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. Einerseits werden üblicherweise geophysikalische Methoden genutzt, um Störungen zu finden und in Bezug auf deren Gesteins- und Fluideigenschaften zu charakterisieren. Andererseits spielt die numerische Modellierung eine führende Rolle, wenn es darum geht das Verhalten von Strömung und Transport in Bruchzonen sowie deren Wechselwirkung mit der umgebenden porösen Gesteinsmatrix zu untersuchen und zu quantifizieren.

Um detaillierte numerische Studien zu Fluidprozessen in geometrisch komplexen geologischen Systemen durchzuführen, sind flexible, anpassungsfähige und hochwertige Netze eine fundamentale aber häufig unterschätzte (Grund-)Voraussetzung. Allerdings können numerische Untersuchungen der in diesem System stattfindenden Prozesse erst durchgeführt werden, wenn ein detailliertes geologisches Modell des gestörten Systems erstellt wurde.

Ein numerisches Modell kann zwar quantitative Abschätzungen zum Verhalten eines Systems liefern, aber der Grad der Annäherung wird durch das verwendete geometrische Modell kontrolliert. Indes bilden automatische und anpassungsfähige Netz-Ansätze für zerbrochene und gestörte dreidimensionale geologische Systeme immer noch eine große Herausforderung für die Geowissenschaften.

Das Ziel dieses Projektes ist es, eine neue Methode zur korrekten Darstellung von komplexen gestörten geologischen Reservoiren zu entwickeln und der wissenschaftlichen Gemeinschaft bereitzustellen. Der Vernetzungs-Algorithmus besteht aus verschiedenen frei verfügbaren oder „ad hoc“ eingebauten Computerroutinen, zusammengefasst zu einem Software orientierten Verfahren.

Basierend auf einem geologischen Modell, das die Geometrie des gestörten Systems darstellt, liefert diese Methode unstrukturierte dreidimensionale Netze von guter Qualität, die für numerische Anwendungen (Finite Elemente oder Finite Volumen basiert) verwendet werden können.

Partner

UmweltForschungsZentrum UFZ Leipzig: Prof. Dr. O. Kolditz and Dr. N. Watanabe

Weierstraß Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS) Berlin: Dr. H. Si and Dr. J., Fuhrmann

Dr. Guido Blöcher, Sektion 6.2

Förderung

Bundesministerium für Bildung und Forschung - BMBF
Im Rahmen der "Spitzenforschung und Innovation in den neuen Ländern" GeoEnergie Verbundprojekt zwischen Universität Potsdam, BTU Cottbus und Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches Geoforschungszentrum GFZ.