Thermohaline Prozesse in Becken mit geologischen Störungen

Der Begriff „thermohaline Prozesse“ bezieht sich auf die zentrale Rolle von Grundwasser beim Transport von Energie (z.B. Wärme) und Masse (z.B. gelöste Bestandteile) in großen Becken (Hunderte von km) und über geologische Zeiträume (Tausende bis Millionen von Jahren). Hierfür werden numerische Modelle mit hydrochemischen Daten verknüpft, um die Mechanismen herauszuarbeiten, die Anomalien in der Umwelt in natürlichen Becken verursachen.

Die untersuchten Anomalien umfassen Sole- und Thermalquellen oder Intrusion von Meerwasser. Besondere Aufmerksamkeit gilt den gekoppelten hydrologischen Systemen (z. B. Wechselwirkung von treibenden Kräften) und dem Einfluss von Faktoren wie Heterogenität der hydraulischen Permeabilität, Störungen und veränderliche Fluideigenschaften. Die mögliche Interpretation von großräumigen Strömungsmustern und Zirkulationszeiten werden minimiert durch die Einbeziehung von Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen und dem Grundwasseralter.

Wegen des großen räumlich-zeitlichen Maßstabs gab es bisher nur begrenzte Bemühungen, 3D Analysen von thermohalinen Prozessen in Becken mit Störungen zu untersuchen. Rezente Studien legen nahe, dass die dritte Dimension wichtig ist, um das Strömungsfeld, besonders in gestörten Bereichen zu beschreiben (siehe Abbildung unten), in denen 2D Modelle die Systeme zu sehr vereinfachen.

Abbildung: Strömungsfeld und Temperaturverteilung in einer Störung, abgeleitet aus einer 3D-Simulation thermohaliner Strömung im Seferihisar-Balcova geothermischen System (SBG), Türkei (Magri et al 2011). Mehrere Konvektionszellen (rote Vektoren) treiben das warme Wasser zur Oberfläche. Als Ergebnis treten entlang der Störungen Quellen aus.

 

Die angesprochenen Aspekte werden im Tiberias Becken, Israel, angegangen. In diesem Becken befindet sich der See Genezareth, der durch Versalzungsprozesse gefährdet ist. Der See ist die größte natürliche Süßwasserquelle in der ganzen Region. Im TBMOD-Projekt werden numerische und hydrochemische Ergebnisse verknüpft, um die Mechanismen zu ermitteln, die die bekannten Anomalien wie Sole und Thermalwasserquellen verursachen.

Kontaktperson

Herr Priv. Doz. Dr. Fabien Magri
Fluidsystemmodellierung

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