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Geologische Strukturmodellierung von Hessen zur Bestimmung von Geopotenzialen

Arndt, Dirk :
Geologische Strukturmodellierung von Hessen zur Bestimmung von Geopotenzialen.
TU Darmstadt, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2012)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Geologische Strukturmodellierung von Hessen zur Bestimmung von Geopotenzialen
Language: German
Abstract:

Im Zuge zunehmend konkurrierender Anwendungen und Interessen um die im Untergrund zur Verfügung stehenden Ressourcen, seien es Rohstoffe, Trinkwasser, geothermale Energie oder Porenraum als Speichermedium, ist die genaue Kenntnis der geologischen Gegebenheiten zur optimalen Nutzung des Untergrunds von größtem Interesse. Die geologischen Gegebenheiten sind i.d.R. nur stichprobenartig (z.B. durch Bohrungen) bekannt. Erst aus der Kompilation und geologischen Interpretation dieser Daten wird eine raumfüllende Beschreibung des Untergrunds möglich. Die computergestützte dreidimensionale Darstellung geologischer Eingangsdaten vereinfacht eine Interpretation und erlaubt das Ableiten geologischer Strukturmodelle, auf dessen Basis Geopotenziale bestimmt werden können. In der vorliegenden Arbeit wird das erste für das gesamte Bundesland Hessen flächendeckend verfügbare geologische Modell vorgestellt. Das Modell enthält wichtige Störungen und die stratigraphischen Horizonte Quartär bis Tertiär, Muschelkalk, Buntsandstein, Zechstein, Rotliegend, sowie als Modelluntergrenze das Top Prä-Perm. Dafür wurden mehr als 4150 Bohrungsdaten aus der Bohrdatenbank des Hessischen Landesamts für Umwelt und Geologie (HLUG), sowie der Bohrdatenbank des Kohlenwasserstoffverbundes der Staatlichen Geologischen Dienste Deutschlands am Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie Niedersachsen (LBEG) genutzt. Des Weiteren fanden sämtliche relevanten geologischen Schnitte aus geologischen Karten von Hessen und geologischer Fachliteratur Verwendung. Weitere Literaturdaten, wie z.B. Isolinienpläne, Paläogeographische Karten und Strukturmodelle wurden ebenfalls für die Modellierung genutzt. Um die Modellunsicherheit Dritten leicht zugänglich zu machen, wurden diese Informationen den Flächen direkt als Attribute zugewiesen.

Außerdem wird ein Modell der Untergrundtemperaturen vorgestellt. Auf dem Strukturmodell aufbauend wurden zellbasierte 3D-Objekte (SGrids) geologischer Homogenkörper erstellt. Durch die Attributierung dieser Homogenkörper mit gesteinsphysikalischen Parametern durch Bär (2012) steht eine umfangreiche, aufbereitete Datenbasis zur computergestützten Evaluation von Geopotenzialen bereit. Dafür wird in dieser Arbeit eine Methode zur Geopotenzialevaluation in attributierten zellbasierten 3D-Körpern vorgestellt. Die Methode erlaubt die Berücksichtigung von Ungenauigkeiten und Unsicherheiten geologischer Daten und deren Quantifizierung auf das Ergebnis von Potenzialevaluationen.

Aufbauend auf dem geologischen Modell, dem Temperaturmodell und den Daten von Sass & Hoppe (2011) und Bär (2012) wird exemplarisch in einem Teilgebiet ein hydrogeothermales Potenzial unter Berücksichtigungen von Parameterungenauigkeiten evaluiert.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
An increasing number of applications using the deeper underground are competing with each other, such as raw materials, water resource, geothermal energy or pore spaces as a storage medium. In this context the exact knowledge of the geological physical conditions of the underground is of greatest interest. Normally the geological conditions are known by random samples of several drillings only. By interpreting these combined with additional data, such as geological cross sections, geophysical data and kinematic models the whole underground space can be compiled. Here the computer-aided three-dimensional visualisation of geological input data simplifies the interpretation and enables 3D modelling of the geological structures.. This structural model then can be used to evaluate geo-potentials. This work presents a geologic structural model covering the entire Federal State of Hesse. The model contains the main faults and the stratigraphic horizons from Quaternary to Tertiary, Muschelkalk, Buntsandstein, Zechstein, and Rotliegend, to the top of the Pre-Permian basement rocks. It considers more than 4150 well data from different borehole databases, all relevant geological sections from geological maps of Hesse as well as additional data from geological literature such as contour maps, paleogeographic maps. To make the model uncertainty easily accessible for third parties it has been implemented into the model itself as attributes. Based on the structural model, gridded 3D objects (SGrids) were created which describe geobodies. By attributing these with petrophysical parameters (Bär 2012) and the developed model of the subsurface temperatures a queryable data base for the computerized evaluation of geo-potentials is provided. Thus a multi-criteria analysis method was developed and implemented to evaluate geo-potentials within the attributed grids. The method is capable to consider uncertainty information by using a Monte-Carlo approach. Based on the geologic structural model, the model of the subsurface temperatures and additional data from Sass & Hoppe (2011) and Bär (2012) the hydrothermal potential of an area is evaluated using this method.English
Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: Geologisches Strukturmodell, Hessen, Temperaturmodell, Geopotenzial, Strukturmodellierung, Geothermie, Hydrothemales Potenzial, Oberrheingraben, GOCAD, AHP, Monte-Carlo Simulation
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 550 Geowissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Material- und Geowissenschaften
Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Geowissenschaften
Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Geowissenschaften > Geo-Ressourcen & Geo-Risiken
Date Deposited: 13 Nov 2012 10:36
Last Modified: 07 Dec 2012 12:05
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-30821
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Hoppe, Prof. Dr. Andreas and Sass, Prof. Dr. Ingo
Refereed: 9 July 2012
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3082
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