Undergrundslaboratorium

GEUS' Laboratorium for Organisk Kulstof og biochar, har omfattende erfaring inden for organisk petrologisk og geokemisk analyse af organisk kulstof såsom biochar, kildebjergarter, kul og olie. Laboratoriet udfører rådgivning til myndigheder, forskningsprojekter samt tilbyder sine tjenester på fuldt kommercielle vilkår eller deltager i samarbejdsprojekter.

Siden grundlæggelsen i 1978 har laboratoriet udviklet sig fra en primært kul- og petroleumsorienteret enhed til et fuldt udbygget organisk petrografisk og geokemisk laboratorium specialiseret i karakterisering af biochar, sedimentært organisk materiale i bjergarter og kul samt olie. Kontakt os for at høre mere om vores ekspertise.

Arbejdsområder

Væsentlige arbejdsområder inkluderer stabilitetsvurdering af biochar ved reflektansmålinger og geokemisk karakterisering, petrografisk morfotype-karakterisering af biochar, petrografisk og geokemisk undersøgelse af terrestriske, lacustrine og marine organisk-rige bjergarter og kul via maceral-analyse samt vurdering af organisk modenhed ved vitrinireflektans. Arbejdsområdet omfatter også bestemmelse af bulk komposition (Saturater/Aromater/Polære forbindelser) og gaskromatografi (GC) af organiske solventekstrakter, herunder resterende olie i udtømte oliefelter og råolie.

Analytiske tjenester

Den organiske petrografisektion af laboratoriet er dedikeret til petrografisk studie af biochar, spredt organisk materiale (DOM) i sedimentære bjergarter og kul gennem maceral-analyse og reflektansmålinger.

Laboratoriet har stor erfaring med fremstilling af partikelblokke (pellets) af forskellige typer organisk materiale til lysmikroskopi. Udstyret inkluderer flere lysmikroskoper med faciliteter til bestemmelse af karboniseringstemperatur og stabilitet af biochar via reflektansmålinger, bestemmelse af kul og DOM's rang/modenhed ved hjælp af vitrinireflektans samt organisk petrografisk sammensætning af biochar, DOM og kul gennem kombineret hvid/blåt lys maceral-analyse. Til tilfældige reflektansmålinger anvendes Hilgers Fossil-systemet.

Laboratoriet besidder omfattende ekspertise inden for biochar-morfotype-karakterisering og organisk facies-analyse af organisk-rige aflejringer, kildebjergarter og kul, hvilket bidrager til fortolkningen af det oprindelige aflejringsmiljø og vurderingen af kildebjergartspotentiale.

Geokemiske tjenester omfatter organisk geokemisk screeninganalyse samt mere avancerede analyser. Tilgængelige screeninganalyser inkluderer Total Carbon (TC), Total Organic Carbon (TOC), Total Sulphur (TS) og Rock-Eval-type pyrolyse ved hjælp af HAWK (Wildcat Technologies), der leverer data svarende til dem produceret af Rock-Eval™.

Yderligere analyser inkluderer solventekstraktion ved brug af en Soxtec™-apparat og gruppetype-fraktionering via Medium Performance Liquid Chromatography (MPLC) og Gas Chromatography (GC).

Omfattende forskning og service til myndigheder og industri

Laboratoriet har bidraget til både grundlæggende og anvendt forskning inden for en række felter i mere end 30 forskellige lande på fem kontinenter. Vi har leveret omfattende service til danske myndigheder og udført talrige konsulentprojekter for petroleumsindustrien og andre sektorer.

Aktuelle forskningsprojekter inkluderer:

• CO2RESHC – Evaluering af resthydrokarboners effekt på CO2-injektivitet i udtømte kalkreservoirer (INNO-CCUS-projekt)
• BIOCHSTA – Dokumentation af langvarig kulstofstabilitet i biochar (INNO-CCUS-projekt)
• Undersøgelse af kulstofpermanens i biochar; indflydelse af råmaterialetype og pyrolysemetode på den langsigtede stabilitet af biochar (Geocenter Danmark-projekt)
• Model for implementering af biochar i emissionsopgørelsen og klimafremskrivningen (Projekt under Klima-, Energi- og Forsyningsministeriet)

I PALÆOKlima-laboratoriet studerer vi miljø- og temperaturændringer i den geologiske fortid ved hjælp af organiske molekyler (biomarkører) produceret af forskellige mikroorganismer.

Identifikation af organiske forbindelser kan hjælpe med at bestemme kilden til organisk materiale samt spore økologiske ændringer i oceaner, søer eller terrestriske miljøer (f.eks. Lupien og Sliwinska, 2025). Forståelse af ændringer i klima og miljø kan være afgørende i studiet af aflejringsmiljøer og bassinudvikling. Vores laboratorium udfører palæomiljøanalyser til forskningsformål såvel som anvendt videnskab, f.eks. til grundvandskortlægningsprojekter.

Vi kan blandt andet analysere:

• Ændringer i primærproduktion (f.eks. fytosteroler, alkenoner, chloriner og dioler)
• Kulbrinter (osm er en af de mest almindelige miljøforurenende stoffer)
• Temperaturudvikling (alkenoner, HBIs og membranlipider – de mest almindeligt anvendte biomarkører for tidligere temperaturudvikling, som vi analyserer i vores laboratorium, inkluderer membranlipider (GDGT'er, TEX86; f.eks. Śliwińska et al., 2014, 2023) og langkædede alkenoner (Uk'37; f.eks. Herbert et al., 2020))

Vores laboratorium er udstyret med ETHOS X Advanced Microwave Extraction System samt TurboVap® og FlexiVap™ solventfordampere. Vi råder også over GC-FID/MSD (GLOBE) og HPLC-MS (Agilent 1290 Infinity II LC og InfinityLab LC/MSD XT). Vores laboratorium har kapacitet til at behandle store mængder prøver ved hjælp af topmoderne udstyr.

Vi byder studerende og gæsteforskere velkommen, som er interesserede i at samarbejde med os.

#palæoklima #biomarkører #membranlipider #GDGT #alkenoner #steroler #lufttemperaturer #havoverfladetemperaturer

Aktuelle projekter:

• Danmark under IPCC-scenarier – et indblik fra Eem og Miocæns tidligere varme perioder (EeMi) (2024-2027) – finansieret af Geocenter Danmark
• Fra fortid til fremtid: mod fuldt palæoinformerede fremtidige klimafremskrivninger (P2F) (2025-2029) – hjemmeside på vej – finansieret af Horizon Europe

Hos GEUS er vi specialiserede i at analysere forseglings- og dækbjergarter (caprocks) som en del af vores forsknings- og konsulentydelser for projekter inden for Carbon Capture and Storage (CCS). Forståelse af egenskaberne ved dækbjergarter, som fungerer som uigennemtrængelige barrierer over reservoirer, er afgørende for at sikre sikker og langsigtet lagring af CO₂. Vores laboratorium håndterer rutinemæssigt materialer såsom borekerner, borespåner (cuttings) og prøver fra blotninger til detaljerede analyser, der hjælper med at evaluere integriteten og forseglingskapaciteten af disse formationer.

Vigtigheden af analyse af forseglings- og dækbjergarter

For at CCS-projekter skal være succesfulde, er integriteten af forseglingsformationerne afgørende. Disse formationer skal effektivt fange CO₂ i de underliggende reservoirer og forhindre lækage til atmosfæren. Hos GEUS undersøger vi de mineralogiske, petrofysiske og geokemiske egenskaber ved disse forseglinger med fokus på deres evne til at modstå det tryk og de kemiske interaktioner, der er forbundet med CO₂-lagring.

Vores studier involverer både laboratorieforsøg og dataindsamling i felten. Vi vurderer nøgleegenskaber såsom porøsitet, permeabilitet og mineralsammensætning, som er kritiske for at bestemme, om en formation kan fungere som en effektiv barriere mod CO₂-migration.

Vi udfører petrofysiske tolkninger af borehulslogs og kerneprøver for at levere en grundig evaluering af undergrundsformationer. Ved at identificere forskellige litologier, der er vigtige for bjergarternes petrofysiske parametre såsom porøsitet og permeabilitet, får vi indsigt i bjergarternes evne til at opbevare og lede væsker.

Vores borehulslog-analyse gør det muligt for os at bestemme egenskaber som porøsitet og skiferindhold. Samtidig tilbyder vores kerneplug-analyse højopløselige målinger på specifikke prøver. Alle kerneplug-data opbevares i en database, hvilket sikrer nem adgang til pålidelig information til fremtidige studier.

Ved at integrere borehulslog-data, kerneplug-målinger, seismiske data og forståelsen af den overordnede geologiske historie, producerer vi tolkede datasæt, der giver en omfattende forståelse af reservoiret, herunder litologi og faciesfordeling. Denne integrerede tilgang er essentiel for CO₂-lagringsprojekter (CCS) og geotermiske energiprojekter, hvor præcis viden om reservoirets egenskaber sikrer optimal lagring eller fluidstrøm.

Hos GEUS benytter vi avanceret teknologi til at analysere borekerner fra både sedimentkerner og bjergarter. En af de vigtigste metoder, vi anvender, er kernescanning med Geotek Standard Multi-Sensor Core Logger (MSCL-S). Denne teknologi giver os mulighed for at indsamle detaljerede fysiske og geokemiske data på en ikke-destruktiv måde, hvilket betyder, at kernen forbliver intakt gennem hele analysen.

Hvorfor bruger vi kernescanning?
Kernescanning er en essentiel metode til at forstå de fysiske egenskaber og sammensætningen af undergrunden. Ved at indsamle data om densitet, porøsitet, magnetisk susceptibilitet og naturligt forekommende gamma-stråling, får vi indsigt i både lagdeling, mineralindhold og geologiske strukturer. Disse data er afgørende for at vurdere geologiske ressourcer og undergrundens reservoirmuligheder, f.eks. i forhold til geotermi, CO₂-lagring (CCS) og råstofkortlægning. Kernescanning hjælper med at evaluere undergrundens potentiale og bidrager til både forskningsprojekter og kommercielle anvendelser, som rådgivning om geologiske forhold eller offshore miljøprospektering.

Hvad kan kernescanneren udføre?
MSCL-S kernescanneren er et modulært system, som kan håndtere borekerner op til 1,5 meter lange og scanne både hele og opskårne kerner. Systemet kan hurtigt og præcist indsamle følgende typer data:

• Naturlig gamma-stråling: Sensorer måler forekomsten af naturlig gamma-stråling fra elementerne kalium (K), uran (U) og thorium (Th) i kernen. Disse data er nyttige til at evaluere mineralindholdet, som er relevant for mineraludvinding og ressourcevurdering.
• Magnetisk susceptibilitet: MSCL-S måler, hvor modtagelig kernen er over for magnetisme. Dette kan afsløre tilstedeværelsen af specifikke mineraler og hjælpe med at forstå de geologiske processer, der har formet kernen.
• Billeddannelse: Et GeoScan V-linescan system producerer detaljerede billeder af kernens overflade, der giver geologer mulighed for visuelt at identificere lagdelinger og strukturer i kernen, som kan være vigtige for eksempelvis marine råstofprojekter.
• Densitet og porøsitet: Med en gamma-densitetsmåler kan vi få information om kernens densitet og porøsitet, som er afgørende for at forstå, hvordan væsker som vand, olie eller CO₂ bevæger sig gennem undergrunden. Dette er særligt vigtigt i CO₂-lagringsprojekter og geotermisk energi.

MSCL-S systemet muliggør samtidig dataindsamling fra flere sensorer, hvilket gør analysen hurtig og effektiv. Dataene bliver dybdekoderegistreret og præsenteret i realtid, så forskere kan analysere resultaterne straks efter scanningen.

Eksempler på Projekter, hvor Kernescanning er Relevant

• CO₂-lagring (CCS): Kernescanning bruges til at vurdere de geologiske forhold, der skal sikre, at CO₂ kan lagres sikkert i undergrunden uden risiko for lækage. GEUS arbejder med at kortlægge og evaluere danske undergrundsreservoirer til dette formål.
• Marine råstofkortlægning: I forbindelse med prospektering efter råstoffer på havbunden, f.eks. sand og grus, er kernescanning afgørende for at forstå sedimentlagene og deres sammensætning. GEUS arbejder med at kortlægge råstofforekomster i de danske farvande.
• Geotermisk energi: For at udnytte geotermisk energi kræves en detaljeret forståelse af undergrundens reservoiregenskaber, såsom porøsitet og permeabilitet. Kernescanning hjælper med at identificere de bedste områder til udvinding af varme fra undergrunden.
• Miljøprospektivering: I undersøgelser af havmiljøet, herunder i forbindelse med forureningsovervågning, kan kernescanning levere præcise data om sedimenternes sammensætning og miljøtilstand, hvilket er nødvendigt for at forstå og beskytte havmiljøet.

Med kernescanning kan GEUS effektivt bidrage til at løse centrale udfordringer i geologisk forskning og industri, fra kortlægning af ressourcer til sikring af bæredygtige energiløsninger.

GEUS er udstyret med en Nithon XL3t GOLDD+ håndholdt XRF-enhed, der er et yderst alsidigt værktøj til semikvantitativ elementanalyse af op til 44 grundstoffer. Instrumentet har en sølvanode (Ag) og operere ved spændinger fra 6 til 50 kV og kan bruges både i felten og i laboratoriet og leverer hurtige, ikke-destruktive analyser foretaget direkte på overflader så som borekerner eller pulverprøver.

Den håndholdte XRF er særligt nyttig til mineralundersøgelser og karakterisering af undergrunden. Dens hastighed og effektivitet gør den ideel til screening af store mængder prøver, hvilket gør det muligt for geologer hurtigt at identificere repræsentative prøver til yderligere, mere detaljeret analyse. I typiske arbejdsgange anvendes HH-XRF til bjergartsbestemmelse og til at give indledende indsigt i egenskaberne af reservoirer og forseglingslag, hvilket bidrager til evaluering af lokaliteter til CO₂-lagring og andre underjordiske anvendelser.

GEUS’ bidrager aktivt til at fremme forståelsen af undergrundens ressourcer og processer gennem uddannelsesmateriale til skoler og offentlig formidling. Vi udvikler testmaterialer og undervisningssæt, som giver lærere og elever mulighed for at foretage geologiske undersøgelser relateret til CO₂-lagring (CCS), geotermisk energi og olieudvinding.

Vores materialer inkluderer bl.a.:

• Øvelsessæt til undersøgelse af porøsitet og permeabilitet i forskellige bjergarter fra den danske undergrund. Materialet ligger op til at eleverne undersøger forskelle i egenskaber mellem reservoirbjergarter som sand- og kridtsten og seglbjergarterne som lersten. Dette giver en praktisk introduktion til begreber som porøsitet, permeabilitet og fluidstrømning og kan arbejdes med både når man taler om bjergarternes egenskaber som grundvandsreservoir, geotermi og CO2-lagring. Dette materiale er en del af en GEOCASE udviklet i samarbejde med Københavns Universitet, Gefion Gymnasium og Geografilærerforeningen: https://geocase.dk/geocase_kuffert/geotermi-og-ccs/
• Kridtbjergarter mættet med "olie", som giver eleverne mulighed for at forstå processerne bag olieudvinding og materialestudier. Dette hjælper med at belyse, hvordan væsker bevæger sig gennem undergrunden, og hvordan energiressourcer udvindes.

GEUS er engageret i at formidle geologisk viden på en tilgængelig måde og tilbyder værktøjer, der hjælper elever og den brede offentlighed med at få en dybere forståelse af undergrundens betydning for samfundets energibehov og klimaindsatser. Dette materiale kan bruges i undervisning og som en del af formidlingskampagner rettet mod offentligheden.