhastigheder ved brug af Dix's formel: Øvre Kvartær enhed 1650 m/s * Nedre Kvartær enhed 2150 m/s Tertiær lerenhed 1750 m/s Øvre ca. 200 m af kalkenheden 2400 m/s * Skønnet (muting forhindrede en mere præcis beregning) Fremstilling af fladekort Fladekort visende de geologiske overflader er blevet fremstillet ud fra de tolkede seismiske profiler ved følgende fremgangsmåde: I. Ud fra navigationsoplysninger er koordinater og tidsbestemmelser trukket ud af de seismiske profiler. II. For de geologiske overflader og havbunden er triangulerede flader fremstillet ud fra koordinater og tid. III. Fra de triangulerede flader er der fremstillet netmodeller. IV. Punkter med sammenfaldende koordinater er blevet kontrolleret for fladesammenfald. V. Netværksoverfladerne baseret på tider blev konverteret til dybder ved at erstatte havbunden fra de seismiske undersøgelser med havbunden baseret på A-kortene og ved at anvende de seismiske intervalhastigheder (jf. kapitel 3.3.4). VI. De nye netværksmodeller (koordinater, koter) er blevet trianguleret, og fladekort er blevet fremstillet. Trianguleringen og fremstillingen af fladekortene er udført ved brug af Intergraph InRoads programmet. Netinddelingen er valgt til 40 m for nedre kvartær overfladen og 60 m for den prækvartære overflade og for kalkoverfladen. Nøjagtigheden af fladerne i undersøgelseslinierne er groft anslået til 1,5 m plus 5 % af dybden under havoverfladen for nedre kvartær overfladen, til 2 m plus 10 % af dybden under havoverfladen for den prækvartære overflade samt til 3 m plus 10 % af dybden under havoverfladen for kalkoverfladen. De ovenstående skønnede nøjagtigheder indeholder ikke unøjagtigheder i havbundsbestemmelsen. 3.4 Etablering af Geo-databasemodel Geo-databasen er baseret på Geomodel-systemet, som er en integreret Windows applikation baseret på: Microsoft Access databaseprogram MapInfo GIS-system Intergraph DM View file viewer Intergraph MicroStation CAD program Intergraph InRoads Terrænmodeller , GLH/JKM/rh

18 Fase 2 rapport Side 13 af 55 Al information er lagret i Microsoft Access databasen, som er bindeleddet imellem de forskellige applikationer. MapInfo GIS-systemet er en brugervenlig grafisk interface til database-informationerne. DM View file vieweren kan bruges til at gennemgå eksterne filer, såsom scannede kort, som ikke findes i Access databasen. Microstation CAD-programmet kan bruges ved produktion af tegninger og InRoads Terrænmodellen bruges til produktion af eksempelvis fladekort. Den vigtigste del af geomodellen er den geologiske/geotekniske database, hvori er inkluderet topografiske data. Databasen rummer geologiske/geotekniske resultater fra boringer, laboratorieforsøg og geofysiske opmålinger. På basis af enkeltpunkts-resultater fra batymetriske eller seismiske undersøgelser er overflader og kurver fremstillet som beskrevet i kapitel og kapitel Resultater er indbefattet i databasen som enkeltpunkter, mens genererede kurver er indlagt som tegninger. Forskellig baggrundsinformation om firmaer, forskellige undersøgelsestekniker, projektområder mv. er også lagret i modellen. Et geo-bibliotek i form af en liste over udvalgte geotekniske rapporter og litteratur indsamlet fra baggrundsinformation og udførte undersøgelser er indlemmet. Alle data i databasen er knyttet til geobiblioteket med reference svarende til dokumentidentifikationen i geo-biblioteket for at sikre let adgang til baggrundsinformationen. To typer af tegninger er indeholdt i modellen: Standardtegninger, som indeholder basisinformationer så som kystlinier, overflader, boringslokaliteter, projektområder osv. Disse tegninger er indeholdt med det formål at kunne generere nye tegninger relateret til konkrete formål efter behov Endelige tegninger som dem, der er inkluderet i nærværende rapport. Kort og specialkort fra projektområdet, som ikke er tilgængelige på digital form, er blevet scannet og lagret i Geomodellen i rasteformat. Disse bruges til præsentationsformål og fremstilling af f.eks. kystlinier. Data relateret til boringer er også tilgængelige i form af boreprofiler. Information indsamlet fra forskellige kilder blev vurderet, vægtet ud fra acceptkriterier og indlagt i databasen til opbygning af den initiale model version 0. Boringsinformation er blevet lagt ind i BRegister systemet (som er en boringsdatabase) for datakontrol og til produktion af boreprofiler og derpå overført til Geomodel-systemet for endelig lagring og brug. Den digitale havbundsmodel er lagt direkte ind i Geomodellen. Sammenlignet med geo-databasemodellen version 0 er geo-databasemodellen version 1 blevet suppleret med data fra de seismiske undersøgelser. 4. UDFØRTE UNDERSØGELSER, FASE Generelt , GLH/JKM/rh

19 Fase 2 rapport Side 14 af 55 Fase 2-aktiviteterne blev gennemført i perioden fra til af med Geoteknisk Institut som underrådgiver for. Formålet med fase 2-undersøgelserne var at verificere og kalibrere den geologiske/geo-tekniske model, som blev opbygget i fase 1, samt at belyse de geologiske/geotekniske karakteristika for de aktuelle jordarter. Fase 2-aktiviteterne har især indbefattet: Udførelse af 41 CPT-forsøg og 41 vibrocorer boringer i nærliggende punkter Udførelse af to geotekniske boringer på land og 5 boringer til søs. I alle boringer er der udført borehulslogging Laboratorieundersøgelser, herunder geologiske prøvebeskrivelser, klassifikationsforsøg, avancerede konsolideringsforsøg, simple trykforsøg og ukonsoliderede udrænede triaksialforsøg Revaluering af den seismiske undersøgelse Indsamling af eksisterende seismologiske data Opdatering af geo-databasen med fase 2-resultaterne samt udarbejdelse af brugermanualen for Geomodellen Beskrivelse af jordbundsforholdene og de forskellige geologiske hovedenheder, inklude-rende en tektonisk beskrivelse og en risikovurdering Fase 2-rapportering. De operationelle aktiviteter (feltarbejder, laboratoriearbejder og den faktuelle rapportering af disse aktiviteter) er blevet gennemført af Geoteknisk Institut, bortset fra borehulslogging, som er udført af. Flere detaljer er beskrevet i appendiks I (Geoteknisk Instituts faktuelle rapport 2) og appendiks II (borehulslogging). UTM zone 32-systemet er brugt som koordinatsystem ved undersøgelserne og ved rapporte-ringen. Desuden blev det geografiske WGS 84 system anvendt, når boringerne skulle positioneres ved DGPSsatellit-systemet. De målte WGS 84 system-koordinater blev derpå transformeret til UTM 32 systemet ved hjælp af eksisterende anerkendte programmer. Koter og niveauer refererer til DNN, GI (Dansk Normal Nul, system GI). 4.2 CPT-forsøg og vibrocorer boringer Generelt 41 CPT-forsøg og 41 vibrocorer boringer i nærliggende punkter er blevet udført inden for undersøgelseskorridoren i positioner vist på den vedlagte tegning nr. A1003. På grund af den korte afstand mellem CPT-punkt og vibrocorerpunkt er de vist som én lokalitet på tegningen. Formålet med CPT-forsøgene og vibrocorer boringerne var at belyse specielle forhold, som blev observeret i pinger- og sparkerdiagrammerne i maksimalt de øverste 25 meter (for CPT-forsøg) og 12 m (for vibrocorere) under havbunden. Feltarbejdet blev gennemført i perioden til , GLH/JKM/rh

20 Fase 2 rapport Side 15 af Udstyr og procedurer CPT-forsøgene og vibrocorer boringerne blev udført fra skibet Stevns Supplier. Alle vibrocorer boringerne blev udført i nærheden af (ca m fra) samtidigt udførte CPT-forsøg. Til positionering blev to uafhængige systemer anvendt og betjent samtidigt. Et DGPS satellit-system blev brugt som det primære system, og et micro-fix range-range system som det sekundære system. Positioneringssystemet blev checket ved en godkendelsestest, før selve arbejdet blev igangsat. Vandstandsmålere blev placeret i havnene i Puttgarden og Rødbyhavn til måling af vandspejlsniveauer i forhold til DNN, GI. De registrerede vandspejl blev brugt til korrektion for tidevand af målte CPT- og vibrocorer-dybder. CPT-forsøg CPT-forsøgene blev udført med Geoteknisk Instituts undervands CPT-rig SCOPE fra moon poolen af Stevns Supplier. Det maksimale modhold fra SCOPE var 200 KN. Spidsmodstanden, q c, kappemodstanden, f s, porevandstrykket, u, og hældningen af spidsen blev automatisk og kontinuert registreret. De anvendte spidser var af A.P. van den Berg-typen, 1000 mm 2 piezo-spidser med filtersten mættet med glycerin. Spidserne blev kalibreret forud for forsøgene, og feltkalibrering med check af spidser og af dataopsamlingssystemet blev gennemført under undersøgelsen. CPT-forsøgene blev udført som beskrevet i Svensk Geoteknisk Forenings Recommended standard for cone penetration tests, SGF-rapport 1:93 E med følgende stopkriterier: Maksimal modhold 200 kn Maksimal spidsmodstand 80 MPa Maksimal kappemodstand 0,53 MPa Gradvis stigning af hældningen til et maksimum på 20 grader Pludselig stigning i hældningen på 3 grader sammen med pludseligt opstået høj spidsmodstand eller kappemodstand. 25m's nedtrængning under havbunden. Hvis forsøget stoppede før 20 m's nedtrængning var nået, blev det gentaget. Antallet af gentagelser var begrænset således, at højst 3 forsøg på hver lokalitet blev udført. Endvidere, hvis et af de 3 førstnævnte stopkriterier blev udløst under forsøget, blev (den lokale) forhindring forsøgt passeret ved en halv meters tilbagetrækning af spidsen med påfølgende fornyet penetration. Op til tre (lokale) forhindringer blev generelt passeret i hvert forsøg. Alle CPT-forsøg på samme lokalitet blev udtegnet som foreløbige tryk. Forsøget med den dybeste nedtrængning blev derpå valgt til den endelige præsentation. For de endeligt udvalgte CPT-forsøg blev alle dybdemålinger justeret for tidevandsindflydelse, og dybdemålingerne baseret på tryktransducere blev justeret for specifik vægt af vandsøjlen. Vibrocorer boringer , GLH/JKM/rh

21 Fase 2 rapport Side 16 af 55 Vibrocorer boringer blev udført med Geoteknisk Instituts Alpine 271 luftdrevne vibrocorer, udstyret til 12 m nedtrængning i havbunden. Vibrocoreren var monteret på bagbords side af Stevns Supplier. Plastlineren inden i vibrocorer-røret medførte en prøvediameter på ca. 110 mm. Som havbundskote på vibrocorer-lokaliteten blev havbundskoten ved det nærliggende CPT-forsøg anvendt, idet dybden dog blev checket mekanisk med et båndmål på vibrocoreren. Nedtrængningsdybden i afhængighed af tiden blev under den indledende nedsætning, nedspuling og vibration løbende registreret, og nedtrængningsmodstanden (sekunder pr 0,1 m's nedtrængning) blev ligeledes registreret. Undersektioner på ca. 4 meter hver blev penetreret i forsøget på at nå 12 m's nedtrængning. Hver undersektion skulle opnå et kerneudbytte på mindst 50 %, ellers blev løbet gentaget, op til i alt 3 forsøg var gennemført. Prøvetagningen blev fortsat i et dybere niveau efter nedspuling til det niveau, hvor det forrige kerneløb stoppede. Hvis imidlertid faste jordarter, vurderet på basis af det nærliggende CPT-forsøg, gav en nedtrængningsmodstand på mere end 60 sekunder for 0,1 m's nedtrængning, blev forsøg på penetration til et dybere niveau udeladt. Længden af hvert kerneløb blev målt efter optrækning, før prøverne blev skåret i længder på ca. 1 m og forseglet. Desuden blev der gennemført en foreløbig geologisk beskrivelse af prøverne om bord på skibet. Laboratorieundersøgelserne for prøver fra vibrocorer boringerne er beskrevet i kapitel Resultater Resultatet af hvert enkelt CPT-forsøg fremgår af CPT-profilerne (bilag D3-D9 og D21-D54) i appendiks I og resultaterne er overordnet behandlet i kapitel 5. Resultatet af hver enkelt vibrocorer boring fremgår af vibrocorer-boreprofilerne (Bilag E3-E9 og E21- E54) i appendiks I, og resultaterne er overordnet behandlet i kapitel Boringer på land og til søs Generelt To boringer på land, og er blevet udført øst for henholdsvis Rødbyhavn og Puttgarden til ca. 60 m under terrænoverfladen, jf. vedlagte tegninger nr. A1003 for positioner og B1001 og B1002 for profiler. Disse boringers formål var at verificere geologien på land i relation til de seismisk fastlagte overflader til søs i korridoren samt at bidrage med geoteknisk information. Boringerne til lands blev udført i perioden til Fem boringer til søs , , , og er blevet udført inden for undersøgelseskorridoren til en dybde af m under havbunden til verifikation af den overordnede geologiske model, som var opstillet på basis af fase 1-undersøgelserne, ligesom de skulle bidrage med , GLH/JKM/rh

22 Fase 2 rapport Side 17 af 55 geoteknisk information om de aktuelle jordarter. Vedlagte tegning nr. A1003 viser borepositioner og B1001 og B1002 profiler for boringerne. Boringerne til søs blev udført i perioden til De er placeret nær ved de CPTforsøg og vibrocorer boringer, som har de samme tre sidste cifre i nummeret Udstyr og procedurer Boringerne til lands blev positioneret ved hjælp af et DGPS satellit-system ved brug af statisk GPS. Boringerne til søs blev endeligt positioneret ved brug af statisk GPS. Koteringen af boringerne blev kontrolleret ved hjælp af vandstands-moniteringssystemet anbragt i Puttgarden og Rødbyhavn i kombination med vandstandsmålinger udført fra boreplatformen. Borehullerne blev udført ved brug af en Nordmeyer DSB 2/7 universel borerig. De fem borehuller til søs blev udført fra den firebenede jack-up platform Jack III. Benenes penetrationer blev observeret. Borearbejdet blev påbegyndt som en 218 mm tør, foret rotationsboring med redskaber til almindelig tørboring. Der blev udført registrering af laggrænser, prøveoptagning og in situ forsøg. Uforstyrrede prøver blev generelt optaget for hver 6 m ved brug af en tyndvægget rørprøvetager med en prøvediameter på 70 mm og en rørlængde på minimum 650 mm. Omrørte prøver blev generelt udtaget for hver 0,5 m fra boreværktøjet og pakket i plastikposer. Dog blev der ikke udtaget omrørte prøver i de niveauer, hvorfra der blev udtaget uforstyrrede rørprøver. Når lag egnet til kerneboring blev nået, blev borearbejdet fortsat ved brug af Geobor S wireline boreteknik og triple tube-udstyr, hvorved der blev produceret kerner med en diameter på 102 mm og et hul med en diameter på 146 mm. Kernerne blev beskyttet ved brug af det indre PVC-rør som beholder for prøverne. De åbne ender af kerneprøverne blev forseglet ved brug af PVC-tape. In situ-forsøgene indbefattede mark-vingeforsøg og standard penetrations forsøg (SPT-forsøg) og borehulslogging. Vingeforsøg blev udført for hver 4 m i kohæsive jordarter undtagen i dem, hvor nedtrængning af vingen blev forhindret på grund af jordens styrke, eller hvor boreingeniøren vurderede, at nedtrængning ikke var mulig. Vingeforsøg blev generelt gennemført som dobbeltforsøg med 0,2 m's indbyrdes afstand, og i overensteemmelse med anbefalingerne fra Dansk Geoteknisk Forening (Referenceblad nr. 1). Vingestyrken i intakt jord, c v kn/m 2, og den omrørte vingestyrke, c vr, kn/m 2, blev registreret. SPT-forsøg blev generelt udført for hver 4 meter i ikke-kohæsive lag, som i tykkelse oversteg 2 m. SPT-forsøg blev udført efter Dansk Geoteknisk Forenings anbefalinger (Referenceblad nr. 3). Antallet af slag, N pr. 0,3 m's nedtrængning blev registreret. Geofysisk borehulslogging blev udført i borehullerne. I boringerne på land blev et omfattende loggingprogram gennemført i forsøget på at skabe den bedst mulige basis for udvælgelse af det optimale loggingprogram for borehullerne til søs. Borehullerne på land blev logget både igennem stålborerøret, hvor naturlig gamma, kompenseret neutron-neutronporøsitet og kompenseret gamma-gamma densitet blev målt, og igennem en installeret slidset, gruskastet 90 mm PVC-foring, hvor naturlig gamma, elektromagnetisk induktion, fokuseret resistivitet 38,1 cm guard, kompenseret neutron-neutronporøsitet, , GLH/JKM/rh

23 Fase 2 rapport Side 18 af 55 kompenseret gamma-gamma densitet, borehulsvæskens temperatur (kun ), borehulsvæskens resistivitet (kun ), kompenseret P-bølge delta tid, sonic full wave form (nær og fjern detektor) og seismisk P-bølge hastighed blev målt. Kompenseret P-bølge delta tid, sonic full wave form og seismisk P-bølge hastighed blev også målt igennem stålborerøret, men med et dårligt resultat, og disse data er ikke rapporteret. PVC-rørene blev efterladt i boringerne på land, idet de blev forseglet omkring toppen og beskyttet med et betonrør og et ståldæksel. Borehullerne til søs blev logget, efter at stålborerøret var erstattet med en slidset 90 mm PVC -foring. Det udvalgte loggingprogram indbefattede naturlig gamma, elektromagnetisk induktion, kompenseret neutron-neutronporøsitet, kompenseret P-bølge delta tid, sonic full wave form (nær og fjern detektor) og seismisk P-bølge hastighed. PVC-rørene blev trukket op efter afslutning af loggingen og borehullerne blev udstøbt med en cement-bentonitblanding. På basis af den kompenserede P-bølge delta tid blev en invervalhastighedslog og en integreret delta tid log beregnet for hvert borehul som et supplement til den seismiske P-bølge hastighed. Laboratoriearbejderne er beskrevet i kapitel Resultater De konstaterede jordbundsforhold i boringerne er vist i detaljer i appendiks I (specielt boreprofilerne bilag F1-F9, i appendiks II (bilag L1-L9), og de er overordnet beskrevet i kapitel Laboratoriearbejder Geologiske prøvebeskrivelser De optagne prøver blev beskrevet af en ingeniørgeolog efter retningslinierne i 's Geo- Nomenklatur. Geo-Nomenklaturen er indeholdt i brugermanualen for Geomodellen. Før den geologiske beskrivelse af kerneprøverne fra boringerne blev gennemført, blev en 0,5 m lang kerneprøve udtaget for hver 6 m og lagret for at give mulighed for senere avancerede laboratorieforsøg. Disse prøver blev ikke beskrevet. Udvalgte prøver er dateret i hovedsagen ved hjælp af dinoflagellater (Tertiært ler) og kokkoliter (kalk). De geologiske beskrivelser fremgår i detaljer af vibrocorer-boreprofilerne (bilag E3-E9 og E21-E54), boreprofilerne (bilag F1-F9) og af siderne med sammenfatninger (bilag G1-G9) i appendiks I Klassifikationsforsøg Vibrocorermateriale Fra den øverste del af kerneløbet i den øverste kerne af hver vibrocorer boring er der generelt udvalgt én delprøve til glødetabsbestemmelse samt én til sigteanalyse i de boringer, hvor der er truffet sand. Desuden er vandindholdet bestemt for udvalgte prøver i kohæsive jordarter i vibrocorer boringerne. Delprøver blev samtidig udtaget og lagret efter specielle procedurer, så de senere ville kunne anvendes til eventuelle miljørelaterede analyser udført af andre , GLH/JKM/rh

24 Fase 2 rapport Side 19 af 55 Procedurerne for udførelse af klassifikationsforsøg fremgår af procedurebeskrivelserne i Appendiks I, afsnit Resultaterne af klassifikationsforsøgene for vibrocorer boringerne fremgår i detaljer af vibrocorerboreprofilerne (Bilag E3-E9 og E21-E54), af kornkurverne (bilag H10) og af glødetabsbestemmelserne (bilag H11) i appendiks I, og udvalgte forhold vedrørende de forskellige aflejringstyper er summarisk beskrevet i kapitel 5. Materiale fra boringer Klassifikationsforsøgsprogrammet indbefattede bestemmelse af: vandindholdet, w % i kohæsive jordarter og kalk, en bestemmelse for hver meter rumvægten, γ kn/m 3, og poretallet, e, i kohæsive jordarter og kalk, en bestemmelse for hver to meter karbonatindholdet, CaCO 3 %, i kohæsive jordarter og kalk, en bestemmelse for hver fire meter kornrumvægten, d s, en bestemmelse for hver otte meter plasticitetsindekset, I p %, indbefattende flydegrænse, w L % og plasticitetsgrænse, w P % i kohæsive jordarter, en bestemmelse for hver fire meter kornstørrelsesfordeling, indbefattende lerindhold, clay T %, i kohæsive og ikke-kohæsive jordarter, en bestemmelse for hver fire meter aktivitetsindeks I A % beregnet som I P /lerprocent i kohæsive jordarter, en bestemmelse for hver fire meter maksimum/minimum poretal, e max /e min i ikke-kohæsive jordarter, en bestemmelse for hver fire meter kornfacon i sandede jordarter, en bestemmelse for hver fire meter kerneudbytte, TCR %, for kerner i jordarter og kalk stenkvalitetsbestemmelse, RQD % for kerner i kalk hærdningsgrad, H1-H5, og sprækkethedsgrad, S1-S5, kontinuert for kerner i kalk Procedurerne for udførelse af klassifikationsforsøg er indeholdt i procedurebeskrivelserne i afsnit og bilag C 7 i appendiks I. Alle kalkkerner er farvefotograferet. Fotos er leveret til klienten i et separat bind, som ikke indgår i nærværende fase 2-rapport. Resultaterne af klassifikationsforsøgene på materiale fra boringerne fremgår i detaljer af boreprofilerne (bilag F1-F9), af kornkurverne (bilag H1-H9) og af sammenfatningen af klassifikationsforsøgsresultater (bilag G1-G9) i appendiks I. Udvalgte forhold vedrørende de enkelte aflejringer er behandlet i kapitel Avancerede laboratorieforsøg Prøver af tertiært ler indbefattende flager af ler af tertiær oprindelse i de glaciale aflejringer er udvalgt til laboratorieforsøg til belysning af styrke- og deformationsegenskaber. Ti prøver fra kerneborede dele af det tertiære ler blev udvalgt til kombinerede konsolideringsforsøg til bestemmelse af svelningsegenskaber, konsoliderings- og krybningsegenskaber. En af disse prøver blev , GLH/JKM/rh

25 Fase 2 rapport Side 20 af 55 kun undersøgt for konsolidering og krybning, da det var umuligt at finde nok ensartet materiale til et svelningsforsøg i det sprækkede og sprøde materiale, som kernen bestod af. Fem prøver af tertiært ler blev udvalgt til simple trykforsøg, og for fire prøver som ikke var egnede til simple trykforsøg, blev der udført ukonsoliderede, udrænede triaksialforsøg. Konsolideringsforsøg til bestemmelse af svelningsegenskaber De 9 konsolideringsforsøg til bestemmelse af svelningsegenskaberne (svelningsforsøg) blev udført i overensstemmelse med fremgangsmåden foreslået af International Society for Rock Mechanics (ISRM) (Rock Characterization, Testing and Monitoring 1981). Svelningstryk-indekset σ' SW og svelningstøjnings-indekset ε SW prøve med trinvis aflastning, indbefattet fri vertikal svelning. blev bestemt for en radiært afgrænset Desuden er dekadehældningen af den sekundære svelning, C SW i % pr. log cyklus af tid bestemt. Det skal bemærkes, at svelningsparametrene er fundet ved at lade prøverne opsuge destilleret vand. Ved anvendelse af havvand formodes det, at parametrene ville blive reduceret som følge af mindre osmotisk vandopsugning. Konsolideringsforsøg til bestemmelse af konsolidering og krybning De ti konsolideringsforsøg til bestemmelse af konsoliderings- og krybningsegenskaber blev udført som angivet i den foreslåede standard (ETC5-N95,6) fra den regionale Europæiske Tekniske Komité 5 under International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering (ETC5/ESSMFE). Trinvis forbelastning blev gennemført til det formodede forkonsolideringstryk på 600 til 1200 kn/m 2 efterfulgt af en aflastning til 40 kn/m 2 og derpå trinvis genbelastning til et maksimum på 4800 kn/m 2. Konsolideringsforsøgene giver hovedsagelig den vertikale tøjning (%) relateret til den effektive vertikale spænding (kn/m 2 ), permeabilitetskoefficienten k m/s, konsolideringskoefficienten c k m 2 /s, forkonsolideringstrykket σ' pc kn/m 2, dekadehældningen Q i % tøjningsforøgelse pr. log cyklus af effektiv belastning, konsolideringsmodulet E oed kn/m 2 (som funktion af den gennemsnitlige spænding i hvert belastningstrin) samt dekadehældningen for den sekundære konsolidering C α i % pr. log cyklus af tid. Simple trykforsøg De 5 simple trykforsøg (UCT) blev udført i henhold til American Standard for Testing Material (ASTM)-procedure D Det simple trykforsøg giver hovedsagelig spændings-tøjningskurven og den udrænede forskydningsstyrke c u kn/m 2 beregnet som den korrigerede enaksede trykstyrke σ c corr kn/m 2 divideret med 2. Denne c u -værdi betragtes normalt som liggende i den lavere ende af den udrænede forskydningsstyrke, bl.a. på grund af prøveforstyrrelse og den udeladte forkonsolidering. Ukonsoliderede udrænede triaksialforsøg De fire ukonsoliderede, udrænede triaksialforsøg (UU) blev gennemført i henhold til British Standard (BS) 1377, part 7, 1990, method , GLH/JKM/rh

26 Fase 2 rapport Side 21 af 55 Det ukonsoliderede, udrænede triaksialforsøg giver især spændings-tøjningskurven og den udrænede forskydningsstyrke c u kn/m 2 beregnet som den maksimale deviator-spænding (σ 1 - σ 3 ) f divideret med 2. Denne c u -værdi betragtes normalt som liggende i den lavere ende af den udrænede forskydningsstyrke, bl.a. på grund af prøveforstyrrelse og udeladt forkonsolidering. Resultater Resultaterne af de avancerede laboratorieforsøg fremgår i detaljer af bilagene vedrørende avancerede laboratorieforsøg (bilag J1-J4) i appendiks I. Udvalgte dele er sammenfattet i kapitel 5 for de tertiære leraflejringer og for de kvartære, glaciale aflejringer (flagerne af tertiært ler). 4.5 Revaluering af seismisk opmåling De geologiske referenceflader fra de seismiske undersøgelser er blevet revalueret efter udførelsen af boringer, vibrocorer boringer og CPT-forsøg. Som det første er der lavet en sammenligning imellem de seismiske intervalhastigheder fra fase 1 og VSP-hastighederne fra borehulsloggingen i fase 2. Resultaterne af sammenligningen er præsenteret i kapitel 5.8. Derefter er en sammenligning gennemført imellem de niveauer, hvori overfladerne blev konstateret i boringerne mv., og de samme overflader, som de var beliggende på de udtegnede fladekort i fase 1- modellen. Hvor der er observeret forskelle, som overstiger den skønnede vertikale unøjagtighed (se kapitel 3.3.5) er de seismiske profiler blevet undersøgt igen. De identificerede afvigelser fremgår af afsnit 7 i appendiks I og af bilagene C8 og C9 i appendiks I, og resultaterne af revalueringen er præsenteret i kapitel Indsamling af eksisterende seismologiske data Seismologiske data fra Femer Bælt-området med naboområder er blevet indsamlet fra Kort- og Matrikelstyrelsen, Geodætisk Seismisk afdeling, Danmark og Geoforschungszentrum Potsdam, Tyskland. Informationerne fra Geodætisk Seismisk afdeling indbefatter data fra hele det danske område indtil 1954 og en liste over jordskælv syd for 56 nordlig bredde registreret i Danmark siden registreringen med seismografer blev introduceret i Listen er opdateret 29. februar Informationerne fra den tyske institution blev opdateret 15. marts 1996, og de består af en liste over jordskælv siden 1634 inden for det rektangulære areal omkring Femer Bælt-området, som defineres i kapitel Opdatering af Geo-databasemodel Geo-databasemodellen version 1 er blevet opdateret med data fra fase 2 undersøgelserne til model version 2. Opdateringen har hovedsagelig indbefattet: , GLH/JKM/rh

27 Fase 2 rapport Side 22 af 55 de nye boringer til lands og til søs samt vibrocorer boringerne (både som profiler og som intelligente data) de nye CPT-forsøg (både som profiler og som intelligente data) de geofysiske borehulslogs i boringerne til lands og til søs (både som profiler og som intelligente data med logging-måleværdier) de almindelige laboratorieforsøg (indbefattende f.eks. plasticitetsindeks og kornkurver som intelligente data) de avancerede laboratorieforsøg (konsolideringsforsøg, svelningsforsøg, simple trykforsøg og u- konsoliderede, udrænede triaksialforsøg, hvor hovedværdierne fra de forskellige forsøgstyper er indlagt som intelligente data) gentolkede/justerede geologiske overflader Databasen for model version 2 er beskrevet i detaljer i 's brugermanual for Geomodellen, dateret og indeholdt i et separat bind til klienten. 5. JORDBUNDSFORHOLD 5.1 Overordnet geologi Den geologiske situation Havbunden i undersøgelseskorridoren mellem Femern og Lolland er opdelt i tre delområder (jf. bilag A1003). Disse er to svagt hældende, kystnære områder med vanddybder fra 0 til ca. 23 m og en dybere, central del med vanddybder imellem ca. 23 og ca. 30 m. I de følgende kapitler er disse områder benævnt som henholdsvis flankerne og bassinet. Den tektoniske situation i Femer Bælt-området er beskrevet i kapitel 5.9. Som det fastslås i dette kapitel, ligger den undersøgte korridor i det Nordtyske Bassin, tæt ved den sydlige afgrænsning af Ringkøbing-Fyn højderyggen. Bassinet har været inde i en fase af næsten permanent indsynkning siden begyndelsen af den palæozoiske æra, og zechstein saltaflejringer, mezozoiske mergeler og kalksten og cenozoiske sedimenter af forskellige typer er akkumuleret til tykkelser af adskillige tusinde meter i bassinet. Tidligere seismiske undersøgelser har afsløret, at zechstein saltaflejringerne i Femer Bælt-området typisk findes i dybder på omkring 1800 m, og at saltlagene er flere hundrede meter tykke. Lokalt har saltet bevæget sig sidelæns og opad som pudestrukturer. Saltpuderne synes at have været under aktiv opstigning både i Kridt og tidlig Tertiær tid. Det opstigende salt har i nogen grad forstyrret de overliggende yngre aflejringer, og den begyndende pudedannelse har sandsynligvis også påvirket aflejringsmiljøerne i det tertiære hav, således at der er blevet mindre plads til aflejringer på toppen af puderne end uden for disse Aflejringerne i området , GLH/JKM/rh

28 Fase 2 rapport Side 23 af 55 Post-/senglaciale aflejringer Østersøens post-/senglaciale historie har tiltrukket sig megen opmærksomhed igennem tiden, og et temmelig detaljeret billede af dens udvikling tegner sig i dag. Den følgende korte sammenfatning er hovedsagelig baseret på Kolp (1965, 1979), Donner (1965) og Iversen (1979). Umiddelbart efter at isen havde forladt den sydlige del af Østersøområdet i senglacialtiden, udviklede der sig over havniveau en issø, Den Baltiske Issø, med havforbindelse enten til Hvidehavet eller igennem Øresund. Da gletscherne trak sig yderligere tilbage, brød vandet igennem ved Billingen i Sverige og tappede voldsomt til Skagerak. Efter den svenske varv-kronologi skete dette i år 8305 f.kr. Fra da af havde den Baltiske sø havforbindelse, men de store mængder smeltevand, som strømmede ud fra søen, holdt saltindholdet nede på et lavt niveau i det nyskabte Baltiske Yoldiahav. Varvigt ler og silt blev aflejret i havet, men efter gennembruddet ved Billingen blev vandet i perioder lidt mere salt, og ler-/siltlag med en mere diffus lagdeling/laminering og lokalt med nogle få skaller blev aflejret. Lerlag truffet i ældre boringer i bassinområdet i Femer Bælt kan helt eller delvis være aflejret i den Baltiske Issø eller i det Baltiske Yoldiahav. Tørveaflejringer uden for bassinet kan være aflejriet i Allerød interstadialet i senglacialperioden. I den tidlige postglacialtid førte den eustatiske hævning af det svenske område til, at tærsklen mellem det Baltiske Yoldiahav og Skagerak blev løftet over havniveau, og Østersøen blev igen en ferskvandssø, den såkaldte Ancylus-sø. Dette skete omkring 7000 f.kr. I den første tid herefter drænede søen til Kattegat over en tærskel i Sverige, men efterhånden fandt vandet vej over tærsklen syd for Gedser og igennem Storebælt til Kattegat. Leraflejringer fundet i ældre boringer i bassinområdet kan helt eller delvis være aflejret i Ancylus-søen. Det er blevet antaget, at tørv og ferskvandsgytjelag fundet i boringer uden for det dybe bassin i Femer Bælt er blevet aflejret i dette stadie. I den følgende periode forblev Ancylus-søen fersk, men med det stigende havniveau i Littorina-havet trængte mere salt vand gradvis ind i den tidligere sø. Forbindelser fra Kattegat til Østersøen igennem Øresund og senere Lillebælt blev etableret, og det Baltiske Littorinahav med mere fuldmarine forhold end i dag blev skabt. Hovedsagelig sand og gytje aflejredes i dette stadie. Formodentlig er det ikke muligt alene på litologiske bedømmelser at skelne aflejringer fra Littorinahavet fra dem, som er aflej-ret i det recente hav i Femer Bælt. Glaciale aflejringer Fra undersøgelser på land på begge sider af Femer Bælt og fra 1963-Keller boringerne til søs (Ruck 1964) vides det, at moræneler så langt er den mest almindelige aflejringstype i den glaciale lagserie i området, samt at forskellige morænelerstyper er at finde her. Fra boringer på land i det danske kystområde og fra udgravningerne til Rødby Færgehavn i tresserne kendes en meget fast, muligvis kalkcementeret moræneler med et naturligt vandindhold omkring og lokalt under 10 %, og denne moræneenhed er for nylig også blevet fundet i bentonit-prøvegraven i Rødbyområdet. En smule anderledes - fast, men stærkt sprækket - er den moræneler, som gav udførelsesmæssige problemer for arbejdet med færgehavnen i Puttgarden i de tidlige tressere. Kellerboringerne gav indikation for, at også moræneler med mere normale egenskaber er at finde i området , GLH/JKM/rh

29 Fase 2 rapport Side 24 af 55 Endelig er der fra den tyske side af bæltet beskrivelser både af stærkt kalkholdigt moræneler ( Kreidemergel ), rigt på opsamlet kretasisk skrivekridt, og moræneler med et unormalt højt indhold af ler i grundmassen og med en mængde små, iøjnefaldende klumper af Tarras-ler. Der har været rejst tvivl om, hvorvidt de meget højtliggende tertiære leraflejringer fundet i 1963-Keller boringerne i området nær den tyske kyst virkelig udgør intakte prækvartære lag, eller om de i stedet ligger som store, glacialt dislocerede flager indlejret i de glaciale aflej-ringer i området. Både fra studier af kystklinter i området, fra boringer og især fra undersøgelser for Femern Sund-broen syd for Femern er det velkendt, at stor-skala glacialtektonik har forstyrret de tertiære lag i området. Tertiære leraflejringer Igennem den ældste del af tertiærperioden, Danien, aflejredes der forskellige typer af kalkaf-lejringer i havet, som dækkede hovedparten af det danske område. Fra boringer på land i Rødby og i Femernområdet peger iagttagelserne imod, at danienaflejringene antagelig mangler her. Muligvis mangler også den lidt yngre Kertemindemergel i det undersøgte område. Det er foreslået, at sen-paleocæn erosion har fjernet kalken og mergelen (Thomsen, 1995). Både fra boringer og fra geologiske undersøgelser af kystklinter på Femern med naboområder, fra ældre boringer både på den danske side af Femer Bælt og fra Keller-boringerne vides det, at meget fedt ler af tidlig Tertiær alder findes inden for moderate dybder i området. Desuden er ler med ekstreme plasticitetsegenskaber for nylig fundet i boringer nær Gedser Havn. I Heiligenhafen-kystklinten sydvest for Femern er to forskellige aflejringer af ældre Tertiær alder blottet. Den vigtigste af disse aflejringer ses i Heiligenhafen-kystklinten, og den er også fundet i bo-ringer i området. I Tyskland er den fra gammel tid beskrevet som "Tarras". I kystklinten fremtræder den som en grønlig til olivengrøn, meget fed ler, antagelig ældre end den kieselgestein, som omtales herunder. "Tarras" bruges som trivialbetegnelse for meget fedt ler af den type, som kendes på den tyske side af Femer-Bælt-området, og den er ikke defineret som en sand lithostratigrafisk enhed. Det er ikke præcist fastslået, hvordan Tarras-ler skal korreleres med de mere veldefinerede formationer og led, som er defineret på den danske side. Rasmussen (1993) angiver, at "Tarras" er en smule mere finsandet og siltet end dets danske ækvivalenter. Den anden aflejringstype, som ses i Heiligenhafen-kystklinten, er en finkornet, forkislet, lokalt stærkt kalkholdig aflejring benævnt Heiligenhafener Kieselgestein. I områder af Nordtyskland er korn af denne siltsten fundet oparbejdet i de kvartære smeltevandsaflejringer. På den danske side af bæltet er der for nylig opnået vigtig ny viden fra et projekt, hvor Paleocænt ler planlægges anvendt til bentonitproduktion. I en prøvegrav, som er åbnet i år nær Rødbyhavn, er et tykt morænelerlag gennemgravet. Det mørkegrønne tertiære ler fra Holmehus formationen under moræneleret er meget sprækket med glideflader. En dyb boring udført på stedet, før gravningen blev påbegyndt, har vist, at der følger mørkegråt ler fra Æbelø formationen under Holmehus formationen. Kretasisk kalk En svagt hærdnet, slammet kalk, beskrevet som kretasisk skrivekridt, er blevet beskrevet fra landområderne. Kalken er stedvis overlejret af tertiære leraflejringer og stedvis af kvartære glaciale aflejringer. Seismiske undersøgelser indikerer, at saltpuder findes nær midten af bæltet i undersøgelses-korridoren. På grund af saltbevægelserne er den kretasiske kalk løftet op til et højt niveau , GLH/JKM/rh

30 Fase 2 rapport Side 25 af Kvartære, post- og senglaciale aflejringer Stratigrafi og udbredelse De post- og senglaciale aflejringer er ikke dateret biostratigrafisk. Stratigrafien er baseret på beskrivelser af aflejringernes karakter og af de underliggende aflejringers karakter. Aflejringerne er typiske for kvartære, post- og senglaciale aflejringer andre steder i Femer Bæltområdet. Moræner eller meget fedt ler tolket som henholdsvis glaciale aflejringer og tertiære aflejringer/glaciale flager følger under de post-/senglaciale aflejringer. De post-/senglaciale aflejringer er konstateret i hovedparten af det havdækkede areal. De post- og senglaciale aflejringer varierer i tykkelse mellem ca. 5 og 20 m ude i bassinet, hvorimod tykkelser på mindre end 5 m og mindre end 3 m dominerer henholdsvis på den sydlige og nordlige flanke. Fire øst-vestgående rygge er observeret på sparker-profilerne imellem kote -10 m og -27 m syd for Lolland i området fra få hundrede meter til omkring 2 km fra den skråning, som adskiller bassinområdet fra området med mindre vanddybder på flanken. Sandbølger (muligvis vandrende) på havbunden er tolket ud fra både pinger- og sparkerprofilerne. Sandbølgerne har en bølgelængde på ca. 100 m og en højde på ca. 5 m. De post-/senglaciale aflejringer er opdelt i 4 underenheder i det havdækkede areal, SU 1 -SU 4 (bilag B1001, B1002), på basis af litologi, interne reflektor-mønstre og eksterne grænse-reflektorer. Underenhederne er udskilt i alle boringer og vibrocorere. De er imidlertid kun kortlagt seismisk i de to linier, E16 og W12. SU 1 Underenheden SU 1 består næsten udelukkende af post-/senglaciale lagfølger på flankerne, hvor de i tykkelse generelt ikke overstiger 5 m på den sydlige flanke og 3 m på den nordlige flanke. Lokalt er dog op til 7 m tykke lag observeret på den sydlige flanke ( ). I ca. 30 % af vibrocorerne fra den nordlige flanke er underenheden SU 1 mindre end 0,5 m tyk, og lokalt, f.eks. på lokalitet 031, 034, 040 og 046, mangler underenheden (næsten) helt. Underenhed SU 1 kan også træffes i tykkelser, som overstiger 11 m, på den nordlige flanke, som det ses i en af vibrocorer boringerne ( ). I bassinområdet kiler SU 1 ud inden for ca. 2 km fra flanken til en tykkelse på generelt mindre end 1 m. SU 2 og SU 3 Underenhederne SU 2 og SU 3 blev kun observeret i og nær bassinområdet. De to underenheder opbygges af ret ens aflejringer, se kapitel 5.2.2, og de behandles derfor sammen. SU 2 /SU 3 aflejringen når sin største tykkelse i den sydlige og østlige del af bassinområdet (10-12 m), men tynder ud til omkring 3-6 m i det nordlige bassinområde. SU 4 Underenheden SU 4 træffes næsten udelukkende i den nordlige og centrale del af bassinet. Tykkelsen er generelt 3-8 m, men den tolkes ud fra den seismiske undersøgelse til at kunne være op til 17 m tyk (bilag B1001) Geologisk beskrivelse , GLH/JKM/rh

31 Fase 2 rapport Side 26 af 55 Havbund Tolkningen af pingerdataene viser store koncentrationer af sten og blokke på havbunden i den lavvandede del af flankeområdet syd for Lolland. Længere sydpå på den nordlige flanke tolkes havbunden mere sandet, og kun få blokke ses på pingerprofilerne. I bassinområdet indikerer pingerdataene tilstedeværelsen af blød havbund bestående af organisk materiale (gytje) uden nogen blokke. Sandede sedimenter og små arealer med blokke dominerer på den sydlige flanke. Disse tolkninger er generelt bekræftet af vibrocorer boringerne i underenhed SU 1, bortset fra at sten og blokke ikke er registreret i vibrocorer boringerne. SU 1 Underenhed SU 1 domineres af postglacialt marint sand på den nordlige flanke. I den nordlige og centrale del af bassinet opbygges SU 1 generelt af postglacialt marint sand overlejret af postglacial marin gytje. I den sydlige del af bassinet domineres SU 1 af postglacial marin gytje. På den sydlige flanke dominerer postglacialt marint sand lokalt ( ), mens gytje domi-nerer i andre punkter ( ) og marin gytje oven på marint sand observeres på endnu andre lokaliteter ( , ). Foruden aflejringerne af postglacialt marint sand og gytje på nordflanken blev et mindre end 10 cm tykt postglacialt marint tørvelag observeret ( ). Også indbefattet i underenhed SU 1 på nordflanken er senglacialt smeltevandssand, som opnår en tykkelse på mere end 11 m (ikke gennemboret) i vibrocorer boring På den sydlige flanke er et 0,75 m tykt ferskvandstørvelag af post- eller senglacial alder mødt mellem kote -25 m og -26 m ( ) Også inkluderet i underenhed SU 1 er mindre forekomster af residual- og nedskylsaflejringer umiddelbart over de glaciale aflejringer. SU 2 og SU 3 Underenhederne SU 2 og SU 3 består af senglaciale smeltevandsaflejringer (og/eller postglaciale ferskvandsaflejringer) domineret af mørkegråt og meget mørkegråt ler med noget silt og fint sand og en underordnet andel af organisk materiale. Aflejringerne er fint laminerede, og laminaene har ofte karakter af varv. Et sandlag på op til ca. 1 m's tykkelse adskiller tilsyneladende de to underenheder, f.eks. i vibrocorer boring Underenhederne SU 2 og SU 3 blev antagelig aflejret i en (ferskvands) issø i nogen afstand fra gletscherfronten. SU 4 Underenhed SU 4 består hovedsagelig af fint og fint-mellemkornet sand. Finsandslagene kan være siltholdige. Nogle lag af ler, silt og groft sand er observeret. Sedimenterne tolkes som senglaciale smeltevandsaflejringer. Om sandet er aflejret simultant med leret i SU 2 /SU 3 i en mere gletschernær position eller i stedet i en tidligere smeltevandsaflejringssituation er usikkert. Lagfølger til lands , GLH/JKM/rh

32 Fase 2 rapport Side 27 af 55 I de to boringer på land, på Lolland og på Femern, træffes der lag af recent alder øverst. I er der observeret 3,2 m sandfyld over 0,5 m sand og gytje, som tolkes som enten fyld eller en postglacial marin aflejring. Herunder følger 1,1 m post-eller senglacialt ler og silt. I udgøres den 0,6 m tykke tophorisont af et dyrkningslag i form af sandet lermuld Geofysiske egenskaber SU 1 's refleksionsseismiske karakteristika er hovesagelig et semi-transparent eller parallelt refleksionsmønster. Imidlertid forekommer diskontinuerte til kaotiske refleksionsmønstre også. SU 2 /SU 3 karakteriseres ved parallelle og subparallelle refleksioner, men kaotiske refleksionsmønstre forekommer også. De to underenheder adskilles af en høj-amplitude reflektor, som udmærket kunne svare til det ovenfor beskrevne sandlag. Underenhed SU 4 karakteriseres primært af et transparent refleksionsmønster, men kan dog lokalt i stedet ses som et subparallelt eller kaotisk refleksionsmønster. De seismiske hastigheder fra VSP-målingerne indikerer en gennemsnitlig hastighed på ca m/s, idet de ligger i intervallet fra 1500 m/s til 1900 m/s. Dataene er imidlertid baseret på et meget begrænset materiale. Informationen fra borehulsloggingen er generelt i høj grad påvirket af stålforingen, som oftest var placeret med foringens sko nogenlunde i niveau med undersiden af de post-/senglaciale aflejringer. I den refleksionsseismiske undersøgelse er stærke multipler observeret under de post-/ senglaciale aflejringer i den sydvestlige del af undersøgelsesområdet, 2-3 km fra kystlinien på Femern, hvilket forhindrer information fra dybere niveauer (bilag A1007). Vibrocore boring blev udført i dette område, og den viste tilstedeværelen af det tørvelag, som er beskrevet under SU 1 herover. Det formodes, at gasindholdet i tørven er årsag til multiplerne. Således er tørvelaget sandsynligvis kortlagt som området med stærke multipler (bilag A1007) Geotekniske egenskaber De vigtigste geotekniske egenskaber for de post- og senglaciale aflejringer, som konstateret i CPTforsøgene, vibrocorer boringerne og boringerne i fase 2, er sammenfattet i tabel De observerede intervaller for de forskellige parametre er angivet , GLH/JKM/rh

33 Fase 2 rapport Side 28 af 55 Tabel Geotekniske egenskaber for post- og senglaciale aflejringer Underenhed Hovedjordarter Klassifikation Styrke inkl. miljø og alder w % γ kn/m 3 w L % w P % I P % c v kn/m 2 q c MN/m 2 Gytje Ma Pg ,6 SU 1 Sand Ma Pg Sand Sm/Fe Sg SU 2 /SU 3 Ler, Sm/Fe Sg/(Pg) 15-18, Silt 84 18, SU 4 Sand Sm Sg N Slag/0.3 m Plasticitetsegenskaberne for ler og silt er illustreret på vedlagte tegning nr. G1000 (Casagrandes Plasticitetsdiagram). 5.3 Kvartære, glaciale aflejringer Stratigrafi og udbredelse Aflejringerne er tolket som glaciale på basis af litologiske karakteristika. Der er ikke gjort forsøg på at datere de enkelte moræner eller smeltevandsaflejringer. På den nordlige flanke af undersøgelsesområdet til søs er de glaciale aflejringer mellem ca. 30 m og ca. 70 m tykke. (bilag B1001, B1002). Tykkelsen er imellem ca. 10 m og ca. 20 m i den øst-centrale del af flankeområdet. I en smal korridor i den nordlige del af bassinområdet stiger tykkelsen til omkring m. I den sydlige del af bassinområdet er tykkelsen generelt mellem 5 m og 20 m. På den sydlige flanke er de glaciale aflejringer generelt mindre end 10 m tykke og lokalt helt fraværende (f.eks ). I borehullerne på land er de glaciale aflejringer omkring 30 m tykke ( ) nær Rødbyhavn og ca. 40 m ( ) nær Puttgarden. En foreløbig opdeling af den glaciale lagserie i uformelle formationer er blevet gennemført. Denne er beskrevet i detaljer herunder (kapitel 5.3.2) Geologisk beskrivelse De glaciale aflejringer består af gletscheaflejrede moræner, af smeltevandsaflejringer og af glaciale flager af oprindelig tertiært ler. Moræneler er så langt den mest almindelige aflejring i området. Hele den glaciale lagfølge kan opdeles i tre formationer. Disse formationer skal opfattes som uformelle underenheder af den glaciale lagserie, og de kan udgøre sammenhængende sedimentforekomster. Den eksisterende boringsinformation er imidlertid ikke tilstrækkelig til, at det kan konkluderes, om der er tale om sammenhængende enheder under området. Desuden er der ikke gjort forsøg på at kortlægge disse formationer på de seismiske profiler, idet dette ikke er en del af det aktuelle projekt , GLH/JKM/rh

34 Fase 2 rapport Side 29 af 55 Formation A er konstateret i alle boringer. Den udgør hele den glaciale enhed i boring , , og , hvilket vil sige til lands på Lolland og i det nordlige flankeområde af Femer Bælt. I det centrale bassinområde er den observeret i boring fra toppen af de glaciale aflejringer til kote -55,7 m og i boring fra oversiden af de glaciale aflejringer til kote -42,3 m. I boring på Femern er formation A observeret fra toppen af den glaciale lagserie til kote -14,4 m. Formation A er domineret af sandet moræneler med underordnede indslag af morænesand, stærkt sandet moræneler og ret fedt moræneler. Underordnede smeltevandssand- og siltforekomster af lokal betydning er observeret. Morænerne er generelt karakteriseret ved et lavt vandindhold, w % 10 %, et lavt plasticitetsindeks, I p normalt 10 % og en lav flydegrænse, w L 25 %. Kalkindholdet, CaCO 3 er normalt 20 %, og ofte 30 %. To vigtige underenheder kan udskilles inden for formation A. I boringerne og er de øverste henholdsvis 5 m og 4 m karakteriseret ved tynde bænke af morænesand, af stærkt sandet moræneler, sandet moræneler og smeltevandssand/-grus, vekslende i meterskala eller mindre. CaCO 3 -indholdet er lavere end normalt observeret i formation A, %, baseret på to analyser. Underenheden er benævnt SU 5 i fase 1-rapporten og ukorrekt tolket som en post-/senglacial aflejring (se kapitel 5.8 i nærværende rapport). I boring , kote -20,7 m til -48,1 m er en anden underenhed observeret. Denne domineres af smeltevandssand (fint og fint til mellemkornet) og morænesand med underordnede lag af smeltevandssilt. De forskellige lag veksler i en 2-5 m skala. Formation B er truffet i boring (kote -55,7 m til -70,8 m) og i (kote -42,3 m til - 63,9m). Denne formation domineres af ret fedt moræneler med glaciale flager af meget fedt ler af tertiær oprindelse. Denne moræne udviser typisk w% på % (lokalt højere), I p på % (lokalt højere)og w L 28%. CaCO 3 -indholdet er målt i intervallet % i , men kan være lavere i (analyserede prøver er muligvis ikke repræsentative). De glaciale flager karakteriseres som meget fedt ler med lerprocenter på % og I p ~ %. Leren i flagerne er tolket som lokalt opsamlet tertiært ler. Litologiske karakteristika og biostratigrafisk evidens (dinoflagellater) peger imod, at den største flage i boring (kote -42,3 m til -55,4 m) består af aflejringer med oprindelse i Lillebælt ler-formationen (se også appendiks B i appendiks I). Formation C er truffet i boring Den er her påvist fra kote -14,4 m til -47,9 m, og den består af fedt moræneler og glaciale flager af meget fedt ler. Morænen karakteriseres typisk ved w% ~ % (lokalt højere), I p >30 %, w L >50 % og CaCO 3 -indholdet ~ %. Småpartier af meget fedt ler og bryozofragmenter er almindelige. Flagerne består af meget fedt ler med egenskaber svarende til de flager, som er truffet i formation B. Leret er tolket som lokalt opsamlet, tertiært ler. Litologi og dinoflagellat-biostratigrafi indikerer, at den største flage (kote -34,3 m til -45,1 m) består af aflejringer med oprindelse i Lillebælt ler-formationen (appendiks B i appendiks I). Skønt sten er sjældne og blokke helt manglende i boringerne, bør det forventes, at sådanne forekommer i morænerne , GLH/JKM/rh

35 Fase 2 rapport Side 30 af Geofysiske egenskaber De glaciale aflejringer er generelt karakteriseret ved et kaotisk til transparent refleksionsmønster. Den øverste ca. 5 m tykke del af de glaciale aflejringer i bassinområdet, underenhed SU 5, karakteriseres af høj-amplitude kaotiske til parallelle refleksioner. Interne refleksioner forekommer i den glaciale lagserie. Der er imidlertid ikke gjort forsøg på at korrelere disse refleksioner med grænserne imellem de provisoriske formationer. Toppen af de glaciale aflejringer karakteriseres ved en høj-amplitude refleksion i bassinområdet og i det sydlige flankeområde. I det nordlige flankeområde er top glacial reflektoren mindre tydelig og den falder ofte sammen med refleksioner fra havbunden, hvilket gør en præcis kortlægning svær. De seismiske VSP-hastigheder varierer imellem 1500 og 2750 m/s med en dominans i intervallet m/s og et gennemsnit på 2150 m/s. De laveste hastigheder blev målt i den meget fede ler (i glaciale flager) mens moræneleret gav de højeste hastigheder. De glaciale flager (meget fedt ler) kan klart adskilles fra moræneaflejringerne ved deres højere naturlige gamma-niveau, højere neutronporøsitet og højere elektromagnetisk induktionsni-veau. Smeltevandssilten viser også højere niveauer i naturlig gamma, neutronporøsitet og elektromagnetisk induktion, men mindre end det meget fede ler med oprindelse som glaciale flager. Smeltevandssandet udviser højere niveauer for neutronporøsitet og elektromagnetisk induktion og lavere naturligt gamma-niveau end morænelagfølgerne. Hvad angår full waveform sonic logs viser moræneenhederne et mere nervøst mønster sammenlignet med alle andre aflejringer. Loggingkarakteristika fra de tre formationer. I boring fremtræder formation B med mere flukturerende niveauer for elektromagnetisk induktion, neutronporøsitet og sonic hastighed sammenlignet med den overliggende formation A. I boring er overgangen fra formation A til den underliggende formation B defineret ved en hurtig stigning i naturlig gamma, elektromagnetisk induktion og neutronporøsitet, hvilket skyldes en flage af meget fedt ler af tertiær oprindelse. Morænerne i formation B viser generelt også højere niveauer for naturlig gamma og elektromagnetisk induktion end den overliggende formation A. I boring er overgangen fra formation A til formation C karakteriseret ved en hurtig stigning i naturlig gamma, elektromagnetisk induktion og neutronporøsitet, hvilket skyldes en glacial flage af meget fedt ler af tertiær oprindelse. Morænerne i formation C udviser også generelt højere elektromagnetiske induktionsniveauer og neutronporøsitet end de overliggende moræner i formation A. I boring kan morænesand/smeltevandssand-underenhederne internt i formation A klart skelnes fra moræneleret over og under. I sammenligning med dette viser underenheden lavere naturligt gamma-niveau, højere elektromagnetisk induktion, højere neutronporøsitet, lavere sonisk hastighed og lavere VSP-hastighed. Underenhed SU 5 i formation A adskiller sig fra de andre dele af formation A ved tilstedeværelsen af høj-amplitude kaotiske til parallelle reflektorer som beskrevet ovenover. Underenheden kan imidlertid ikke adskilles fra andre dele af formationen ved karakterstika fra borehulsloggingen , GLH/JKM/rh

36 Fase 2 rapport Side 31 af Geotekniske egenskaber De vigtigste geotekniske egenskaber for de glaciale aflejringer, som de er konstateret i CPT-forsøgene, vibrocorer boringerne og boringerne i fase 2, er sammenfattet i tabel De typiske intervaller såvel som de målte værdier (i parentes) for de forskellige parametre er vist. Tabel Geotekniske egenskaber for glaciale aflejringer Vigtigste jordarter Klassifikation Styrke med miljø og alder w % γ kn/m 3 w L % w P % I p % c v kn/m 2 q c MN/m 2 Moræneler, Gl Gc ,8-23, >200 >2 sandet/stærkt sandet (7-27) (21,7-23,6) (16-25) (10-14) (3-11) (110 - >714) (0,5-15) Moræneler, Gl Gc ,0-22, >700 ret fedt (8-31) (20,3-23,3) (22-56) (13-22) (9-34) (629 - >714) Moræneler, Gl Gc ,5-21, >700 fedt (14-38) (18,4-21,9) (51-167) (17-32) (33-135) (686 - >714) Ler, meget Gl Gc ,3-19, >300 fedt (flage) (26-54) (16,4-19,5) ( ) (29-49) (71-128) ( ) Morænesand Gl Gc ,2-23, IP IP (7-14) (22,8-23,7) (14-19) ( IP) (4-5 + IP) Sand/silt Sm Gc IP IP (15-24) (21,5) (IP) (IP) N Slag/0,3 m IP (IP) (643 - >714) (125 - >25/0,02 m) Plasticitetsegenskaberne er illustreret på den vedlagte tegning nr. G1000 (som Casagrandes plasticitetsdiagram). IP betyder ikke plastisk. Det bemærkes, at egenskaberne for underenhed SU 5 fra Øvre Kvartær er indeholdt under henholdsvis sandet moræneler og morænesand. De geotekniske deformationsegenskaber, som er fundet ved de avancerede laboratorieforsøg for flagerne af meget fedt ler, er sammenfattet i tabel De konstaterede parameterintervaller er angivet. Tabel Deformationsegenskaber for flager af tertiært ler i de glaciale aflejringer, baseret på de avancerede laboratorieforsøg Deformation Vigtigste jordarter med miljø og alder Meget Gl Gc fedt ler (flage) σ' pc 1) kn/m (3 forsøg) Q 2) % 14,3 19,4 (3 forsøg) E oed 3) ved 450 kn/m 2 kn/m (3 forsøg) E oed 4) ved 900 kn/m 2 kn/m (3 forsøg) C α 5) max. % pr.log cyklus af tid 0,46 0,59 (3 forsøg) ε sw 6) % 10,1 16,1 (3 forsøg) σ sw 7) kn/m (3 forsøg) C sw 8) max. % pr. log cyklus af tid 0,6 2,5 (3 forsøg) 1) Den bestemte forkonsolideringsspænding σ pc i kn/m 2 2) Dekadehældningen Q i % (tøjningsforøgelse pr logaritmisk cyklus af effektiv spænding) 3) Konsolideringsmodulet E oed i kn/m 2, ved vertikal spænding ~ 450 kn/m 2 4) Konsolideringsmodulet E oed i kn/m 2, ved vertikal spænding ~ 900 kn/m 2 5) Dekadehældningen for sekundær konsolidering (krybning) C α i % pr. logaritmisk cyklus af tid, kun maksimumværdier er angivet , GLH/JKM/rh

37 Fase 2 rapport Side 32 af 55 6) Svelningstøjnings-indekset ε SW i % 7) Svelningstryk-indekset σ' SW i kn/m 2 8) Dekadehældning for sekundær svelning C SW i % pr. logaritmisk cyklus af tid, kun maksimumværdier er angivet. Bemærkninger vedrørende styrkeegenskaber. Forskydningsstyrker bestemt ved vingeforsøg i intervallet fra 110 kn/m 2 til mere end 714 kn/m 2 er registreret. De 714 kn/m 2 er maksimumværdien, der kan måles med det aktuelt anvendte vingeforsøgsudstyr. For almindeligt sandet moræneler er den udrænede forskydningsstyrke c u normalt regnet lig c v, såfremt c v er omhyggeligt målt og vurderet. For flagerne af meget fedt plastisk ler (oprindelig tertiært ler) forventes den udrænede forskydningsstyrke at være afhængig af graden af sprækkethed, se kapitel CPT-forsøgenes begrænsede nedtrængning i de glaciale aflejringer indikerer spidsmodstande q c i størresesordener af 500 til kn/m 2, hurtigt stigende under overfladen af de glaciale aflejringer. Sædvanligvis registreres q c i de glaciale aflejringer som større end 2000 kn/m 2 mindre end en meter under den glaciale overflade. Spidsmodstanden q c antages for direkte proportional med den udrænede forskydningsstyrke (se f.eks. Luke 1996). Den udrænede forskydningsstyrke er imidlertid ikke entydigt defineret. Sammenlignet med c u fra konsoliderede anisotrope, volumenkonstante triaksiale trykforsøg angiver Luke, 1996 en keglefaktor N kt (=(q t - σ vo )/c u ) ~ 10 for moræneler. I Mortensen et al (1991) er en gennemsnitlig keglefaktor N k1 (~ q c /c v ) ~ 10 fundet for moræneler af Storebælt-Till type 0-1. På basis af den sidstnævnte angivne keglefaktor kan vingestyrken c v i det moræneler, som blev gennemtrængt ved CPT-forsøgene, skønnes til at være over ca. 50 kn/m 2 og sædvanligvis over 200 kn/m 2 mindre end ca. 1 m under den glaciale overflade. Bemærkninger vedrørende deformationsparametre for flager af tertiært ler Konsolideringsmodulet E oed og dekadehældningen for sekundær konsolidering C α er generelt fundet at være afhængig af det anvendte lodrette spændingsniveau (stigende med stigende spænding). Dekadehældningen for den sekundære svelning C SW er ligeledes generelt afhængig af den anvendte aflastningsspænding (stigende med aftagende spænding). 5.4 Tertiære leraflejringer Stratigrafi og udbredelse De stratigrafiske angivelser på boreprofilerne er hovedsagelig baseret på litostratigrafiske kriterier, så som farve, tilstedeværelse af askelag mv. Angivelserne er kontrolleret for udvalgte prøver ved biostratigrafiske dinoflagellat-analyser (se appendiks B i appendiks I) Følgende litostratigrafiske formationer er blevet påvist: Røsnæs ler-formationen af Eocæn alder, Ølstformationen af Eocæn/Paleocæn alder og Holmehus-formationen af Paleocæn alder (jf. Heilmann- Clausen et al 1985; Heilmann-Clausen, 1995) , GLH/JKM/rh

38 Fase 2 rapport Side 33 af 55 Overfladen af de tertiære leraflejringer er truffet imellem ca. kote -10 m og -120 m i den havdækkede del af undersøgelseskorridoren (bilag A1005). Tykkelsen af den tertiære lerenhed er mellem 0 og ca. 200 m. Enheden når sin største tykkelse i syd, mens en tykkelse på omkring 100 m er observeret i den nordlige og vestlige del af undersøgelseskorridoren. Tykkelsen aftager gradvis mod det østligt-centrale område, hvor de tertiære leraflejringer mangler, og hvor de glaciale aflejringer ligger direkte på kalk fra kridttiden. Ingen af formationerne er blevet helt gennemboret i undersøgelsen. De geologiske strukturer, som de fremgår af interne seismiske reflektorer i leret, synes at være konforme med den domeformede struktur i den underliggende kalk (se kapitel 5.5) Geologisk beskrivelse De tertiære aflejringer fremtræder som meget fedt ler, uanset hvilken formation de hører til. Lerindholdet er typisk på mellem 70 og 80 %, men det kan være nede på under 60 % i Ølst-formationen. Plasticitetsindekset er typisk på %, men en smule højere for Ølst-formationen, ca %. Sprækker er hyppige, ofte udformet som glideflader. Røsnæs ler-formationen Røsnæs ler-formationen er fundet ved Rødbyhavn i boring (kote -31,7 m til -48,7 m), i den sydlige del af det havdækkede bassin i boring (kote -65,7 m til - 76,7 m) og ved Puttgarden i boring (kote -47,9 m til -54,7 m). Olivenbrune farver dominerer, men andre toner i brunt, olivengråt og med pletter og bånd af grå og oliven er også truffet. Leret indeholder noduler eller konkretioner af kalk i boring og I boring er der fundet tre siltede askelag af hver 1-2 cm's tykkelse. Ølst-formationen Ølst-formationen er fundet i boringerne , (kote -48,7 m til -58,4 m), (kote -76,7 m til -96,5 m) og (kote -67,7 m til -72,2 m). Sedimenterne er mørkt gråt, meget mørkt gråt, og mørkt olivengråt, siltet, meget fedt ler. Siltede askelag er hyppige. Gravegange er observeret, og konkretioner af kalk og svovlkis forekommer. I boring er en ca. 30 cm tyk, kalkcementeret bænk observeret i niveauet omkring kote -91 m. Oversiden af denne bænk er veldefineret, mens graden af cementering gradvis aftager nedad. Holmehus-formationen I boring er laget imellem kote -66,1 m og -86,6 m henført til Holmehus-formationen. Aflejringerne er svagt siltet ler, oftest med grønligt grå og mørkt grønligt grå farver Geofysiske egenskaber Tertiæroverfladen er en erosiv grænse, karakteriseret ved en medium til høj amplitude reflektor. De refleksionsseismiske karakteristika af de tertiære leraflejringer er et hovedsagelig transpa-rent og/eller kaotisk refleksionsmønster. I den sydvestlige del af undersøgelsesområdet er en distinkt intern , GLH/JKM/rh

39 Fase 2 rapport Side 34 af 55 reflektor observeret. Dybden af denne reflektor svarer godt til dybden af den cementerede bænk i Ølstformationen i boring Reflektoren er foldet eller svagt forkastet i hovedparten af det område, hvor den forekommer, og den forsvinder gradvis i nordøstlig retning. Svagt udviklede, parallelle reflektorer er observeret i en ca m tyk zone umiddelbart over den destinkte reflektor. Disse kan stamme fra askelag i Ølst-formationen. De seismiske hastigheder fundet ved VSP-erne indikerer en dominerende hastighed på 1650 m/s strækkende sig fra 1600 til 1650 m/s. Overgangen fra glaciale aflejringer til tertiære leraflejringer er klart defineret ved en tiltagen i naturlig gamma, neutronporøsitet og elektromagnetisk induktion. Inden for det tertiære ler er Ølst-formationen karakteriseret ved en tydeligt højere elektromagnetisk induktion end Røsnæs ler-formationen ovenover. Holmehus-formationen udviser også et højt elektromagnetisk induktionsniveau. Imidlertid er denne formation ikke fundet i kontakt med andre tertiære lerformationer, hvorved en karakterisering af logging-billedet ved overgangen fra denne formation til en yngre udelukkes. De øverste ca. 3 m af Ølst-formationen i boring har et karakteristisk, relativt lavt naturligt gamma-niveau sammenlignet med andre dele af det tertiære ler. I boring er den kalkcementerede bænk i Ølst-formationen i niveauet omkring -91 m karakteriseret ved en relativt lav elektromagnetisk induktions-respons Geotekniske egenskaber De vigtigste geotekniske egenskaber for de tertiære leraflejringer, som de er konstateret i CPT-forsøg, vibrocorer boring og i boringerne i fase 2, er sammenfattet i tabel De observerede intervaller for parametrene er vist her. Tabel Geotekniske egenskaber for tertiære leraflejringer Hovedjordarter Klassifikation Styrke med miljø og alder w % γ kn/m 3 w L % w P % I p % c v kn/m 2 c vr kn/m 2 q c MN/m 2 Meget fedt ler Ma Eo ,1-19, (0,6-4) ** (Røsnæs ler-formationen) (82*) Meget fedt ler Ma Eo/Pl ,4-18, > (Ølst-formationen) Meget fedt ler Ma Pl ,6-18, (Holmehus-formationen) * Et unormalt højt vandindhold på 82% er fundet i vibrocorer boring Vandindholdet her kan være påvirket af vibrocorerboreprocessen. Alderen (Te) er ikke nøjere fastlagt. ** Angivet på basis af CPT-forsøg nr , og , hvoraf de sidste to også vurderes at være nået ned i tertiært ler (muligvis en flage) i henholdsvis ca. kote -22,7 m og -37 m. Plasticitetsforholdene er illustreret på vedlagte tegning nr. G1000 (i et Casagrande plasticitetsdiagram). De geotekniske styrke- og deformationsegenskaber som bestemt ved de avancerede laboratorieforsøg for det tertiære ler er sammenfattet i tabel De observerede intervaller for parametrene er angivet. Tabel Styrke- og deformationsegenskaber for de tertiære leraflejringer angivet på basis af de avancerede laboratorieforsøg , GLH/JKM/rh

40 Fase 2 rapport Side 35 af 55 Styrke Deformation Hovedjordarter med angivelse af miljø og alder Meget fedt Ma Eo ler (Røsnæs lerformationen) Meget fedt Ma Eo/Pl ler (Ølst formationen) Meget fedt Ma Pl ler (Holmehus-formationen) UCT 1) c u kn/m (4 forsøg) 21 (1 forsøg) UU 2) c u kn/m (3 forsøg) 517 (1 forsøg) σ' pc 3) kn/m (2 forsøg) (3 forsøg) (2 forsøg) Q 4) % 16,3-18,7 (2 forsøg) 13,9-19,9 (3 forsøg) 3,8-11,4 (2 forsøg) E 5) oed ved 450 kn/m (2 forsøg) (3 forsøg) (2 forsøg) E 6) oed ved 900 kn/m (2 forsøg) (3 forsøg) (2 forsøg) C 7) α max. % pr. log cyklus af tid 0,50-0,71 (2 forsøg) 0,26-0,59 (3 forsøg) 0,13-0,49 (2 forsøg) ε sw 8) % 3,2-39,6 (2 forsøg) 1,5-16,5 (2 forsøg) 0-0,5 (2 forsøg) σ' sw 9) kn/m (2 forsøg) (2 forsøg) (2 forsøg) C 10) sw max. % pr. log cyklus af tid 1,0-6,3 (2 forsøg) 0,8-1,9 (2 forsøg) 0,1-0,4 (2 forsøg) 1) Simple trykforsøg. Den udrænede forskydningsstyrke er beregnet som c u = σ c corr /2, hvor σ c corr er den korrigerede, enaksede trykstyrke i kn/m 2 2) Ukonsoliderede udrænede triaksialforsøg. Den udrænede forskydningsstyrke er beregnet som c u = (σ 1 - σ 3 ) f /2 hvor (σ 1 - σ 3 ) f er den korrigerede maksimale deviator-spænding ved brud i kn/m 2 3) Det bestemte forkonsolideringstryk σ' pc i kn/m 2. 4) Dekadehældningen Q i % (tøjningsforøgelse pr. log cyklus af effektiv spænding) 5) Konsolideringsmodulet E oed i kn/m 2, ved vertikal spænding ~ 450 kn/m 2 6) Konsolideringsmodulet E oed i kn/m 2, ved vertikal spænding ~ 900 kn/m 2 7) Dekadehældningen for sekundær konsolidering (krybning) C α, i % pr. log cyclus af tid, kun maksimumværdierne er indeholdt 8) Svelningstøjnings-indeks ε sw i % 9) Svelningstryk-indekset σ' sw i kn/m 2. 10) Dekadehældning for sekundær svelning C sw i % pr. log cyklus af tid, kun maksimumværdierne er medtaget. Bemærkninger vedrørende styrkeparametrene Den udrænede forskydningsstyrke bestemt ved UCT og UU kunne på 3 lokaliteter (boring , lab.nr. 43 og 51 og boring , lab.nr. 111) sammenlignes med resultater af nærliggende vingeforsøg c v og c vr. For de to lokaliteter i boring er c u næsten identisk med den omrørte vingestyrke c vr, som igen er i størrelsesordenen halvdelen til 1/4 af den intakte vingestyrke c v. For den tredje lokalitet er c u ca. halvt så stor som den omrørte vingestyrke. De lave c u - værdier anses hovedsagelig at have årsag i den meget sprækkede jord, men er også påvirket af prøvningsmetoderne. CPT-forsøgene , og antyder en svagt stigende spidsmodstand q c med dybden. Spidsmodstanden q c antages for direkte proportional med den udrænede forskydningsstyrke (jf. f.eks. Luke 1996). Imidlertid er den udrænede forskydningsstyrke ikke entydigt defineret. Sammenlignet med c u fra konsoliderede anisotrope volumenkonstante triaksiale trykforsøg angiver Luke 1996 en keglefaktor N kt (=(q t - σ vo )/c u ) ~ 10, også for tertiært ler (Ølst-formationen). Bemærkninger vedrørende deformationsparametre , GLH/JKM/rh

41 Fase 2 rapport Side 36 af 55 Konsolideringsmodulet E oed og dekadehældningen for sekundær konsolidering C α er generelt fundet at være afhængig af det anvendte lodrette spændingsniveau (tiltagende med tiltagende spænding). Dekadehældningen for den sekundære svelning C sw er tilsvarende generelt afhængig af den anvendte aflastningsspænding (tiltagende med aftagende spænding). 5.5 Kretasisk kalk Stratigrafi og udbredelse Kalken er biostratigrafisk dateret ved kokkolit-analyser af prøver fra kalkens øverste dele i boring og I analyserne er tilstedeværelsen af følgende velbevarede kokkolitter påvist: Eiffellithus terreseiffel Arkhangelskiella cymbiformis Nephrolithus frequens Prediscosphaera sp. Disse kokkolitter hører alle til i øvre Kridt. Forekomst af Nephrolithus frequens er begrænset til sen Maastricht. Derfor er den øvre del af kalken i boringerne tolket som værende af sen Maastricht alder. Fra de seismiske undersøgelser er det klart, at kun meget begrænset, lokal erosion har fundet sted både på borelokaliteterne for og og alle andre steder i undersøgelseskorridoren. Det antages derfor, at kalk af Danien alder ikke findes i undersøgelseskorridoren. Den kretasiske kalk er sandsynligves at finde overalt i undersøgelseskorridoren. Top-kalkoverfladen danner en del af en domestruktur i det areal, som den seismiske undersøgelse dækker (bilag A1006, A1007). Kulminationen findes i den øst-centrale del af undersøgelseskorridoren i et niveau omkring kote -40 m. Overfladen falder i alle retninger fra kulminationen, og den når en maksimal dybde i omkring kote -225 m nær Femern. I den nordøstlige del af det seismisk undersøgte område når overfladen en maksimal dybde omkring kote -185 m og stiger herfra mod nordøst til omkring kote -155 m umiddelbart ved kysten af Lolland (bilag A1006). Boringsinformation fra tidligere undersøgelser indikerer, at overfladen stiger yderligere ind under Lolland i nordøstlig retning, og at den når et niveau omkring kote -90 m ved den nordøstlige ende af undersøgelseskoridoren. Det antages, at kalkoverfladen herfra stiger videre i nordlig retning, hvor en saltdome-struktur tidligere er beskrevet. Kalken er ikke gennemboret i noget borehul. Den forventede tykkelse er mere end 300 m (se senere) Geologisk beskrivelse Kalken er en slammet, svagt sandet og generelt svagt hærdnet, hvid kalksten ( skrivekridt ) med underordnede lag af uhærdnet kalk og et mindre indhold af sort og gråt flint. Kalken opbygges hovedsagelig af kokkolitter. Fossilfragmenter og gravegange er almindelige. Kalken indgår antagelig i Chalkgruppen observeret i Nordsøområdet, det Norsk-Danske bassin og det Nordtyske bassin Geofysiske egenskaber , GLH/JKM/rh

42 Fase 2 rapport Side 37 af 55 Kalkoverfladen er observeret som en kontinuert høj-amplitude reflektor i områder, hvor den er overlejret af tertiære leraflejringer. I områder, hvor kalken direkte overlejres af glaciale aflejringer, ændres fladen lokalt til en irregulær overflade med erosiv karakter. Den kretasiske kalk domineres af parallelle og transparente refleksionsmønstre. De øverste m er karakteriseret af et parallelt refleksionsmønster. Under denne underenhed følger en lagfølge af m's tykkelse, hvori det transparente refleksionsmønster dominerer. Underenheden afgrænses nedad af en høj-amplitude reflektor. Den samlede tykkelse af disse to øvre underenheder er blevet kortlagt. Syd for m nordlig bredde (UTM 32) er sekvensen omkring 200 m tyk. Nord for denne linie stiger tykkelsen hurtigt og når et maksimum på ca. 270 m umiddelbart nær kysten af Lolland. Under denne sekvens dominerer et jævnt refleksionsmønster, skønt de primære reflektorer er svære at adskille fra multiplerne fra en intern stærk reflektor. En onlap (vinkeldiskordant pålejringsflade) forekommer tilsyneladende i en dybde af ca m under kalkoverfladen. Denne onlap kan spores i sideretningen til en høj-amplitude reflektor, som adskiller konforme reflektorer. Onlap-fladen /højamplitude reflektoren kan tænkes at være undersiden af den kretasiske kalk, som i givet fald har en tykkelse på m. Den seismiske VSP-hastighed ligger i intervallet imellem 2250 m/s og 2300 m/s med 2300 m/s som dominerende hastighed. Kalken kan klart adskilles fra det overliggende moræneler i de to boringer ved et brat fald i det naturlige gamma-niveau til et ekstremt lavt niveau. Neutronporøsiteten og den elektromagnetiske induktion viser markant højere niveauer i sammenligning med de glaciale moræneaflejringer Geotekniske egenskaber De vigtigste geotekniske egenskaber for kalken, som den er truffet i boringerne i fase 2, er sammenfattet i tabel De observerede intervaller for parametrene er medtaget: Tabel Geotekniske egenskaber for kalken Hovedjordart med angivelse af miljø og alder w % Kalk, slammet Ma Ms γ kn/m 3 18,4-19,6 Kassifikation Hærdningsgrad H2 (mindre partier af H1 and H5) Kalken fremtræder generelt som en svagt hærdnet (H2) kalk med et mindre indhold af uhærdnet (H1) kalk og tynde lag af stærkt hærdnet (H5) flint. 5.6 Strukturelle forhold Det dominerende strukturelle element i undersøgelseskorridoren er domestrukturen, som klart tegner sig i kalkoverfladens facon (fig 2.1 og bilag A1007). Resultaterne af den dybdeseismiske undersøgelse indikerer, at både det tertiære ler og den kretasiske kalk er involveret i denne dome. Amplituden af domen er omkring 150 m bedømt ud fra kalkoverfladens udseende. Domestrukturer udvikles normalt i forbindelse med saltbevægelser i de dybereliggende lag. Tilsvarende strukturer er velkendte fra det Nordtyske bassin, hvor øvre perm ( mio år gammelt) salt , GLH/JKM/rh

43 Fase 2 rapport Side 38 af 55 forekommer i undergrunden. Domen var tilsyneladende veludviklet før Kvartær, idet det tertiære ler er fjernet af gletscher- eller smeltevandserosion i området, hvor domen når højst (fig 2.1.). Foruden den overordnede dome er talrige mindre deformationsstrukturer observeret på seismogrammerne - forkastninger og folder med forkastningsbeløb/foldeamplituder på 2-20 m. Disse strukturer forekommer i kalken og fortsætter tilsyneladende ind i den nedre del af det tertiære ler (bilag B1001 og B1002). De enkelte forkastningsspor eller folder kan sjældent følges over mere end nogle få seismiske linieafstande (<2000 m). Imidlertid forekommer deformationerne i forholdsvis veldefinerede områder, og det er muligt at lave en underinddeling af undersøgelseskorridoren i deformationszoner (bilag A1007). Følgende zoner er blevet defineret: Tætliggende deformationer Deformationer Få deformationer Ingen deformationer Zoner med "tætliggende deformationer er karakteriseret ved en gennemsnitlig afstand mellem strukturelle elementer (forkastningsspor, folder, flexurbånd) på mindre end 400 m ud fra iagttagelser på de enkelte dybdeseismsike profiler. Zoner med deformationer er karakteriseret ved en gennemsnitlig strukturafstand på mere end 400 m og mindre end 1000 m, mens zoner med få deformationer har en gennemsnitlig strukturafstand på mere end 1000 m, men oftest mindre end 2000 m. I zoner med ingen deformationer viser de dybdeseismiske profiler stort set ingen tegn på forkastninger eller folder. Zoner med tætte deformationer og med deformationer findes kun i de sydlige og vestlige dele af undersøgelseskorridoren (bilag A1007). Den nordlige og øst-centrale del af undersøgelseskorridoren karakteriseres ved få eller ingen deformationer. Deformationernes oprindelse er usikker. Igennem domal ophævning i forbindelse med saltbevægelser er de overliggende geologiske formationer ofte blevet udsat for tensionsdeformationer, hvilket resulterer i normalforkastninger. Forkastningsmønstret er almindeligvis relativt symmetrisk, idet det er udviklet rundt om domen, men undtagelser herfra forekommer dog. Forkastningerne i undersøgelseskorridoren viser en asymmetrisk udvikling omkring domen. Desuden peger foldedeformationer og nogle af forkastningerne på en kompressiv tektonik i modsætning til typisk salttektonik. Deformationerne kan derfor pege imod regionaltektoniske bevægelser uden relation til saltbevægelser. Det kan imidlertid ikke udelukkes, at nogle af forkastningerne har årsag i saltbevægelser. 5.7 Nuværende information sammenlignet med tidligere eksisterende viden Post-/senglaciale aflejringer Nærværende undersøgelse har bekræftet, at en lavning eller et bassin som er delvis opfyldt med postog senglaciale aflejringer er at finde i den midt-sydlige del af den undersøgte korridor i områder, hvor havbunden i dag ligger i niveauer under kote ca. -23 m. I bassinet er de post-/senglaciale aflejringer op til 20 m tykke. Udenfor bassinet er disse generelt tynde og kun lokalt mere end 3,5 m tykke , GLH/JKM/rh

44 Fase 2 rapport Side 39 af 55 Der er ikke udført biostratigrafiske analyser af prøver fra de post-/senglaciale aflejringer, og de følgende angivelser af alder og miljø for aflejringerne er derfor alene baseret på litologiske karakteristika, skaller og andre underordnede komponenter og på generel viden om geologien i området. Tabel Post-/senglacial udvikling af den sydlige Østersø (modificeret efter Hansen 1965) TID OPDELING ALDER (ÅR FØR Kr.f.) STADIER I DET SYDBALTISKE OMRÅDE Subatlantisk Myahavet Subboreal 500 Limneahavet 3000 Littorina- POST- Atlantisk havet 6000 GLACIAL Ancylussøen og Boreal tørt land 7000 Baltiske Præboreal "Yoldiahav" 8800 Allerød Baltiske 9700 Issø SEN- Ældre Dryas 10,000 GLACIAL Bølling Senglaciale 10,500 "Yoldiahav" Ældste Dryas I kapitel 5.2 er det beskrevet, hvordan de post-/senglaciale aflejringer er blevet inddelt i 4 underenheder. Set nedefra er SU 4 tolket som en smeltevandssandaflejring. Den dækker de glaciale aflejringer i store del af bassinområdet, men det kan ikke med sikkerhed afgøres, om der er tale om en og samme aflejring over hele området. Sandet er sandsynligvis af senglacial alder og er i givet fald aflejret før den Baltiske Issø blev skabt. En anden, men mindre sandsynlig mulighed er, at sandet er aflejret som en proximal (mere israndsnær) aflejring samtidig med at ler/siltaflejringen SU 2 /SU 3 blev aflejret i større afstand fra isfronten. Underenhederne SU 3 og SU 2 er næsten kun påvist i bassinområdet. De består begge af siltede leraflejringer med en mere eller mindre veludviklet, varvig laminering, og underenhederne er adskilt af et tyndt sandlag. Skønt underenhederne også indbefatter lag med en mindre tydelig lagdeling/lamination, må det antages, at både SU 2 og SU 3 er ferskvandsaflejringer dannet i en stor sø, som eksisterede i området kort efter at isen havde trukket sig væk. Hverken marine skaller eller ferskvandsskaller er fundet i aflejringerne. På basis af en sammenligning med informationer om boringsresultater i Mecklenburger Bugt, sydøst for Femer Bælt (jf. Kolp, 1965, 1979) synes der at være mulighed for, at SU 2 /SU 3 -enheden repræsenterer udviklingen af den vestligste del af den Baltiske Issø/det Baltiske Yoldia hav igennem senglacial (Allerød-interstadialet) og tidlig postglacial (tidlig Præboreal) tidsintervallet, tabel 5.7.1, hvor der hovedsagelig blev aflejret ler i Mecklenburger Bugt. Det kan imidlertid ikke helt udelukkes, at underenhederne i stedet kan være aflejret i Boreal tid i Ancylussøens senere stadier, hvor især ler, silt og gytje blev aflejret i Mecklenburger Bugt. I to perioder inden for den periode, hvor den Baltiske issø/det Baltiske Yoldia hav og Ancylussøen eksisterede, fandtes der antagelig en sø i et lokalt område indbefat , GLH/JKM/rh

45 Fase 2 rapport Side 40 af 55 tende Femer Bælt og Mecklenburger Bugt med kun begrænset forbindelse til henholdsvis den større Baltiske Issø/det Baltiske Yoldia hav/ancylussøen (Kolp, 1965). Søens kystlinie skønnes at have ligget i niveauer omkring kote -23 m i begge perioder, skønt der også omtales en udvidelse til kote -19 m i den tidlige Præborealtid, ligesåvel som der omtales perioder i løbet af Borealtiden, hvor søen ikke eksisterede (Kolp 1965). Det ligger mest ligefor at antage, at SU 3 blev aflejret i Allerød til Præboreal og at SU 2 blev aflejret i den efterfølgende Borealtid. Imidlertid kan definite konklusioner om underenhedernes præcise relationer til de forskellige druknede terrasse-stadier kun opnås igennem mere detaljerede undersøgelser med inddragelse af biostratigrafiske analyser. Den øverste underenhed, SU 1 består hovedsagelig af postglacialt marint sand og gytje. Et ferskvandstørvelag er konstateret under den marine gytje i den sydlige del af arealet (se også kapitel og 5.2.3). De marine sand- og gytjelag blev antagelig aflejret i det Baltiske Littorinahav, hvor tilsvarende aflejringer er truffet i naboområderne. Ferskvandstørven må være dannet på et tidspunkt, hvor klimaet var forholdsvis varmt samtidig med at området lå over sø-/havniveau. Da den overliggende marine gytje, som beskrevet, antagelig er aflejret i det Baltiske Littorina-hav, synes det mest sandsynligt, at tørven er aflejret på et tidspunkt i Ancylussøstadiet, men det er også en mulighed, at den kan være dannet allerede i det senglaciale Allerødinterstadialstadium. I såvel Kellerboringerne som i vibrocorer boringerne beskrevet af DHI (1977) er der mødt postglacial tørv dækket af ferskvandsgytje i de kystnære områder af Femern, men denne lagfølge er ikke mødt i den aktuelle undersøgelse. De glaciale aflejringer Vigtig ny viden om fordelingen og de geotekniske egenskaber af de glaciale aflejringer i området er opnået igennem undersøgelsen. Fire forskellige morænetyper har kunnet udskilles, og mellemliggende forekomster af smeltevandssand (+ silt og grus) er blevet påvist i boringerne, ligesom flager af meget fedt ler er mødt. Den dominerende morænetype er en sandet moræneler med en meget lav w% og høje vingestyrker. Kalkindholdet er højt. En morænesand/stærkt sandet morænelertype i nær forbindelse med smeltevandsaflejringer er truffet lokalt. Disse to morænetyper med tilhørende smeltevandsaflejringer udgør den uformelle formation A, som optræder i hovedparten af den undersøgte korridor. En lokal lagfølge af morænesand, stærkt sandet moræneler og smeltevandssand/grus i bassinområdet er defineret som underenhed SU 5. Morænerne i SU 5 adskiller sig fra de øvrige moræner i formation A ved sit lave kalkindhold. Den tredje morænetype er en ret fed moræneler. Denne træffes i nær sammenhæng med glaciale flager af meget fedt ler af tertiær opindelse. Disse aflejringer er henført til formation B, som kun er truffet i bassinområdet. Den fjerde morænetype er en fed moræneler med små partier af tertiært ler og mange bryozoer i grundmassen. Den findes i nær sammenhæng med flager af meget fedt tertiært ler, og sammen udgør , GLH/JKM/rh

46 Fase 2 rapport Side 41 af 55 disse aflejringer den uformelle formation C. Formation C er kun truffet i én boring i den sydligste del af korridoren. Moræner med høj forskydningsstyrke og lavt vandindhold var allerede i forvejen velkendte fra boringer og jordarbejder i havneområderne både i Rødbyhavn og Puttgarden, men den aktuelle undersøgelse har vist, at denne morænetype er at finde næsten overalt i den undersøgte korridor. Den er også fundet i prøvegraven ved Rødby, hvor ekstremt lave vandindhold og høje styrker er konstateret i en del af moræneaflejringen. Det fede moræneler kendes fra ældre boringer på Femern-siden som Tarrashaltiger Geschiebemergel. Derimod er det mere usikkert, om det ret fede moræneler (formation B) er truffet i ældre undersøgelser. Endelig er der på den tyske side af bæltet også beskrevet en Kreidemergel. Skønt flere af de påtrufne morænelertyper har høje kalkindhold, synes denne specielle morænetype ikke at være til stede i de nye boringer. Tynde lag af smeltevandsaflejringer blev fundet i Keller-boringerne. Tilstedeværelsen af sådanne aflejringer er blevet bekræftet i nærværende undersøgelse. Desuden er der i boring fundet mange meter smeltevandssand. Det kan ikke afgøres, om sandlegemerne er dele af opskudte flager, eller der i stedet er tale om ufortyrrede sandforekomster i opfyldte smeltevandskanaler. Fra kystklinter og boringer omkring den vestlige del af Østersøen er det kendt, at der af og til træffes store flager af skalholdige, marine organiske sedimenter aflejret i havet i den sidste mellemistid, Eemmellemistiden for ca år siden. Det var forventet, at sådant Eem-ler/gytje kunne blive truffet i den aktuelle undersøgelse, men dette har ikke været tilfældet. Det er imidlertid stadig en mulighed, at flager af Eem-ler/gytje kan være til stede imellem de ret spredtliggende borepositioner. Som beskrevet i kapitel 5.1 var det specielt nær den tyske kyst forventet, at tykke flager af tertiært ler var at finde inden for den glaciale lagserie. Dette er blevet bekræftet af boringerne, idet både boring , og har gennemboret tykke flager af tertiært ler i de glaciale aflejringer. I boring er den tykkeste flage af tertiært ler mere end 13 m tyk. Den brat skiftende overflade af det tertiære ler fra boring til boring i Keller boringerne fra 1963 indikerer, at det tertiære ler i nogle af disse boringer kan være flager i de glaciale aflejringer, og det synes sikkert, at store flager af tertiært ler indlejret i de glaciale aflejringer er et meget almindeligt fænomen i området nær den tyske kystlinie i korridoren. De tertiære aflejringer Den nye undersøgelse har vist, at Danien-aflejringer sandsynligvis helt mangler i den undersøgte korridor. I en dyb boring udført ca. 500 m nord for Rødbyhavn for det tidligere omtalte bentonit-projekt mangler Kertemindemergelen ligeledes. Antagelig er denne aflejring, som er så velkendt fra Storebælt- Øst-tunnelen, ikke til stede inden for Femer Bælt undersøgelseskorridoren. Som det er beskrevet i kapitel 5.4 synes det tertiære ler i alle boringerne at være af typer, som er velkendte fra det danske område. Hverken Tarras eller Kieselgestein, som kendes fra det tyske område, er fundet i boringerne i nærværende undersøgelse. En forklaring på dette forhold kunne være, at Tarras og Kieselgestein begge er af yngre Eocæn alder end de aflejringer, som er truffet i boringerne , GLH/JKM/rh

47 Fase 2 rapport Side 42 af 55 Før udførelsen af nærværende undersøgelse eksisterede der kun begrænset information om type og mere detaljeret stratigrafi for det tertiære ler i området. I Keller-boringerne er leret kun beskrevet som Tertiärer Tarras. På basis af de nye resultater fra nærværende undersøgelse må det imidlertid betvivles, om leret i Keller-boringerne virkelig er af Tarras -typen eller i stedet af typer, som svarer til de, der er truffet i den nye undersøgelse. Tertiært ler fra Paleocæn og Eocæn er fundet i alle boringerne i den aktuelle undersøgelse bortset fra og på domestrukturen. Leret viser et bredt spekter af farver, og nogle dele af lerserien indeholder lag af vulkansk aske og kalkcementerede bænke. På basis af deres litologiske karakteristika og af dinoflagellat-analyser på udvalgte prøver er det fastslået, at den stratigrafiske position af leret er i intervallet fra den paleocæne Holmehus-formation til den Eocæne Røsnæs ler-formation. Et fællestræk er, at alle forekomsterne består af meget fedt ler. Kretasisk kalk Som allerede nævnt er boringerne og direkte under de kvartære aflejringer nået ned i slammet kalk.ved kokkolit-analyser er det fastslået, at denne kalk er af sen Maastricht alder (øverste Kridt). Dette bekræfter antagelsen om, at kalken i området er af kretasisk alder, og at den yngre kalk fra Danien er blevet fjernet ved erosion. Saltdome-strukturen. Den gennemførte undersøgelse har bekræftet formodningerne om, at en saltdomestruktur er af finde delvis indenfor undersøgelsesarealet. Det opadstigende salt har løftet de prækvartære lagfølger så højt op, at gletscherne i Kvartær kunne fjerne de tertiære aflejringer fra den centrale del af domen. Dette er grunden til, at kalkoverfladen er nået direkte under de kvartære moræneaflejringer i boring og De aktuelle undersøgelser har endvidere vist, at domens kulmination findes ved østgrænsen af korridoren ca. 8 km fra Lollands kyst. Dette er ca. 2 km længere mod SSW, end det hidtil har været antaget (DGU 1994). Sydflanken af Rødby saltdomen med en kulmination ca. 17 km nord for den omtalte dome kan også ses i nærværende undersøgelse. 5.8 Revaluering af de seismiske overflader Ved anvendelse af eksisterende boringsinformation kunne den seismiske undersøgelse i fase 1 danne baggrunden for kortlægningen af tre geofysisk/geologiske overflader, som blev tolket som: Top Glacial overfladen Top Prækvartær overfladen (hovedsagelig oversiden af tertiært ler og for en del oversiden af kretasisk kalk) Top Kalkoverfladen Disse overflader adskilte 4 geologiske enheder, som viste gennemsnitlige seismiske intervalhastigheder, væsentligt beregnet på basis af stakhastighederne: Post-/senglacial enhed 1650 m/s Glacial enhed 2150 m/s Tertiær ler-enhed 1750 m/s Kalkenhed (gennemsnit af de øvre ca. 200 m) 2400 m/s VSP-målingerne, som blev udført i fase 2, indikerede følgende gennemsnitlige seismiske intervalhastigheder: , GLH/JKM/rh

48 Fase 2 rapport Side 43 af 55 Post-/senglaciale aflejringer Glaciale aflejringer Tertiære leraflejringer Kalk (øverste m) 1700 m/s 2150 m/s 1650 m/s 2300 m/s På grund af at antallet af boringslokaliteter er ret begrænset og at hastighederne ud fra VSP-målingerne kun afviger lidt fra hastighederne baseret på stakhastighederne, er der ikke fundet grund til at ændre de intervalhastigheder, der er lagt til grund for udarbejdelsen af fladekorte-ne for de geologiske overflader. Nøjagtigheden af de geologisk/geofysiske overflader i undersøgelseslinierne er groft vurderet til 1,5 m plus 5 % af dybden under havniveau for top glacial overfladen, 2 m plus 10 % af dybden under havniveau for top prækvartæroverfladen og 3 m plus 10 % af dybden under havniveau for top kalkoverfladen (unøjagtigheder i fastlæggelsen af havbunden ikke inkluderet). Sammenligning mellem niveauer hvori overfladerne blev fundet i boringerne mv., og dybderne fra de udarbejdede fladekort i fase 1 viser, at afvigelsen ligger uden for de skønnede unøjagtigheder i følgende punkter: I boring er de prækvartære aflejringer nået omkring 9 m under det nivaau, hvor top prækvartæroverfladen var forventet efter fase 1-modellen (skønnet nøjagtighed: 7,7 m). De glaciale aflejringer er generelt nået i højere niveauer end skønnet ud fra fase 1-modellen. Ved boring har en revaluering af de seismiske profiler resulteret i en gentolkning af prækvartæroverfladen lokalt omkring boring med en dybereliggende reflektor. Denne gentolkning har resulteret i en god overensstemmelse mellem den seismiske undersøgelse og boringsinformationen, dvs. en afvigelse på kun 5 m på dette sted. I det nordllige flankeområde er afvigelserne i overkanten af den forventede nøjagtighed mødt i 5 ud af 16 lokaliteter. På en af disse lokaliteter, , er top Glacial ikke nået i vibrocoreren ved den maksimale nedtrængningsdybde i kote -26,2 m (forventet niveau -19,3 m ± 2,5 m). CPT-forsøget indikerer et niveau dybere end -32,6 m. En gentolkning af de overfladenære seismiske profiler indikerer tilstedeværelsen af et smalt, erosionsfrembragt element på dette sted. Refleksioner fra de stejle sider af dette element forhindrer en tolkning af bundniveauet på det. Derfor er overfladen ikke blevet gentolket i fase 2-modellen på dette sted. På fire lokaliteter på nordflanken ( , , og ) er top Glacial nået i et højere niveau end hvad der kunne forventes ud fra antagelserne om usikkerhedernes størrelse. Top Glacial-overfladen ligger imidlertid i vibrocorer boringerne mindre end 0,7 m under havbunden på disse lokaliter. Fordi havbundsreflektoren udgør en skyggezone af henholdsvis 0,5 m's og 1,5-2 m's tykkelse på pinger- og sparkerprofilerne, er det ikke muligt at korrelere boringsinformationen mod de seismiske reflektorer her. Derfor er top Glacial-fladen ikke ændret på den nordlige flanke i fase 2- modellen. På den sydlige flanke er top Glacial nået ca. 3 m højere end det kunne forventes ud fra det overfladenære seismiske fladekort ved En genvurdering af de overfladenære seismiske data indikerer, at en lokal glacial aflejring findes på denne position. Denne lokale glaciale aflejring tynder gradvis ud væk fra lokaliteten, og den ses ikke på de seismiske nabolinier. Fra CPT-forsøgene kan det , GLH/JKM/rh

49 Fase 2 rapport Side 44 af 55 konstateres, at denne aflejring er karakteriseret ved relativt lave styrkeegenskaber sammenlignet med de typiske glaciale aflejringer i korridoren. På basis af denne iagttagelse er det besluttet ikke at ændre niveauet for top Glacial overfladen. I det centrale bassinområde er afvigelser som ligger ud over den skønnede unøjagtighed observeret i 11 positioner ud af 21. Antallet ville sandsynligvis være højere, hvis fuld penetration af de post- /senglaciale aflejringer var nået i alle punkter. Afvigelserne viser, at top Glacial overfladen i boringerne typisk findes i et højere niveau end det, som er tolket ud fra den overfladenære seismik. Afvigelsen er i gennemsnit omkring 5 m. En gentolkning af de overfladenære seismiske profiler viser, at toppen af underenhed SU 5 svarer til den glaciale overflade, hvorimod undersiden af denne enhed blev kortlagt som den glaciale overflade i fase 1-modellen. På basis af denne observation og den kendsgerning, at de konstaterede geotekniske egenskaber synes at svare godt til de, der er konstateret for glaciale aflejringer i andre dele af korridoren, blev det drøftet, om man skulle ændre niveauet for top Glacial overfladen i fase 2-modellen til oversiden af underenhed SU 5. Imidlertid er antallet af geotekniske forsøg fra underenhed SU 5 begrænset og rummer et vingeforsøg med lave styrkeværdier fra den øverste del af underenheden. På dette grundlag er det aftalt med klienten at fastholde fladen fra fase 1 i det centrale bassinområde. Top Glacial-overfladen fra fase 1 modellen er som følge deraf omdøbt til top Øvre Kvartær-overfladen, idet den adskiller den Øvre Kvartære enhed (post-/senglaciale aflejringer + den glaciale SU 5 ) fra den Nedre Kvartære enhed, bestående af glaciale aflejringer, som anses for at være forkonso-liderede. Som følge deraf består den geofysisk/geologiske fase 2-model af følgende fire enheder: Øvre Kvartær enhed Nedre Kvartær enhed Tertiær lerenhed Kretasisk kalkenhed Fladekortene for oversiden af Nedre Kvartær, oversiden af Prækvartær (oftest oversiden af tertiært ler og for en del kretasisk kalk) og oversiden af kalk er vist på henholdsvis bilag A1004, A1005 og A Tektonisk beskrivelse og risikoanalyse En tektonisk beskrivelse og en jordskælvsrisikoanalyse er blevet gennemført som en del af Femer Bælt forundersøgelsen, fase 2. De vigtigste mål med analyserne er: En udredning af den regionale tektoniske situation i interesseområdet En fastlæggelse af de dominerende retninger af de tektoniske strukturer og en placering af et rektangel på 300 km 150 km med den længste kant parallel med hovedstrukturerne i området og med konstruktionsområdet som centrum Gennemførelse af et historisk studie af alle registrerede jordskælv indenfor dette rektangel , GLH/JKM/rh

50 Fase 2 rapport Side 45 af 55 Beskrivelse af den forventede jordskælvsrisiko inden for dette rektangel inden for en periode på 100 år, som krævet i projektbeskrivelsen, og over en 475-års periode efter retningslinierne i Eurocode Tektonisk ramme Femer Bælt-området er placeret i det Nordtyske Bassin, syd for den ØSØ-VNV-orienterede grundfjeldsryg, som benævnes Ringkøbing-Fyn-højderyggen. Strukturgeologien i området domineres af Ringkøbing-Fyn-højderyggen, og af de dybt begravede ØSØ-VNV strygende forkastningszoner: den Kaledoniske deformationsfront (en overskydningszone) og den Transeuropæiske forkastningszone (en sideværts bevægelses-zone). Nordøst for området findes Tornquist-zonen (fig 5.9.1). Ringkøbing Fyn-højderyggens form er skabt ved forkastningsbevægelser igennem sen Ordovicium, for ca. 450 mio år siden, og igennem den sen-silure Kaledoniske foldefase for ca. 400 mio år siden (f.eks. Glennie 1986). I Perm for ca. 260 mio år siden indledtes en differentieret indsynkning nord og syd for højderyggen, og det Norsk-Danske Bassin og det Nordtyske Bassin udvikledes. Disse bassiner har undergået en indsynkning i forhold til Ringkøbing-Fyn Højderyggen op igennem Kridttiden. Perioder med hævning og med invertioner indtraf i disse bassiner i den seneste del af Kridttiden og i Tertiær (Ziegler 1990). Dette forhold forklarer sandsynligvis fraværet af Danien-aflejringer og den ringe tykkelse af Oligocæn-Miocæne lagfølger i det Nordtyske Bassin. Invertionstektonikken kan også forklare tilstedeværelsen af mindre forkastninger og folder som er observeret i det seismiske studie i nærværende projekt (kapitel 5.6.). Den Kaledoniske deformationsfront og den Transeuropæiske forkastning initieredes igennem den Kaledoniske foldefase (Berthelsen 1992). Den Transeuropæiske forkastning var aktiv op igennem tidlig Perm ( mio år siden), og siden da har denne zone mistet sin betydning bortset fra, at reaktiveringer har optrådt med mellemrum (Berthelsen 1992). I området omkring konstruktionsarealet udviser de forkastninger, som er observeret i mindre dybder (op til ca. 3 km), hovedsagelig SØ-NV-lige og ØSØ-VNV-lige retninger (Berthelsen 1992; Håkansson og Pedersen 1992; DGU 1994). På basis af de tektoniske struktureres dominerende retninger er der defineret et rektangel, km 2 stort og orienteret med den længste retning parallel med den dominerende strukturretning og med konstruktionsarealet som centrum (fig 5.9.1). Den dominerende strukturretning er hovedsagelig defineret af forkastningszoner af Kaledonisk oprindelse og af Ringkøbing-Fyn-højderyggen, som har retning næsten parallelt med forkastningszonerne. Hjørnerne i rektanglet ligger på følgende længde- og breddegrader: 9, 53 Ø/55,68 N 13,88 Ø/54,66 N 12,97 Ø/53,43 N 8,71 Ø/54,42 N , GLH/JKM/rh

51 Fase 2 rapport Side 46 af 55 Fig Strukturgeologi i Femer Bælt-området (modificeret efter Berthelsen, 1992). De overordnede strukturelle elementer er vist: - Tornquist-zonen - Det Norsk-Danske bassin - Ringkøbing-Fyn-højderyggen - Den Kaledoniske deformationsfront - Den Transeuropæiske forkastning - Det Nordtyske bassin såvel som de vigtigste højtliggende forkastninger Rektanglet (300 km 150 km), som er anvendt i den tektoniske risikovurdering, er vist Seismisk aktivitet Den syddansk/nordtyske region betragtes som en seismisk lav-aktiv zone. De historiske registreringer fra Tyskland og Danmark indikerer en total på 13 jordskælv siden 1634 indenfor rektanglet. Imidlertid er der kun for fire af jordskælvene målt magnituder, ML, idet den systematiske regisrering af ML ved brug af seismografer først blev påbegyndt i 1926 (tabel 5.9.1). Den totale liste af jordskælv findes i s arkiver. Table Jordskælv med ML-registreringer i perioden (Richter-skala) Dato Længde Bredde ML Dybde til hypocenter ,74 E 54,88 N 3,5 11,3 km , GLH/JKM/rh