A Német Szövetségi Köztársaság kontinentális mélyfúrási programja

A Német Szövetségi Köztársaság (Németország) kontinentális mélyfúrási programja
Red Dot.svg
A 9 km mély fúrás 83 m magas derrickje Windischeschenbach közelében

A Németországi Szövetségi Köztársaság ( KTB ) kontinentális mélyfúrási programja 1987 és 1995 között jelentős geotudományi kutatási projekt volt. Az akkori szövetségi kutatási és technológiai minisztérium 528 millió DM (270 millió euróval) finanszírozta a projektet, a projekt szponzora az Alsó-Szászország Talajkutatási Hivatala volt . A 9101 méter mélységű fúrólyuk a legmélyebb Németországban és az egyik legmélyebb a világon . A mélyfúrási program kiterjedt és részben elfogadott hipotéziseket hozott, amelyek ellentmondanak a földkéregre vonatkozó új megállapításoknak . A program utódja a Nemzetközi Kontinentális Tudományos Fúrási Program (ICDP).

1996 és 2001 között a GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) mélységmegfigyelő központot működtetett a létesítményben, amely az ICDP keretében felügyelte a két fúrás további tudományos felhasználását. Azóta az ingatlan és az épület a GTE-Zentrum Alapítvány tulajdonában van a KTB-nél , amely 1998 óta működteti a GEO-Zentrumot nyilvános információs és oktatási intézményként. A látogatók megtekinthetik a világ eddigi legnagyobb földfúró berendezését, és rendezvényeken és különleges kiállításokon tájékozódhatnak az aktuális geotudományi és geotechnikai témákról . A két fúrás tudományos felhasználása is lehetséges.

A kontinentális mélyfúrási program céljai

A számos egyedi tudományos projektet magában foglaló kontinentális mélyfúrási program célja elsősorban a földkéreg pontos feltárása volt . Ehhez speciális fúrási és megfigyelési technológiát is ki kellett dolgozni és tesztelni kellett. A KTB volt az első nagy német projekt az alap geotudományi kutatás számára.

tervezés

Egy furatot olyan mélységbe terveztek, ahol a hőmérséklet 300 ° C volt, mivel az elektronikus mérőeszközök (mágneses tér, hőmérséklet stb.) Csak ezen a hőmérsékleten működnek. Legalább 8000 méter mélységet és 250 ° C-ot kell elérni. A Felső-Pfalz helyének megválasztása szempontjából döntő volt a Fekete-erdőben található helyhez képest, amelyet a lehetséges geológiai ismeretszerzés szempontjából a végéig egyenértékűnek tekintettek, hogy a kritikus hőmérséklet 300 ° C volt. ° C a Felső-Pfalzban csak körülbelül tizenkét kilométeres mélységben várható, öt kilométerrel mélyebb volt, mint a Fekete-erdőben.

geológia

Földtani térkép a Rump-hegységre és a közép-európai Variscides kitöréseire összpontosítva. Az Erbendorf-Vohenstrauß (piros színnel jelölt) zóna a moldvai Tepla-Barrandium néven ismert kéregszakasz nyugati szélén található.

A Windischeschenbach lelőhely ( Weiden közelében , a Felső-Pfalzban ) az úgynevezett Erbendorf - Vohenstrauß (ZEV) zónában található . Északon ez a tektonikai egység az Erbendorflinie-nél, nyugaton a frank vonalon és délen a Luhe vonalon ér véget . Az Erbendorf és a Luhe vonalak a Variscan-hegység megjelenésének eredményeként jöttek létre , amelyeknek a héja itt és a többi német alacsony hegyláncban is feltárul , a Laurussia és Gondwana kontinensek konvergenciája alatt . Az Erbendorf-vonal szaggatott vonalakkal szemléltetve a szemközti grafikában, a határ a szász-türingiai és moldovai máglyák két nagy rögje között , amelyek az egykori kontinentális lemezek érintkezési zónájába tartoznak és vele párhuzamosan futnak . A ténylegesen fúrt egység, a ZEV, áll, váltakozó réteg a metabasites és para gneisz , ezek az egységek valószínűleg letétbe egy kontinentális lejtő , az előbbi tartozó Saxothuringian, Cseh (Teplá-Barrandian) vagy Moldanubic i. e. S. ellentmondásos. Történelméből adódóan a földkéreg szerkezete itt erősen strukturált, és számos geofizikai anomáliát észleltek, például az Erbendorf-testet, amely ezen a ponton körülbelül tizenegy kilométer mélyen van, fokozott szeizmikus visszaverődéssel és sebességgel. Fölötte számos erősen mágnesezett terület fekszik, amelyek közül néhányat fúrtak, másokat pedig hosszú távú hatásaik révén fedeztek fel.

1987-ben a Windischeschenbach közösség lakói attól tartottak, hogy káros gázok távozhatnak a közeli fúrási helyről. A tudósok információi szerint a félelem alaptalan volt, mivel csak a legkisebb mennyiségű hidrogén, metán és hélium-3 szabadult fel.

Fúrási út

Modell az információs központban

1987 szeptembere és 1989 áprilisa között egy teljes magú pilótafuratot fúrtak 4000 méter mélységig. A kísérleti furat eredményei meghatározták a fő furat műszaki koncepcióját. Ez a vártnál is szignifikánsan magasabb hőmérsékleti gradienst mutatott .

Az 1990. szeptember 8-ától 200 méteres távolságon átmenő fő furatnak ezért csak valamivel meghaladnia kell a 10 000 métert. Összesen 35 egyedi magmintát vettek csak 4000 méter alatt, de a kivágásokat folyamatosan vizsgálták. A fúrózsinór súrlódásának korlátozása érdekében, hogy a tervezett mélység egyáltalán megbízhatóan elérhető legyen, 7500 méterig önállóan vezérelt függőleges fúrófejet használtak, amellyel az oldalirányú eltérés 12 méterre korlátozható. Az elektronika várható hőmérsékleti meghibásodása miatt a hagyományos fúrást e mélység alatt kellett folytatni. Ettől a mélységtől kezdve a kő a törékeny-képlékeny átmeneti területen volt, így a fúrólyukat részben eltérően irányított vízszintes feszültségek deformálták. A fúró többször beragadt, és azt újra be kellett szerelni, miután a fúrólyuk apránként visszatöltődött. Ezeknek a műveleteknek a befejezése körülbelül egy évig tartott. A kút elkészítéséhez végső soron a költségvetés és a kapcsolódó időbeli korlátok voltak döntőek.

A kontinentális mélyfúrási program főfúrása 1994. október 12-én fejeződött be 1468 nap után 9101 méter mélységben, mintegy 300 méter oldalirányú eltéréssel és 265 ° C hőmérsékleten.

A tervezett három nagyszabású tesztet 1994. december 31-ig hajtották végre, ezzel befejezve a mélyfúrási program fő részét. Ezt követően az üzemet részben leszerelték, és további kisebb vizsgálatokat végeztek.

A program egésze 1995. december 31-én ért véget.

Eredmények

Az eredmények vezettek a széles körű elismerését a zóna szerkezete és a feltételezett paleoplate konfiguráció alapján ez a közép-európai részét variszkuszi alagsorban (a mélyfúrás rejlik a varrat területén több korábban önálló kőzetlemezt ). A hőmérséklet gyorsabb, növekvő mélységgel jól illeszkedik a teljes geológiai rendszer erőteljes felépítéséhez, amely látható ezen a képen. A ≈ 300 ° C hőmérsékleti korlátozás miatt az eredetileg remélt 12 km mélységnek csak a 75% -át érték el. Ennek eredményeként megnőtt a projekt technológiai erőfeszítése.

6 hengeres fúrófej fúrómaggal

Az egyéni eredmények például az a tudat, hogy a kőzet nagy mélységig résen van, és hogy a mély víz lényegesen mozgékonyabb, mint azt eredetileg feltételezték. Ezt figyelembe kell venni például a radioaktív hulladék mélyraktárainak tervezésénél . A mágneses tér rendellenesen erős növekedése már a kísérleti lyukban is nyilvánvaló volt, amelyet egy mély, korábban nem feltételezett mágnesezett terület következményeként értelmeztek, majd a fő lyukba is fúrtak. A különféle fúrásmérési módszerek együttes értelmezése, amelynek eredményeit fúrómagok és vágások segítségével ellenőrizni lehetett, szintén nagy előrelépést tett. A felület- és fúrásmérések együttes értelmezése továbbfejlesztett módszereket biztosított, pl. B. a szeizmika, a geoelektromosság , a magnetotellurika , a mágnesesség és a földrengés megfigyelése terén.

irodalom

web Linkek

Commons : A Német Szövetségi Köztársaság kontinentális mélyfúrási programja  - képek, videók és hangfájlok gyűjteménye

Egyéni bizonyíték

  1. ↑ M. Füßl, B. Weber: Észak-Felső-Pfalz. A földtörténet átjárása. Quelle & Meyer Verlag, Wiebelsheim, 2009. 12. o
  2. ^ A. Dörr, WA Zulauf: Egy tibeti stílusú fennsík liftes tektonikája és orogén összeomlása az európai Variscides-ben: a cseh nyírózóna szerepe. International Journal of Earth Sciences, 2010. március, 99. évfolyam, 2. szám, 299-325. O., Doi : 10.1007 / s00531-008-0389-x
  3. ↑ További eredmények a Mit találtak a tudósok - A KTB eredményei című cikkben találhatóak a scinexx.de oldalon

Koordináták: 49 ° 48 '55 "  N , 12 ° 7' 14"  E