Zuwendungsgeber: Europäische Union

Status: laufend

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.

Als Teil des EU-finanzierten Projektes „IMAGE“ (Integrated Methods for Advanced Geothermal Exploration) möchten wir dazu beitragen, einen ganzheitlichen und multidisziplinären Ansatz für die Erkundung geothermischer Reservoire zu entwickeln, indem wir die Prozesse und Eigenschaften verstehen wollen, welche die räumliche Verteilung von geothermischen Schlüsselparametern (wie z.B. Temperatur) kontrollieren. Dafür entwickeln wir  zunächst ein 3D Strukturmodell der wichtigsten geologischen Einheiten der gesamten Lithosphäre im Gebiet des Oberrheingrabens, wobei alle verfügbaren geophysikalischen und geologischen Informationen berücksichtigt werden.

Ausgangspunkt dieser Strukturmodellierung ist das von der TU Darmstadt in Kooperation mit dem Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) erarbeitete 3D-Modell von Hessen, das die Geometrien der wichtigsten sedimentären Einheiten im Untergrund des nördlichen Teils des Oberrheingrabens abbildet. Außerdem steht uns das 3D Modell GeORG des sich südlich anschließenden Oberrheingrabens zur Verfügung, das im gleichnamigen EU-Projekt  durch die Zusammenarbeit des Landesamtes für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (LGRB) mit dem französischen geologischen Dienst (BRGM), dem Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz (LGB) und dem Institut für Angewandte und Umweltgeologie der Universität Basel entwickelt wurde. Des Weiteren erlauben seismische Reflexionsprofile (DEKORP Projekte) Einblicke in den Aufbau der die Sedimente unterlagernden kristallinen Kruste. Diese Profile bilden die Grundlage für einen kombinierten Ansatz aus isostatischen Berechnungen und 3D Schweremodellierung zur Erfassung der Dichtevariationen in der kristallinen Kruste, insbesondere der Mächtigkeiten von oberer und unterer Kruste. Die Lithosphärenmächtigkeit im Gebiet geht aus veröffentlichten seismologischen Studien hervor.

Das lithosphärenskalige Strukturmodell dient der Berechnung des 3D konduktiven thermischen Feldes unter Berücksichtigung der lithologieabhängigen Gesteinsparameter radiogene Wärmeproduktion und thermische Konduktivität. Für die Parametrisierung der thermischen Modelle steht eine Reihe von Labormesswerten zur Verfügung. Außerdem werden Temperaturmesswerte aus tiefen Bohrungen zur Validierung der vom Modell vorhergesagten Temperaturen eingesetzt. Das finale lithosphärenskalige 3D konduktive Temperaturmodell wird somit eine Abschätzung des geothermischen Potentials auch abseits von vorhandenen Temperaturmessungen ermöglichen. Außerdem bildet es die Grundlage für kleinräumigere numerische 3D Simulationen von gekoppeltem Fluid- und Wärmetransport, für die geeignete Rand- und Initialbedingungen bestimmt werden müssen und die letztendlich eine noch genauere Risikoabschätzung für die geothermische Nutzung erlauben.

Förderung:

IMAGE – Integrated Methods for Advanced Geothermal Exploration

This project has received funding from the European Union's Seventh Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement No: 608553

Mehr Informationen über IMAGE (http://www.image-fp7.eu)

Publikationen:

Freymark, J.; Sippel, J.; Scheck-Wenderoth, M.; Bär, K.; Stiller, M.; Fritsche, J.-G. & Kracht, M. (2017): The deep thermal field of the Upper Rhine Graben (Tectonophysics, Vol. 694, p. 114-129, doi: 10.1016/j.tecto.2016.11.013)

Freymark, J.; Sippel, J.; Scheck-Wenderoth, M.; Bär, K.; Stiller, M.; Fritsche, J.-G. & Kracht, M. (2016): The thermal field of the Upper Rhine Graben – Temperature predictions based on a 3D model (Proceedings European Geothermal Congress 2016, Strasbourg, France, 19-23 September 2016)

Freymark, J.; Sippel, J.; Scheck-Wenderoth, M.; Bär, K.; Stiller, M.; Kracht, M. & Fritsche, J.-G. (2015): Heterogeneous Crystalline Crust Controls the Shallow Thermal Field – A Case Study of Hessen (Germany) (Energy Procedia, Vol. 76, p. 331-340, doi: 10.1016/j.egypro.2015.07.837)