Fakultätsbericht 2016-2017

Professur für Geochemie Prof. Dr. Lothar Viereck Forschungsschwerpunkte  BMBF-Verbundprojekt INFLUINS: Fluidsysteme im Thüringer Becken  A) Charakterisierung der beim Abteufen der Forschungsbohrung EF FB 1/12 freigesetzten Formationsgase durch OnLine Gas-Analysen (OLGA)  B) Paläofluidforschung mittels stabiler Isotopenanalysen: Herkunft der in Klüften in der Thüringer Senke kristallisierten Lösungsinhalte  C) ChemoStratigraphie der Steinsalz-Horizonte im Mittleren Muschelkalk (mm) und Oberen Buntsandstein (so) im Kern der INFLUINS-Bohrung EF FB 1/12 124 — FORSCHUNG Im Verlauf der Abteufung der INFLUINS-For- schungsbohrung EF FB 1/12 wurden die aus Po- renräumen und in geringerem Umfang auch Klüf- ten in den durchteuften triassischen Schichten des Keuper, Muschelkalk und Buntsandstein frei- gesetzten Gase aufgefangen und im Hinblick auf ihre tiefenabhängigen Variationen im System He – H 2 – CH 4 ausgewertet. Die Herkunft dieser Gase lässt sich wie folgt erklären: He entsteht beim alpha-Zerfall radioaktiver Isotope (z. B. U 238 , A) Charakterisierung der beim Abteufen der INFLUINS-Forschungsbohrung freigesetzten Formationsgase U 235 , Th 232 , Sm 147 ), H 2 entsteht aus der Radiolyse von Wasser durch ionisierende Strahlung, CH 4 ist thermogen aus der Reifung organischer Substanz in den Sedimenten entstanden. Die freigesetzte Gasmenge betrug im Allge- meinen unter 1000 ppmV, in den Schichten des Oberen Muschelkalk bis 200 ppmV, wobei CO 2 immer die dominierende Gasphase war. Die Ge- halte an CH 4 betrugen allgemein <100 ppmV, im oberen Muschelkalk und im Mittleren Buntsand- stein im Mittel über 100 ppmV; die Konzentrati- onen an He blieben unter 20 ppmV, die an H 2 unter 0,4 ppmV. Die Auswertungen zeigen, dass unterhalb einer Tiefe von 34 m innerhalb des Bohrprofils vier, 200 bis 400 mmächtige Horizonte signifikant unterschiedlicher Gasmischungsverhältnisse auftreten, die nochmals in 10 bis 100 m mächtige Unterhorizonte gegliedert werden können. Sie sind durch Schichten geringer Permeabilität (z. B. Anhydrit, Steinsalz, Tone) voneinander getrennt. Die Unterschiede in der He-Isotopie zeigen an, dass zwischen diesen Horizonten seit mehreren 10er Millionen Jahren kein Austausch stattge- funden hat. Dieser Befund impliziert, dass Was- ser innerhalb dieser Zeit in der Thüringer Senke nicht über diese Schichtgrenzen hinweg konvek- tiv zirkuliert haben kann und somit das dem INFLUINS-Forschungsantrag zugrunde gelegte Hydrodynamische Modell falsch war. [1] Viereck, L., Abratis, M., Görlitz, M., Wiersberg, Th. und die Sprecher des BMBF-Projektes Totsche, K.U., Kukowski, N. (in prep.): Gasphasen -Untersuchungen in der INFLUINS-Bohrung EF-FB 1/12. Abb. 1. Seit mehreren 10 Mill. Jahren voneinander getrennte Porengashorizonte im Profil der INFLUINS- Forschungsbohrung EF FB 1/12 (Kernprofil aus dem Leistungsverzeichnis der HGC).