Varmestrøm

Bestemmelse av temperaturen i jordskorpa og litosfæren er viktig for flere praktiske formål som for eksempel bruk av geotermisk energi, bestemmelse av modning av kildebergarter for hydrokarboner eller karakterisering av kvaliteten på reservoarbergarter i petroleumforekomster. I tillegg til disse økonomiske og samfunnsmessige aspekter gir varmestrømsdata også et viktig bidrag til de grunnleggende studier av dannelse og deformasjon av jordskorpe og litosfære.

Beregning av varmestrøm er avhengig av (1) målte temperturvariasjoner og (2) varmeledningsevnen til bergartene i undergrunnen. Varmestrøm kan dermed bestemmes ved å bruke formelen for varmeledning:

q = -k dT/dZ

hvor q er varmestrøm (W/m2), T er temperatur i Kelvin, Z er dyp (m) og k er varmeledningsevne (W/m/K).
I praksis må vi bestemme temperaturvariasjonene et godt stykke ned i undergrunnen. Det er derfor nødvendig å bore dype brønner for å unngå ulike typer forstyrrelser fra tidligere tiders klima (f.eks. istider) og menneskeskapte effekter som avskoging. Temperaturen logges i brønner ved hjelp av spesiallagde termometre. Målingene utføres flere måneder etter at hullene er boret for å unngå varmeeffekter fra selve boringen og fra vannet som blir brukt både for å kjøle borekrona og til å transportere borslam opp av hullet. Borkjernene blir prøvetatt for å kunne bestemme varmeledningsevnen i laboratoriet på NGU.

For å kunne modellere varmestrømdata i undergrunnen er det også nødvendig å ha tilgang til data om varmeproduksjon fra nedbrytningen av de radioaktive elementene uran, thorium og kalium i berggrunnen. Relative konsentrasjoner av disse elementene bestemmes fra kjemiske analyser på bergartsprøver fra det landsdekkende Litoprosjektet. Bidraget til observert varmestrøm kan beregnes fra disse konsentrasjonene. 

Modellering av varmestrøm gjøres med  moderne 2D and 3D programvare. Oppbygningen og sammensetningen av jordskorpa er bestemt ved hjelp av geofysiske tolkninger av magnetiske, gravimetriske og seismiske data. Dette arbeidet gjøres også av geofysikere i sokkelgeofysikklaget.