HU - Hydrogeologie und Umwelt

Zeitschrift des Lehr- und Forschungsbereichs Hydrogeologie und Umwelt (ISSN 09309-3757)

Redaktion: BGI, Greisingstr. 8, D-97074 Würzburg

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Heft-Nr. 22 (2000):

Geothermische Verhältnisse des Fränkischen Beckens

Bauer, Wolfgang
(2000), 186 S., 49 Abb., 88 Tab., 6 Anl.

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Kurzfassung



Heft 22: 

Geothermische Verhältnisse des Fränkischen Beckens

Wolfgang Bauer


Kurzfassung:
Untersucht wurde das Thermalwasserpotential des Fränkischen Beckens sowie der Böhmischen Masse in Nordbayern und Südthüringen. Der Einsatz produktionstechnischer Messungen in Trinkwasserbohrungen liefert eine erhebliche Datenmenge, die zur geothermischen Prospektion genutzt werden kann. Insgesamt wurden Temperaturmessungen aus ca. 700 Bohrungen zusammengetragen, ausgewertet und in Isothermenkarten dargestellt, die Lithologie und die hydraulischen Eigenschaften der thermalwasserführenden Grundwasserleiter beschrieben und auf die Hydrochemie der Tiefenwässer eingegangen.

Die einzelnen Teilstrukturen des Sedimentbeckens weisen unterschiedliche geothermische Gradienten auf. Anhand der Isothermenkarten wurde für jede Teilstruktur ein synthetisches Temperaturlog erstellt, das die Untergrundtemperaturen für diesen Bereich in Abhängigkeit von der Teufe wiedergibt. Eine regionale Bewertung der einzelnen Teilstrukturen ermöglicht Aussagen über Temperaturen und Bohrtiefen für eine Thermalwasser-Erschließung.

Die Untergrundtemperaturen im Untersuchungsgebiet werden lokal bis ca. 200m unter Gelände durch atmosphärische und klimatische Faktoren beeinflußt, im Grundgebirge sind auch paläoklimatische Effekte anzunehmen. Insbesondere oberflächennah zeichnen sich Gebiete mit gutdurchlässigen Gesteinen durch erniedrigte Untergrundtemperaturen ab. Hervorgerufen wird dieser Effekt durch die Infiltration kalter Niederschlagswässer in den Untergrund.

Unterhalb 200m unter Gelände dominieren im Sedimentbecken geologische, hydrogeologische und geothermische Einflüsse die Temperaturverteilung. Im Grundgebirge hingegen ist eine teufenabhängige Entwicklung des geothermischen Gradienten bis 400m uGel. erkennbar. Die auffallend niedrigen Gradienten könnten ein Hinweis auf paläoklimatische Einflüsse sein.

Erhöhte Untergrundtemperaturen über Grundgebirgshochlagen, wie im Thüringischen Becken, konnten im Fränkischen Becken nicht festgestellt werden. Die in Nordbayern und Südthüringen entwickelten geothermischen Anomalien von Mürsbach und Nördlingen sind an tektonische Spezialstrukturen gebunden. Zumindest für die Mürsbach - Anomalie liegen Hinweise auf einen erhöhten Wärmestrom vor. Eine weitere Anomalie im thüringisch - fränkischen Schiefergebirge fällt mit granitoiden Intrusivkörpern im Untergrund zusammen.

Die anhand der Temperaturdaten erstellten Isothermenkarten stellen für das Untersuchungsgebiet flächenhaft Untergrundtemperaturen bis in 1200m unter Gelände dar. Regionale geologische, hydrogeologische und tektonische Zusammenhänge konnten somit erstmals auch in ihren Auswirkungen auf die geothermische Situation nachgewiesen werden. Für die Genese von Thermalwässern und auch deren Prospektion ergeben sich wichtige neue Aspekte, die bislang unerkannt geblieben waren.

Die Herkunft der salinaren Tiefenwässer im Fränkischen Becken konnte anhand der unterschiedlichen Chlorid-/Bromid Verhältnisse der Zechstein- und Muschelkalksolen nachgewiesen werden. Genetisch bedingt enthalten Zechstein- und Muschelkalksalze unterschiedlich hohe Bromidgehalte, die sich in den Subrosionswässern wiederfinden. Während die Zechsteinsolen durch niedrige Cl/Br-Verhältnisse um 2000 gekennzeichnet sind, besitzen Muschelkalksolen deutlich höhere Cl/Br-Verhältnisse um 18000. Anhand der Cl/Br-Verhältnisse scheint auch die Genese der Mineralwässer im Grabfeld geklärt. Deren niedrige Cl/Br-Verhältnisse deuten auf eine Herkunft aus Zechsteinsalzen.

Die Synopsis der Einzelergebnisse zeigt, daß im Fränkischen Becken besonders die Grundwasserleiter des Buntsandsteins zur Erschließung von Thermalwasser geeignet sind. Regional können jedoch auch Zechstein, Muschelkalk und Keuper bedeutende Thermalwasserhorizonte bilden. Erschließungen im Grundgebirge oder im Permokarbon beinhalten ein deutlich höheres Risiko.

Abschließend wurde eine Risikoabschätzung für Thermalbohrungen im Fränkischen Becken durchgeführt. Als Fündigkeitskriterium für eine Thermalbohrung wurde dabei eine Schüttungsmenge von > 3l/s bei einer Temperatur von mindestens 30°C definiert. Die Wahrscheinlichkeit, daß eine Bohrung diese Kriterien erfüllt, beträgt 41,5%. Legt man eine Schüttung von mindestens 1,5l/s bei einer Temperatur von mehr als 20°C zugrunde, so werden zwei von drei Bohrungen fündig (67,9%). Produktionsraten von über 3 l/s treten im Fränkischen Becken bis in Tiefen von 1400m auf. Es konnte außerdem belegt werden, daß geologische Voruntersuchungen die Erfolgsaussichten einer Thermalbohrung erheblich erhöhen.

Die beispielhaft am Fränkischen Becken durchgeführte Prospektionstudie zeigt, daß heute in der Thermalwasser-Erschließung neue Methoden eine differenzierte Bewertung regionaler und lokaler Bereiche ermöglichen. Diese Methoden sind ohne weiteres auch auf andere Regionen übertragbar und bieten gegenüber den herkömmlichen Prospektionsmethoden eine weitaus genauere Aussage über die jeweiligen Möglichkeiten zur Erschließung von Thermalwässern und geothermischer Energie.

Deutlich wurde weiterhin, daß das Fränkische Becken in Nordbayern und Südthüringen ein erhebliches Potential an geothermischer Energie, wenn auch auf einem relativ niedrigen Energieniveau besitzt. Die Nutzung dieser Thermalwässer wird idealerweise dort stattfinden, wo sowohl der Wärmeinhalt als auch das Wasser selbst Verwendung finden können.


Veröffentlichung auf: deutsch





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