Kurzbeschreibung
(Deutsch)
|
Im Rahmen des Geothermieprojektes der Grob Gemüse- und Landbau in Schlattingen (TG) wurden zwei Bohrungen (SLA-1 + SLA-2) mit der finanziellen Unterstützung des Kantons Thurgau abgeteuft. Die Bohrungen erschliessen den Oberen Muschelkalkaquifer (Trigonodusdolomit = Schinznach Formation) in einer Tiefe von rund 1150 m u.GOK. Die Ergebnisse der bisherigen Pumpversuche mit entsprechenden Wasserprobenahmen zeigen, dass zwei in der Mineralisation und in der Signatur der Isotopen deutlich unterschiedliche Tiefengrundwässer erschlossen wurden. Der vorliegende Forschungsantrag dient dazu die Genese, Herkunft, Altersstruktur und die Fließwege sowie deren Verfügbarkeit dieser Wässer zu klären, um so zu einer Optimierung der Nutzung beizutragen. Die Erkenntnisse aus dem Projekt sollen dazu beitragen zukünftige Konzessionsvergaben zu unterstützen sowie die Bewilligungspraxis und Aufsicht über entsprechende Projekte im Kanton Thurgau zu verbessern. Der Muschelkalk-Aquifer ist der wichtigste Zielhorizont für eine weitergehende hydrothermale Nutzung. Grundsätzlich hat das Projekt auch Relevanz für weitere Kantone (z.B. AG, BS, GE), in denen es bereits existierende bzw. geplante weitere Nutzungen des Muschelkalkaquifer gibt.
|
Kurzbeschreibung
(Englisch)
|
Within the geothermal project of Grob Gemüse- und Landbau in Schlattingen (TG) two boreholes (SLA-1 + SLA-2) were drilled with the financial support of the Canton Thurgau. The boreholes tap the Upper Muschelkalkaquifer (Trigonodusdolomite = Schinznach Formation) at a depth of about 1150 m below ground level. The results of the pumping tests carried out so far with corresponding water sampling show that two deep groundwaters with distinctly different mineralization and isotope signatures have been tapped. The present research proposal serves to clarify the genesis, origin, age structure and flow paths as well as their availability of these waters in order to contribute to an optimization of their use. The findings from the project should help to support future concession awards as well as to improve the approval practice and supervision of corresponding projects in the canton of Thurgau. The Muschelkalk aquifer is the most important target horizon for further hydrothermal utilization. In principle, the project also has relevance for other cantons (e.g. AG, BS, GE), where there are already existing or planned further uses of the Muschelkalk aquifer.
|
Kurzbeschreibung
(Französisch)
|
Dans le cadre du projet de géothermie de Grob Gemüse- und Landbau à Schlattingen (TG), deux forages (SLA-1 + SLA-2) ont été réalisés avec le soutien financier du canton de Thurgovie. Les forages exploitent l'aquifère supérieur du Muschelkalk (trigonodusdolomit = formation de Schinznach) à une profondeur d'environ 1150 m au-dessus du niveau de la mer. Les résultats des essais de pompage réalisés jusqu'à présent avec les prélèvements d'eau correspondants montrent que deux eaux souterraines profondes nettement différentes en termes de minéralisation et de signature des isotopes ont été exploitées. La présente demande de recherche a pour but de clarifier la genèse, l'origine, la structure d'âge et les voies d'écoulement ainsi que la disponibilité de ces eaux, afin de contribuer à l'optimisation de leur exploitation. Les connaissances acquises dans le cadre du projet doivent contribuer à l'attribution de futures concessions ainsi qu'à l'amélioration de la pratique d'autorisation et de la surveillance des projets correspondants dans le canton de Thurgovie. L'aquifère du Muschelkalk est l'horizon cible le plus important pour une exploitation hydrothermale plus poussée. En principe, le projet est également pertinent pour d'autres cantons (p. ex. AG, BS, GE), dans lesquels d'autres utilisations de l'aquifère du Muschelkalk existent déjà ou sont prévues.
|
Schlussbericht
(Deutsch)
|
Im Rahmen des Geothermieprojekts von Grob Gemüse- und Landbau in Schlattingen (TG) wurden mit finanzieller Unterstützung des Kantons Thurgau zwei Bohrungen (SLA-1 + SLA-2) durchgeführt. Die Bohrungen stiessen in einer Tiefe von rund 1150 m auf die wasserführende Schicht des Oberen Muschelkalks (Schinznacher Formation, einschliesslich des dolomitischen Stamberg-Mitglieds, früher bekannt als Trigonodus-Dolomit). Die Temperatur des Thermalwassers beträgt etwa 60 °C, mit langfristigen Durchflussmengen von insgesamt bis zu 10 l/s für beide Bohrungen. Da der Muschelkalk-Grundwasserleiter einer der wichtigsten Horizonte für die derzeitige hydrothermale Nutzung in der Nordschweiz ist, zielt dieses Projekt darauf ab, neue Erkenntnisse über die Entstehung, den Ursprung, die Altersstruktur und die Grundwasserfließwege dieses Grundwasserleiters zu gewinnen, die langfristige Stabilität der Förderung und mögliche hydraulische und hydrochemische Veränderungen sowie über die regionalen Grundwasserabflusswege und die Vorhersagbarkeit der Grundwasserentwicklung im Muschelkalk-Grundwasserleiter im Kanton Thurgau und in der Nordschweiz. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen von Langzeitpumpversuchen detaillierte geochemische, physikalische Gas- und Isotopenanalysen durchgeführt, um den Muschelkalk-Grundwasserleiter zu charakterisieren. In Verbindung mit einer regionalen Zusammenstellung hydrochemischer Daten des Grundwasserleiters und numerischen Modellierungen konnte mit diesem Ansatz gezeigt werden, dass es im Gebiet Schlattingen hydrochemisch getrennte Kompartimente des Muschelkalk-Grundwasserleiters gibt. Interessanterweise enthält die Komponente des Grundwasserleiters in Richtung der Randenverwerfung einen bedeutenden Anteil an Grundwasser aus dem Kristallinsockel, was durch die hohen Helium- und Lithiumkonzentrationen belegt wird, die zu den charakteristischsten Tracern für Fluide aus dem Kristallinsockel gehören. Der Aufwärtsstrom dieser Grundwasserkomponente ist jedoch zu langsam, um eine thermische Anomalie zu verursachen. Die beiden in Schlattingen gebohrten Kompartimente stellen zwei unterschiedliche geothermische Zonen dar, aus denen im Kanton Thurgau Thermalwasser aus dem Muschelkalk-Grundwasserleiter gewonnen werden kann. Das erste Play («regionaler Muschelkalk») ist über den Bohrbrunnen SLA-1 zugänglich. Es weist die hydrodynamischen Eigenschaften eines klassischen geothermischen Aquifers aus Gesteinen des Oberen Muschelkalks auf. Das zweite Play („faulted Muschelkalk“) ist über die Bohrung SLA-2 zugänglich und besteht aus steil geneigten Verwerfungszonen, die den Muschelkalk-Aquiferen durchziehen. Aufgrund der kristallinen Komponente des Grundgebirges im Wasser der SLA-2 und der hohen Durchlässigkeit, die am Ende der Schlattingen-Bohrung SLA-2 gemessen wurde, stellen die Verwerfungszonen im kristallinen Grundgebirge ein vielversprechendes drittes Play dar („basement fault zone“). Die nachgewiesene Existenz von drei unterschiedlichen geothermischen Spielräumen bedeutet, dass sich die künftigen geothermischen Explorationsaktivitäten im Kanton Thurgau und den angrenzenden Gebieten auf alle drei konzentrieren sollten. Beim Play «faulted Muschelkalk» kann die Vermischung der aufsteigenden salzhaltigen Flüssigkeiten mit dem verdünnteren Ca-SO4-Grundwasser aus dem Muschelkalk-Aquifer zur Ausfällung grosser Mengen von Kalkablagerungen entlang der Bohrlöcher, Pumpen und Oberflächenanlagen führen, was letztlich zu Verstopfungen und anderen technischen Problemen führen kann. Ebenso kann der hohe Salzgehalt der aufsteigenden Flüssigkeiten die Korrosion all dieser Anlagen begünstigen, was auch für die „basement fault zone” von großer Bedeutung ist. Daraus folgt, dass das Risiko von Kalkablagerungen und Korrosion bereits in den frühen Phasen der Planung der geothermischen Nutzung des Muschelkalk-Aquifers berücksichtigt werden muss. Dies erfordert ein Verständnis der Ursachen dieser Prozesse durch prädiktive geochemische Modellierung, Überwachung durch regelmäßige hydrochemische Analysen und die Entwicklung von Minderungsmaßnahmen wie der Injektion von Inhibitoren.
|
Schlussbericht
(Englisch)
|
As part of the geothermal project of Grob Gemüse- und Landbau in Schlattingen (TG), two boreholes (SLA-1 + SLA-2) were drilled with the financial support of the Canton of Thurgau. The boreholes encountered the Upper Muschelkalk aquifer Schinznach Formation, including the Stamberg Member Dolostone, formerly known as the Trigonodus Dolomit) at a depth of about 1150 m bgl. The thermal water temperature is approx. 60 °C with long-term production rates of up to 10 L/s in total from both boreholes. Since the Muschelkalk aquifer is one of the most important target horizon for continous hydrothermal exploitation in Northern Switzerland, this project aims to provide novel insights into the genesis, origin, age structure and flow paths of the groundwater from the this aquifer, the long-term stability of extraction and possible hydraulic and hydrochemical changes, and the regional groundwater flow paths and predictability of the development of groundwater from the Muschelkalk aquifer in the Canton of Thurgau and Northern Switzerland. To do so, detailed geochemical, gas-physical and isotopic characterization of the Muschelkalk aquifer was undertaken during long-term pumping tests. Together with a regional compilation of hydrochemical data from the aquifer and accompanying numerical modelling, this approach allowed to demonstrate that in the region of Schlattingen, there are hydrochemically disconnected compartments of the Muschelkalk aquifer. Interestingly, the aquifer compartment towards the Randen Fault contains a significant groundwater component from the crystalline basement as evidenced by elevated concentrations of helium and lithium representing to most characteristic tracers for fluid flow through the crystalline basement. The upwelling flux of this groundwater component, however, is too slow to cause any thermal anomaly. The two compartments drilled at Schlattingen represent two distinct geothermal plays, from which thermal water can be produced from the Muschelkalk aquifer in the Canton of Thurgau. The first play (“regional Muschelkalk”) is accessed by the SLA-1 well. It represents the classical aquifer-geothermal hydrodynamic properties of the Upper Muschelkalk rocks. The second play (“faulted Muschelkalk”) is accessed by the SLA-2 well and consists of steeply dipping fault zones that crosscut the Muschelkalk aquifer. Based on the crystalline basement component in the SLA-2 water and the high transmissivity measured in the crystalline basement at the bottom of the Schlattingen SLA-1 well, fault zones in the crystalline basement represent a third promising play in its own right (“basement fault zone”). The demonstrated existence of three distinct geothermal plays implies that in the Canton of Thurgau and adjacent areas future geothermal exploration activities should target all three. For the "faulted Muschelkalk" play, mixing of upwelling saline fluids with more dilute, Ca-SO4 type groundwater of the Muschelkalk aquifer may cause significant amounts of scales to precipitate along wells, pumps and surface installations, eventually leading to clogging and other technical issues. Likewise, the high salinity of the upwelling waters may promote corrosion of all these installations, which is also highly relevant for the “basement fault zone” play. It follows that the risk of scaling and corrosion processes must be considered in the early planning stage of geothermal exploitation of these play types. This entails understanding the causes of the processes through predictive geochemical modelling, monitoring by regular hydrochemical analyses, and designing mitigation measures such as injection of inhibitors.
Zugehörige Dokumente
|
Schlussbericht
(Französisch)
|
Dans le cadre du projet de géothermie de Grob Gemüse- und Landbau à Schlattingen (TG), deux forages (SLA-1 + SLA-2) ont été réalisés avec le soutien financier du canton de Thurgovie. Les forages ont rencontré l'aquifère du Muschelkalk supérieur (Formation de Schinznach, y compris le membre dolomitique de Stamberg, anciennement connu sous le nom de dolomite de Trigonodus) à environ 1150m de profondeur. La température de l'eau thermale est d'environ 60 °C avec des débits à long terme allant jusqu'à 10 L/s au total pour les deux forages. Comme l'aquifère du Muschelkalk est l'un des principaux horizons pour une exploitation hydrothermale en cours dans le nord de la Suisse, ce projet a pour but d’apporter de nouvelles connaissances sur la genèse, l'origine, la structure d'âge et les voies d'écoulement des eaux souterraines de cet aquifère, la stabilité à long terme de la production et les éventuelles modifications hydrauliques et hydrochimiques, ainsi que sur les voies d'écoulement régionales des eaux souterraines et la prévisibilité de l'évolution des eaux souterraines de l'aquifère du Muschelkalk dans le canton de Thurgovie et le nord de la Suisse. Pour ce faire, des analyses géochimiques, physiques des gaz et isotopiques détaillées ont été effectuées pour caractériser l'aquifère du Muschelkalk dans le cadre d'essais de pompage de longue durée. Associée à une compilation régionale de données hydrochimiques de l'aquifère et à des modélisations numériques, cette approche a permis de montrer qu'il existe des compartiments hydrochimiquement séparés de l'aquifère du Muschelkalk dans la région de Schlattingen. Il est intéressant de noter que le compartiment de l'aquifère en direction de la faille du Randen contient une importante composante d'eau souterraine provenant du socle cristallin, comme en témoignent les concentrations élevées d'hélium et de lithium, qui font partie des traceurs les plus caractéristiques des fluides provenant du socle cristallin. Le flux ascendant de cette composante des eaux souterraines est toutefois trop lent pour provoquer une anomalie thermique. Les deux compartiments forés à Schlattingen représentent deux zones géothermiques distinctes, à partir desquelles il est possible de produire de l'eau thermale à partir de l'aquifère Muschelkalk dans le canton de Thurgovie. Le premier play ("regionaler Muschelkalk") est accessible par le puits SLA-1. Il présente les propriétés hydrodynamiques d’un aquifère géothermique classique des roches du Muschelkalk supérieur. Le deuxième play ("faulted Muschelkalk") est accessible par le puits SLA-2 et se compose de zones de failles à forte inclinaison qui traversent l'aquifère du Muschelkalk. D'après la composante cristalline du socle dans l'eau du SLA-2 et la transmissivité élevée mesurée à l'extrémité du puits Schlattingen SLA-2, les zones de failles dans le socle cristallin représentent un troisième play prometteur à part entière ("basement fault zone"). L'existence avérée de trois play géothermiques distincts implique que, dans le canton de Thurgovie et les zones adjacentes, les futures activités d'exploration géothermique devraient cibler les trois. Pour le play "faulted Muschelkalk" le mélange des fluides salins ascendants avec les eaux souterraines plus diluées de type Ca-SO4 de l'aquifère du Muschelkalk peut entraîner la précipitation de quantités importantes de tartre le long des puits, des pompes et des installations de surface, ce qui peut finalement conduire à des obstructions et à d'autres problèmes techniques. De même, la salinité élevée des fluides ascendantes peut favoriser la corrosion de toutes ces installations, ce qui est également très pertinent pour la play "basement fault zone". Il s'ensuit que le risque de processus d'entartrage et de corrosion doit être pris en compte dès les premières étapes de la planification de l'exploitation géothermique de l'aquifère du Muschelkalk. Cela implique de comprendre les causes de ces processus grâce à une modélisation géochimique prédictive, à une surveillance par des analyses hydrochimiques régulières et à la conception de mesures d'atténuation telles que l'injection d'inhibiteurs.
|
