Original paper

Temperaturmessungen in Erkundungsbohrungen als Hilfsmittel zur Untersuchung der Grundwasserströmung über Salzstöcken - Möglichkeiten und Probleme

[Temperature Measurements in Observation Wells as an Aid to Investigate Ground Water Flows over Salt Domes - Advantages and Limitations]

Delisle, Georg

Kurzfassung

Um ein möglichst vollständiges Bild der Fließbewegungen von Grundwasser über einem Salzstock zu erhalten, ist sowohl die Bewegung der Süßwässer als auch die der sie unterliegenden, mit der Tiefe zunehmend salzhaltigen Wässer zu betrachten. Bei der meßtechnischen Erfassung geringer Fließgeschwindigkeiten gewinnen gerade geothermische Messungen gegenüber Druckmessungen (Bestimmungen des hydraulischen Potentials) im Strömungsbereich an Bedeutung. Ein Weg, durch Analyse von Temperaturlogs, die einer statistischen Auswertung unterworfen werden, eine weitgehende Unterscheidung konduktiver von konvektiven Wärmetransportvorgängen in der sedimentären Bedeckung eines Salzstockes vorzunehmen, wird geschildert. Aus dem konvektiven Anteil läßt sich die jeweilige Größenordnung vertikaler Geschwindigkeitskomponenten des Grundwassers ableiten. Vier modelltheoretische Berechnungen zu natürlichen Konvektionsbewegungen, die, durch laterale Temperaturgradienten hervorgerufen, im Umfeld eines Salzstockes auftreten können, werden vorgestellt.

Abstract

In the sedimentary cover of salt domes fresh, and with depth increasingly salinar waters, are commonly found. To determine as accurately as possible the flow pattern of all fluids in this region, geothermal data, apart from measurements of the hydraulic pressure field, have been proven to be of particular usefulness. Flow velocities in the order of few cm/a can more easily be identified by a detailed analysis of temperature logs obtained in a number of observation wells in the study area than by determination of hydraulic pressure gradients. A method is proposed, by which conductive and convective heat transport within the sedimentary cover of a salt dome can be separated to a large extent. Vertical components of ground water velocities can then be estimated from the magnitude of convective transport. In the second part of the paper an estimation on the extent of natural convection of ground water in the vicinity of salt domes, which might exist under favorable conditions, is given. It is shown that caused by lateral temperature gradients convective movements of ground water might be induced, whereby flow velocities in the order of mm/a to cm/a can be reached. Flow patterns of this kind, since they are commonly not detectable as of now by direct measurements, can only be identified by indirect methods as described below.

Keywords

Salt domesboreholestemperaturegeothermal gradientgroundwaterhydrodynamicsconvection currentsvelocityhydrostatic pressionsalinityoverburdenclaymarlsandsize distributionthermal conductivityheat transfertimecorrectionsin