Mehr als verschüttete Täler: Dienen Tunneltäler als bevorzugte Fließwege für frisches Grundwasser in der Nordsee?

Description: Die stetig wachsende Bevölkerung führt zu einem steigenden Bedarf an Frischwasser und die Entnahme von Grundwasser ist eine der wichtigsten Quellen diesen Bedarf zu decken. Engpässe in der Frischwasserversorgung haben die Suche Nachweis von frischem Grundwasser unter dem heutigen Meeresboden angetrieben. Die Rolle glazialer Strukturen, welche während der Vergletscherungen entstanden sind, ist jedoch im Hinblick auf das Vorkommen frischen Grundwassers noch wenig bekannt. Insbesondere sogenannte Tunneltäler (TT), welche sich unter den Eisschilden bildeten, könnten von besonderer Relevanz sein. Ihre Ausmaße (bis zu 5 km breit, 400 m tief, 100te km lang) spiegeln die gewaltigen Schmelzwassermengen wider, die den Untergrund unter den Eisschilden durchspülten. Ihre Entstehung und Füllung resultierte in stark durchlässigen Sanden und Kiesen im unteren Teil und feinkörnigen Ablagerungen im oberen Teil dieser Strukturen. Diese Konfiguration begünstigt eine Rolle als bevorzugte Fließwege für offshore Grundwasser. Zur Untersuchung des Potenzials von TT als bevorzugte Fließwege für offshore frisches Grundwasser (OFG), verfolgt dieses Projekt folgende Ziele: (O1) Durch die Kombination von elektromagnetischen und seismischen Daten wollen wir ein strukturgebundenes Widerstandsmodell für mehrere TT erstellen; (O2) Wir wollen die Salzgehaltswerte für verschiedene Architekturen und Tiefen von TT abschätzen; (O3) Aufbauend auf den ersten beiden Zielen wollen wir die Ergebnisse für das gesamte Arbeitsgebiet in ein detailliertes lithologisches 3D-Modell extrapolieren. Die sich daraus ergebende Salzgehaltsverteilung im Untergrund wird dazu beitragen, die Ober- und Untergrenzen des Volumens frischen Grundwassers abzugrenzen und die Grundlage für ein detailliertes Grundwassermodell schaffen. Folgende Schritte sind dazu nötig: (S1) Kartierung und Charakterisierung der räumlichen Heterogenität von TT anhand vorhandener seismischer Daten; (S2) Erstellung eines lithologischen Modells für den Untergrund zwischen Amrum und Helgoland von 0 bis 400 m Tiefe; (S3) Identifizierung vielversprechender Standorte und Durchführung von CSEM-Messungen (Controlled Source Electromagnetic) zur Untersuchung der Verteilung des elektrischen Widerstands im Untergrund (TT); (S4) Kombination von Widerstandsmessungen mit Mehrkanal-Seismikdaten (MCS) zur Ableitung des Salzgehalts der Porenflüssigkeit; (S5) Extrapolation der Ergebnisse für das gesamte lithologische Modell. Tunneltäler existieren in ehemals vergletscherten Regionen weltweit. Gelingt uns der Nachweis von OFG in Tunneltälern, hätte dies erhebliche Implikationen für bisher unbekannte Süßwasserverteilungen und hydrologische Systeme. Die uns zur Verfügung stehenden Daten bieten eine einzigartige Möglichkeit zur Integration von CSEM- und seismischen Messungen bei begrenztem Aufwand. Die Ergebnisse des Projekts werden einen neuen Blick auf offshore Gletscherlandschaften und ihre Rolle im pleistozänen Wasserkreislauf erlauben.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Ozon ? Sand ? Eisschild ? Grundwasserentnahme ? Grundwassererschließung ? Kartierung ? Photogrammetrie ? Helgoland ? Amrum ? Geoelektrik ? Gletscher ? Grundwassermodell ? Grundwasservorkommen ? Hydrogeologie ? Kartographie ? Kies ? Meeresboden ? Salzgehalt ? Geodaten ? Offshore-Aquifer ? Hochrechnung ? Hydrochemie ? Leitfähigkeit ? Limnologie ? Siedlungswasserwirtschaft ? Trinkwasser ? Wasserkreislauf ? Grundwasser ? Architektur ? Standortbewertung ? Untergrund ? Dränung ? Geodäsie ? Hydrologie ? Tal ? Nordsee ? Fernerkundung ? Urban Water Management ? Water Chemistry ? Physik des Erdkörpers ? Integrated Water Resources Management ? Geoinformatics ? Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ? Geoinformatik ?

Region: Schleswig-Holstein

Bounding boxes: 9.75° .. 9.75° x 54.2° .. 54.2°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Institut für Geowissenschaften, Arbeitsgruppe Marine Geophysik und Hydroakustik (Projektverantwortung)
• Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 4 Dynamik des Ozeanbodens: Marine Geodynamik (Mitwirkung)
• Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT), Programmbereich 2: Globaler Wandel: Auswirkungen und Anpassung, Arbeitsgruppe Submariner Grundwasserabfluss (Mitwirkung)
• Monterey Bay Aquarium Research Institute (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-09-12

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: More than buried valleys: Do tunnel valleys serve as conduits for preferential freshened groundwater flow within the North Sea?
  Description: Our society’s steadily growing population leads to increasing demands of freshwater and the abstraction of groundwater is one of its most important sources. Shortages of groundwater supply have led to the search for groundwater offshore and several studies have shown freshened groundwater to exist beneath the seafloor. However, the role of large subsurface landforms produced during glaciations of the Pleistocene is still poorly understood with respect to groundwater flow. In particular, so-called tunnel valleys (TVs) formed beneath ice sheets acted as drainage systems of glacial meltwater. Their dimensions (up to 5 km width, 400 m depth, 100s of km length) reflect the massive amount of meltwater that flushed the subsurface beneath ice sheets. Due to their mechanism of formation, the fill of buried TVs often consists of highly permeable sands and gravels in their lower part and fine-grained deposits at their top. Such a configuration promotes their role as preferential flow pathways for groundwater sealed from the Holocene saltwater above. To understand the potential of TVs as preferential flow pathways of offshore freshened groundwater (OFG) in the southeastern North Sea, this project has the following specific objectives: (O1) Combining electromagnetic and seismic data, we aim to delineate structurally constrained resistivity model for several TVs; (O2) We aim to estimate the corresponding salinity values for different architectures and depths of TVs; (O3) Building on the first two objectives, we aim to extrapolate the findings for the full working area in a detailed 3D lithological model. The resulting salinity distribution in the subsurface will aid to delineate upper and lower limits of OFG volumes and provide the basis for a detailed groundwater model. To fulfil our objectives, we will take the following steps: (S1) Map and characterize the 3D spatial heterogeneity of TVs in the study area using existing seismic data; (S2) Build a lithological model for the subsurface between Amrum and Heligoland from 0 to 400 m depth using existing multi-channel seismic profiles; (S3) Identify promising sites and conduct controlled source electromagnetic (CSEM) measurements to investigate the distribution of electrical resistivities in the subsurface (TVs); (S4) Combine resistivity measurements with MCS to derive pore fluid salinity estimates; (S5) Extrapolate and discuss the results for the full lithological model area. Tunnel valleys exist in most formerly glaciated regions worldwide. Proving offshore freshened groundwater in these subsurface landforms may have substantial implications for as of yet unknown freshwater distributions and hydrological systems. The extensive and dense MCS data available to us provide a unique opportunity for the integration of CSEM and seismic measurements with limited additional effort. The results of the project will provide a new view on offshore glacial landforms and their role in Pleistocene water cycles. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138905

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/524639242 (Webseite)

Status

Aktiv

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