Kurzname: PERMEA
Projekt: PERMEA: Mechanische und hydraulische Entwicklung von Bruchzonen – Effekte von Deformationsgeschichte und -bedingungen auf aktuelle Permeabilitätseigenschaften
Laufzeit: 01.07.2017 bis 30.06.2020
Koordination:

Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

Universität Mainz, Institut für Geowissenschaften
J.-J.-Becher-Weg 21
55128 Mainz

Projektpartner:
Programm: Geoforschung für Nachhaltigkeit (GEO:N)
Themenschwerpunkt: Unterirdische Geosysteme
Ziele:

Im Rahmen des Verbundprojekts PERMEA sollen Modelle entwickelt werden, die eine verbesserte Vorhersage der Kluftverteilung im Bereich von Störungszonen ermöglichen. Eine genaue Kenntnis der Kluftverteilung ermöglicht Rückschlüsse auf die Permeabilitätseigenschaften von Bruchzonen und somit auf deren Durchlässigkeit z. B. für aufsteigende Tiefenfluide, was wiederum Aussagen zu den Reservoir- und Barriereeigenschaften von Gesteinsformationen erlaubt.

Die geplanten Untersuchungen sollen die gesamte räumliche Skalenbreite von Bruchzonen erfassen. Im ersten Teilprojekt ist geplant, auf der Mikroskala die Bruch- und Porengeometrie sowie die diagenetische Alteration zu betrachten. Auf der Mesoskala sollen im zweiten Teilprojekt einzelne Brüche unter Berücksichtigung der Oberflächenstruktur und Geometrie untersucht werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden im dritten Teilprojekt auf die Makroskala übertragen, um den Fluidfluss innerhalb komplexer Bruchnetzwerke bestimmen zu können.

Im Fokus der geplanten Untersuchungen stehen ein besseres Systemverständnis der Bruchbildung sowie deren räumliche Verteilung in Störungszonen. Dazu soll die Entwicklung von Zerrüttungszonen mit Hilfe von numerischen Simulationen sowie Labor- und Geländeexperimenten nachvollzogen werden. Durch den Einsatz numerischer Methoden werden die Fluidströmung in definierten Bruchstrukturen simuliert und daraus Erkenntnisse über deren hydraulische Durchlässigkeit abgeleitet. Basierend auf den Geometrien der numerischen Untersuchungen ist die Anfertigung von Labormodellen mittels 3D-Drucker sowie von Sandboxmodellen beabsichtigt. An diesen Labormodellen werden Durchflussmessungen vorgenommen die wiederum zur Kalibrierung der numerischen Modelle dienen. Die im Rahmen der Untersuchungen entwickelte Verfahren und Methoden sollen abschließend in einem Geländeexperiment mit Hilfe hydraulischer Tests erprobt werden. Mit erfolgreichem Abschluss Verbundprojekts PERMEA sollen Werkzeuge zur Verfügung stehen, welche zur Prognose von Bruchnetzwerken in Störungszonen und zur Berechnung von Gebirgsdurchlässigkeiten in geklüfteten Gesteinen eingesetzt werden können. Diese Informationen sind insbesondere für geologische Speicher von Bedeutung, aber auch für den Tunnelbau oder die Wasserwirtschaft.