Ein konduktives geothermisches Modell für den Oberrheingraben

Besseres Verständnis des geothermischen Potentials


Im Auftrag des Regierungspräsidiums Freiburg Abt. LGRB, wurde seitens der Geophysica GmbH ein großräumiges numerisches 3D-Modell entwickelt. Ziel dieser Studie war es, die thermischen Eigenschaften des Untergrundes anhand von Bohrungsdaten (Logs, Kerne, Cuttings) bestmöglich zu charakterisieren und ein numerisches Modell zur Temperaturvorhersage bis in eine Tiefe von 5 km zu erstellen. Das geothermische Modell basiert auf einem strukturgeologischem 3D-Modell, welches seitens des LGRB’s zur Verfügung gestellt wurde. Das digitale Strukturmodell wurde im Rahmen des EU-Projektes “Geopotentials of the deep Upper Rhine Graben (GeORG) entwickelt. http://www.geopotenziale.org/


Die GeORG Projektgruppe stellte alle notwendigen Informationen zum Untergrund zur Verfügung. Bohrlochmessdaten und Bohrberichte von insgesamt 28 Bohrungen wurden im Detail gesichtet. Zusätzlich wurden einige wenige Labordaten zur Porosität und Permeabilität bereit gestellt. Schließlich wurden 11 Kalibrierbohrungen ausgewählt, für die spezifische thermische und hydraulische Eigenschaften aus den Logdaten abgeleitet wurden. Die Bohrungen wurden im Hinblick auf ihre Datenqualität, ihre geographische Position und die jeweils erbohrten Stratigraphien ausgewählt, um eine möglichst gute und repräsentative Erfassung des Modellgebietes zu erreichen. 


Anhand dieser Informationen wurde ein regionales numerisches Modell aufgebaut, das die Geothermiestandorte Landau, Bruchsal und Soultz-sous-Forêts mit einschließt. Mit diesem Finite Differenzen Modell wurden Wärmetransport- Berechnungen durchgeführt, wobei ein rein konduktiver Wärmetransport zur Grunde gelegt wurde. Anhand von Temperaturmessungen im Bohrlochtiefsten (BHT) und einigen wenigen durchgängigen Temperaturlogs wurde das Modell kalibriert. Das Ergebnis ist ein Temperaturmodell, mit dem die stationär bedingte Temperaturverteilung im Oberrheingraben visualisiert werden kann. Es zeigt sich, dass allein der starke Kontrast in der Wärmeleitfähigkeit zwischen kristallinem Basement und den auflagernden jüngeren Sedimenten zu erheblichen Temperaturunterschieden (~ 50 K in 4 km Tiefe) innerhalb eines Tiefenbereiches führen kann und dies bei der geothermischen Exploration berücksichtigt werden sollte.


Durch einen Vergleich der konduktiv ermittelten Ergebnisse mit tatsächlich in Bohrungen gemessenen Temperaturen können nun Bereiche thermischer Anomalien im Oberrheingraben hervorgehoben werden und aus der Differenz der Temperaturinformationen Aussagen zum thermischen Potenzial abgeleitet werden. 




Temperaturverteilung an der Tertiärbasis, berechnet für den rein konduktiven Wärmetransport