Das Barentssee- und Karasee-Gebiet in der europäischen Arktis wird aufgrund umfangreicher Kohlenwasserstoffvorkommen seit Jahrzehnten im Rahmen von verschiedenen wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Projekten erforscht. Trotz der daraus resultierenden umfassenden Datengrundlage ist die Entstehung und geodynamische Entwicklung dieser Region immer noch nicht gänzlich verstanden.

Basierend auf unterschiedlichen Rohdaten wird ein dreidimensionales strukturgeologisches Modell von Brandenburg entwickelt, das eine thermisch relevante vertikale Auflösung der stratigraphischen Horizonte und zusätzlich Informationen zur tieferen Kruste und zum lithosphärischen Mantel integriert.

The Caribbean plate originated in Early Cretaceous time due to the interaction of the Farallon lithosphere with a mantle plume, probably associated with the present-day Galápagos hot spot. This particular interaction gave as a result the Caribbean Large Igneous Plateau (CLIP), a complex lithospheric structure consisting of several stages of spilled basalts flows and underplated ultramafic cumulates. During the migration of the proto-Caribbean (Farallon) plate, accreted fragments were left behind along the northwest and north of the South American margin.

Wir untersuchen welche Kontrollfaktoren die Salzbewegung an passiven Kontinentalrändern steuern und welche Beziehungen zwischen Salzbewegung und regionaler Deformation bestehen. Das Projekt ist Teil eines größeren Forschungsschwerpunkts der Gruppe zu Salzdynamik in Sedimentbecken. Neben generellen Mechanismen zur Salzbewegung lassen sich charakteristische Merkmale isolieren, die für die Salzdynamik in intrakontinentalen Becken, in Vorlandbecken oder an passiven Kontinentalrändern typisch sind.

Ein mit geophysikalischen und geologischen Beobachtungen konsistentes 3D Modell integriert sowohl die Sedimentfüllung als auch die Struktur der Kruste und des lithosphärischen Mantels vom Kontinent über den stark gedehnten Kontinentalrand zum ozeanischen Bereich. Dieses Modell ist die Basis für Rekonstruktionen der post-jurassischen Deformationsgeschichte und der Untersuchung der daran gekoppelten Steuerungsfaktoren von Temperatur- und Druckfeldern.

Bruchzonen und Störungen spielen eine wichtige Rolle in verschiedenen Aspekten der Geowissenschaften, wie zum Beispiel in geomechanischen, geotechnischen und hydrologischen Anwendungen. Der Forschungsschwerpunkt liegt hierbei vor allem auf der Charakterisierung von Störungen, sowie der Analyse von Fluidfluss und Wärmetransport. Um realistische Ergebnisse zu erhalten ist es notwendig einen multivariaten Ansatz zu verfolgen, bei dem verschiedene Teilgebiete der Geowissenschaften kombiniert werden.

Das Projekt ist Teil des Programms MOM (Methane On the Move) das die Wechselwirkungen geoegenen Methans mit globalen Klimaprozessen untersucht. Ziel ist es, das thermische Feld auf der Lithsophärenskala zu untersuchen und daraus die thermischen Randbedingungen auf globaler Skala zu verstehen, die den Methanhaushalt beeinflussen können.

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Das Beaufort-Mackenzie Becken erhält seine geowissenschaftliche Relevanz durch seinen Reichtum an Kohlenwasserstoffen, seine Entwicklungsgeschichte von einem passiven Kontinentalrand zu einem Vorlandbecken und seine polare Lage am Übergang zwischen einem präkambrischen Schild, einem mesozoischen Ozean und einem mesozoisch-känozoischen Orogen. Wir entwickeln daten-basierte 3D Modelle, die den strukturellen Aufbau der wichtigsten geologischen Einheiten der Sedimentbeckenfüllung und der unterlagernden Kruste abbilden. Die daraus resultierende Verteilung physikalischer Eigenschaften nutzen wir zur Berechnung des thermischen Feldes und, ergänzt durch die Konfiguration verschieden alter geologischer Einheiten, zur Rekonstruktion der Beckengeschichte.

Die Arbeiten im Projekt DEFORM sind Teil des DFG Schwerpunktprogramms 2017 4D Mountain Building (SPP MB-4D) und testen die Hypothese, dass einzelne Prozesse, die die Krustendeformationen steuern, isoliert und quantifiziert werden können. Als Voraussetzung dafür müssen Heterogenitäten der Lithosphärenkonfiguration zusammen physikalischen Prozesse betrachtet werden.

"Advanced Earth System Modelling Capacity" (ESM) ist ein vom Helmholtz-Impuls und Vernetzungsfonds gefördertes Verbundprojekt im Forschungsbereich "Erde & Umwelt". Das Projekt zielt darauf ab, eine weltweit führende, modulare und flexible Modellierungsinfrastruktur zu entwickeln und zu etablieren, um ein tieferes Verständnis der komplexen Dynamik des Systems Erde unter verschiedenen Einflüssen zu fördern. Dies erfordert sowohl Fortschritte in der Modellierung einzelner Modellkompartimente als auch deren skalenübergreifenden Interaktionen.

Das Verbundvorhaben GeoEnergie - GeoEn - fokussiert die Bearbeitung von vier geowissenschaftlich relevanten Kernthemen, die sich mit einer klimaverträglichen und sicheren Energieversorgung in der Zukunft beschäftigen: CO2-Abscheidung und –Transport, CO2-Speicherung, Shale Gas (Unkonventionelle Georessourcen) und Geothermie.

Noch immer spielen erneuerbare Energien nur eine untergeordnete Rolle bei der Versorgung von Megastädten. Wir gehen der Frage nach, inwieweit die Nutzung tiefer Geothermie zur Deckung des Energiebedarfs von Berlin in Zukunft beitragen kann. Auf Grundlage der Konfiguration der Sedimente, der Kruste und des lithosphärischen Mantels im Untergrund von Berlin erstellen wir thermische 3D Modelle, die mit lokal verfügbaren Temperaturdaten konsistent sind und dabei den gesamten Großraum von Berlin abdecken. Dafür nutzen wir zwei Ansätze: (i) Berechnungen des stationären, konduktiven thermischen Feldes und (ii) Simulationen von gekoppeltem Wärme- und Fluidtransport. Die berechneten Temperaturverteilungen bestimmen das geothermische Potential und sollen final im Rahmen des Programms Energy Atlas Berlin in ein existierendes virtuelles 3D Stadtmodell von Berlin eingehen, wo sie zusammen mit Informationen über vorhandene Ressourcen, Infrastruktur und Energiebedarf zur Erstellung von Stadtplanungskonzepten genutzt werden können.

Die ausgeprägten geologischen und somit auch thermischen Variationen im Untergrund des Bundeslandes Hessen führen zu großen Unsicherheiten in der Planung geothermischer Projekte. Um diese, ebenso wie das Fündigkeitsrisiko, zu verringern, werden wir ein verbessertes 3D Struktur- und Temperaturmodell für Hessen erstellen

Heißes, salzhaltiges Tiefenwasser hat Auswirkung auf die Gewinnung tiefer geothermischer Energie sowie auf die Nutzung und Verunreinigung von Grundwasser, wodurch es von großem wissenschaftlichem und ökonomischem Interesse ist. Quellen sind Oberflächenerscheinungen, die auf gekoppelte physikalische Prozesse im tiefen Untergrund der Erde zurückgehen. In dieser Hinsicht stellen die TVZ und das NEGB zwei Extrembeispiele von deutlich unterschiedlicher Hydrologie und Thermodynamik dar.

As a part of the DFG priority program 2017 4D Mountain Building (4D-MB) this project aims to obtain a better understanding of the crust and the uppermost mantle beneath the Alpine orogen and its forelands and to better explain the distribution of deformation and seismicity throughout the region. Therefore, we integrate geoscientific observations with process modelling to predict the 3D lithosphere configuration in the area.

Das Anden-Orogen ist ein ~7000 km langes, in Nord-Süd-Richtung verlaufendes Gebirge entlang des westlichen Kontinentalrandes Südamerikas. Im zentralen Teil wird die Bildung dieses Gebirgszuges durch die Subduktion der ozeanischen Nazca-Platte unter die kontinentale südamerikanische Platte angetrieben.

Das Kenia Rift ist Teil des Ostafrikanischen Riftsystems, entlang dessen die afrikanische Kontinentalplatte tektonisch gedehnt und ausgedünnt wird, was sich in einer wiederkehrenden Erdbeben- und vulkanischen Aktivität in der Region ausdrückt. Mit diesem Projekt versuchen wir, den Kontrollfaktoren für diese tektonische Aktivität auf die Spur zu kommen. Dazu nutzen wir verschiedene geologische und geophysikalische Beobachtungen, die wir in 3D numerische Modelle integrieren, mit denen wir wiederum die Struktur und variierende Rigidität des Riftsystems abbilden können.

Das Nordalpine Vorlandbecken ist im Zuge der europäisch-adriatischen Kontinentalkollision im Tertiär entstanden. Heute weist es eine keilförmige Struktur auf und ist gefüllt mit Erosionsprodukten der Alpen (auch Molasse genannt). Von Süden durch die Alpen begrenzt, wird es unterlagert von mesozoischen Schichten, deren Sedimente sich zur Zeit des Tethys-Ozeans abgelagert haben. Diese mesozoischen Schichten enthalten unter anderem den oberjurassischen Malm-Karstgrundwasserleiter, der heutzutage stark für die geothermische Wärme- und Energieproduktion genutzt wird.

Die tektonische Entwicklung des Orange Beckens wird mittels einer kombinierten Analyse von seismischen, gravimetrischen & Bohrlochdaten untersucht, um Parameter der Rift- und Beckenevolution zu finden.

Wir untersuchen die polyphase Deformationsgeschichte des CEBS (CEBS) und ermitteln mit Hilfe von geländebasierten Störungs-/Striemungsdaten die für die Deformation verantwortlichen Paläospannungen.

Um die tiefen Strukturen und die Entwicklungsgeschichte der konjugierten passiven Kontinentalränder vor SW Afrika und Argentinien zu verstehen, erstellen wir lithosphärenskalige 3D Strukturmodelle. Die Modelle integrieren Daten aus Bohrungen, Seismik, Seismologie und Informationen über das Schwerefeld der Erde. Sie bilden sowohl die Konfiguration als auch die physikalischen Eigenschaften der wichtigsten stratigraphischen Sedimenteinheiten, der Kruste und des lithosphärischen Mantels ab.

Störungen beeinflussen ablaufende physikalische Prozesse im Erdinnern, die den Fluid- und Wärmefluss kontrollieren. Um Vorhersagen für die geothermische Exploration treffen zu können, ist es wichtig, diesen Einfluss auf den Fluidfluss und das thermische Feld im Untergrund zu quantifizieren.

Der Oberrheingraben bildet noch heute eine tektonisch aktive Riftzone, die als Teil des Europäischen Känozoischen Grabensystems entstand. Das aus der Grabenbildung resultierende Becken hat seitdem mächtige Sedimentschichten aufgenommen, die heute über ein großes geothermisches Potential verfügen. Um diese erneuerbare Energiequelle nutzen zu können, ist es jedoch unerlässlich die Temperaturverteilung samt der sie beeinflussenden Wärmetransportprozesse (einschließlich Grundwasserbewegungen) im Untergrund zu verstehen.

Das Westliche Bredasdorp Becken ist Teil des gescherten, südlichen Kontinentalrandes von Südafrika. Die Beobachtung aktiver Kohlenwasserstoffsysteme im Becken wirft angesichts des bisherigen Kenntnisstands über die geodynamische Entwicklung des Kontinentalrandes einige Fragen auf. Durch das Integrieren von geologischen und geophysikalischen Datensätzen (Bohrloch-Logs, Reflektionsseismik, Gravimetrie etc.) und von physikalischen Gesetzmäßigkeiten entwickeln wir numerische 3D Modelle der Geologie und des thermischen Feldes der gesamten Kruste. Dieser regionale, datenbasierte Ansatz ermöglicht ein besseres Verständnis der Sedimentbeckenentwicklung und liefert wichtige Randbedingungen zur Modellierung der Kohlenwasserstoffsysteme.