3D geologische Modelle als Grundlage für Stofftransportmodellierung

Daniel Schweizer1, Philipp Blum1, Christoph Butscher1
1 Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

O 15.7 in Forum Junge Hydrogeologen

13.04.2016, 14:00-14:15, Plank Hörsaal, Geb. 40.32

 

 

3D geologische Modelle finden immer häufiger Anwendung in der Wissenschaft, bei ingenieurtechnischen Anwendungen und bei Entscheidungsprozessen. Sie werden auf Grund ihrer hohen Datenkonsistenz und überlegenen Datenvisualisierung zunehmend gegenüber 2D Lösungen vorgezogen und sind eine wichtige Grundlage vieler wissenschaftlicher Fragestellungen. Auch für eine prozessbasierte, hydraulisch und geochemisch gekoppelte Modellierung können geologische 3D Modelle die geometrisch-strukturelle Basis für ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse und geologischen Implikationen bieten. Obwohl 3D geologische Modelle ein oft wesentlicher Bestandteil der Methodik sind, werden diese, einmal festgelegt, bei der späteren Prozessmodellierung selten jedoch in Frage gestellt und nachträglich validiert.

Im Untersuchungsgebiet Staufen (SW-Deutschland) kam es nach der Installation von Erdwärmesondenbohrungen zu Quellerscheinungen in Ton-Sulfatgesteinen des Gipskeupers und in der Folge zu Hebungen an der Erdoberfläche  (Ruch und Wirsing 2013). Die zugrundeliegenden Prozesse bei diesem Quellvorgang sind komplex und noch nicht hinreichend erklärt. Insbesondere die Bestimmung der hydrogeologischen und geochemischen Prozesse in der Quellzone gestaltet sich schwierig. Darüber hinaus bleibt der zusätzliche Einfluss von baulichen Eingriffen (Bohrungen) weitgehend unbekannt.

 

In diesem Beitrag wird gezeigt, wie geometrische Unsicherheiten eines Strukturmodelles erfasst und eine spärliche Datenverfügbarkeit bei einer 3D geologischen Modellierung berücksichtigt werden können. Dazu wurden mehrere 3D Modelle unterschiedlicher Komplexität erstellt, die die lokalen geologischen Gegebenheiten des Untersuchungsgebiets Staufen abbilden. Die vorhandenen geologischen Informationen werden bei der Modellentwicklung schrittweise integriert und berücksichtigt, wodurch die strukturelle Komplexität, aber auch die Unsicherheiten zunehmen. Da die Qualität der verfügbaren Daten eine hohe Variabilität und damit einhergehend Unsicherheiten unterschiedlichster Ausprägungen aufweisen, wurde ein qualtitativer, deskriptiver Ansatz gewählt, um die Datengrundlage zu klassifizieren. Dieser Ansatz kategorisiert Strukturinformationen der  vorhandenen Datenquellen (Bohrungen, 2D Seismik , geologische Karten und Profile, etc.) anhand von zwei Kenngrößen: (1) der Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins und (2) dem Grad der Genauigkeit jeder belegten geologischen Struktur.

Der präsentierte Ansatz zur Erstellung mehrerer geologischer 3D Modelle unterschiedlicher Komplexität liefert eine Methode, bei geringer Datenlage eine Bewertung der Unsicherheiten des Strukturmodelles durchzuführen. Der Ansatz ist eine wichtige Grundlage für die weitere Untersuchung der hydraulischen und geochemischen Prozesse beim Quellen Anhydrit führender Tonsteine.



 

 

Ruch, Clemens; Wirsing, Gunther (2013): Erkundung und Sanierungsstrategien im Erdwärmesonden-Schadensfall Staufen i. Br. In: geotechnik 36 (3), S. 147–159. 



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