Prognose von Bruchsystemen und Permeabilität im Muschelkalk des Oberrheingrabens: Ergebnisse von Geländestudien und numerischen Modellierungen Sonja L. Philipp, Dorothea Reyer, Silke Meier, Susanne Hemes Geowissenschaftliches Zentrum der Georg-August-Universität Göttingen, Abteilung Strukturgeologie und Geodynamik, Goldschmidtstr. 3, 37077 Göttingen; Sonja.Philipp@geo.uni-goettingen.de Kurzfassung Hier präsentieren wir Ergebnisse aus einer Fallstudie zur Prognose von Bruchsystemen und Permeabilität des Muschelkalks im Oberrheingraben. Geländestudien und Lineament- Auswertungen im östlich angrenzenden Kraichgau zeigen, dass neben zahlreichen Störungen meist zwei deutlich bevorzugte Kluftscharen auftreten, deren Orientierungen in verschiedenen Aufschlüssen sowie zwischen verschiedenen Schichten stark variieren. Geringmächtige (mm- bis cm-Maßstab) Schichten von Mergelstein reichen aus, um viele Klüfte zu stoppen, jedoch sind rund 50% aller Klüfte nicht-schichtgebunden und können so mehrere Schichten hydraulisch miteinander vernetzen. Einzelne Kluftscharen weisen dabei höhere effektive Permeabilitäten auf als andere Richtungen. Die gleichen Kluftscharen zeigen auffällig häufig Hinweise auf Paläofluidtransport (Mineralisation bzw. Verkarstung). Abschätzungen des möglichen Volumenstroms für den Oberen Muschelkalk weisen noch große Unsicherheiten bezüglich der Kluftöffnungsweiten auf. Den gesamten Muschelkalk als Reservoirhorizont für hydrothermale tiefe Geothermie, d.h. ohne weitere Stimulation, nutzen zu können, erscheint eher unwahrscheinlich. 1. Muschelkalk in Kraichgau und Oberrheingraben In vielen geothermischen Reservoiren wird Fluidtransport vor allem durch die Permeabilität des Bruchsystems kontrolliert („Bruchkontrollierte Fluidreservoire“, engl. fractured reservoirs; Nelson 1985). Dabei ist zu beachten, dass nur diejenigen Bruchsysteme die Perkolationsschwelle erreichen, die ausreichend vernetzt sind (Stauffer & Aharony 1997). Informationen über die Geometrie des existierenden Bruchsystems (insbesondere Orientierung, Öffnungsweiten, Persistenz und Vernetzungsgrad) sind daher wichtig, um die mögliche Permeabilität geothermischer Reservoire vor dem Abteufen einer Bohrung abzuschätzen (vgl. Philipp et al. 2007). Um Informationen über mögliche Bruchsysteme in geothermischen Reservoiren zu erhalten, analysieren wir Aufschlussanaloge, das heißt Aufschlüsse derselben Gesteine (Stratigraphie, Lithologie, Fazies) wie die, aus denen aus entsprechenden Teufen geothermisches Wasser gefördert werden soll. Im Aufschlussanalog kann das Reservoirgestein in einzigartiger Weise dreidimensional untersucht werden. Dadurch können wir den Einfluss von Gesteinsheterogenitäten und Anisotropien, insbesondere der mechanischen Schichtung (Änderungen der Steifigkeit von Schicht zu Schicht) auf die Bruchausbreitung verstehen und Prognosen auf das vorhandene Bruchsystem im Untergrund treffen. Hier zeigen wir Ergebnisse aus einer Fallstudie zur Prognose von Bruchsystemen und Permeabilität im Muschelkalk (Mittlere Trias), der im Oberrheingraben als potentieller geothermischer Reservoirhorizont prospektiert wird (vgl. Meier et al. 2008, Reyer et al. 2008). Die Geländestudien wurden im östlich angrenzenden Kraichgau (Abb. 1) durchgeführt und durch Lineament-Auswertungen in Luft- und Satellitenbildern ergänzt.