EP9 - Geophysikalisches Monitoring


Ziele

EP9 zielt einmal darauf ab, die geologische Struktur im zentralen Bereich des Thüringer Beckens auf verschiedenen Skalen geophysikalisch abzubilden, sowie die physikalischen Eigenschaften der wesentlichen dort angetroffenen Gesteine zu ermitteln. Hierzu dient ein reflexionsseismisches Experiment mit drei insgesamt 76 km langen Profilen, das von EP9 konzipiert, vorbereitet und begleitet wurde. Dieses Experiment diente nicht nur dazu, die Struktur im bisher relativ wenig untersuchten zentralen Teil des Thüringer Beckens abzubilden, sondern auch als Vorerkundung für die INFLUINS-Tiefbohrung, deren Standort im Kreuzungspunkt von zwei Profilen liegt. Die umfangreiche Bearbeitung und Analyse der reflexionsseismischen Daten wird von EP9 durchgeführt.

Der zweite wissenschaftliche Schwerpunkt von EP9 sind die bohrlochgeophysikalischen Messungen in der INFLUINS-Forschungsbohrung. Diese wurde in ihrer gesamten Teufe mit Hilfe verschiedener bohrlochgeophysikalischer Verfahren, u.a. Gamma-Log, Sonic-Log, Neutron-Neutron-Log, durchgeführt. Der so erhaltene umfangreiche Datensatz wird in hoher Auflösung durch Kernlogging und gesteinsphysikalische Messungen an Kern-Proben im Labor ergänzt. Durch die Arbeit auf verschiedenen räumlichen Skalen wird es möglich, sowohl den Einfluss lokaler Variabilitäten zu ermitteln, als auch eine grundlegende gesteinsphysikalische Charakterisierung des gesamten zentralen Bereichs des Thüringer Beckens bis zum Top Basement zu erhalten.

Arbeitsgebiet

Das Arbeitsgebiet von EP9 befindet sich vor allem im zentralen Bereich des Thüringer Beckens, in dem das reflexionsseismische Experiment durchgeführt wurde und in dem die Forschungstiefbohrung liegt. Weiterhin werden von EP9 gesteinsphysikalische Untersuchungen an mehreren älteren Erkundungsbohrungen in Thüringen durchgeführt.

EP9 Webseite Karte

Abb. 1: Lokationsskizze mit den drei seismischen Profilen (blaue Linien) und dem Bohrplatz der INFLUINS-Tiefbohrung (rotes Dreieck).


Methodik

In EP9 werden geophysikalische Feldexperimente mit gesteinsphysikalischen Laboruntersuchungen kombiniert. Durch diese Kombination sind Aussagen bis in den subseismischen Bereich möglich. Neben der Datengewinnung steht dabei die umfangreiche Prozessierung der verschiedenen Datensätze im Mittelpunkt. Dies sind notwendige Bearbeitungsschritte bevor die Daten geowissenschaftlich interpretiert werden können. Während der Bohrarbeiten an der INFLUINS-Tiefbohrung wurde nach jedem Bohrabschnitt eine bohrlochgeophysikalische Messkampagne durchgeführt. Diese beinhaltete folgende Messungen, Natürliche Gammastrahlung (auch mit Spektralanteilen), Gesteinsdichte, Gesteinsporosität, Gesteinswiderstand, Bohrlochabweichung, Suszeptibilität, Temperatur, seismische Geschwindigkeit, akustisches Bohrlochfernsehen und Schichtneigung. Im Gesteinsphysiklabor werden von EP9 neuartige, nicht gesteinszerstörende Messkonzepte entwickelt, die ultraschalltomographische Untersuchungen an Bohrkernen und anderen Proben oder die Messung der Wärmeleitfähigkeit auf Bohrkernhalbflächen ermöglichen.

Vibratorfahrzeug

Abb.2: Reflexionsseismische Messungen mit Vibroseis-Fahrzeugen im Raum Erfurt.


EP9 Webseite BG1EP9 Webseite BG2

Abb. 3: Bohrlochgeophysikalische Messungen nach den Bohrarbeiten an der INFLUINS-Tiefbohrung.

MSCL-Logger

Abb.4: Gesteinsphysikalische Messungen an den Bohrkernen der INFLUINS-Bohrung mit einem Multi-Sensor-Core-Logger (MSCL) ("Multi Parameter Kern Scanner")


Ergebnisse

Ein wesentliches Ergebnis der reflexionsseismischen Messungen ist die Identifizierung einer ungestörten Gesteinsabfolge in der Umgebung der Bohrlokation, sowie die Abbildung des Aufbaus, der Struktur und der Versatzbeträge entlang der Eichenberg-Gotha-Saalfeld Störungszone und der Erfurter Störung. Wesentliche Ergebnisse der bohrloch- und kerngeophysikalischen Arbeiten sind die vollständige Erfassung der gesteinsphysikalischen Eigenschaften und des Fluidflusses im gesamten Teufenbereich der Forschungstiefbohrung. Die mit Hilfe des Sonic-Logs ermittelten seismischen Geschwindigkeiten konnten mit den invertierten Geschwindigkeiten aus der Laufzeit Tomographie (EP1) verifiziert werden. Zusätzlich erfolgte an Hand bohrlochgeophysikalischer Daten eine Korrelation der Schichtgrenzen mit der stratigraphischen Ansprache der gewonnen Kerne (EP3).

Es besteht eine enge Zusammenarbeit mit EP1, insbesondere auf dem Gebiet der seismischen Tomographie, mit NWG1 im Rahmen gemeinsamer Feldexperimente, sowie der Bestimmung gesteinsphysikalischer Eigenschaften, mit EP2 und ZPK bei der strukturellen Interpretation der Geologie des Thüringer Beckens. In diesem Zusammenhang ist EP9 sehr gut innerhalb des Forschungsverbundes INFLUINS vernetzt und erzielt wichtige grundlegende Ergebnisse, die die Basis für die weiterführende Arbeit anderer Teilprojekte darstellen.

Mitarbeiter/innen

Die Mitarbeiter/innen in EP9 finden Sie hier