INSIDE GeoLaB - Die Lage sondiert!

Dr. Simona Pierdominici ist Geologin und Geophysikerin am Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, GFZ. Schwerpunktmäßig erforscht sie Prozesse im Untergrund, zudem analysiert sie physikalische Eigenschaften von Gesteinen. Simona hat umfassende Erfahrung in internationalen Bohr- und Forschungsprojekten gesammelt. Im Rahmen von GeoLaB analysiert und interpretiert sie die Bohrlochmessdaten aus den beiden Erkundungsbohrungen auf der Tromm.

Tiefenprofile von Bohrlöchern: Ein Teleskop ins Erdinnere?

Bohrlöcher bieten die Möglichkeit, das Gestein tief unter der Erde direkt zu untersuchen. Um seine physikalischen Eigenschaften zu bestimmen, verwenden wir hochsensible, spezialisierte Sonden (Downhole-Logging-Tools). Diese werden an einem langen Logging-Kabel in das Bohrloch hinabgelassen. Das Kabel ist multifunktional: Es führt die Sonde und überträgt die von ihr erfassten Daten in Echtzeit an einen Computer an der Oberfläche. Aus diesen Messungen generiert die Software Tiefenprofile, die ich anschließend detailliert analysiere und visualisiere. Ich mache das seit vielen Jahren und bin dennoch immer wieder beeindruckt von der millimetergenauen Präzision der Daten. Es ist tatsächlich wie ein Blick durch ein Teleskop – aber nicht in den Himmel, sondern tief ins Erdinnere. 

Wie habt ihr die Lage auf der Tromm sondiert?

Für die Messungen in den zwei GeoLaB-Erkundungsbohrungen haben wir elf verschiedene Sonden für das Bohrloch-Logging genutzt. Jede Sonde misst eine bestimmte physikalische Eigenschaft des Gesteins. Das Logging führten wir gemeinsam mit unserem Dienstleister Terratec durch. Mit einer Gamma-Sonde haben wir beispielsweise die natürliche Radioaktivität des Gesteins gemessen. Eine andere Sonde bestimmte seine magnetischen Eigenschaften. Terratec nutzt außerdem eine Sonde, die wir am GFZ nicht haben: Mit ihr lässt sich unter anderem die Dichte des Gesteins ermitteln. 

Vergleicht ihr die Messungen im Bohrloch auch mit den Bohrkernen?

Immer wenn ein Bohrkern bei der Bohrung herausgezogen wurde, haben wir ihn gleich auf dem Bohrplatz eingescannt. Im Bohrloch wiederum haben wir mit Televiewern rundherum akustische und optische Bilder der Bohrlochwand gemacht. Bei diesen Bildern ist die geografische Orientierung klar: Immer relativ zum magnetischen Norden, da die Sonde mit einem Magnetometer ausgestattet ist. Beide Aufnahmen, Bohrkern-Scans und Fotos der Bohrlochwand, kann ich vergleichen. Mit einer speziellen Software drehe ich die Kernscans so lange, bis die geologischen Strukturen mit denen in den Televiewer-Bildern übereinstimmen. Jetzt wissen wir, wie die ursprüngliche Lage des Bohrkerns im Untergrund war. Und das ist für unsere Forschung wichtig, wenn wir die genaue Ausrichtung von Klüften, Gängen und Mineralgefügen bestimmen. 

Was haben die bisherigen Datenanalysen gezeigt?

Die Daten liefern ein sehr gutes Bild der inneren Struktur des Gesteins. Markante Ausschläge bei etwa 410 Metern Tiefe kennzeichnen den Übergang von Granit zu metamorphem Gestein wie Gneis. Granit und Gneis sehen nicht nur anders aus, sondern haben auch unterschiedliche geophysikalische Eigenschaften – und das zeigt sich eben auch in unseren Tiefenprofilen. Damit erbringt das Bohrloch-Logging einen weiteren Beleg für den Gesteinswechsel und hilft gleichzeitig, die unterschiedlichen Eigenschaften zu beschreiben. 

Könnt ihr auch Klüfte im Untergrund erkennen?

Mit den Bohrloch-Logs kann man sehr gut Klüfte identifizieren und beschreiben. Insgesamt habe ich 1.687 einzelne Gesteinsstrukturen identifiziert, die sich in mehrere Kategorien einteilen lassen. Dazu zählen kleine, geschlossene Klüfte und größere, offene Strukturen. „Groß“ ist dabei natürlich relativ – wir sprechen von Klüften im Millimeterbereich. Aber selbst in dieser Größenordnung können offene Klüfte Wasser führen. Sie wirken als Fließwege und erhöhen die Durchlässigkeit des Gesteins. Wir konnten etwa 50 offene Klüfte identifizieren – und genau das hatten wir uns erhofft!