Original paper

Geological 3D modelling in the densely populated metropolitan area Frankfurt/Rhine-Main

Lehné, Rouwen J.; Hoselmann, Christian; Heggemann, Heiner; Budde, Hannah; Hoppe, Andreas

Abstract

In cooperation with the Hessian Agency for the Environment and Geology (HLUG) a GIS and gOcad based 3D model of the Quaternary has been developed for the northern Upper Rhine Graben, which hosts the metropolitan region of Frankfurt/Rhine-Main. With 9798 quality checked wells and information from hydrocarbon exploration insights regarding the depth level of the Base Quaternary were derived, which required a modification of the up to now assumed geometry of the Quaternary sediment body. The base Quaternary is affected tectonically, leading to a differentiation of the study area into at least five homogeneity regions. Differentiation into several homogeneity regions is also supported by respective sequential consistency. Considering the tectonic inventory, the base Quaternary, especially in the southern part of the study area, is located significantly deeper than has been assumed up to now. In addition, in the western part of the study area, the base Quaternary shows stepwise offsets, which have been caused by tectonic faults. Up to now an assumed outcrop of the Quaternary in that area could not be verified. New knowledge about the geometry of the Quaternary has significant influence on current issues, particularly on groundwater and related modelling. All data and results of the ongoing project are available for the HLUG on several platforms (GeODin, ArcGIS, gOcad) as both vector and raster data and support daily decision making processes in order to address the increasing pressure related to the utilisation of natural resources ? soils, groundwater, raw materials, geothermal energy, building area ? and the resulting land use conflicts.

Kurzfassung

Für die Metropolregion Frankfurt/Rhein-Main wurde in Kooperation mit dem Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) ein GIS- sowie gOcad-basiertes 3D-Modell für das Quartär im nördlichen Oberrheingraben erstellt. Anhand von 9798 qualitätsgeprüften Bohrungen und Informationen aus der Kohlenwasserstoffexploration konnten so Erkenntnisse zur Tiefenlage der Quartärbasis abgeleitet werden, die eine Modifikation der bisher angenommenen Geometrie des quartären Sedimentkörpers erfordern. Demnach ist die Quartärbasis tektonisch beeinflusst, was die Unterteilung des Betrachtungsraumes in mindestens fünf Homogenitätsbereiche erlaubt. Die Differenzierung in verschiedene Homogenitätsbereiche wird durch eine jeweilige sequenzielle Konsistenz unterstützt. Unter Berücksichtigung des tektonischen Inventars zeigt sich weiterhin, dass die Quartärbasis insgesamt, besonders im südlichen Teil des Projektgebietes, deutlich tiefer liegt als bisher vermutet und nach Westen durch Störungen treppenartig versetzt ist. Das bisher angenommene Ausstreichen der Quartärbasis im westlichen Teil des Projektgebietes konnte damit nicht verifiziert werden. Damit haben die neuen Erkenntnisse zur Geometrie des Quartärs einen großen Einfluss auf aktuelle Fragestellungen, insbesondere im Bereich Grundwasser und damit in Verbindung stehenden Modellierungen. Alle Ergebnisse des noch laufenden Projektes stehen dem HLUG auf verschiedenen Plattformen (GeODin, ArcGIS, gOcad) in unterschiedlichen Formaten (Vektor- und Rasterdaten) zur Verfügung und sollen das Tagesgeschäft im Hinblick auf den zunehmenden Nutzungsdruck auf den oberflächennahen Untergrund mit seinen Ressourcen ? Böden, Grundwasser, Massenrohstoffe, geothermische Energie, Baugrund ? und daraus resultierende Nutzungskonflikte unterstützen. Ergebnisse der Modellierung sollen auch im Internet veröffentlicht werden.

Keywords

3d modellinggeologygeopotentialsgisgocadlithologyquaternaryupper rhine graben