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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

HOTSPOT HANNOVER4. Norddeutsche Geothermietagung

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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Seismikund andere geophysikalische Methoden

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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Seismikund andere geophysikalische Methoden

der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik

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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Seismikund andere geophysikalische Methoden

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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der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik

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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der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik

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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der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik

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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der Vorerkundung in der GeothermieLeibniz‐Institut fürAngewandte Geophysik

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.

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