halkeamaverkostot

Halkeamaverkostot ovat kallioperän tai muun kiviaineksen sisäisiä halkeamien muodostamia kolmiulotteisia verkostoja. Ne syntyvät pääasiassa tektonisten jännitysten, lämpötilan muutosten sekä kemiallisten prosessien vaikutuksesta, ja ne voivat ulottua pienistä raoista laajoihin rakenteisiin. Verkostot vaikuttavat merkittävästi kivilajin mekaanisiin ominaisuuksiin sekä veden, kaasun ja epäpuhtauksien kulkeutumiseen.

Halkeamaverkoston ominaisuuksiin kuuluvat suuntautuminen, tiheys, halkeamien pituusjakauma sekä aukon koko ja yhdistävyys. Ominaisuudet vaihtelevat kivilajityypin ja geologisen historiallisen kehityksen mukaan, ja ne vaikuttavat sekä nesteiden että kaasujen kulkuun sekä maaperän ja rakenteiden vakauteen.

Mallinnuksessa käytetään 3D-discrete fracture network -malleja (DFN), joissa yksittäiset halkeamat määritellään parametreilla kuten suunta, pituus, leveys ja aukko. DFN-mallit mahdollistavat veden ja kaasun kulun sekä lämpö- ja ainevirtojen simuloinnin geologisten prosessien yhteydessä. Tilastolliset jakaumat ja satunnaismallinnus ovat keskeisiä välineitä.

Merkitys ja sovellukset: halkeamaverkostot vaikuttavat olennaisesti vesivarantojen hallintaan, öljy- ja kaasukenttien hyödyntämiseen sekä rakennusten ja infrastruktuurien geotekniseen turvallisuuteen. Ne ovat keskeisiä hydrogeologiassa, geotekniikassa sekä energiantuotannon ja ilmastonmuutoksen hillinnän kannalta esimerkiksi CO2-varastoinnissa.

Kehitystrendit: kehittyvät mittaus- ja kuvantamismenetelmät, kuten kallioperän geofysiikka, porareiän kuvantaminen sekä 3D-DFN-mallinnus, parantavat halkeamaverkostojen tunnistamista ja ennustavaa simulointia.