Geotemperatur in 2 000 m Tiefe

Geotemperatur in 2 000 m TiefeDas Temperaturfeld der Erdkruste wird von verschiedenen Faktoren– von dem aus dem Erdinneren aufsteigenden Wärmefluss, vonradiogener Wärmeproduktion, von geo- und hydrodynamischenProzessen und nicht zuletzt von der Wärmeleitfähigkeit der Gesteine– geprägt und ist damit neben seiner Tiefenabhängigkeit regionalwie lokal differenziert. Die Zunahme der Temperatur mit der Tiefewird als geothermischer oder Temperaturgradient (°C/100 m; K/100m) oder als geothermische Tiefenstufe (m/1 °C; m/1 K) angegeben.In Brandenburg liegt die Wiege dieser Erkenntnis. DurchBergrat E. Du n k e r wurde mit Temperaturmessungen in der BohrungSperenberg I (südlich Berlins) im Jahr 1871 die geothermischeTiefenstufe (33 m/1 K) entdeckt. Die Bohrung war mit 1 271,6 mdie damals tiefste Bohrung der Welt.Die Kenntnis der Temperaturverteilung ist von hohem wissenschaftlichenund wirtschaft lichem Interesse. Sie liefert z. B. Beiträgezur Bewertung geodynamischer Prozesse und des geologischenTiefenbaus und bildet auch eine wesentliche Grundlage für dieNutzung des Geopotenzials Erdwärme.Temperaturwerte werden vorrangig durch Messungen in Tiefbohrungen– durch kontinuierliche Temperaturmessungen undandere Einzelmessungen – erhalten. Von etwa 140 Bohrungenim Land Brandenburg liegen kontinuierliche Messungen vor, diebis in Tiefen von 5 500 m reichen. Für die dargestellte Karte derTemperatur verteilung in 2 000 m Tiefe konnten etwa 70 Bohrungenberücksichtigt werden, die mehrheitlich (etwa 50 Bohrungen) denNordteil repräsentieren. Im mittleren und südöstlichen Landesteilstehen etwa 20 Bohrungen in unregelmäßiger Verteilung zur Verfügung.Im Süden/Südwesten liegen keine Mess ergebnisse vor; hierkann die Temperaturverteilung nur als Trend dargestellt werden.Die beim Niederbringen der Bohrungen gemessenen Temperaturwerterepräsentieren nicht die wirkliche Temperaturverteilung.Während des Bohraufschlusses wird im Bereich des Bohrlochsvor allem durch den Spülungsumlauf das initiale Temperaturfeldgestört. Deshalb sind die Messwerte im oberen Bohrungsabschnittüberhöht; im unteren Bereich werden sie zwangsläufig zu niedriggemessen. Die Abweichungen vom ungestörten Temperaturfeldsind um so höher, je kürzer die Standzeit bis zur Messung und jegrößer die Aufschlusstiefe (= Auf schlussdauer) sind. StatistischeAuswertungen der Standzeiten und Wiederholungs messungen inBohrungen (z. T. nach mehreren Jahren) ermöglichen eine näherungsweiseKorrektur, die für die dargestellte Karte berücksichtigtwurde. Aus Übersichtsgründen wurde ein Isothermen abstand von10 °C verwendet.Als Beispiel wurde die Temperaturverteilung in 2 000 m Tiefe(unter Gelände) gewählt, um einerseits eine ausreichende Datenbasisverfügbar zu haben, andererseits neben den Beziehungen zumsalinar tektonisch geprägten Deckgebirgsbau auch Zusammenhängezum tiefengeologischen Bauplan erkennen zu können.In 2 000 m Tiefe sind korrigierte Temperaturen von z. T. deutlichüber 90 °C im Bereich von Salzstrukturen (Salzstöcke, Salzkissen)und bis weniger als 70 °C im Süden des Landes bestimmt worden.Auffallend ist eine NNE-SSW gerichtete Temperaturzonierung imNord westen des Landes. Das zeigt einerseits die Beziehung zumaltangelegten und jünger aktivierten Bauplan (Tiefenstörungen),belegt im lokalen Rahmen jedoch auch deutlich die Zusammenhängezum salinaren Strukturbau.Prägnant ist eine im 5 °C-Abstand dargestellte, flächenhaft verbreiteteZone im Temperaturbereich > 85 °C, die sich vom Nordosten desLandes bis in den Berliner Raum erstreckt und zahlreiche Salzstrukturen(Steinsalzmaxima mit mehr als 1 500 m Mächtigkeit) umschließt.Weitere belegte oder interpretierte lokale Temperaturanomalien der85 °C-Iso therme sind nicht dargestellt. Im Bereich des Rheinsberg-Neuruppiner Tiefenbruchs z. B. sind NNE-SSW streichende Temperaturminima(< 80 °C) ausgebildet, die mit Salzabwanderungs zonen(Steinsalzminima, z. T. steinsalzfrei) deutlich korrelieren. Umgekehrtbelegt das einge schlossene TemperaturmaximumTiefe(m)10002000300040005000WNW115˚CKotz 4/74 Kotz3/74 Kotz1/69 Kotz2/72 Kotz 5/74(proj.) (proj.)20˚C60˚C100˚C120˚C140˚C160˚C180˚C40˚C80˚CAbb. 47 Temperaturverteilung im Bereich des Salzdiapirs Kotzen(> 80 °C) die Salzakkumulationszone. Die an die Mächtigkeitsverteilungdes Steinsalzes gebundene Temperaturzonierungist in der hohen spezifischen Wärmeleitfähigkeit des Steinsalzes(„Schornstein“-Effekt) begründet (vgl. Abb. 47).Eine deutliche Änderung in der Streichrichtung der Temperaturanomalienzeichnet sich im mittleren Landesteil ab. Es dominierenim Süden WNW-ESE-, z. T. E-W-Richtungen. Diese stehen in engemZusammenhang mit der strukturtektonischen Gliederung in diesemRaum (Randeinfluss der Norddeutschen Senke). Mit regionalabnehmender und weniger differenzierter Steinsalzmächtigkeitnach Süden und dem Anstieg der Zechsteinoberfläche über dasBezugsniveau von 2 000 m nehmen die Beziehungen zum salinarenStrukturbau ab. Die Temperaturen sind hier mit < 70 °C (minimal< 60 °C) am niedrigsten.Sehr differenzierte Temperaturverteilungen sind im Bereich mesozoischaktiver Störungs zonen mit hoher salinartektonischer Intensitätim SE des Landes zu erwarten (Groß Köris-Merzdorfer und Guben-FürstenwalderStörungszone). Positive Temperaturanomalien(> 80 °C) im Grenzbereich zur Republik Polen können z. T. aufEinschaltungen von einigen 100 m mächtigem Werrasteinsalzzurückgeführt werden.ESELegende80˚CKänozoikumOberkreideUnterkreideMalmDoggerLiasKeuperMuschelkalkBuntsandsteinZechsteinRotliegendOberkarbonTiefe des korrigierten T-Wertestiefenbezogene Isotherme124

NeißeGeotemperatur in 2 000 m Tiefe1 : 1 000 00011°30'12°00'12°30'13°00'13°30'14°00'14°30'53°30'KölpinseePlauerSeeM e c k l e n b u r g - V o r p o m m e r nMüritzseeUecker53°30'Temperatur in °C< 60Prenzlau60 - 70EldeEldeOder70 - 8080 - 90Stepenitz85 - 9053°00'ElbeN i e d e r -s a c h s e nPerlebergDosseNeuruppinRhinHavelWerbellinseeP O L E N53°00'> 90IsothermeHavelRhinOranienburgOder-Havel-KanalEberswaldeMächtigkeitsdifferenzierung des oberenZechsteinsOderMaximum52°30'S a c h s e n -A n h a l tElbe-Havel-KanalRathenowBeetzseeHavelBrandenburga. d. HavelPotsdamKanalB e r l i nSpreeSchwielowseeHavel-Oder-Spree-KanalSeelowFrankfurt/Oder52°30'MinimumTiefenlage der Zechsteinoberfläche2 000 m unter NNwichtige TiefenstörungWeser-Elbe-KanalNutheScharmützelsee-2000-2000-2000BelzigDahmeSpreeBeeskowLuckenwalde-2000Schwielochsee52°00'-2000-200052°00'Lübben/Spreewald-2000-2000BodeSaaleElbeLausitzerMuldeSchwarze ElsterCottbusForst/LausitzHerzberg/Elster51°30'Atlas zur Geologie von Brandenburg - Karte 41© LGRB, Kleinmachnow 200201020 304050kmS a c h s e nPulsnitzSenftenbergSpree51°30'Verwendete Unterlagen:BEER, H. : Temperaturmessungen in Tiefbohrungen - Repräsentanz undMöglichkeit einer näherungsweisen Korrektur; BrandenburgischeGeowissenschaftliche Beiträge S. 28 - 34, Kleinmachnow, 1996HURTIG, E. : Temperaturdaten und Temperaturkurven, Land Brandenburg,(1994, unveröffentlicht)Archivunterlagen des LBGR11°30' 12°00' 12°30' 13°00' 13°30' 14°00' 14°30'Kartengrundlage: Topographische Karte, Land Brandenburg, Maßstab 1 : 1 000 000 Nutzung mitGenehmigung des Landesvermessungsamtes Brandenburg, Nummer: GB 107/01Beer, H.125