Sektion 6.1: Sedimentbeckenmodellierung

The aim of this project is to obtain a better understanding of the crust and the uppermost mantle beneath the Alpine orogen and its forelands and to test different hypotheses on the configuration of the subduction system, as well as on the distribution of deformation and seismicity. Therefore, we plan to integrate the geoscientific observations publicly available so far on properties of the sediments and the crystalline crust (geometry, seismic velocities, and densities) with seismologically derived heterogeneities in the sub-crustal mantle into a consistent data-based 3D structural model that resolves the first-order contrasts in physical properties of the units composing the orogen and the forelands.

The 'Advanced Earth System Modelling Capacity' (ESM) is a joint project in the research field 'Earth & Environment' funded by the Helmholtz networking fund. The project aims to develop and establish a world-leading, modular and flexible modelling infrastructure to promote a deeper understanding of the complex dynamics of the system Earth under different forcing by fostering advancement in modelling the respective model compartments as well as their interactions across scales. In close collaboration with both internal and external partners of the ESM consortium, we aim at improving our current modelling frameworknto overcome limitations in research applied to the understanding of georeservoirs under natural forcing and human activities. The final goal is to provide a flexible, performant and massive parallel computational framework to unravel the details of the complex and intrinsically non-linear dynamics of couples thermal, hydraulic, mechanical and lately chemical THM(C), processes.

Dieses Projekt soll zur Entwicklung eines lithosphärenskaligen 3D-Modells des Marmarameeres und angrenzender Küstengebiete beitragen. Dazu werden verschiedene geologische Daten, zum Beispiel Bohrlochdaten oder seismische und gravimetrische Beobachtungen in einem neu erstellten lithosphärenskaligen 3D-Modell zusammengeführt.

Das Chaco-Paraná Becken grenzt östlich an die Sierras Pampeanas und das Santa Barbara System an und ist bereits seit dem frühen Paläozoikum ein Sedimentationsraum. Seit dem Känozoikum wurde es zudem vor allem durch die Entstehung der Anden beeinflusst, und weist heute von Nord nach Süd variierende Deformationsstrukturen auf. Im Rahmen dieses Projektes wird ein integriertes dreidimensionales Modell des Beckens auf Lithosphären-Skala erstellt, das konsistent mit den derzeit verfügbaren Daten sein wird. Anhand dieses Modells werden anschließend die thermische Struktur der Lithosphäre, sowie die Entwicklung des Vorlandbeckens analysiert werden.

Der Oberrheingraben bildet noch heute eine tektonisch aktive Riftzone, die als Teil des Europäischen Känozoischen Grabensystems entstand. Das aus der Grabenbildung resultierende Becken hat seitdem mächtige Sedimentschichten aufgenommen, die heute über ein großes geothermisches Potential verfügen. Um diese erneuerbare Energiequelle nutzen zu können, ist es jedoch unerlässlich die Temperaturverteilung samt der sie beeinflussenden Wärmetransportprozesse (einschließlich Grundwasserbewegungen) im Untergrund zu verstehen.

Bruchzonen und Störungen spielen eine wichtige Rolle in verschiedenen Aspekten der Geowissenschaften, wie zum Beispiel in geomechanischen, geotechnischen und hydrologischen Anwendungen. Der Forschungsschwerpunkt liegt hierbei vor allem auf der Charakterisierung von Störungen, sowie der Analyse von Fluidfluss und Wärmetransport. Um realistische Ergebnisse zu erhalten ist es notwendig einen multivariaten Ansatz zu verfolgen, bei dem verschiedene Teilgebiete der Geowissenschaften kombiniert werden.

Noch immer spielen erneuerbare Energien nur eine untergeordnete Rolle bei der Versorgung von Megastädten. Wir gehen der Frage nach, inwieweit die Nutzung tiefer Geothermie zur Deckung des Energiebedarfs von Berlin in Zukunft beitragen kann. Auf Grundlage der Konfiguration der Sedimente, der Kruste und des lithosphärischen Mantels im Untergrund von Berlin erstellen wir thermische 3D Modelle, die mit lokal verfügbaren Temperaturdaten konsistent sind und dabei den gesamten Großraum von Berlin abdecken. Dafür nutzen wir zwei Ansätze: (i) Berechnungen des stationären, konduktiven thermischen Feldes und (ii) Simulationen von gekoppeltem Wärme- und Fluidtransport. Die berechneten Temperaturverteilungen bestimmen das geothermische Potential und sollen final im Rahmen des Programms Energy Atlas Berlin in ein existierendes virtuelles 3D Stadtmodell von Berlin eingehen, wo sie zusammen mit Informationen über vorhandene Ressourcen, Infrastruktur und Energiebedarf zur Erstellung von Stadtplanungskonzepten genutzt werden können.

Das Barentssee- und Karasee-Gebiet in der europäischen Arktis wird aufgrund umfangreicher Kohlenwasserstoffvorkommen seit Jahrzehnten im Rahmen von verschiedenen wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Projekten erforscht. Trotz der daraus resultierenden umfassenden Datengrundlage ist die Entstehung und geodynamische Entwicklung dieser Region immer noch nicht gänzlich verstanden.

Die ausgeprägten geologischen und somit auch thermischen Variationen im Untergrund des Bundeslandes Hessen führen zu großen Unsicherheiten in der Planung geothermischer Projekte. Um diese, ebenso wie das Fündigkeitsrisiko, zu verringern, werden wir ein verbessertes 3D Struktur- und Temperaturmodell für Hessen erstellen

Das Kenia Rift ist Teil des Ostafrikanischen Riftsystems, entlang dessen die afrikanische Kontinentalplatte tektonisch gedehnt und ausgedünnt wird, was sich in einer wiederkehrenden Erdbeben- und vulkanischen Aktivität in der Region ausdrückt. Mit diesem Projekt versuchen wir, den Kontrollfaktoren für diese tektonische Aktivität auf die Spur zu kommen. Dazu nutzen wir verschiedene geologische und geophysikalische Beobachtungen, die wir in 3D numerische Modelle integrieren, mit denen wir wiederum die Struktur und variierende Rigidität des Riftsystems abbilden können.

Kontakt

Magdalena Scheck-Wenderoth
Sektionsleiterin
Prof. Dr. Magdalena Scheck-Wenderoth
Sedimentbeckenmodellierung
Telegrafenberg
Gebäude C 4 , Raum 1.09
14473 Potsdam
+49 331 288-1345
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