Traditionelle geologische Karten stellen eine einfache Möglichkeit dar, um die Verbreitung unterschiedlicher Gesteinseinheiten oder Strukturen an der Erdoberfläche zu visualisieren. Doch deren räumlicher Verlauf in der Tiefe ist daraus nur eingeschränkt ableitbar. Die Untersuchung und Darstellung des tieferen Untergrundes ist punktuell anhand von Bohrungen und durch geologische und geophysikalische Profilschnitte möglich.
Bei der geologischen 3D-Modellierung werden die unterschiedlichsten geowissenschaftlichen Daten wie z.B. Bohrdaten und Seismik in einem Modell integriert und in einen räumlichen Bezug zueinander gestellt. Durch die 3D-Visualisierung lassen sich Zusammenhänge zwischen den Strukturen und Schichtfolgen des tieferen Untergrundes besser verstehen. Zudem kann die Konsistenz der Eingangsdaten bewertet werden. Mittels einer 3D-CAD Software werden Grenzflächen von lithostratigraphischen Formationen, Intrusivstrukturen (z.B. Salzdiapire) und Störungszonen konstruiert. Bei Bedarf können daraus Volumenmodelle erstellt werden.
Konsistente 3D-Modelle sind in ihrem jeweiligen Maßstab vielseitig einsetzbar. Zusammen mit petrographischen und petrophysikalischen Daten werden sie z.B. für Potenzialstudien oder Risikoabschätzungen verwendet. Sie bilden oft den geologischen Rahmen für numerische Modellierungen oder Simulationen von Prozessen und sind wichtiger Bestandteil von Fach-Informationssystemen.
Das Gebiet Schleswig-Holsteins liegt im Senkungsbereich des Norddeutschen Beckens und kann in drei Großeinheiten gegliedert werden: den Westschleswig-Block im Westen, den Ostholstein-Westmecklenburg-Block im Osten und den zentral gelegenen Glücksstadt-Graben, der Schleswig-Holstein vom Unterelberaum bis in die Region Flensburg durchzieht. Dieser ist das prägende tektonische Element mit zahlreichen Störungszonen und senkte sich zwischen den beiden tektonisch relativ ungestörten Blöcken ab. Der Graben erreicht stellenweise Absenkungstiefen von über 10.000 m. Während des Perm (vor etwa 300 – 250 Mio. Jahren) führte die Absenkung des Beckens zur Ablagerung mächtiger Ton- und Salzlagen. Infolge tektonischer und halotektonischer Bewegungen, sind große Anteile der Salze in späteren Zeiten mobilisiert worden. Diese sind in Bereichen tektonischer Schwächezonen aufgestiegen und liegen heute als Salzmauern und Salzdiapire vor, die charakteristisch für den Glücksstadt-Graben sind.
Der Geologische Dienst Schleswig-Holstein entwickelt 3D-Modelle im Rahmen der geologischen Landesaufnahme des tiefen Untergrundes und nutzt sie zur Beratung und Unterstützung bei Anfragen und Fragestellungen zum Themenbereich Geologie. Darüber hinaus liefern sie Grundlagen für Potenzialstudien zur Nutzung des Untergrundes (z.B. Geothermie, Speicherung von Energie oder Stoffen) und helfen bei der Einschätzung von möglichen damit verbundenen Risiken. Bei der Bearbeitung unterschiedlicher geowissenschaftlicher Fragestellungen werden geometrische Informationen (z.B. Verbreitung, Mächtigkeit und Tiefenlage) mit weiteren relevanten Parametern, die sich aus Bohrdaten oder Gesteinsproben ableiten lassen, verbunden (z.B. Lithologie, Porosität, Permeabilität, Wärmeleitfähigkeit, Temperatur). Auf der Basis von anwendungsspezifischen Kriterien können somit Potenzialräume ausgewiesen werden. Der Geologische Dienst verwendet Modelle ebenso als Zusatzinformation für Untersuchungen im oberflächennahen Bereich (z.B. Thema Erdfallrisiko).
Seit 2012 wurden durch den Geologischen Dienst Schleswig-Holstein mehrere 3D-Modelle entwickelt. Sie decken den Bereich des NW-Deutschen Beckens bis zur Basis des Zechsteins ab. Es wurde ein erstes Landesmodell auf der Grundlage des Kartenwerkes Geotektonischer Atlas von NW Deutschland (Baldschuhn et al. 2001, GTA) erstellt. Darüber hinaus entstanden drei Teilgebietsmodelle und ein grenzübergreifendes Modell im Gebiet Schleswig – Süd Jütland zur Untersuchung der geothermischen Potenziale der dänisch - deutschen Grenzregion. Das Strukturmodell SH 2016 (Thomsen et al. 2017) war bis Ende 2020 das aktuellste Landesmodell. 2021 wurde es durch ein neues Landesmodell abgelöst.
Im Rahmen des Forschungsprojektes „Tiefer Untergrund Norddeutsches Becken“ (TUNB – BGR und Geologische Dienste der Norddeutschen Länder) wurde ein konsistentes geologisches 3D-Modell des tieferen Untergrundes entwickelt (Liebsch-Dörschner et al. 2020). Das Gesamtmodell des Norddeutschen Beckens ist am 28.01.2021 von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR Hannover) veröffentlicht worden.
Link zur Kartendarstellung des 3D-Modells im Umweltportal
Die landesweiten 3D-Modelle des tieferen Untergrundes von Schleswig-Holstein gewähren einen Überblick über die Strukturen und Abfolgen des Norddeutschen Beckens. Sie eignen sich aufgrund der gewählten Auflösung bzw. des landesweiten Maßstabes jedoch nicht für die Planung von konkreten Vorhaben, hierzu sind weitere Untersuchungen notwendig.
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Baldschuhn, R., Binot, F., Fleig, S. & Kockel, F. (2001): Geotektonischer Atlas von Nordwestdeutschland und dem deutschen Nordsee-Sektor. Geol. Jb, Reihe A 153, 1-88.
Liebsch-Dörschner, T., Dzieran, L., Hese, F., Lademann, K. & Offermann, P. (2020): Potenziale des unterirdischen Speicher-und Wirtschaftsraumes im norddeutschen Becken (TUNB) -Teilprojekt 1 Schleswig-Holstein und Hamburg. Abschlussbericht, Geologischer Dienst im Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume Schleswig-Holstein (LLUR), https://www.schleswig-holstein.de/mm/downloads/LFU/Geologie/TUNB_Abschlussbericht_2020.pdf.
Thomsen, C., Hese, F., Schaller, A., Lademann, K., Rosenbaum, S. & Liebsch-Dörschner, T. (2017): Verbundvorhaben StörTief: Die Rolle von tiefreichenden Störungszonen bei der geothermischen Energienutzung, Teilprojekt 1.2 – Erarbeitung eines geothermischen 3D-Strukturmodells für den Glückstadtgraben in Schleswig-Holstein. – Schlussbericht: 66 S., Flintbek (Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume Schleswig-Holstein). Technische Informationsbibliothek Hannover.
