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Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Das kontinentale Tiefbohrprogramm (KTB)Das kontinentale Tiefbohrprogramm (KTB)
Präsentation in den Fächern Geothermie und Geophysik
von Frank Lorenz (RE²)
16.09.2010
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
AgendaAgenda
• Einführung
• Zeitlicher Ablauf und Randbedingungen des KTB
• Durchführung der Bohrung
• Ergebnisse der Hauptforschungsthemen
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
EinführungEinführung
ca. 10 kmca. 10 km
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Das KTBDas 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 LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Zeitlicher Ablauf und Rand- Zeitlicher Ablauf und Rand- bedingungen des KTB 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 Grundlagenforschung über die physikalischen und chemischen Zustandsbedingungen und Prozesse der tiefen Erdkruste zum Zustandsbedingungen und Prozesse der tiefen Erdkruste zum
Verständnis von Dynamik und Evolution intrakontinentaler Verständnis von Dynamik und Evolution intrakontinentaler KrustenbereicheKrustenbereiche.“
• 1986 Festlegung des Standorts
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
StandortauswahlStandortauswahl
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Zeitlicher Ablauf und Rand- Zeitlicher Ablauf und Rand- bedingungen des KTB 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 8.000 m
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Zeitlicher Ablauf und Rand- Zeitlicher Ablauf und Rand- bedingungen des KTB bedingungen des KTB
• 1987 bis 1989 Vorbohrung bis auf 4000 m • 8. Sep. 1990 Beginn der Hauptbohrung.
Nach 1468 Tagen am 12. Okt. 1994 wurde die Bohrung in einer Nach 1468 Tagen am 12. Okt. 1994 wurde die Bohrung in einer Tiefe von 9101 m bei 275°C beendet. Tiefe von 9101 m bei 275°C beendet.
• 31. Dez. 1994 Beendigung der Hauptversuche• 31. Dez. 1995 Beendigung der Nachversuche• 1996 bis 2001 Geo-Forschungs-Zentrum Potsdam (GFZ) betrieb ein
Tiefenobservatorium, sowie wissenschaftliche Nutzung durch ICDP
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Zeitlicher Ablauf und Rand- Zeitlicher Ablauf und Rand- bedingungen des KTB bedingungen des KTB
• 1987 bis 1989 Vorbohrung bis auf 4000 m • 8. Sep. 1990 Beginn der Hauptbohrung.
Nach 1468 Tagen am 12. Okt. 1994 wurde die Bohrung in einer Tiefe von 9101 m bei 275°C beendet.
• 31. Dez. 1994 Beendigung der Hauptversuche• 31. Dez. 1995 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 LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Durchführung der BohrungDurchführung 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
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Durchführung der BohrungDurchführung 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 LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Durchführung der BohrungDurchführung 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
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Durchführung der BohrungDurchführung der Bohrung
Vertikalbohrsystem VDS-5 (Vertikal Drilling System)
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Durchführung der BohrungDurchführung der Bohrung
Bohrlochverlauf der KTB Hauptbohrung in Nord- und Ostrichtung
Bohr- und Verrohungsschema der KTB Hauptbohrung
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Ergebnisse der Ergebnisse der HauptforschungsthemenHauptforschungsthemen
• Aufbau des von der Bohrung erschlossenen Krustensegments
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Ergebnisse der Ergebnisse der HauptforschungsthemenHauptforschungsthemen
• Krustenseismik:
Ziel war es die seismische Tiefenerkundung, durch in-situ Beprobung zu Beobachten.
Seismische Reflektoren in einem SW-NO-Krustenschnitt
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Ergebnisse der Ergebnisse der HauptforschungsthemenHauptforschungsthemen
• Geoelektrik:Ziel war es ein detailliertes Widerstandmodell für KTB-Bereich bis 10 km Tiefe zur erstellen
Modell zur Erklärung geoelektrischer Potenzialdifferenzen
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Ergebnisse der Ergebnisse der HauptforschungsthemenHauptforschungsthemen
• Gravimetrie:Schwerefeld der Erdoberfläche mit Schweredaten aus Messungen zu korrelieren
Schwerkraftkarte für das KTB-Umfeld in einer 3D-Darstellung
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Ergebnisse der Ergebnisse der HauptforschungsthemenHauptforschungsthemen
• Magnetik:Ziel war es Aufschluss über die tiefenabhängige Magnetisierung zu erhalten
Pyrrhotin Fe7S8
Magnetische Messdaten der Vorbohrung (links) und der Hauptbohrung (rechts)
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Ergebnisse der Ergebnisse der HauptforschungsthemenHauptforschungsthemen
• Geothermie:
Geothermische Messdaten der KTB-Hauptbohrung
von links: Temperaturverlauf, Temperaturgradienten, Wärmeleitfähigkeit, vertikale Wärmestromdichte, Wärmeproduktionsrate, Dichte
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
ZusammenfassungZusammenfassung
• 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 LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Frank LorenzDas kontinentale Tiefbohrprogramm
Quellen: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
• www.geozentrum-ktb.de