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

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

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

3 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm Einführung ca. 10 km

4 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm 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)

5 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm 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 KrustenbereicheGrundlagenforschung über die physikalischen und chemischen Zustandsbedingungen und Prozesse der tiefen Erdkruste zum Verständnis von Dynamik und Evolution intrakontinentaler Krustenbereiche Festlegung des Standorts

6 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm Standortauswahl

7 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm 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

8 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm 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

9 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm 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

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

11 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm 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

12 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm 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

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

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

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

16 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm Ergebnisse der Hauptforschungsthemen

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

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

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

20 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm Ergebnisse der Hauptforschungsthemen Magnetik : Ziel war es Aufschluss über die tiefenabhängige Magnetisierung zu erhalten Pyrrhotin Fe 7 S 8 Magnetische Messdaten der Vorbohrung (links) und der Hauptbohrung (rechts)

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

22 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm 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

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

24 Frank Lorenz Das kontinentale Tiefbohrprogramm 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


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