PDF 12.347kB - TOBIAS-lib - Universität Tübingen

Kurzfassung
In dieser Arbeit wurde untersucht, ob sich Bodengasmessungen als Ansatz für eine
Explorationsmethode auf oberflächennah lagerndes Steinsalz eignen. Die Untersuchungen
basieren auf der Annahme, dass Steinsalz als Barriere auf nach oben strömendes CO2
geogener Herkunft wirkt und sich aus diesem Grund die Grenze des Salzlagers durch ein
erhöhtes Kohlensäure-Vorkommen in der Bodenluft an der Erdoberfläche bemerkbar macht.
Als Untersuchungsgebiet wurde das 12 km 2 große Gelände über dem Salzbergwerk Stetten
bei Haigerloch/Baden-Württemberg ausgewählt. Dort lagert in 100 bis 200 Meter Tiefe unter
GOK das Steinsalz des Mittleren Muschelkalkes. Unter der Salzschicht sind CO2-
Vorkommen bekannt, die unter einem Druck von ca. 5 – 15 bar anstehen.
Anhand der verfügbaren pneumatischen, lithologischen, und hydrologischen Daten des
Untersuchungsgebietes wurde ein Modell entwickelt, mit dem der vertikale
Transportmechanismus von Geogasen erklärt und die Aufstiegsgeschwindigkeit des CO2
abgeschätzt werden konnte. Dabei zeigte sich, dass es vor allem vom hydrostatischen Druck
und damit von der Mächtigkeit des Aquifers im Oberen Muschelkalk abhängt, ob geogenes
CO2 durch advektiven Transport zur Erdoberfläche gelangen kann. Advektiver Gastransport
findet nur in Richtung eines Druckgefälles statt. Ist der hydrostatische Druck an der
Aquiferbasis des Oberen Muschelkalkes höher, als der Gasdruck in den Gesteinsschichten
des Mittleren Muschelkalk, entfällt das erforderliche Druckgefälle in Richtung Erdoberfläche.
Demnach ist im Untersuchungsgebiet nur dort mit geogenen CO2-Vorkommen zu rechnen,
wo sich die Täler des Untersuchungsgebietes bis in den Oberen Muschelkalk einschneiden.
Um die Erkenntnisse der Modellrechnungen zu überprüfen wurde ein Standort über einer
intakten Salzschicht mit einem Standort, unter dem kein Salz vorhanden ist verglichen. Beide
Standorte befinden sich in der Aue von Bachläufen, die sich bis in den Oberen Muschelkalk
eingeschnitten haben. Zum Vergleich wurde das stabile Isotop 13 C des CO2 der Bodenluft
und des Verhältnisses von O2 zu CO2 untersucht. Dabei konnte nur an dem Standort, unter
dem kein Salz mehr vorhanden ist, geogenes CO2 nachgewiesen werden. Dies wird als
Hinweis darauf gewertet, dass die Salzschicht als Barriere für den Aufstieg von geogenem
CO2 wirkt. Die Messung von Bodengasen ist allerdings in o.g. Gebiet nur sehr eingeschränkt
möglich, da sich dort nur ein geringer Teil des Geländes im Oberen Muschelkalk befindet.
Auf einem Standort im Mittleren Keuper wurde eine großflächige Kartierung von CO2-
Konzentrationen der Bodenluft durchgeführt. Bei der Auswertung der Kartierung mit Hilfe
des GIS ArcView konnten zwei schwäbisch streichende Lineamente erkannt werden, deren
CO2-Konzentration zwischen 50 und 100% gegenüber der mittleren CO2-Konzentration
erhöht war. Eines der Lineamente trat nur dort auf, wo die Salzschicht im Mittleren
Muschelkalk fehlte. Das andere Lineament verlief entlang einer geologischen Störung. Bei
Untersuchungen der 13 C-Isotopen und gleichzeitigen Messung von O2- und CO2-
Konzentrationen in der Bodenluft zeigte sich, dass der Zustrom von geogenen CO2 die
Kohlensäure-Konzentration der Bodenluft um maximal 15 % erhöht haben konnte. Die
erhöhte CO2-Konzentration im Bereich der Lineamente konnte demzufolge nicht mit einem
Zustrom geogenen CO2 erklärt werden.