EP2 - 3D-Strukturmodell


Ziele

Um das Fluidsystem im Modellfall Thüringer Becken und die Kopplung zwischen oberflächennahen Grundwässern und Tiefenwässern vollständiger zu verstehen, ist die Kenntnis der heutigen Architektur des Beckens in drei Dimensionen von größter Wichtigkeit. Neben der Geometrie der Grundwasserleiter und -geringleiter spielen tiefreichende Bruchzonen eine bedeutende Rolle, da vor allem in ihnen Fluide vertikal zirkulieren. EP 2 liefert essentielle Beiträge zum Aufbau des dreidimensionalen Strukturmodells für das gesamte Becken und untersucht dabei unter anderem intensiv den Bau und die Entwicklung der Bruchzonen. Eine wesentliche Innovation ist der konsequente Einsatz kinematischer Rekonstruktion zur Einschränkung der möglichen Strukturgeometrien. Das bedeutet eine viel stärkere Prozessorientierung der Modellierung. Weiterhin beschäftigt sich EP 2 in Zusammenarbeit mit anderen EPs intensiv mit der zeitlich-kinematischen Entwicklung des Thüringer Beckens auf verschiedenen Skalen. Untersuchungen von Brüchen und Bruchausbreitung im Aufschlussmaßstab bis hin zur Entwicklung ganzer Bruchzonen sollen hierbei im regionalen Rahmen des Thüringer Beckens betrachtet werden.

Arbeitsgebiet

Das Arbeitsgebiet von EP 2 umfasst das gesamte Thüringer Becken in seinen geologischen Grenzen. Ein besonderer Schwerpunkt der Untersuchungen liegt auf den prominenten Störungszonen, die das Thüringer Becken in NW-SE-Richtung durchziehen. Kleinräumige Untersuchungen zu Einzelbrüchen und Paläospannungsuntersuchungen erstrecken sich aber, aufgrund der vorliegenden Aufschlussverhältnisse, auch auf die undeformierten Areale des Thüringer Beckens.

Methodik

Der konsequente Einsatz kinematischer Rekonstruktion mittels bilanzierter Profile bietet uns die Möglichkeit, die Strukturgeometrien des Thüringer Beckens einzuschränken. Über die Konstruktion geologischer Profile hinaus nutzen wir klassische Methoden der Profilbilanzierung (Dahlstrom, 1969). Alle geologischen Profile werden unter Berücksichtigung konstanter Linienlängen (Marshak and Woodward, 1988) und konstanter Flächeninhalte (Mitra and Namson, 1989) in einen Zustand vor der Deformation zurückgeformt. Durch die Konstruktion flächendeckender Serien solcher bilanzierter Profile, die einen räumlichen Übergang der Strukturen in die nächst benachbarten Profilschnitte gewährleisten, ist es uns möglich, einen Überblick über die Strukturgeometrien zu gewinnen, der dem eines dreidimensionalen Modells bereits sehr nahe kommt. Zusätzlich zur geometrischen Konstruktion bietet uns dies die Möglichkeit, die Deformation entlang der Strukturen zu quantifizieren und jeweile Dehnungs- und Verkürzungsbeträge zu ermitteln. Dies ermöglicht uns in Kombination mit Paläospannungsanalysen hilfreiche Informationen über die Deformationsgeschichte des Thüringer Beckens zu generieren.

Ergebnisse

Im Rahmen des Projektes wurden ca. 45 bilanzierte, geologische Profile der Störungszonen, aber auch der weitestgehend undeformierten Bereiche des Thüringer Beckens, erstellt. Diese umfassen zehn bilanzierte Profile der Finnestörung, sechs Profile des Schlotheimer Grabens, vier Profile der Erfurter Störungszone, neun Profile des Ilmtalgrabens und 15 Profile der Eichenberg-Gotha-Saalfeld-Störungszone. Zusätzliche Detailstudien von Gebieten struktureller Besonderheiten vervollständigen die Untersuchungen des Thüringer Beckens zu einem 2.5-dimensionalen Gesamtmodell, das als strukturelles Grundgerüst für eine Vielzahl von EPs dienen kann. Die zeitlich kinematische Entwicklung wird anhand dieses Modells in Kombination mit Paläospannungsuntersuchungen an Aufschlüssen in der EP-übergreifenden Zusammenarbeit in der Arbeitsgruppe "Beckenentwicklung" in ein zeitaufgelöstes Gesamtmodell einfließen und die wesentliche Einblicke in die Entwicklung des Thüringer Beckens liefern.

Mitarbeiter/innen

Die Mitarbeiter/innen in EP2 finden Sie hier.

Referenzen

Dahlstrom, C.D., 1969. Balanced cross sections. Canadian Journal of Earth Sciences 6, 747-757.
Marshak, S., Woodward, N., 1988. Introduction to Cross-Section Balancing, Basic Methods of Structural Geology.
Englewood Cliffs, New Jersey. Mitra, S., Namson, J., 1989. Equal-area balancing. American Journal of Science 289, 563-599.