SI/502538

Schlussbericht

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.