In NRW sind Kalksteine aus dem Karbon und Devon in großen Tiefen mit ausreichenden Temperaturen für eine potenzielle kohlenstofffreie geothermische Nutzung als Wärmequelle vorhanden. Die Datengrundlage in diesen Teufen ist bisher jedoch nicht ausreichend, um lokale Tiefengeothermieprojekte zu realisieren. Diese Studie nutzt die untertägigen geologischen- und markscheidekundlichen Erkundungen aus dem Steinkohlebergbau im Ruhrgebiet als einmalige Datengrundlage für die Abschätzung des geothermischen Potenzials. Kein anderes geothermisches Erkundungsgebiet bietet vergleichbare Grundvoraussetzungen (>1300 Bohrungen, davon >240 über 1500 m tief; 1600 km 2D-reflexionsseismische Linien; 200 km² 3D-seismische Flächen).

Dieser Vortrag stellt die geologischen Interpretationsergebnisse vor, die durch die Interpretation der neu prozessierten 3D-Flächenseismik in Olfen im Zuge des EFRE-KarboEx-Projektes entstanden sind. Für das Projekt wurden 39 digitale Bohrprofile der RAG-Steinkohle-Explorationsbohrungen aus Archivdaten für die Fläche der 3D-Ofenseismik erstellt und mit lithostratigraphischen Informationen aus den Bohrberichten verknüpft. Acht Flözhorizonte des Westphals A & B wurden spezifischen Reflektoren der Seismik zugeordnet und über die 40,5 km² große Fläche der Seismik interpretiert. Das älteste, flächendeckend erbohrte Flöz, Sonnenschein 1 wurde bis in eine maximale Tiefe von 2232,2 m entlang der Seismik nachvollzogen. Des Weiteren wurden die erbohrten stratigraphischen Stufengrenzen der Kreide Sedimente sowie die Kreide-Karbon-Diskordanz seismischen Reflektoren zugewiesen und in Konsens mit dem, für das Projekt erstellten, tektonischen Modell gebracht. Die RAG Explorationsbohrung Nattenhöve 1 erreichte im Jahr 1981 eine Endteufe von 1862 m und ist damit für das Explorationsgebiet Olfen, die tiefste Bohrung. Dementsprechend ist eine eindeutige seismische Kalibration weiterer Flöze und Schichtgrenzen unter dieser Teufe nicht mehr möglich. Die im Projekt festgelegten Zielhorizonte der Karbonate des Dinantiums und des Oberen- und Mittleren Devons, liegen demnach ca. 2000 m unterhalb der durch Bohrdaten gestützten seismischen Exploration. Durch die Extrapolation der Schichtmächtigkeiten aus dem Bohrprofil der circa 25 km entfernten Forschungsbohrung Münsterland 1, wurde eine Eingrenzung der vermuteten Ziel-Karbonate auf einen spezifischen Teufebereich festgelegt. Durch die Anwendung seismischer Attribute, insbesondere der RMS-Amplitude, wurde ein spezifischer Reflektor mit hoher Amplitude im extrapolierten Zielbereich ausgesucht und soweit möglich über die Fläche der Seismik nachvollzogen. Der erzeugte Reflektor liegt in einem Tiefenintervall von 4070,5 m bis 5035,6 m Tiefe. Das Resultat der durchgeführten Neuinterpretation der Olfen-Seismik ist ein hochauflösendes, tektonisches 3D-Schichtenmodell der Kreidesedimente und der Essen-& Bochum-Formation sowie eine seismisch gestützte 3D Darstellung der erwarteten Paläozoischen Karbonate.

Im Rahmen des KarboEx Projektes wurden verschiedene Daten aus der Steinkohleexploration aufgearbeitet und ausgewertet, mit dem Ziel Datengrundlagen zur Unterstützung der Planung von Geothermieprojekten zu schaffen. Zu diesen Daten zählen auch Explorationsrisse. Diese wurden auf ihren Informationsinhalt untersucht, im Hinblick auf ihre potenzielle Relevanz im Kontext von Geothermievorhaben, insbesondere der Erstellung geologischer Modelle geprüft und in Bezug auf alternative Datenquellen abgeglichen.

Die Explorationsrisse wurden von der RAG AG zur Verfügung gestellt. Die erarbeitete Systematik zur Aufarbeitung der Risse entstand in vier Arbeitsabschnitten. Die Risse enthalten eine Zusammenstellung unterschiedlicher Informationen, um den Stand der Explorationstätigkeit im Hinblick auf Steinkohle bezogen auf einzelne Flöze darzustellen. Diese Informationen wurden im Rahmen einer ersten Sichtung zunächst zusammengestellt. Im nächsten Schritt wurden diese im Einzelnen auf ihre Relevanz überprüft, wodurch sich bereits eine Eingrenzung der Informationen vornehmen ließ. Der Abgleich mit alternativen Informationsquellen ergab schließlich einen klaren Fokus auf die dargestellten Detailbereiche der Explorationsbohrungen. Arbeitsablauf und Informationszusammenstellung wurden im Zuge der Aufarbeitung mehrerer Risse weiter optimiert und verifiziert. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Sicherung und Bereitstellung der Informationen, welche die Katalogisierung sowie Georeferenzierung und Einpflege der Risse in ein Geoinformationssystem beinhaltet.

Das KarboEx-Projekt befasst sich mit der Aufbereitung von Altdaten aus der Steinkohleexploration zur Projektierung von Geothermieprojekten in den Karbonaten des Karbon und Devon in NRW. Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens können (bei verglichen mit den üblichen Kosten einer Neuexploration vergleichsweise kleinem Aufwand) geothermische Potentiale der Karbonate abschätzen und weitere Explorationstätigkeit steuern.
Einen wesentlichen Aspekt der geothermischen Exploration stellt das Spannungsfeld dar, da dieses u.A. die Öffnungsweite von Störungen und Klüften, die Stabilität von Bohrungen sowie das Risiko induzierter Seismizität mitbestimmt. Eine detaillierte Spannungsfeldanalyse kann daher dabei helfen Bohrkosten, die Wahrscheinlichkeit induzierter Seismizität und das Fündigkeitsrisiko zu reduzieren.
Zur Ermittlung des Spannungsfeldes im Karbon und Devon unterhalb des Ruhrgebietes wurde eine Vielzahl an Bohrungen (ca. 1600) aus der Steinkohlexploration auf Spannungsindikatoren hin untersucht. Jedoch konnten lediglich vier Bohrungen für die Bestimmung des Spannungsfeldes im Projektgebiet herangezogen werden, da nur in diesen Bohrungen Bohrlochrandausbrüche über größere Längen als Spannungsindikatoren dokumentiert sind. Das abgeleitete Spannungsfeld wurde daher mit Literaturdaten und dem Ansatz des Reibungsgleichgewichtes untermauert. Eine Detailanalyse für das Gebiet Olfen zeigt dabei anschaulich die Vorteile einer Spannungsfeldabschätzung.