s/hydrothermales-system/Hydrothermales System/gi
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Selbst in tiefen Sedimentschichten unter z.T. mehreren Kilometern mächtiger Sedimentbedeckung finden sich noch aktive Mikroorganismen. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur im Untergrund an und überschreitet irgendwann die Grenze bis zu welcher Leben möglich ist. Die bisher festgestellte Temperaturobergrenze von Leben auf der Erde wurden an Mikroorganismen von hydrothermalen Systemen, sogenannten Schwarzen Rauchern gemessen und liegt bei ca. 120 Grad C. In Sedimenten hingegen liegt die Grenze deutlich niedriger. Messdaten aus Ölfeldern deuten auf eine Grenze von ca. 80 Grad C hin. Diese Diskrepanz zwischen hydrothermalen und sedimentären Systemen wurde dadurch erklärt, dass die Mikroorganismen in Sedimenten nicht genügend Energie gewinnen können um die bei hohen Temperaturen verstärkt notwendigen Reparaturen ihrer Zellbestandteile wie DNA und Proteinen durchzuführen. Interessanterweise lässt sich metabolische Aktivität bei extrem hohen Temperaturen nur dann nachweisen, wenn die Experimente unter hohem Druck stattfinden. IODP Expedition 370 wurde spezifisch zur Klärung der Frage nach dem Temperaturlimit von Leben in sedimentären Systemen durchgeführt. Im Nankai Graben vor der Küste Japans herrscht ein recht hoher geothermischer Gradient von ca. 100 Grad C/km, d.h. das gesamte Temperaturspektrum in dem Leben möglich ist erstreckt sich über ein Tiefeninterval von etwas mehr als einem Kilometer. Durch modernste Bohr- und Labortechniken war es möglich, Proben von höchster Qualität zu gewinnen, welche garantiert frei von Kontamination sind. Die Expedition hat einen stark interdisziplinären Charakter, so dass eine Vielzahl von biologischen und chemischen Parameter gemessen wurde, welche eine detaillierte Charakterisierung des Sediments erlauben. Das beantragte Projekt ist ein wichtiger Teil der Expedition, da Sulfatreduktion der quantitativ wichtigste anaerobe Prozess für den Abbau von organischem Material im Meeresboden ist. Im Rahmen einer MSc Arbeit wurden bereits erste Messungen durchgeführt. Diese konnten zeigen das Sulfatreduktion über die gesamte Kernlänge messbar ist, wenn auch z.T. mit extrem geringen Raten. Im Rahmen des beantragten Projekts sollen weitere Messungen durchgeführt werden, unter anderem auch unter hohem Druck. Dazu soll ein Hochdruck Temperatur-Gradientenblock gebaut und betrieben werden. Neben Sedimenten von IODP Exp. 370 sollen weitere Experimente mit hydrothermal beeinflusstem Sediment aus dem Guaymas Becken durchgeführt werden. Ein Vergleich zwischen diesen beiden Sedimenten soll weitere Einblicke in einen der wichtigsten biologischen Prozesse im Meeresboden liefern und ein besseres Verständnis über die Grenzen von Leben im allgemeinen.
Es ist unklar, wie lange hydrothermale Systeme aktiv sein können, die in Verbindung mit flachen Sill-Intrusionen stehen. Ein besseres Verständnis dieser Systeme ist jedoch wichtig, um die Rolle von Riftmagmatismus im globalen Kohlenstoffkreislauf, den die potenzielle Bedeutung für die Tiefe Biosphäre eruieren zu können. Von entschiedender Relevanz ist dabei die Vermengung von Magma und nassem Sediment and der Schnittstelle der Intrusion. In den vorgeschlagenen Arbeiten sollen neue petrophysikalische Daten von IODP Expedition 385 herangezogen werden, um die Konsequenzen dieser Wechselwirkungen für den Wärmetransport mit Hilfe von Modellrechnungen erstmals zu quantifizieren. Der Antragsteller hat neuartige Computerprogramme entwickelt, mit denen die hydrothermale Zirkulation in Verbindung mit Sill-Intrusionen unter Berücksichtigung der daran gekoppelten Änderungen von Permeabilität und Porosität in den intrudierten Sedimente simuliert werden önnen. Durch seine Funktion als Leiter der 'physical properties' Gruppe bei IODP Expedition 385 ist er herausragend gut positioniert, die Kerndaten in die vorgeschlagenen Modellierungen einfließen zu lassen. The beantragten Arbeiten werden neuartige Einblicke in die physikalischen und thermischen Auswirkungen von Sill-Intrusionen in die nassen und unverfestigten Sedimente des Guaymas-Beckens liefern. Im Gegensatz zu anderen Sedimentbecken, in denen tiefe Intrusionen von großen Magmenmengen die Freisetzung großer Gasmengen ausgelöst hat, wird erwartet, dass die flachen Intrusionen des Guaymas-Beckens ganz andere Auswirkungen auf die Reaktionen am Intrusionskontakt und der Flußdynamik des Kohlenstoffs haben wird. Geochemische Analysen an den IODP-Kernen werden Basisdaten für die thermische Entwicklung in den Sedimenten liefern, gegen die die Modelle kalibriert werden können. Durch die Kopplung dieser Messwerte mit einem durch die Modellierung gesteigerten Prozessverständnis werden plausible Szenarien für den Ablauf und die Zeitdauer der hydrothermalen Veränderungen entwickelt werden können. Die Untersuchungen sollen sich auf Bohrsites konzentrieren, die auf unterschiedliche Intrusions- und Versenkungsgeschichten hinweisen, und das aktive Hydrothermalfeld an der Ostflanke des nördlichen Trogs des Guaymas-Beckens einschließen. Das eigens entwickelte thermo-mechanische Computerprogramm erlaubt die Berechnung von 2D-Zeitreihen der Temperaturverteilung in den Sedimenten. Diese Ergebnisse sind von entscheidender Wichtigkeit für Untersuchungen der Tiefen Bioshäre - ein wesentliches Ziel der Expedition. Damit kommt dem vorgeschlagenen Projekt eine zentrale Rolle für die erfolgreiche Durchführung einer Vielzahl anderer Postcruise-Arbeiten zu. Die extreme Bandbreite potenzieller Wechselwirkungen zwischen magmatischen Intrusionen, hydrothermaler Zirkulation und biologischen Vorgängen und deren Konsequenzen für das Cycling von Kohlenstoff in diesen Systemen lassen sich nur durch fundierte Modellrechungen eruieren.
Die Karte "Hydrothermale Nutzhorizonte des tieferen Untergrund von Schleswig-Holstein" enthält Datensätze zur Verbreitung von untersuchungswürdiger Sandstein-Horizonte des Dogger, Buntsandstein und Rhät zur Hydrothermalen Nutzung im tieferen Untergund von Schleswig-Holstein sowie Zusatzinformationen zur Qualität der Datengrundlagen. Sandsteinhorizonte von ausreichender Verbreitung und Mächtigkeit bieten ein großes Potenzial zur hydrothermalen Nutzung. Sowohl die Mächtigkeiten als auch die Porositäten bzw. Permeabilitäten stellen wichtige Kriterien für die Beurteilung der Nutzhorizonte dar. Durch die komplexe geologische Entwicklung in Schleswig-Holstein in Hinblick auf die verschiedenen Ablagerungsbedingungen und diagenetischen Prozesse, die auf die Ablagerungen eingewirkt haben, sind daher nur Teilräume für die hydrothermale Nutzung von Bedeutung. Basierend auf dem anhand von Bohrungen ableitbarem Trend der Porositätsabnahme mit zunehmender Tiefe berücksichtigt diese Darstellung nur die Sandsteinhorizonte von mind. 20 m Mächtigkeit bis zu einer Tiefe von 2500 m unter Gelände. Darunter ist das Risiko Horizonte mit unzureichenden Porositäten und Permeabilitäten anzutreffen deutlich größer. Die Sandstein-Horizongte liegen in verschiedenen Tiefenlagen und können sich in der Karte überlagern. Bereiche in dem die Datenbasis zum tieferen Untergund in Schleswig Holstein besonders gering ist, sind durch eine Punktsignatur kenntlich gemacht. Informationen zu Eigenschaften von tiefen Sandsteinhorizonten, die potentielle hydrothermale Nutzhorizonte darstellen, konnten hier nur aus wenigen z.T. weit von einander entfernt liegenden Bohrungen abgeleitet werden und sind entsprechend unsicher.
Der Datensatz zeigt die Ergebnisse, die im Rahmen einer Vorstudie (siehe fachliche Grundlage) für den Kreis Wesel in Bezug auf die tiefe hydrothermale Geothermie (> 1000 m), ermittelt wurden. Es erfolgte eine Klassifizierung der Gebiete in verschiedene "Flags" – was als vereinfachtes Ampelsystem dient, den Grad der Eignung für eine geothermische Nutzung widerspiegelt und als erste Orientierung für weitere Planungs- und Umsetzungsschritte dienen soll. Grüne Flaggen (Green Flags): Diese Gebiete weisen das höchste Potenzial für die Realisierung von Geothermieprojekten auf. Sie zeichnen sich durch sehr günstige Voraussetzungen hinsichtlich der Deckungsrate (bis zu 150%) und der Reservoir-Tiefe (bis zu 3800 m) aus. Diese Kombination stellt sicher, dass der Wärmebedarf nicht nur gedeckt, sondern auch ein Puffer für zukünftiges Wachstum oder Schwankungen vorhanden ist, während die Bohrkosten im wirtschaftlich attraktiven Bereich bleiben. Gelbe Flaggen (Yellow Flags): Gebiete mit gelben Flaggen bieten grundsätzlich ein gutes Potenzial hinsichtlich der Deckungsrate (bis zu 150%), sind jedoch durch eine tiefe Lage des Reservoirs (tiefer als 3800 m) gekennzeichnet. Obwohl der Wärmebedarf gedeckt werden könnte, sind die zu erwartenden erheblich höheren Bohrkosten ein wesentlicher Faktor, der die Wirtschaftlichkeit negativ beeinflusst. Orangefarbene Flaggen (Orange Flags): Diese Gebiete sind dadurch gekennzeichnet, dass ihre Deckungsrate als zu hoch (höher als 150%) eingestuft wird, obwohl das Reservoir in einer geeigneten Tiefe (bis zu 3800 m) liegt. Eine zu hohe Deckungsrate kann darauf hindeuten, dass das prognostizierte geothermische Potenzial den lokalen Wärmebedarf weit übersteigt, wodurch die wirtschaftliche Auslastung einer Anlage als unwahrscheinlich anzusehen ist. Die genaue Wirtschaftlichkeit müsste hier individuell und detailliert analysiert werden, da viele Variablen wie das verfügbare Kapital, das Potenzial für weitere Abnehmer oder die Möglichkeit, mehrere Gebiete zusammen zu versorgen, eine Rolle spielen. Rote Flaggen (Red Flags): Gebiete mit roten Flaggen werden als aktuell ungeeignet für die tiefen-geothermische Nutzung eingestuft. Dies ist der Fall, wenn sowohl die Deckungsrate als zu hoch (höher als 150%) als auch das Reservoir als zu tief (tiefer als 3800 m) bewertet werden. Diese Kombination von mangelnder Wirtschaftlichkeit aufgrund eines Überangebots bei gleichzeitig hohen Erschließungskosten macht eine sinnvolle geothermische Nutzung unter den aktuellen Rahmenbedingungen unwahrscheinlich.
Das Thema gibt einen Überblick über die Eignung von Gebieten für die Wärmegewinnung mittels hydrothermaler Geothermie. Unterschieden werden Gebiete mit günstigen und möglicherweise weniger günstigen (meist zusätzlicher Wärmepumpeneinsatz erforderlich) geologischen Verhältnissen. Nach heutigem Kenntnisstand liegt das größte Potenzial für eine hydrothermale Wärmegewinnung im Malm des süddeutschen Molassebeckens. Die Nutzungsgebiete basieren auf einem Verschnitt von Temperaturkarten verschiedener Tiefenstufen mit der Tiefenlage der Purbeck- bzw. Malmoberfläche (Grenzkriterien 40 bzw. 70°C). Die Geometrien der Nutzungsgebiete sind generalisiert und für den Betrachtungsmaßstab 1:250.000 konzipiert. Der Datensatz stellt eine Grundlage für großräumige Betrachtungen dar und ersetzt nicht die Durchführung von Detailuntersuchungen.
Der Datensatz enthält eine Übersicht der Anzahl der bewilligten Anträge auf Grundlage der Richtlinie progres.nrw – Risikoabsicherung hydrothermale Geothermie. Er enthält den Antragsteller, Fördergegenstand, die förderfähigen Gesamtkosten sowie den bewilligten Zuschuss.
Viele der Elektrizität produzierenden geothermalen Felder Island liegen in der Nähe oder gar innerhalb von Kratern, gebildet durch dampfgetriebene Eruptionen. Kraflas geotermales Feld ist ein typisches Beispiel solch einer wertvollen Infrastruktur mit einem ungewissen Gefahrenpotential. Die dampf-getriebene (phreatische) Vití-Eruption fand direkt vor der effusiven Spalteneruption der Mývatn Fires (1724-29) statt: Auslöser der Eruption und Ursache für ihre Lage weit abseits der Hauptspalten für die Magmenförderung sind unbekannt. Unter diesem Aspekt werfen die Funde der Bohrung IDDP-1 - eine rhyolitische Schmelze in etwa 2km Tiefe unterhalb der Krafla Caldera und einer konduktiven Grenzschicht (CBL), welche das Magma von dem darüberliegenden hydrothermalen System trennt - eine Schlüsselfrage auf: Falls sich die Intrusion während der letzten Spalteneruption, den Krafla Fires (1975-84) bildete, warum kam es dann diesmal zu keiner explosiven Eruption (wie bei Vití)? Bisherige Arbeiten legen Nahe, dass vorallem die Gesteinspermeabilität darüber entscheidet ob ein unter Überdruck stehendes Fluid sein Umgebungsgestein fragmentiert oder ob es aufgrund von effektiver Ausströmung entweichen kann. Eine Lage wie die CBL mit unbekannter Permeabilität, kann eine vorzügliche lithologische Barriere oberhalb der rhyolitischen Magma darstellen. Das hier beantragte Forschungsvorhaben hat das Verständnis des magma/hydrothermalen Systems und seiner Auswirkungen auf potentielle vulkanische Gefahrenmomente zum Ziel, wie ebenfalls in dem wissenschaftlichen Programm des KMDP-Bohrprojektes verankert. Die zwei synergetisch verknüpften Kernpunkte dieses Antrags sind: (i) die Bestimmung der Belastbarkeit und Reaktion der CBL auf P-T-Perturbationen zum Beispiel aufgrund schneller/stufenweiser Dekompression (natürlicher Art sowie durch Produktion induziert), oder langsamer bis schneller Erwärmung (Magmenintrusion), sowie (ii) die Bestimmung des Zeitmaßstabes bei welchem die CBL ihr Verhalten von Verformung (belastbar) zu spröder Reaktion (Bruch) verändern. Daten und Proben von Bohrprojekten bieten eine einmalige Gelegenheit unser Verständnis der Rolle der Permeabilität solcher CBLs um einen Magmenkörper herum voranzutreiben. Wir wollen diese Wissenslücke schließen durch die Verknüpfung eines neuen Datensatzes zu Gesteinen aus der KMDP Bohrung mit Laborexperimenten zum Dekompression-Explosion Verhalten dieser Gesteine. Mit einer der weltgrößten Stoßrohrapparatus für vulkanische Fragestellungen planen wir verschiedene Szenarien der Reaktion der CBL auf kontrollierte schnelle Dekompression, sowie auf schnelle bzw. Langsame Heizprozesse zu simulieren.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 90 |
| Kommune | 4 |
| Land | 12 |
| Wissenschaft | 53 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 82 |
| Text | 4 |
| unbekannt | 11 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 4 |
| Offen | 92 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 96 |
| Englisch | 27 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 3 |
| Bild | 1 |
| Datei | 8 |
| Dokument | 4 |
| Keine | 34 |
| Webseite | 60 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 87 |
| Lebewesen und Lebensräume | 86 |
| Luft | 27 |
| Mensch und Umwelt | 97 |
| Wasser | 53 |
| Weitere | 91 |