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HOTSPOT HANNOVER 4. Norddeutsche Geothermietagung Seismik und andere geophysikalische Methoden der Vorerkundung in der Geothermie Leibniz‐Institut für Angewandte Geophysik Seismik und andere geophysikalische Methoden der Vorerkundung in der Geothermie Hartwig von Hartmann
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HOTSPOT HANNOVER4. Norddeutsche Geothermietagung
Seismikund andere geophysikalische Methoden
der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik
Seismikund andere geophysikalischeMethoden der Vorerkundung
in der Geothermie
Hartwig von Hartmann
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Seismikund andere geophysikalische Methoden
der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik
Übersicht
• Einleitung: Geothermie
– Fluidsysteme, Wärme
• Vorerkundung
– Gravimetrie, Magnetik, Geoelektrik, Magnetotellurik
– Seismik: Oberrheingraben, Molassebecken, Norddeutsches Becken
• Zusammenfassung/Ausblick/Danksagung
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Seismikund andere geophysikalische Methoden
der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik
Einleitung Wärme
0 50 100 150 200 2500
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
T [°C]
z [m
]
10559
8752
6022
3885
2325
1607
1098
777
511
288
133
35
19
9
6
ΔT/Δz = 20 K/kmΔT/Δz = 30 K/kmΔT/Δz = 40 K/kmΔT/Δz = 80 K/kmmean value
Agemar, 2011
Die Temperaturzunahme mit der Tiefe resultiertaus der Restwärme der Erde und dem Zerfallradioaktiver Elemente in der Kruste.
An den Plattengrenzen ist der Wärmestromstark erhöht.
In Deutschland beträgtder mittlere Temperatur-gradient ca. 30°C / km
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der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik
FluidsystemeEinleitung
Joooo
Huebi
Wasserkreislauf in Gebieten mitMagmenaufstieg
Grundwasserkreislaufin Sedimentbecken
In der Kruste gibt es natürliche Wasserkreisläufe, die Wärme transportierenund als Vorbild für die Nutzung geothermaler Energie dienen.
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Vorerkundung Ziele
Die Notwendigkeit der Vorerkundungergibt sich aus der Heterogenität des Untergrundes und der Kosten einerBohrung.
Erstellung des Bohrprofils.
Erkundung lokaler Strukturen, Fazies und Diagenese.
Abschätzung von Wegsamkeiten und derAusdehnung von Reservoiren.
Dürnhaar
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der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik
Vorerkundung Gravimetrie
• Messung der Schwere.
• Nach Bearbeitung: Darstellung von Anomalien.
• Kartierungen.
• Tiefe und Ausdehnung nichtdirekt ablesbar.
• Notwendigkeit der Inversion.
-29 34
P. Skiba, 2011
1 mGal
5 kmN
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der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik
Vorerkundung Magnetik
Magnetik: Ausschnitt aus Befliegung durch Prakla-Seismos 1965-1971
• Messung des Magnetfeldes.
• Nach Bearbeitung:Darstellung von Anomalien.
• Kartierungen.
• Tiefe und Ausdehnung nichtdirekt ablesbar.
• Notwendigkeit der Inversion.
5 kmN-29 341 nT
P. Skiba, 2011
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der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik
Magnetik: Modellierung einer Salzstockstruktur
Vorerkundung Magnetik
Inversion:
1. Zuordnung derMagnetisierungeinzelnerSchichten und Körper
2. Berechnung des resultierendenMagnetfeldes
P. Skiba, 2011
gemessen
40 km
4 km
Salz
magnetischerHorizont
Magnetfeld
-10
+10
nT
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Vorerkundung Geoelektrik
Spezifischer Widerstand [Ωm]
• GeoelektrischeMessung Leinetalgraben
• Der elektr. Widerstandist abhängig vonMineralbestand undWasserführung
• Geologisches Profil
• Information werdenzwischen Bohrungenund Aufschlüsseninterpoliert
1 km
Schaumann, et.al 2011
10 250
500
m
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S
Vorerkundung Magnetotellurik• Erkundung am geothermischenStandort Groß-Schönebeck
• Anpassung der Inversion durch dieSeismik
• Niederohmige Bereiche im Bereichder abdeckenden Salzschichten
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Seismische Erkundung
8 km
0,5
km
Top of the Upper Jurassic carbonate platform
W1
SeismikSüddeutsches Molassebecken
MalmStrukturen
Fazies
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VorerkundungSeismik
Süddeutsches Molassebecken
5 km
Karstentwicklunginnerhalb derOberjurassischenKarbonatplattform
600
m
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VorerkundungSeismik
Oberrheingraben
5 km
Darstellung des komplexenStrukturmodellsdurch eine3D- Seismik
S1
S2
Extension + Scherung
Hoher Temperatur-gradient
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VorerkundungSeismik
Norddeutsches Becken
I
3s 3,85s
TWT13 km
1
II
I
II
2
34
5Grabenstrukturen im oberenPaläozoikum
von Hartmann, 20042,
5 km
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Distanz (m)
Muschelkalk
BuntsandsteinZechstein
Zwei
weg
lauf
zeit
(ms)
VorerkundungSeismik
Norddeutsches Becken
Beilecke, 2010
Hervorheben von Störungen durchKohärenzverfahren im Bereich des Muschelkalks
3D –SeismikSalztektonikBruchtektonik
1,5 km
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Zusammenfassung/ Ausblick
• In Deutschland konzentriert sich die Erkundung auf die Struktur,Lithologie, Fazies und diagenetischen Veränderungengeothermaler Reservoire.
• Seismische 3D Messungen erlauben die Interpretation des oft sehrkomplexen Untergrundes und geben Einblick in die geologischenVorgänge.
• Nichtseismische Verfahren ermöglichen die Erfassung weitererpetrophysikalischer Parameter.
• Verfahren zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit befindensich für tiefe Erkundungen in der Entwicklung.
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Danksagung
Die seismischen Daten wurden freundlicherweise von derExxonMobil Production Deutschland GmbH und der ExorkaGmbH zur Verfügung gestellt.
