Forschungsbohrung Schwelm 1

Warum in Schwelm?

Die über 385 Millionen Jahre alten Kalksteine aus der Devon-Zeit ähneln denen, die am nordwestlich gelegenen Schwelmer Tunnel an der Erdoberfläche vorkommen. Die Bohrkerne sollen einen ungestörten Einblick in den internen Aufbau der Kalksteine geben. Eine wichtige Frage, die mit der Bohrung beantwortet werden soll: Hat im „Schwelmer Kalk“ entlang von Spalten Kalklösung stattgefunden? Wenn ja, dann bezeichnet man ihn als verkarstet und er könnte große Mengen Wasser führen. Kommt dieselbe Gesteinsschicht andernorts in großen Tiefen vor, wäre darin enthaltenes Wasser warm und könnte zur geothermischen Wärmeversorgung genutzt werden. Das erbohrte Gestein wird im Anschluss im Labor untersucht. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der Wärmeleitfähigkeit und der chemischen Zusammensetzung. Diese Daten fließen in das geologische Landesmodell des Untergrundes ein und sollen helfen, die tiefe Geothermie in NRW nutzbar zu machen.

Kernbohrungen liefern Referenzdaten, um die Verbreitung, Mächtigkeit und den Aufbau von Schichtenfolgen zu erkennen und in geologischen Karten und Modellen darzustellen. Sie liefern wichtige Erkenntnisse zur Beurteilung des Untergrundes im dreidimensionalen Raum, beispielsweise hinsichtlich der Grundwasserführung oder der Nutzung von Erdwärme.

Bohrkerne des „Schwelmer Kalksteins“ aus ca. 28 und 32 Metern Tiefe offenbaren einen Blick in eine längst vergangene Zeit. Als die Region um Schwelm noch ein tropisches Flachmeer war und südlich des Äquators lag. Es sind fossile Reste von Riffbildnern wie Stromatoporen und Korallen im dunklen Kalkstein enthalten. Außerdem kommen Brachiopoden und stellenweise Schneckenhäuser, also Gastropoden, vor. Das Gestein ist stark zerklüftet und weißt Spalten auf.

66 Meter Bohrtiefe geschafft! Unsere Geo-Experten Sören und Sebastian erwarten bald die Grenze zum darunterliegenden Gestein. In welcher Tiefe dieser Übergang vom Kalkstein zum Tonstein genau angetroffen wird, werden wir in den nächsten Tagen sehen. Der Countdown läuft…

Ganze 82,5 Meter hat sich das Bohrgerät in die Tiefe gearbeitet. Weiterhin sind wir im Kalkstein. Das ist eine wichtige Erkenntnis, denn laut unseren Untergrundmodellen hätten wir den Übergang zum darunterliegenden Tonstein bereits antreffen müssen. Wir wissen also, dass der Kalkstein in diesem Bereich noch tiefer liegt als bisher angenommen.

Nicht mehr lange und die 100 Meter sind erreicht. Noch immer hält sich der Kalkstein hartnäckig. Es bleibt spannend, ob wir den Übergang zum Tonstein erbohren werden. Währenddessen sind einige der Bohrkerne bereits in unserem Probenbearbeitungsraum angekommen. Die Analysen können damit bald beginnen.

Die Bohrkerne sind in unserem neuen Probenbearbeitungsraum eingetroffen. Geologe Sören ist schon mitten in der Gesteinsaufnahme. Mit fachmännischem Blick untersucht er die Kalksteine und notiert alle relevanten Geo-Daten. Daraus kann er die Entstehungsgeschichte der Gesteine ableiten, weiß, wie sie in der Tiefe aufgebaut sind und welche Strukturen vorkommen. Anschließend werden die Kerne im Labor untersucht, um das Alter, die Wärmeleitfähigkeit und andere Parameter zu bestimmen. Alle Daten fließen schließlich in unsere Bohrungsdatenbank DABO, ein.    

An diesem regnerischen Tag sind unsere Hydrogeologen Hannsjörg, Nick und Ben auf dem Bohrplatz, um einen Pumpversuch zu begleiten. Dieses Feldexperiment dient dazu, die hydraulischen Eigenschaften von Gesteinen direkt vor Ort zu bestimmen. Dafür misst man die Veränderung des Grundwasserstandes im Bohrloch. Mithilfe einer Pumpe wird so lange Wasser entnommen, bis sich ein Gleichgewicht zwischen abgepumptem und nachströmendem Wasser einstellt – der Grundwasserspiegel sinkt dann nicht weiter ab. Anschließend wird die Pumpe ausgeschaltet, um die Zeit für den Wiederanstieg des Grundwassers zu messen. Dieser Versuch liefert wertvolle Erkenntnisse über die Durchlässigkeit von Gesteinen, in unserem Fall von Kalksteinen. Der Test wurde in einer Bohrtiefe zwischen 30 und 100 Metern durchgeführt.