More - Mofetten Untersuchungen
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Forschungsprojektes „MoRe – Mofettenuntersuchungen“ ist der physikalische Zusammenhang zwischen Eigenschaften der Fluide, ihren Migrationspfaden und Schwarmerdbeben mit besonderem Fokus auf mögliche Beeinflussungen des lokalen und regionalen Fluidregimes durch eine Bohrung in das Hartoušov-Mofettenfeld. Hierzu wurde ein anspruchsvolles Echtzeit-Messsytem aufgebaut zur kontinuierlichen Erfassung des Gasflusses, der Gaszusammensetzung sowie seiner Isotopensignatur in verschiedenen Tiefenhorizonten. Bislang einmalig, lassen sich so Fluide entlang eines vertikalen Gradienten verfolgen. Gasmigrationsgeschwindigkeiten können somit direkt gemessen werden (durch das zeitlich verzögerte Auftreten von Anomalien in verschiedenen Tiefen). Mögliche Kontaminationen/ Verdünnungen aufsteigender Mantelfluide durch krustale oder meteorische Fluide lassen sich quantifizieren. Im Laufe der Projektdauer gab es nur sehr schwache Erdbeben, sodass ein Einfluss von Erdbeben auf das Fluidregime nicht beobachtet werden konnte. Während der Bohrung eines neuen 239 m tiefen Bohrloches und der damit einhergehenden Druckstörungen konnte jedoch eine komplexe Reaktion des lokalen Fluidsystems dokumentiert werden. Extreme Reaktionen blieben aus – vermutlich aufgrund der hohen Dichte der Bohrspülung, wodurch der Druck im Bohrloch unter Kontrolle gehalten werden konnte, ohne dass es zu Gaseruptionen kam. Im Cheb-Becken außerhalb des Hartoušov-Mofettenfeldes wurden keine Veränderungen der Fluideigenschaften beobachtet. Die CO2-Konzentration in den meisten Proben lag über 99.1%, während die Gehalte an O2 und N2 unter 0.6% lagen. He-Werte zwischen 0.06 und 76.83 µmol/mol und CH4-Gehalte meist unter 12 µmol/mol wurden gemessen. Die isotopische Zusammensetzung von Helium variierte zwischen 2.32 und 5.86 RA. Die Kohlenstoffisotopie an CO2 ergab δ13C-Werte zwischen -3.2 und -1.3 ‰ gegen V-PDB. Das Hartoušov-Mofettenfeld ist durch außergewöhnlich niedrige CH4/3He-Verhältnisse gekennzeichnet, die weitere Untersuchungen zum Ursprung des CH4 erfordern. Normalerweise geht ein Anstieg von DIC mit einer Abnahme der δ13CDIC-Werte einher, sofern das CO2 biologischen Ursprungs ist. Im Cheb-Becken wurde jedoch ein umgekehrter Trend beobachtet, also steigende DIC-Gehalte korrelieren mit steigenden δ13CDIC-Werten, was möglicherweise auf variable CO2-Beiträge aus dem Mantel deutet. Bei einigen Proben liegen die stabilen Isotope nicht auf der lokalen meteorischen Wasserlinie (LMWL), sondern links davon. Das ist ungewöhnlich und könnte durch Sauerstoffaustausch bei H2O-CO2-Wechselwirkungen erklärt werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, die relativen Anteile von H2O und Mantel-CO2 durch Gleichgewichtsmodelle zu bestimmen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2020): Multi-Level Gas Monitoring: A New Approach in Earthquake Research, Frontiers in Earth Science, 8, 585733
Woith, H., Daskalopoulou, K., Zimmer, M., Fischer, T., Vlček, J., Trubač, J., Rosberg, J.-E., Vylita, T. & Dahm, T.
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(2020): Variations of gas compositions during a drilling process: A key study on the Hartoušov Mofette, Czech Republic - Abstracts, EGU General Assembly 2020
Daskalopoulou, K., Woith, H., Zimmer, M., Niedermann, S., Bag, C. D., Bauz, R., Trubac, J., Fischer, T.
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(2021): Insight into Hartoušov Mofette, Czech Republic: Tales by the fluids, Frontiers in Earth Science, 9, 615766
Daskalopoulou, K., Woith, H., Zimmer, M., Niedermann, S., Barth, J.A.C., Frank, A.H., Vieth-Hillebrand, A., Vlcek, J., Bağ, C.D. & Bauz, R.
