Geophysikalische Untersuchungen in der Deutschen Nordsee zu mehrlagigen Speicher- und Barrieresystemen sowie Fluidmigrationsystemen mittels hochauflösender 3D Seismik

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Berndt; Dr. Axel Ehrhardt
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Geologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564898008

Die Speicherung von Kohlendioxid (CO₂) im tiefen Untergrund wird zunehmend wichtiger, um CO₂-Reduktionsziele zu erreichen und CO₂ durch natürliche Senken oder negative Emissionstechnologien aus der Atmosphäre zu entfernen (IPCC, 2022). Für eine sichere geologische Speicherung sind detaillierte Kenntnisse über potenzielle Reservoire sowie die Integrität der Barrieren essenziell. Besonders wichtig ist das Verständnis möglicher Seal-Bypass-Systeme, die als Pfade für Fluidmigration fungieren können. Solche Systeme entstehen durch tektonische Störungen, Subrosion, subglaziale Rinnen oder anthropogene Einflüsse wie Altbohrungen. Die Beobachtung natürlicher Migration von biogenen oder thermogenen Kohlenwasserstoffen bietet die Möglichkeit, die Zuverlässigkeit von Barrieren zu analysieren. Relevant ist dabei die Analyse der Wechselwirkungen zwischen Störungen und subglazialen Rinnen, da sie potenzielle Schwachstellen in der Barriereintegrität darstellen können. Wir planen eine hochauflösende 3D-seismische Untersuchung im Bereich des Salzdiapirs Gwendolyn, wo zwei potenzielle Reservoire identifiziert wurden: der Buntsandstein sowie Karbonate der Oberkreide bis Unterpaläozän. In der Region befinden sich Barrieren aus dem Mesozoikum und Känozoikum sowie eine Altbohrung. Ein besonderer Fokus liegt auf Subrosionsstrukturen, die durch Lösung und unterirdische Erosion evaporitischer Trias-Gesteine entlang der „Late Cimmerian Unconformity“ entstanden sind. Ziel ist es, zu klären, ob diese Strukturen potenzielle Schwachstellen in der Barrierenintegrität der Röt-Formation darstellen. Innerhalb der quartären Sedimente befinden sich mehrere subglaziale Rinnen, die potenziell als Migrationspfade für Fluide dienen. Im Bereich des Salzdiapirs Gwendolyn sind alle relevanten geologischen Strukturen auf einer Fläche von ca. 150 km² räumlich eng beieinander lokalisiert. Für die Erfassung dieser Strukturen setzen wir eine hochauflösende 3D-seismische Messung ein. Dazu nutzen wir zwei hochfrequente seismische Quellen sowie zwei Streamerkabel mit je 1200 m Länge. Diese Konfiguration ermöglicht die detaillierte Abbildung geologischer Schichten vom Zechstein bis zum Meeresboden. Ergänzend werden Ozeanboden-Seismometer (OBS) eingesetzt, um eine präzise Kontrolle der seismischen Geschwindigkeiten bis in größere Tiefen sicherzustellen. Die gewonnenen Daten ermöglichen es, potenzielle Reservoire und Barrieren sowie Störungssysteme zu kartieren. Diese Kartierungen bilden die Grundlage für ein hochauflösendes 3D-Modell, das erstmals ein potenziell mehrlagiges Speicher- und Barrieresystem in der deutschen Nordsee abbildet. Das Modell liefert neue Erkenntnisse zu den Eigenschaften von Reservoiren, Barrieren, Störungssystemen, Subrosionsstrukturen und subglazialen Rinnen sowie zu deren Wechselwirkungen hinsichtlich der Fluidmigration im tiefen geologischen Untergrund. Dieses Wissen ist entscheidend für die Bewertung der Langzeitsicherheit geologischer CO₂-Speicher in der Region.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2520: Bereich Infrastruktur - Forschungsschiffe
• Mitverantwortliche: Dr. Sonja Breuer; Dr. Heidrun Louise Stück