Das kontinentale Tiefbohrprogramm (KTB)

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1 Das kontinentale Tiefbohrprogramm (KTB)
Präsentation in den Fächern Geothermie und Geophysik von Frank Lorenz (RE²) Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

2 Agenda Einführung Zeitlicher Ablauf und Randbedingungen des KTB
Durchführung der Bohrung Ergebnisse der Hauptforschungsthemen Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

3 Einführung ca. 10 km Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

4 Das KTB Das kontinentale Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland (KTB) Von 1987 bis 1995 durchgeführtes geowissenschaftliches Großforschungsprojekt Standort: Windischeschenbach (nahe Weiden i. d. Opf.) Finanzierung: BMFT finanziert mit 528 Mio. DM (270 Mio. €) Projektträger: Niedersächsische Landesamt für Bodenforschung Bohrloch der Hauptbohrung Tiefe: 9101 m; Temperatur: 275°C Nachfolgeprogramm: International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

5 Zeitlicher Ablauf und Rand- bedingungen des KTB
1977 Idee die kontinentale Erdkruste durch eine übertiefe Bohrung zu erforschen 1981 Beginn der konzeptionellen Phase und Aufbau einer Organisationsstruktur 1983 Erarbeitung eines konkreten Forschungsantrags beim BMFT Bezeichnung des Gesamtprojekts: „Grundlagenforschung über die physikalischen und chemischen Zustandsbedingungen und Prozesse der tiefen Erdkruste zum Verständnis von Dynamik und Evolution intrakontinentaler Krustenbereiche.“ 1986 Festlegung des Standorts Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

6 Standortauswahl Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

7 Zeitlicher Ablauf und Rand- bedingungen des KTB
1987 Definition der fünf Hauptziele des Forschungsvorhabens sowie der wissenschaftlichen Gesamtzielsetzung des KTB Die Natur geophysikalischer Strukturen: seismische Reflexionen, elektrische, magnetische und gravimetrische Anomalien Die thermische Struktur der Erdkruste: Temperaturverteilung, Wärmestrom und Wärmeproduktion etc. Ziele: Temperaturen von mind. 250°C erreichen Mindestbohrtiefe m Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

8 Zeitlicher Ablauf und Rand- bedingungen des KTB
1987 bis 1989 Vorbohrung bis auf 4000 m 8. Sep Beginn der Hauptbohrung. Nach 1468 Tagen am 12. Okt wurde die Bohrung in einer Tiefe von 9101 m bei 275°C beendet. 31. Dez Beendigung der Hauptversuche 31. Dez Beendigung der Nachversuche 1996 bis 2001 Geo-Forschungs-Zentrum Potsdam (GFZ) betrieb ein Tiefenobservatorium, sowie wissenschaftliche Nutzung durch ICDP Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

9 Zeitlicher Ablauf und Rand- bedingungen des KTB
1987 bis 1989 Vorbohrung bis auf 4000 m 8. Sep Beginn der Hauptbohrung. Nach 1468 Tagen am 12. Okt wurde die Bohrung in einer Tiefe von 9101 m bei 275°C beendet. 31. Dez Beendigung der Hauptversuche 31. Dez Beendigung der Nachversuche 1996 bis 2001 Geo-Forschungs-Zentrum Potsdam (GFZ) betrieb ein Tiefenobservatorium, sowie wissenschaftliche Nutzung durch ICDP Ab 2001 Stiftung Geozentrum an der KTB öffentliche Informations- und Bildungsstätte. Wissenschaftliche Nutzung beider Bohrlöcher weiterhin möglich Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

10 Durchführung der Bohrung
ZEV: Zone von Erbendorf Vohenstauß 1+2: Münchberger Masiv 5: spätorogene Granite 7 + ZTM: Zone von Tirschenreuth-Mähring Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

11 Durchführung der Bohrung
Vorbohrung: Bohrzeit: 560 d Bohrtiefe: 4000,1 m 3564 m Bohrkerne Temperatur: 118°C Ziele: Maximaler geowissenschaftlicher Datengewinn durch Bohrkern, Bohrklein, und Bohrlochmessungen. Entlastung der Hauptbohrung oberer Abschnitt. zeit- und risikoreichen Kernarbeiten, Bohrlochmessungen Verbesserte Planungssicherheit für Hauptbohrung Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

12 Durchführung der Bohrung
Hauptbohrung: Bohrzeit: 1468 d Bohrtiefe: 9101 m 35 Bohrkerne Temperatur: 275°C Ziele: Maximaler geowissenschaftlicher Datengewinn Vertikale Bohrung Bohrlochdurchmesser 8,5“ in Endtiefe Allg. Forschungsziele Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

13 Durchführung der Bohrung
Vertikalbohrsystem VDS-5 (Vertikal Drilling System) Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

14 Durchführung der Bohrung
Bohrlochverlauf der KTB Hauptbohrung in Nord- und Ostrichtung Bohr- und Verrohungsschema der KTB Hauptbohrung Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

15 Ergebnisse der Hauptforschungsthemen
Aufbau des von der Bohrung erschlossenen Krustensegments Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

16 Ergebnisse der Hauptforschungsthemen
Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

17 Ergebnisse der Hauptforschungsthemen
Krustenseismik: Ziel war es die seismische Tiefenerkundung, durch in-situ Beprobung zu Beobachten. Seismische Reflektoren in einem SW-NO-Krustenschnitt Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

18 Ergebnisse der Hauptforschungsthemen
Geoelektrik: Ziel war es ein detailliertes Widerstandmodell für KTB-Bereich bis 10 km Tiefe zur erstellen Modell zur Erklärung geoelektrischer Potenzialdifferenzen Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

19 Ergebnisse der Hauptforschungsthemen
Gravimetrie: Schwerefeld der Erdoberfläche mit Schweredaten aus Messungen zu korrelieren Schwerkraftkarte für das KTB-Umfeld in einer 3D-Darstellung Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

20 Ergebnisse der Hauptforschungsthemen
Magnetik: Ziel war es Aufschluss über die tiefenabhängige Magnetisierung zu erhalten Pyrrhotin Fe7S8 Magnetische Messdaten der Vorbohrung (links) und der Hauptbohrung (rechts) Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

21 Ergebnisse der Hauptforschungsthemen
Geothermie: Geothermische Messdaten der KTB-Hauptbohrung von links: Temperaturverlauf, Temperaturgradienten, Wärmeleitfähigkeit, vertikale Wärmestromdichte, Wärmeproduktionsrate, Dichte Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

22 Zusammenfassung Das kontinentale Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland (KTB) hat maßgeblich zum geowissenschaftlichen Kenntnisstand beigetragen Neue Bohrverfahren und Methoden getestet und etabliert Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Geologen, Mineralogen, Geophysikern  gewaltiger geologischer Kenntnisstand erarbeitet Insgesamt 450 Forschungsvorhaben im Bereich des KTB  über 2000 Publikationen bis 1994 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

23 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm

24 Quellen: Emmermann, R. Abenteuer Tiefenbohrung, Geowissenschaften4 ,1995 Bendzko T., Chur. C., Engeser B., Sperber A., Tran-Viet T., Wohlgemuth L., KTB 4 Jahre Erfahrung an den Grenzen der Bohrtechnologie, Geowissenschaften 4, 1995 Wöhrl, T. GFZ-Potsdam, Ziele und Ergebnisse der KTB-Tiefbohrung in Windischeschenbach, 1996 Prikel G., Tiefbohrtechnik, Wien 1959 Lithosphäre in Bewegung Lückermann, R., Sternberg, G., Naturwissenschaften 72, Springer-Verlag, 1985 Hejl E., Wagner, G., Geothermische und tektonische Interpretation von Spaltspurdaten am Beispiel der Kontinentalen Tiefbohrung in der Oberpfalz, Naturwissenschaften 77, Springer-Verlag, 1990 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm