Les roches et les sédiments sont des matériaux composites comprenant plusieurs phases minérales (ou autres phases solides), avec des phases fluides (air, eau, hydrocarbures) ou de la glace remplissant les espaces poreux. Deux paramètres thermogéologiques clés, utilisés dans la conception des systèmes de chauffage et de refroidissement géothermiques (GSHC), sont (i) la capacité thermique volumique (une quantité scalaire) et (ii) la conductivité thermique (un tenseur). La capacité thermique volumique globale d'un matériau composite, étant une quantité scalaire, peut être simplement calculée comme la moyenne arithmétique pondérée des composants. De nombreuses propositions ont été faites pour l'estimation de la conductivité thermique globale à partir des conductivités des composants d'une roche ou d'un sédiment, et aucune proposition unique n'est universellement satisfaisante. Une variété d'algorithmes proposés ont été examinés pour les systèmes monominéraux (quartz ou calcite + eau + air). Une moyenne géométrique pondérée des composants d'un matériau géologique fournit généralement une bonne (mais pas parfaite) estimation de la conductivité thermique globale, mais tend àperformer mal dans les matériaux poreux et secs. Une approche semi-empirique « Kersten-Johansen » semble être un bon estimateur de la conductivité thermique des matériaux sablonneux poreux à des états de compactage et de saturation variables ; son applicabilité aux roches lithifiées et aux lithologies non silicatées doit encore être démontrée.
David Banks (Jeu,) a étudié cette question.