A deep look in the Aachen underworld EarthCache
A deep look in the Aachen underworld
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(other)
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D: Dieser Earthcache führt Dich zum tiefsten Punkt von Aachen und einem Forschungssprojekt zur Nutzung tiefer geothermischer Energie.
EN: This Earthcache leads you to the deepest point of Aachen and a research project for the use of deep geothermal energy.
 Deutsche Beschreibung (english description below)
An dieser prominenten Stelle wurde im Jahr 2004 eine 2544,5m tiefe Bohrung errichtet, die das Ziel hatte, das neue Service-Center der RWTH Aachen, das SuperC mit geothermischer Energie zu versorgen.
Die Bohrung wurde an einer geologisch und tektonisch äußerst interessanten Stelle abgeteuft. Nur wenige Hundert Meter nördlich der südwest-nordost streichenden Aachener Überschiebung gelegen, die eines der wichtigsten tektonischen Elemente im Linksrheinischen Schiefergebirge darstellt, lag die Bohrung auch in unmittelbarer Nachbarschaft von jungen, z.T. auch heute noch aktiven tektonischen Störungen, die im Zusammenhang mit dem Einsinken der Niederrheinischen Bucht stehen.
Eine Tiefbohrung in unmittelbarer Nachbarschaft des RWTH-Hauptgebäudes zu errichten, stellte enorme Anforderungen an die Planung und Ausführung der Bohrung dar. Einige der zu beachtenden Punkte waren u.a.:
- Verhinderung einer evt. Kontamination des Aachener Thermalwassers durch den Bohrvorgang (die Hauptaustrittsorte befinden sich nur wenige Hundert Meter vom Ansatzpunkt entfernt);
- Lärm- und Immissionsschutz im Umfeld der Bohrung ;
- Sicherungsmaßnahmen gegen Gasausbrüche (vor allem Methan)
- Standsicherheit der Bohranlage (auch bei Extremwetterlage), um den Verkehr auf den angrenzenden Straßen nicht zu gefährden.
Rechts im Bild ist der Bohrplatz der Geothermiebohrung RWTH-1 im Oktober 2004 zu sehen. |
 
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Um das Projekt zu planen, wurden zwei geologische Vorprofile ausgehend von unterschiedlichen tektonischen Modellvorstellungen erstellt. Nördlich der Aachener Überschiebung, die genau im Bereich des Katschhofes verläuft, ist der Kenntnisstand über den Untergrund eher dürftig. Noch nie wurde nördlich der Aachener Überschiebung so tief gebohrt, die Explorationsbohrungen der Steinkohle im Wurm-Revier (Herzogenrath-Alsdorf) erreichten meistens nur 800-1000m. Somit war die Bohrung RWTH-1 unterhalb von 1000m eine echte „Wildcat“-Bohrung.
Links : Ein sogenannter PDC-Meißel zur Gewinnung von Bohrkernen beim Ausbau.
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Überraschend für alle Geologen war auch das Bohrergebnis: Unterhalb der oberkarbonischen Gesteinsfolgen (318-299 Mio. Jahre) aus Sandsteinen, Ton- und Siltsteinen mit Kohleflözchen (bis in 1020m), wurde allgemein der unterkarbonische Kohlenkalk, der im Aachener Süden und im benachbarten Belgien weit verbreitet ist, erwartet.
Zur Überraschung der Geologen fehlte in der Bohrung der gesamte Kohlenkalk. Anstelle dessen wurde sofort eine oberdevonische Schichtenfolge (374-359 Mio. Jahre) angetroffen, die im Aachener Raum als Condroz-Formation bekannt ist und am Adalbertfelsen an der Oberfläche aufgeschlossen ist (siehe auch Earthcache „Adalbertfelsen“ (GC1VJFC).
An der Basis dieser Formation wurde eine geringmächtige Schichtenfolge aus schwarzen Tonsteinen mit Kalkknollen erbohrt, die mit Hilfe von Mikrofossilien (Conodonten, sog. Kegelzähne) ins Nehden (Oberdevon) eingestuft werden konnte. Unterhalb dieser Schichtenfolge erwartete die Geologen die nächste Überraschung. Eigentlich wurden Kalksteine des Ober- und Mitteldevons (Frasne, Givet; 374-385 Mio. Jahre) erwartet, die im Aachener Süden jahrhundertelang in Steinbrüchen zwischen Wahlheim und Hahn abgebaut wurden.
Direkt unterhalb des Kalkknollenhorizontes wurden jedoch grüne und rote, seltener auch graue Ton- und Siltsteine erbohrt, die ein unterdevonisches Alter (416-407 Mio. Jahre) besitzen. Somit fehlen im Bohrprofil im Gegensatz zu den Schichtenfolgen im Aachener Süden ca. 1100m mächtige Gesteinsablagerungen aus ca. 35 Millionen Jahren.
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| „Bunte“ unterdevonische Tonsteine aus der 1. Kernsektion aus 1470m Tiefe. |
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Diese Erkenntnis verändert das paläogeografische Bild (Land-Meer-Verteilung zu unterschiedlichen Zeiten der Erdgeschichte) komplett. Offenbar befand sich der Aachener Norden damals im unmittelbaren Einflussbereich einer großen Landmasse (Brabanter Massiv), die sich von dem heutigen England über Belgien bis in den Aachener Raum erstreckte. Der Aachener Süden hingegen, gehörte schon zu einem südlich dieser Landmasse vorgelagerten Gebiet, in dem Ablagerungen aus einem Flachmeer (Riffkalksteine des Mittel- und Oberdevons) verbreitet waren.
Links: Unterdevonische Tonsteine aus dem tiefsten Punkt unterhalb von Aachen: 2544,5m
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Der geologische Schnitt durch die Aachener Region - Neuinterpretation nach den Erkenntnissen der Bohrung RWTH-1 (nach Wrede, Ribbert & Oesterreich u.a. 2006)
Die Bohrung wurde nach Abschluss der Bohrarbeiten verrohrt. Der Einbau der für die geothermische Anlage notwendigen Innenrohre bereitete einige Zeit technische Schwierigkeiten. Bei einer ähnlichen Anlage in Arnsberg kollabierten die Kunststoffrohre in großer Tiefe, so dass sich die Verantwortlichen der RWTH für eine Neuentwicklung des Kunststoffes entschieden. Die neu entwickelten Rohre konnten aufgrund ihrer Eigenschaften und der Abweichung des Bohrlochs nur bis in eine Tiefe von 1970m anstatt 2544m eingebaut werden. Diese geringere Einbautiefe hat zur Folge, dass das ursprünglich geplante Temperaturniveau für die Heizung nicht erreicht und die geothermische Energie nur in einem Energie-Mix genutzt werden kann.
Um den Cache zu loggen, mach bitte optional ein Foto vom heute noch sichtbaren Teil des Bohrlochkopfes bzw. der Bohrstelle (oder was davon heute noch zu sehen ist 
) und beantworte folgende Fragen:
1. Zur Nutzung geothermischer Energie aus großen Tiefen werden verschiedene Verfahren angewandt. Welches Verfahren kam hier in Aachen zu Anwendung?
2. Wie hoch ist die geothermische Tiefenstufe, d.h. die Zunahme der Gesteinstemperatur / 100m Tiefe im Aachener Raum?
3. In unmittelbarer Nachbarschaft zur Bohrlokation befindet sich ein großer Baum. Seine Gattung wird allgemein als ein sogenanntes „Lebendes Fossil“ bezeichnet. Pflanzen mit ähnlichen Blättern sind schon lange in der Erdgeschichte bekannt. Aus welcher erdgeschichtlichen Epoche stammen die ältesten vermutlichen Verwandten dieses Baumes?
4. Schaue in den „gläsernen Brunnen“ und schätze (!) den Durchmesser der sichtbaren Bohrlochkopfabdeckung der Bohrung in cm!
Der Cache ist mittels In- und Outdoorteil zu lösen!
Du kannst sofort loggen, wenn Du die Antworten an folgende Mailadresse schickst:
team_aqua_thermale(at)gmx.de
Wenn etwas nicht stimmen sollte...dann melde ich mich ;-)
English description
At this prominent position in 2004 a 2544.5 meter deep borehole was drilled with the goal to supply the new service center at the RWTH Aachen , the SuperC, with geothermal energy.
The hole was drilled in a geologically and tectonically very interesting site. Only a few hundred meters north of the southwest-northeast trending Midi-Eifel-Aachen overthrust fault, which is one of the major tectonic elements in the left of Rhenish massif, the borehole was in the immediate neighbourhood of young, sometimes still active faults, which sink in relation to the stand of the Lower Rhine Basin.
To drill a deep borehole in the immediate vicinity of the RWTH main building, enormous demands on the planning and execution of the borehole had to be done. Her we introduce some of the points which had to be respected:
- preventing a possible contamination of the Aachen thermal water system by the drilling operation (the main springs are only a few hundred meters from the drilling site away);
- Noise and pollution control in the vicinity of the borehole
- Protective measures against gas bursts (especially methane, …)
- Ensuring the stability of the drilling rig even in extreme weather conditions. The drilling rig was only about 30 meters away from a street and the RWTH main building.
To plan the project, two geological preliminary profiles were created based on different tectonic model concepts. North of the Aachen thrust fault, which runs directly in the field of the Katschhof area, the knowledge about the geological conditions is rather poor. There was no really deep drilling or exploration drilling of coal in the Wurm-district (Herzogenrath-Alsdorf) achieved. Most of the drillings had a depth of 800-1000 meters. The RWTH-1 drilling was below a depth of 1,000 m a true "Wildcat" borehole.
The geology was very surprising to all geologists: Below the Upper Carboniferous rock sequences (318-299 mya) of sandstones, clay-and siltstones with coal beds it was expected to find the Lower Carboniferous Kohlenkalk, which is widespread in the south of Aachen and in neighbouring Belgium. To the surprise of geologists, the Kohlenkalk is completely missing. Instead an Upper Devonian strata (374-359 mya) was found, which is in the Aachen area known on as Condroz Formation and can be seen on the surface at the Adalbert rocks (see also Earthcache Adalbertfelsen (GC1VJFC)).
At the base of this formation, a series of black shales with calcareous nodules was drilled, which could be classified into Nehden (Upper Devonian) by using microfossils (conodonts). Below this layer sequence, the geologists had their next surprise. It was expected to drill limestones of the Upper and Middle Devonian (Frasnium, Givetium) that were mined in quarries in the south of Aachen for centuries between Wahlheim and Hahn.
But below the nodular limestone layers green and red, rarely intersected also gray, clay- and siltstone were found, which have a Lower Devonian age (416-407 mya). Compared with a profile in the south of Aachen, an approximately 1100 meters thick rock deposits are missing.
The realization of this borehole changed the paleogeographic picture (land-sea distribution at different times of the earth) completely. Apparently the north of Aachen at that time was under the control of a large land mass (Brabant Massif), which extended from the current England via Belgium to the Aachen area. The south region of Aachen belonged to a shallow water area were reef limestone of middle and upper Devonian age were deposited.
The well was cased after completion of the drilling operations. The installation of the geothermal plant had technical problems with the preparing for the internal tubes. At a similar facility in Arnsberg, the plastic pipes had collapsed in great depth. So it was decided that the leaders of the RWTH develop a new type of plastic tubes. The newly developed tubes were due to their properties and the deviation of the borehole installed to a depth of 1970 meters. Unfortunately it was impossible to bring the tubes to the full depth of 2540 meters. The consequence of that is, that the geothermal potential can not be fully used.
To log this cache, please take (optional) a picture of the drill site, still visible part of the wellhead (or what is visible today ) and answer the following questions:
1. In order to use geothermal energy from great depths, various methods are applied. What procedure was applied here in Aachen?
2. What is the geothermal gradient in the Aachen area?
3. In the immediate vicinity of the drilling site is a large tree. This type is generally regarded as a so-called "living fossil". Plants with similar leaves have long been known in geological history. From which geological era is the oldest supposed relative of this tree?
4. Look in the "glass fountain" and estimate (!!) the diameter of the wellhead cover the hole in cm!
You can login immediately when you send the answers to the following email address: team_aqua_thermale(at)gmx.de
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When is something wrong ;-)....Then already I shall be in touch with you..
Additional Hints
(Decrypt)
Arva, rf tvog XRVAR boyvtngbevfpur Gnsry! Qvr vfg trcynag, nore rf sruyg (abpu) qnf Tryq!