4. Geologisk oversigt

Transkript

1 Redegørelse for grundvandsressourcerne i Århus Nord-området 4. Geologisk oversigt 4.1. De overordnede geologiske forhold Undergrunden i undersøgelsesområdet Undergrunden (prækvartæret) udgøres af de lag, der findes under det kvartære dække (istids- og mellemistidslagene). I undersøgelsesområdet er dette udelukkende lag af tertiær oprindelse dvs. lag der er yngre end 65 millioner år og ældre end 2-3 mill. år. Opdelingen af den tertiære periode er vist på fig. 4.1.a. Overfladen af undergrunden består af et kerneområde af oligocæn og eocæn alder. Nord herfor udgøres undergrunden af lag af palæocæn oprindelse, medens der sydvest for de oligocæne lag, findes sedimenter, der blev aflejret i den nedre miocæne tidsperiode. Fordelingen af disse ældre sedimenter i Danmark kan dels henføres til den fennoskandiske randzone, der ligger i Kattegat op mod Sverige og dels til den erosion, der fandt sted under de kvartære nedisninger. Nærheden til den fennoskandiske randzone har således resulteret i, at de ældste aflejringer findes placeret øverst i området ud mod Kattegat og op mod Sverige. I det danske bassin er disse aflejringer begravet langt dybere og altså her pålejret af yngre sedimenter. Fig. 4.1.b viser et snit gennem Danmark fra vest til øst, der skematisk viser fordelingen af de prækvartære lag, medens fig. 4.1.c (næste side) viser den prækvartære overflade i en del af Danmark. En central lokalitet i området til studie af de prækvartære sedimenter var det nu nedlagte Grundfør teglværk, hvor det tidligere var muligt at se typelokaliteten for Grundfør Leret. Grundfør Leret udgør den nederste del af Viborg Formationen. De tertiære formationer ses på fig. 4.1.a. Nederst kunne man se den eocæne Søvind Mergel, der er en lysegrå til hvidlig, finkornet kalkholdig aflejring. Denne formation udgør den yngste af de meget finkornede ler-mergelbjergarter som er så karakteristiske for den ældste del af det danske tertiær. Kalkindholdet i Søvind Mergelen skyldes et stort indhold af mikroskopiske organismer, der har levet i de daværende vandmasser. Ved Grundfør som i Danmark som sådan skete der efter aflejringen af Søvind Mergelen en sedimentationsafbrydelse. Da sedimentationen blev genoptaget var der sket en ændring i de geologiske forhold. De meget rene finkornede lag blev nu afløst af mindre finkornede sedimenter, der i modsætning til tidligere havde et tydeligt indhold af større glimmerkorn. Dette skyldes sandsynligvis, at det norske område efterhånden hævedes Figur 4.1.a. De tertiære formationer - Vestdanmark (Larsen og Kronborg, 1994). Figur 4.1.b. Skematisk tværsnit gennem den tertiære lagserie Danmark (Lykke-Andersen, 1988). 4

2 Delrapport II - detailkortlægning og på grund af det større relief nu kunne bidrage med større partikler. De glimmerholdige sedimenter er i undersøgelsesområdet eksemplificeret af Grundfør og Viborg Leret (del af Viborg Formationen). Hvor de ældste tertiære sedimenter i Danmark alle er aflejret i det marine miljø, sker der i miocæn en gradvis tillanding, og der dukker nu flodsletteaflejringer op. Disse er især kendt fra områder uden for nærværende undersøgelsesområde f.eks. fra Vorvadsbro. Den prækvartære overflade er vist på fig. 4.1.c. De kvartære aflejringer Inden for undersøgelsesområdet udgør den tidligere grusgrav ved Haldum en nøglelokalitet. Her kunne man tidligere se spor efter en lang række isoverskridelser i området. Således fandtes spor af otte nedisningsepisoder fordelt over alle de fire yngste istider, der er påvist i det danske område se fig. 4.1.d. De ældste lag blottet i Haldum grusgraven var fra Menap, der var repræsenteret af en lagserie bestående af 2 smeltevandsaflejringer afbrudt af en 3 m tyk moræne. Denne moræne var øjensynlig afsat af en nordøstis. Øvre Miocæn Nedre Miocæn Oligocæn Eocæn Paleocæn Danien Øvre Kridt Nedre Kridt Perm Århus Nord Randers Århus Nord Århus Figur 4.1.c. Prækvartæroverfl aden omkring og i undersøgelsesområdet (Varv, 1992). 5

3 Redegørelse for grundvandsressourcerne i Århus Nord-området Fra den yngste istid er Haldum Formationen repræsenteret. Denne består i typeområdet af en sand- og grusserie aflejret af en smeltevandsstrøm fra sydøst og svarer til den smeltevandsserie, der blev afsat af den fremadrykkende gammelbaltiske gletscher. Gletscheren selv afsatte kun en tynd moræne ved Haldum (Christian Kronborgs Ringhøjs Till eller Houmark-Nielsens Ristinge Klint Till). Øverst ved Haldum Grusgrav sås et tyndt sandlag, der sandsynligvis var en erosionsrest fra Tebbestrup Formationen, overlejret en rødbrun moræne (Fårup Till). Denne sekvens er afsat af nordøstisen, der fortsatte frem til Hovedopholdslinien og som er den is, der har formet en meget stor del af landskabet i området. Grundfør- og Hinnerupområdet er også undersøgt i forbindelse med Det Strategiske Miljøforskningsprojekt i relation til aflejringsmiljøet i Elster tid. Figur 4.1.e viser et forsøg på rekonstruktion af aflejringsmiljøet svarende til nuværende dybder på henholdsvis 80 og 50 m, og figur 4.1.f viser et geologisk tværsnit gennem det samme område. Her karakteriseres området Figur 4.1.d. Glaciale og interglacia le aflejringer i det mellemjyske område. Pilene viser isens bevægelsesretning. Ordet»till«er anvendt i stedet for den ældre betegnelse»moræne«(larsen og Kornborg, 1994). Hele denne sekvens var præget af foldninger og overskydninger, der kunne henføres til 2 deformationsfaser svarende til 2 stadier fra Elster istiden nemlig Søbyvad og Lemmer stadierne. Ved selve Haldum grusgrav var det dog ikke muligt at se nogen moræneaflejringer fra denne tid. Figur 4.1.e. Rekonstruktion af afl ejringsmiljøet svarende til nuværende dybder på henholdsvis 80 og 50 m Grundfør-Hinnerupområdet (Graversen, 1997). Også Saale istiden er repræsenteret i Haldumområdet. Der findes således lag afsat i forbindelse med Hår (nordøstis), Hinnerup (sydøstis) og Asklev (østnordøstis) stadiet. Sidstnævnte stadie er dog ikke repræsenteret af en egentlig moræne; men findes kun som en mulig erosionsrest bestående af bloklag. Figur 4.1.f. Et geologisk tværsnit gennem Hinnerup Grundførområdet. En vigtig iagttagelse er den komplexe opbygning af de begravede dales indhold, og man må forvente at finde tilsvarende kompliceret geologi andre steder i disse dale. (efter Refsgård et al., 1997). 6

4 Delrapport II - detailkortlægning ved Grundfør som kvartære aflejringer af moræneler, -silt og -sand, aflejret i dybe, smalle eroderede dale i de lavpermeable tertiære leraflejringer (Refsgård et al., 1997). Der er udført undersøgelser af kornstørrelsesvariationer for NØ-morænen i det mellemste Jylland (Nielsen, 1997). Der blev udført kvartærgeologiske undersøgelser i 19 råstofgrave i Århus Amt. Ved hjælp af efterfølgende fabric-, kornstørrelses- og fingrusanalyser blev de kvartære, sedimentære enheder forsøgt indplaceret i den eksisterende kvartærstratigrafi for det mellemste Jylland. Der blev fremstillet kort over medianværdierne, sandindholdet og lerindholdet i NØ-morænen i det mellemste Jylland. De fremstillede kort viste ved kobling med undergrundskort, at kornstørrelsesvariationen i nogle områder afspejler det prækvartære underlag. Finkornede, prækvartære aflejringer (kalk og ler) påvirker således kornstørrelsesfordelingen i retning af lavere medianværdier, lavere sandindhold og højt lerindhold. Grovkornede prækvartære aflejringer (sand og grus) påvirker derimod kornstørrelsesfordelingen i retning af højere medianværdier, højt sandindhold og lavt lerindhold. I andre områder er det den kvartære lagserie, der præger NØmorænens kornstørrelsesfordeling. Det kvartære underlag synes at have størst indflydelse, hvor den kvartære mægtighed er stor. Det konkluderes, at variationerne i NØ-morænens kornstørrelsesfordeling afspejler NØ-isens varierende optag af materiale fra henholdsvis det prækvartære underlag og det kvartære underlag. For landskabsudviklingen er det af væsentlig betydning, at den Østjyske Israndslinie (den Harderske linie) går igennem undersøgelsesområdet. Den Østjyske Israndslinie forløber parallelt med Østjyllands kyst, 10 til 20 km inde i landet. Dette svarer til det Ungbaltiske isfremstød, som vist på figur 4.1.g. Figur 4.1.h viser den formodede fordeling af land, hav og indlandsis under det sidste store isfremstød under sidste istid. Den skraverede signatur viser det havdækkede område, mens selve det ungbaltiske fremstød (sydøstisen) er markeret med linien E. Vest for denne linie var Jylland befriet for ind Figur 4.1.g. Den østjyske Israndslinie vist med lyseblåt (oprindelig efter Harder, 1908). Kortlægningsområde vist med mørkeblåt/sort. 7

5 Redegørelse for grundvandsressourcerne i Århus Nord-området landsisen. Tiden siger år før nu. Man kan se, at indlandsisen er trængt frem fra Østersø-egnene over Øerne til Østjylland. Et ishav har dækket store dele af Vendsyssel (en tidlig fase af Yoldiahavet), hvor kun de højeste dele har stukket op som øer. Store dele af Nordsøen var tørlagt. Smeltevandsfloder strømmede fra isranden mod det før nævnte ishav i nord af nordgående ruter og af vestrettede ruter. Både Tirstrup Hedeslette og Løsning Hedeslette (uden for undersøgelsesområdet) er vidnesbyrd om disse smeltevandsstrømme Sydøstisen aflejrede en overvejende leret og kalkholdig moræneaflejring og medbragte ledeblokke fra østersøegnene. Blandt de vigtigste ledeblokke kan nævnes rød og brun Østersøkvartsporfyr, samt Ålands-rapakivi, -kvartsporfyr og -granit. Et mere detaljeret kort, der viser isranden for det ungbaltiske fremstød i selve undersøgelsesområdet er vist på nedenstående figur 4.1.h. 4.2 Eksisterende datagrundlag Før nærværende undersøgelse blev iværksat, eksisterede der et forholdsvist sporadisk materiale et materiale, der kun i begrænset omfang kunne anvendes til løsning af opgaven: At redegøre for grundvandsressourcerne i det pågældende indsatsområde. Blandt andet viste udtegning af kort med boringer, at selv i områder, hvor der eksisterede mange boringer, var der kun ganske få af disse, der gik ned i en større dybde. Årsagen hertil har typisk været, at der kun var behov for disse korte boringer, hvad enten det har drejet sig om etablering af markvanding- eller vandværksboringer. Ved gennemgang af kortmaterialet stod det også hurtigt klart, at der var områder, der stort set ikke indeholdt boringer. Det gjaldt f.eks. området ved Tinning Hede. I andre områder var der placeret talrige boringer dels på baggrund af placeringen af dybe vandværksboringer (Truelsbjerg, Kasted områderne) og dels som følge af de mange affaldsdepotundersøgelser, der har været udført 1980 erne og 1990 erne. Dette sidste forhold kan igen relateres til nærheden af storbyen Århus, der har haft behov for at slippe af med sit affald, hvilket i gamle dage foregik ved at smide affaldet i naturen lige uden for byens dør. Ud over boredata findes der også andre kilder til information om de geologiske forhold, idet området også har været præget af flere mindre og større råstofgrave. Disse er i tidens løb blevet undersøgt af især studenter, der typisk har udført specialer i områderne. Det drejer sig f.eks. om Grundfør Lergrav og Haldum Grusgrav, der er nøglelokaliter for forståelsen af områdets henholdsvis tertiære og kvartære aflejringer (se kap. 4.1). Figur 4.1.h. Det ungbaltiske isfremstød (Sydøstisen) fra sydøst for til år siden (Houmark - Nielsen, 1989). Ud over disse råstofgrave har nærheden til Århus Universitet også betydet, at der er udført undersøgelser af både forskere og studerende undersøgel- 8

6 Delrapport II - detailkortlægning ser, der også involverer etablering af til lejligheden udførte boringer og geofysiske undersøgelser. Det er dog først i de senere år, at der er gennemført mere sammenhængende undersøgelser i området bl.a. i forbindelse med Århus Amts mere intensiverede kortlægninger her. Til det eksisterende datagrundlag hører også landskabsforståelsen. Området er især domineret af den Østjyske Israndslinie, der skærer sig igennem områdets sydøstligste del. Herudover kan det nævnes, at DGU (nu Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelser) har overfladekarteret en meget stor del af området, jvf. figur 4.2.a. Der mangler dog fortsat nogle arealer. Til trods for disse mange undersøgelser var datagrundlaget dog mangelfuldt i forhold til den opgave, Århus Amt skulle løse. Det blev derfor fra amtets side besluttet at udføre en mere deltaljeret undersøgelse, som beskrives i de næste kapitler. 4.3 Referenceliste I dette afsnit ses en oversigt over baggrundsmateriale i form af artikler og rapporter, som har dannet grundlag for beskrivelsen i de foregående afsnit i kapitlet. For flere detaljer, end der har været plads til her, henvises til dette baggrundsmateriale. GEUS (2000): Jordartskort. Version 2.0. Gravesen, Peter : Three-dimensional geological model of the complex aquifers in an incised Quaternary valley in Jylland, Denmark. GEUS. Proceedings EEGS meeting, Aarhus Harder, P. (1908): En østjydsk israndslinie og dens indflydelse på Vandløbene. Danmarks Geologiske Undersøgelse II 19, 259 pp. København Danmark. Houmark-Nielsen, M. (1989): Danmark i istiden en tegneserie. I Varv: nr. 2 Larsen, G. og C. Kronborg (1994): Geologisk set, det mellemste Jylland. Geografforlaget. Lykke-Andersen, H. (1988): Viborgegnens geologi. Viborg Leksikon nr. 6. Nielsen, Laila (1997): Kornstørrelsesvariationer for NØ-tillen i det mellemste Jylland. Upubliceret specialeopgave, Århus Universitet, Århus Danmark. Refsgaard, Anders et al. (1997): Anvendelse af 3D geofysiske målinger i forbindelse med opsætning og kalibrering af en grundvandsmodel. DHI. ATV-møde om kalibrering, validering og usikkerheder på grundvandsmodeller, Schæffergården. Varv (1992): Kort over Prækvartæroverfladen. Danmarks digitale jordartskort Århus Nord Områdeafgrænsning Flyvesand Ferskvandsdannelser Marsk Marint san d og ler Strandvolde Morænesand og grus Moræneler Smeltevandssand og -grus Smeltevandsler Ekstramarginale aflejringer Ældre havaflejringer Prækvartær Figur 4.2.a. Danmarks digitale jordartskort. GEUS. (den oversigtlige udgave) 9