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„Unsere Analyse zeigt: es sind ausreichend Potentiale vorhanden, um die komplette Wärmeversorgung in Nordrhein-Westfalen mit erneuerbaren und klimafreundlichen Energien sicherzustellen“, erklärte Dr. Barbara Köllner, Vizepräsidentin des LANUV heute (Donnerstag, 5. September 2024) im Haus der Technik in Essen. Mit Begleitung durch die NRW-Wirtschaftsministerin Mona Neubauer wurden kommunalen Vertreterinnen und Vertretern sowie Planungsbüros und weiteren Akteuren im Bereich der Wärmewende die Inhalte der Studie vorgestellt. Neben den Potentialen wurden in der Studie Planungsgrundlagen für die kommunale Wärmeplanung ausgearbeitet. An den erarbeiteten Datengrundlagen können sich alle Kommunen in NRW orientieren, um den besten Weg für die eigene Wärmeplanung zu finden. „Wir haben insgesamt neun Szenarien erarbeitet, die verschiedene Wege zu einer klimaneutralen Wärmeversorgung aufzeigen“, betonte Dr. Köllner. „Bis spätestens zum Jahr 2045 muss die Wärmeversorgung vollständig auf klimafreundlichen und erneuerbaren Energien beruhen. Die Planungen zum Umbau der Wärmeversorgung haben in vielen Fällen bereits begonnen und stellen alle Kommunen vor große Herausforderungen. Mit unseren Daten geben wir aktiv Hilfestellung, um die kommunalen Wärmeplanungen anzustoßen und wichtige Hinweise zu geben, welche Wege möglich und damit umsetzbar wären.“ Die Wärmestudie NRW zeigt das theoretische Potential der Wärmequellen in NRW. Dieses Potential übersteigt den Wärmebedarf aller vorhandener Gebäude. Dem erwarteten Wärmebedarf aller Gebäude in NRW von maximal etwa 150 Terawattstunden pro Jahr (TWh/a) steht ein vielfaches an theoretischem Potential der erneuerbaren und klimafreundlichen Wärmequellen gegenüber. Der größte Anteil an der Deckung des zukünftigen Wärmebedarfs der Gebäude wird anhand der Szenarienanalyse innerhalb der Wärmestudie im Bereich der dezentralen Versorgung liegen. Mit 63 bis 80 Prozent Deckungsanteil wird die Wärmepumpe dominierend sein. Dabei könnten Luft-Wärmepumpen mit 66 TWh/a bis 94 TWh/a die führende Technologie im zukünftigen Wärmemix werden. Viel Potential steckt zudem in der Nutzung der oberflächennahen Geothermie über Sole-Wärmepumpen. 17,8 TWh/a bis 26,9 TWh/a könnten erzielt werden. Dies entspricht dann einem zukünftigen Strombedarf für die Wärmepumpen im dezentralen Bereich von 21,0 TWh/a bis 29,7 TWh/a. In Gebäuden mit besonders hohem Wärmebedarf könnten dezentrale Biomassekessel, die beispielsweise mit Pellets oder Hackschnitzel als Brennstoff betrieben werden, 4,5 bis 8,9 Prozent an der zukünftigen Wärmeversorgung ausmachen. Etwa 15 bis 33 Prozent dieses Bedarfs könnte über klimaneutrale Fernwärme gedeckt werden. Dies entspräche etwa einer Verdoppelung bis Vervierfachung des jetzigen Anteils. Dabei kann vor allem die Abwärme aus der Industrie, Rechenzentren oder Elektrolyseuren, die hydrothermale Geothermie sowie die thermische Nutzung des Abwassers über die Kanalisation, dem Ablauf von Kläranlagen oder der Industrie eine bedeutende Rolle einnehmen. Weitere bedeutende Wärmequellen wären die thermische Abfallbehandlung, Freiflächen-Solarthermie oder die verstärkte Nutzung regional verfügbarer Biomasse. Je nach Struktur der einzelnen Kommunen kann die Wärmeplanung aus einer Vielzahl an Potentialen und Möglichkeiten aufgebaut werden. Alle Daten und Fakten wurden gemeindescharf ermittelt. Damit hat das LANUV mit der Studie eine umfassende Datengrundlage für die Kommunen und deren Wärmeplanung erarbeitet. Erste Daten sind bereits im LANUV-Wärmekataster veröffentlicht, dazu gehören unter anderem der neu ermittelte Wärmebedarf und die Potenziale der hydrothermalen Geothermie. Die weiteren Daten wie das Potenzial des Abwassers oder die Aktualisierung der oberflächennahen Geothermie, werden bis zum Jahresende sukzessive ergänzt. Alle Daten stehen zudem auf dem Open-Data-Portal des Landes zur Verfügung und können damit frei von allen Kommunen genutzt werden. Die einzelnen Daten und weitere Informationen sind zu finden unter: zurück
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.
Die aktuelle geopolitische Lage verschärft die Notwendigkeit, den Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energien und den Ausbau der erneuerbaren Energien, somit auch die Geothermie, schnellstmöglich umzusetzen. Um die hohen Anfangsinvestitionen in der tiefen Geothermie abzufedern und die Investitionsbereitschaft bei Kommunen und Betrieben zu erhöhen, ist eine Explorationskampagne erforderlich. Für eine zielorientierte, die Wirtschaft stimulierende Explorationskampagne wird ein wissenschaftlich valides Begleitprogramm durchgeführt. Dies beinhaltet sowohl die Herleitung von Kriterien für die Auswahl von Explorationsmaßnahmen, als auch die Ermittlung beispielhafter Explorationsstandorte. Unter der Überschrift 'Vom Potenzial zum Projekt' sollen gut explorierte Geothermiestandorte unter den aktuellen Rahmenbedingungen neu bewertet werden. Diese Standorte werden nach geologischen, technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Kriterien sowie unter Berücksichtigung sich verbessernder Rahmenbedingungen untersucht. In Zusammenarbeit mit den Akteuren sollen an den Standorten optimale Erschließungs- und Nutzungskonzepte entwickelt, deren ökonomische Folgewirkungen beurteilt sowie ein Akzeptanzgewinn erreicht werden. Die Projektbetreiber sollen so befähigt werden, die praktische Umsetzung von Geothermievorhaben an diesen Standorten einzuleiten. Mittels integrierter Reservoircharakterisierung soll ferner die Fündigkeit an ausgewählten Geothermieprojekten bestmöglich beurteilt und methodisch aufgezeigt werden, ob bzw. wie sich die Ergebnisse von diesen Projekten auf derzeit noch unterexplorierte Lokationen übertragen lassen. Die Ergebnisse werden in einem Konzept für eine integrierte Reservoirbewertung für die hydrothermale Geothermie zusammengefasst und dienen gleichzeitig als Grundlage für die methodische Weiterentwicklung von Fündigkeitsgutachten.
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.
Mit der Unterzeichnung des UNEP Minamata Vertrages in 2013 haben Regierungen weltweit die Gefahr und Toxizität von Quecksilber (Hg) anerkannt und Maßnahmen zur Kontrolle und Reduzierung von Hg festgelegt. Obwohl Quecksilber in der Umweltforschung schon seit Jahrzehnten ein wichtiges Thema ist, gibt es noch offene Fragen zu den grundlegendsten Prozessen im globalen Hg Kreislauf und auch bezüglich der Transformation von Hg Spezies. Der Anteil von Hg aus hydrothermalen Quellen könnte einer der bedeutsamsten, natürlichen Beiträge zum globalen Hg Kreislauf sein, jedoch unterscheiden sich die Schätzungen um mehrere Größenordnungen von 20 bis 2000 t pro Jahr. Es gibt, wenngleich widersprüchliche, Daten über Hg Konzentrationen in hydrothermalen Quellen in der Tiefsee, wogegen hydrothermale Quellen in flacher, küstennaher Umgebung bisher jedoch ignoriert wurden. Gerade diese haben jedoch einen großen Einfluss auf die chemische Zusammensetzung der biologisch wichtigen Küstengewässer. Hydrothermale Quellen setzen nicht nur giftige Verbindungen frei, wie z.B. Schwefelwasserstoff und Arsenverbindungen, sondern liefern auch Nährstoffe wie Eisen und Kohlenstoffverbindungen und sind dadurch eine ökologische Nische für Organismen. Obwohl einige Studien diese hydrothermalen Systeme im Flachwasser als eine mögliche Quelle für Hg thematisierten waren die Ergebnisse nicht zufriedenstellend. Ein Grund könnte die herausfordernde Matrix der hydrothermalen Lösungen sein, sowie eine unzureichende Datenlage um Aussagen über den Gesamteintrag von Hg zu treffen. Noch wichtiger als die Gesamtmenge des Hg Eintrages ist die Verteilung der individuellen Hg-Spezies. Eine fundamentale Transformation ist die Methylierung von Quecksilber (MeHg) und die daraus resultierende Verstärkung der Toxizität. MeHg bioakkumuliert und biomagnifiziert sich innerhalb der marinen Nahrungskette und damit auch letztlich im Menschen. Die Methylierung von Quecksilber ist ein ozeanweites Phänomen. Die niedrigen Konzentrationen von Hg im offenen Gewässer machen das genaue Erforschen dieser biologisch-chemischen Reaktion jedoch schwierig. Hier können hydrothermale Quellen im Flachwasser als natürliche Laboratorien genutzt werden um die Umwandlungsraten von Hg-Spezies und deren Abhängigkeit von Umwelt Faktoren zu bestimmen. Dementsprechend schlagen wir vor, die Speziierung und den Eintrag von Hg für Flachwasser-Hydrothermalsysteme zu bestimmen, um damit bessere Schätzungen für den globalen Quecksilber Kreislauf zu bekommen. Die geplante Arbeit besteht aus 4 Teilen: (1) Probenahme an ausgewählten Standorten, (2) Vollständige Charakterisierung der freigesetzten Hg-Spezies (anorganisches Hg, MeHg und elementares Hg), (3) Bestimmung der Methylierungsrate und (4) eine Schätzung der mengenmäßigen Freisetzung von totalem und methyliertem Hg.
Erdwärme kann als erneuerbare Energiequelle fossile Energieträger mehr und mehr ersetzen und damit zum Klimaschutz beitragen und Wertschöpfung vor Ort schaffen. Trotz großer Potenziale ist der Anteil der Wärme aus tiefer Geothermie noch sehr gering. Ziel der Bundesregierung ist es, diesen Anteil in den nächsten Jahren deutlich zu erhöhen. Ein zentrales Hemmnis zum bundesweiten Ausrollen der tiefen Geothermie für die kommunale oder gewerbliche Wärmeversorgung ist das ungünstige Verhältnis hoher Anfangsinvestitionen gegenüber den späteren moderaten Betriebskosten. So ist für die Planung und erfolgreiche Umsetzung eines Geothermieprojekts eine geowissenschaftlich fundierte Datenbasis unerlässlich. Weitere wichtige Hemmnisse für die Umsetzung von Projekten sind das Fündigkeitsrisiko, die Finanzierung von Projekten und die Akzeptanz von Netzbetreibern, Kommunen sowie der Bevölkerung vor Ort. Zentrales Ziel des Projekts Warm-Up ist es, den Roll-Out der Mitteltiefen, hydrothermalen Geothermie im Bereich der Wärmenutzung zu unterstützen. Das Teilvorhaben des ECOLOG-Instituts zielt hierbei insbesondere darauf ab, sozioökonomische Hemmnisse und Erfolgsfaktoren herauszuarbeiten, um darauf aufbauend Empfehlungen zur lokalen Ausgestaltung für eine wirtschaftliche Integration der Mitteltiefen Geothermie unter Akzeptanz der lokalen Stakeholder abzuleiten. Die Ergebnisse fließen ein in die Weiterentwicklung obertägiger Bewertungskriterien für Explorationskampagnen. Zentraler Bestandteil der Arbeiten des ECOLOG-Instituts sind vertiefende Untersuchungen zu sozioökonomischen Faktoren an potentiellen Standorten. Der Fokus liegt auf der Identifizierung wesentlicher Hemmnisse, relevanter Akteure, der Akteurskonstellationen und Motive sowie Risikowahrnehmungen (Akteursanalyse), der Finanzierungsstrukturen und der Akzeptanz.
Das hier skizzierte Projekt WarmUP zielt auf den Roll-Out der mitteltiefen, hydrothermalen Geothermie (Fördertemperaturen von ca. 40 bis 70 Grad C in Tiefen von 500 bis etwa 2.000 m) im Bereich der Wärmenutzung. Mittelfristiges Ziel ist der Ausbau von heute 1,4 TWh/a auf 10 TWh/a in 2030. Zusammen mit dem Projekt WärmeGut, mit dem das Potenzial der oberflächennahen Geothermie gehoben werden soll, wurde von BGR und LIAG im Austausch mit den Plänen des BMWK die 'Nationale Erdwärmestrategie' skizziert. Die Strategie zeigt auf, wie und in welchem Umfang Geothermie für eine nachhaltige, preisstabile, versorgungssichere Abdeckung des Wärmebedarfs in Deutschland umgesetzt werden kann. Für den Bereich der mitteltiefen Geothermie ist eine deutschlandweite Anschubhilfe für Explorationstätigkeiten zur Umsetzung von hydrothermalen Projekten mit hohen Erfolgsaussichten vorgesehen. Eine bundesweite durch Fördermittel unterstützte Explorationskampagne hilft, einerseits die deutsche Wirtschaft im Technologiesektor Energierohstoffe zu unterstützen und gleichzeitig Klimaschutzziele zu erreichen, indem die Geothermie gezielt als Erneuerbare Energie für den Wärmesektor unterstützt wird. Diese bundesweite Explorationskampagne sollte daher nach wissenschaftlich validen Kriterien erfolgen. Geförderte Explorationsstandorte sollten möglichst günstige Voraussetzungen bieten, und zwar geologisch als auch infrastrukturell aussichtsreiche Voraussetzungen. Derzeit fehlt ein Kriterienkatalog, nach dem Explorationsstandorte ausgewählt und bewertet werden können. Dieser Kriterienkatalog sollte praxistauglich sein und sowohl den Untertage- wie Übertage-Bereich abdecken, damit Geologie und Infrastruktur eines Standorts bewertet werden können.
Magmatisch-hydrothermale Prozesse bzw. Hochtemperaturfluide magmatischen Ursprungs (T > 400 °C) werden mit der Metallanreicherung in der Erdkruste in Verbindung gebracht. Dies schließt auch die Bildung von Cu-Au-Mo-Ag Porphyr, epithermalen, Sn-W-Mo Greisen oder Seltenerdelement- (REE-) Lagerstätten ein.Die Modellierung von magmatisch-hydrothermalen Prozessen und ihrer Rolle bei der Anreicherung von Cu, Au, Sn, W oder REE erfordert ein besseres Verständnis darüber, wie Metalle aus abkühlenden Magmakörpern extrahiert und später zu ihrem Lagerstättenhorizont/Erzhorizont/ihrer Lagerstätte transportiert werden. Dafür ist insbesondere eine Quantifizierung sowohl der ursprünglichen Zusammensetzung, als auch der Veränderungen durch Druck, Temperatur, pH oder Redoxbedingungen notwendig, da diese die ursprüngliche Zusammensetzung und die Eigenschaften der Fluidphase stark beeinflussen können (z. B. F- und B-Gehalt; Speziation von C und S usw.). Dies kann wiederum die Elementverteilung im Fluid bzw. der Schmelze, sowie den hydrothermalen Transport von Erzmetallen kontrollieren. Es wurden bereits erhebliche Anstrengungen unternommen, um Elementverteilung für Fluide bzw. Schmelzen, sowie die Löslichkeiten und Speziation bestimmter Metalle (Cu, Au, REE) zu beschreiben. Jedoch gibt es nur eine sehr geringe Zahl an Experimenten, die sich mit der Zusammensetzung der Volatilen Elemente oder der Stabilität von Metallkomplexen in F, B, P-reichen Fluiden im Zusammenhang mit der hydrothermalen Anreicherung von Sn, W und Mo auseinandersetzt. Dieser grundsätzliche Mangel an experimentellen Referenzdaten ist ein großes Hindernis für die Weiterentwicklung thermodynamischer Modelle zur Bildung von Adern- und Greisen (Sn, W, Mo) in Erzlagerstätten.Dieser Projekt möchte ein besseres Verständnis des Sn- und W-Transports in magmatisch-hydrothermalen Systemen durch neuartige experimentelle in-situ Ansätze zu entwickeln. Insbesondere schlage ich dazu die Installation eines neuen Raman-Setups an der WWU Münster für die Charakterisierung von Volatilen Element Speziationen in H2O-CO2-NaCl (+F, B, P, S) Fluiden bei bis zu 700 °C und 150 MPa vor. Zusätzliche in-situ Röntgenabsorptionsspektroskopie(XAS)-Messungen an den DESY- und ESRF-Synchrotrons werden verwendet, um die Auswirkungen von Fluidzusammensetzung, Druck und Temperatur auf Sn- und W-Hydrothermalkomplexe zu identifizieren.
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.
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.
| Origin | Count |
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