Geologisch-geophysikalische Voraussetzungen für ein … · 2010-02-02 · Herr Berger & Prof. Wagner Temperaturverhältnisse im Grundgebirge von Sachsen Vergleich der Gesteinstemperatur

Herr Berger, LfULGProf. Wagner, TU Bergakademie Freiberg

Geologisch-geophysikalische Voraussetzungen für ein petrothermales Geothermieprojekt

Herr Berger & Prof. Wagner

Gliederung• Einführung petrothermale Geothermie

Wie finden wir einen optimalen Bohrpunkt?• Geologische Voraussetzungen – Verbreitung von günstigen

Gesteinskomplexen

• Tektonische Voraussetzungen – Tiefenreichweite der Bruchsysteme

• Geophysikalische Grundlagen – Ableitung des Baus der oberen Erdkruste


Prinzip der petrothermalen GeothermieEnergiegewinnung aus dem Gestein selbstGeothermie-Kraftwerk Soultz-sous-Forets

(Gérard et al., 2006)

erstmals Zirkulation in einem geschlossenenKreislauf!

- 4 Monate

- 90 cbm/h mit 140 °C

- 10 MWth

Erkenntnisse und Erfahrungen nutzen

500 m


Geologisch-Geophysikalische Voraussetzungen für einen optimalen Bohrpunkt in Sachsen

geology first

GeologieUntergrundgeologie

GeophysikTiefenseismik, 3 D-Seismik,Gravimetrie, Magnetik

Strainanalysewichtiger Störungen

Geothermisches 3D-Modell

Strukturgeologisches

3 D-Tiefenmodell

GeologieUntergrundgeologie

BruchtektonikStörungsgeometrie,

Vernetzung, Tiefenreichweite

GeophysikTiefenseismik, 3 D-Seismik,Gravimetrie, Magnetik

Strainanalysewichtiger Störungen


G r u n d g e b

i r g e

Deckgebirge

Deckgebirge

Sachsen: GrundgebirgslandCharakterisiert durch 3 Gesteinsgruppen

Granite und GranodioriteGneise und Granulite

Phyllite und Glimmerschiefer


Tiefengeothermie im GrundgebirgeVoraussetzungen:

• Geothermische Tiefenstufe sollte vom Normalen nach oben abweichen

• Gesteinsvarietäten mit erhöhten Gesteinstemperaturen sollten in geeigneten Zielteufen vorhanden sein

• Wärme aus dem Zerfall von Uran-, Thorium- und Kalium-Isotope

• Diese Wärme finden wir in radiogene Wärme produzierenden Gesteinen, insbesondere in Graniten und Granitoiden

Wo sind solche in Sachsen zu erwarten?


Verbreitung der Gesteinsgruppen in 5000 m Tiefe

WET

METOET

MM


Temperaturverhältnisse im Grundgebirge von Sachsen

Vergleich der Gesteinstemperatur in 1500 m Tiefe• Granite im Westerzgebirge ca. 55 °C• Gneise im mittleren Erzgebirge sind ca. 5 bis 10 °C

kälter• Phyllite im Vogtland sind ca. 10 °C kälter

• Gesteinstemperatur Granit Aue – Schlema (gemessen)Sohle -1710 m: 63,2°CMaximaler Wert: 81°C in UT-Bohrung 346A bei – 2365 m NNtiefster Punkt einer gemessenen Temperatur in Sachsen nach Hiller & Schuppan 2008, Bergbaumonographie Schlema-Alberoda


Hypothetische Temperaturen in 5000 m Tiefe«optimistischer» Parameteransatz, nach BOECK u. a. (2007)


Strukturgeologische Analyse in Aufschlüssen

Tief reichende Kluftsysteme und Störungszonen im Festgestein begünstigen die

Wasserwegsamkeit bzw. die Anlage eines künstlichen Rißsystems durch fracs

Roter Kamm in SchlemaRatssteinbruch Dresden-Plauen

Wasser-Frac


Ableitung des Baus der ErdkrusteSeismikprofile in Sachsen

3D-Seismik – wichtigste Erkundungsmethode zur Bohrpunktfindung, in SN keine vorhanden

2D-Seismik liefert eine Schnittebene3D-Seismik liefert einen Volumenkörper


Gera – Jachymov - Störungszone

Granitgebiete mit tief reichenden Brüchen bevorzugt Granite reagieren spröde

Roter Kamm

SchollenmosaikWesterzgebirge

500 m Versatz


Tiefenseismikprofil DEKORP MVE 90Gera – Jachymov - Störungszone

1 sec.

ca. 3 km

Dichte in g/cm3: Granit 2,68 Gneis, Granodiorit, Migmatite 2,72

nach Bankwitz 1994

A

A Rittersgrüner Störungnach BROTTKA 2003, Gravimetrie-Modell Granitunterkante bei ca. 8 km


Granite des Mittelerzgebirgischen Teilplutons

Granitoberfläche Annaberg-Buchholz

±0 m NN


Tiefenseismikprofil DEKORP 9502Mittelerzgebirgischer Teilpluton

ca. 3 km

NW SOGranit von Geyer - Greifensteine

ca. 6 km?


Geologische Übersichtskarte Freiberg

HimmelsfürstT 3/56 1811,1 m

Reiche ZecheET 1/55 1317,0 m

Teufe Granit ?

Freiberger Gneis


Bruchtektonik und Mineralgangsysteme Freiberg

nach KUSCHKA, 1997


Tektonik Monzonit im Meißener Massiv

Typlokalität Ratssteinbruch Dresden Plauen

Paralleltextur:

Einfallen 30 bis 35 ° nach NNO

Hauptkluftsystem:

NW – SO

NO – SW

Seidel 1860


Übersicht Bruchtektonik Elbezone

Chronik der Wismut, 1999

1

2


Tiefenseismikprofil DEKORP MVE 90Elbezone bei Pirna

Mittelsächsische Störung bis Lausitzer ÜberschiebungMeißener Massiv

MSSLÜWLS

1 sec. =

ca. 3 km

2 sec. =

ca. 6 km Automatical line drawing

Erzgebirge

MSSWLS

1 sec. =

ca. 3 km

LÜ

2 sec. =

ca. 6 km

Automatical line drawing

Erzgebirge

MSS

K

WLS

1 sec. =

ca. 3 km

Elbezone


Vereinfachter Geologischer Schnitt Elbezone Dresden

SW NO

108,0

105,0

102,0

99,0

96,0

93,0

108,0

105,0

102,0

99,0

96,0

93,0

2

3

4

5

0

1

2

3

4

5

0

1

EGγδD

γδP

DS K

ESG

MSÜ WLS

L.Ü.

540 Mio a 320 Mio a

Monzonit

Bewegungen vor 20 bis 30 Mio Jahren

Roter Ochse

530 Mio a

Erzgebirge LausitzElbtalschiefergebirge+ Magmatite des MM

KS

Poisentalst.

480 – 370 Mio a


Zusammenfassung:

• Ergebnis ist ein belastbares strukturgeologisches3D-Tiefenmodell als Grundlage für ein3D-Tiefen-Temperaturmodell

• Grundlage für Reservoirmodelle• Verwendung eines 3D-Seismik-Modelles notwendig • Letztendlich münden alle Modelle in eine virtuelle

Bohrpfad-Darstellung• Risikoreduzierung• Sehr anspruchsvolle Arbeiten bedürfen eines

Kooperationsverbundes von geowissenschaftlichenFachkräften


Vielen Dankfür Ihre Aufmerksamkeit!Machen wir Dampf!

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