Onderzoek naar eigenschappen van ondergronds gesteente die het potentieel voor aardwarmtetoepassingen bepalen.
Kalksteenlagen uit het Onder-Carboon in het Kempen-Brabant Bekken worden in Noord-België, het zuiden van Nederland en het meest westelijke deel van Duitsland onderzocht voor het ontwikkelen van diepe geothermie of aardwarmtetoepassingen. Boringen die reiken tot in deze kalksteenlagen hebben namelijk aangetoond dat de lagen geschikt zijn als diep-geothermisch reservoir. Het reservoir bestaat uit kalksteen en dolomiet met spleten en lokale karstholtes. Vermits de matrixporositeit van kalksteen over het algemeen erg laag is, zijn natuurlijke spleten voor een groot deel verantwoordelijk voor de porositeit en permeabiliteit en dus ook voor het potentieel als diep-geothermisch reservoir. In haar doctoraatsonderzoek heeft Eva van der Voet zich gefocust op de verspreiding van (gedeeltelijk) open spleten, met als doel te onderzoeken welke factoren de ontwikkeling en eigenschappen van spleten beïnvloeden. Het doctoraatsonderzoek verliep in samenwerking met KU Leuven, met als promotoren Rudy Swennen en Philippe Muchez van het departement Aard- en Omgevingswetenschappen. Op 4 juli 2022 verdedigde Eva met succes haar doctoraatsthesis.
In het verleden zijn er verschillende boringen tot in de Onder-Carboon kalksteenlagen uitgevoerd in het Kempen-Brabant Bekken en tijdens dit doctoraatsonderzoek zijn er vijf nieuwe boringen bijgekomen. De boringen zijn bijzonder belangrijk als informatiebron voor het onderzoek. Ten eerste vormen boorkernen de meest directe informatiebron over de eigenschappen van ondergronds gesteente. Zo zijn de hoeveelheid en karakteristieken van zowel geheel als gedeeltelijk open spleten onderzocht in boorkernen. Ten tweede zijn geofysische boorgatmetingen een belangrijke indirecte informatiebron over ondergronds gesteente. Verschillende geofysische logs zijn gebruikt in dit project, waaronder twee FMI logs. Dit zijn boorgatmetingen, gebaseerd op microresistiviteit, waarop spleten te zien zijn. Naast informatie uit boringen heeft het onderzoek gekeken naar Onder-Carboon kalksteenontsluitingen in het zuiden van België. Deze ontsloten kalksteenlagen, die gelijkaardig zijn aan het ondergronds gesteente, maakten de analyse van spleten op een veel grotere schaal dan in de boringen mogelijk, en bovendien in twee of zelfs drie dimensies.
De resultaten van dit doctoraatsonderzoek vergroten de kennis over de factoren die de ontwikkeling en de eigenschappen van spleten in kalksteenlagen beïnvloeden. De drie belangrijkste factoren die zijn onderzocht, zijn lithologie, laagdikte en de nabijheid van breuken. Algemeen gesteld blijkt de invloed van deze factoren op de distributie van spleten beperkt. Op basis van de onderzochte ontsluitingen blijkt de frequentie, de intensiteit en de connectiviteit van spleten significant hoger in dolomiet dan in kalksteen. Een studie van een FMI log gaf echter tegengestelde resultaten. Verder is waargenomen dat de frequentie van spleten verhoogd is in gesilicificeerde en cherthoudende kalksteen en in rifkalksteen. Schalierijke kalksteen bevat juist lagere spleetfrequenties. Het effect van laagdikte op spleetfrequentie blijkt afwezig of beperkt, waarschijnlijk omdat maar een klein deel van de spleten begrensd is door lagen. Uit kernstalen van een boring en uit een analoge ontsluiting leek de spleetfrequentie (lichtelijk) verhoogd rond breukintersecties. De analyse van de FMI-logs tonen aan dat de spleetfrequentie niet significant verhoogd is rond breukintersecties in de ondergrond.
De eindconclusie is dat waarschijnlijk andere factoren, die niet specifiek in dit doctoraatsonderzoek zijn onderzocht, ook een rol spelen in de ontwikkeling en eigenschappen van spleten in de kalksteen. Mogelijke kandidaten zijn karst, reactivatie van bestaande spleten en het huidige spanningsveld. Het onderzoek draagt zo bij aan de wetenschappelijke discussie door aan te tonen dat een aantal in de literatuur vermelde relaties niet universeel opgaan. De verkregen inzichten in de factoren die spleeteigenschappen beïnvloeden, helpen bovendien ook om geologische risico’s bij de ontwikkeling van geothermische systemen in het gebied te verkleinen.