Evaluation of main controlling factors for the recent regional thermal field in Brandenburg (North German Basin)

Abstract

The results of the studies show that the structural setting of the geological units in the basin, therein particularly the Zechstein salt, and their differences in dominant physical properties play a prominent role for the basin-wide thermal field. Interaction between the constituting layers creates local thermal anomalies. The resultant local small-wavelength thermal signature may or may not be disturbed by the thermal heat input regulated by the deeper crust. Interaction of different heat transport processes is of great importance primarily for the shallow thermal field. The results of the studies indicate that conductive heat transport is the dominant heat transfer mechanism for the study area, whereas the thermal field in the shallow part of the basin is additionally influenced by forced convective heat transfer and related advective cooling within the permeable layers. Thereby, also the choice of the model boundary conditions influences the predictions for the thermal field strongly. Finally, it has been shown that large-scale models are able to predict the thermal field reasonably well. Besides, the investigations provide new insights on the interaction between geologic configuration, basin hydrodynamics and the thermal field as they could evolve in any other basin affected by salt tectonics.

Die Ergebnisse der Studien zeigen, dass die strukturelle Ausbildung der geologischen Schichten im Becken im Zusammenhang mit ihren unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften eine große Rolle für das thermische Feld spielt. Das Interagieren zwischen den beteiligten Schichten beeinflusst die Temperaturverteilung entscheidend. Im flachen Temperaturfeld ist darüber hinaus auch das Zusammenspiel zwischen den verschiedenen Wärmetransportprozessen von großer Bedeutung. Die Ergebnisse der thermischen Modellierungen zeigen außerdem, dass konduktiver Wärmetransport der dominante Wärmetransportmechanismus für das Untersuchungsgebiet ist, während das flache Temperaturfeld durch druckgetriebene Konvektion und induzierte advektive Abkühlung innerhalb der permeablen Schichten zusätzlich beeinflusst wird. Dabei ist auch die Wahl der Modellrandbedingungen für die Berechnungen des thermischen Feldes von Bedeutung. Es hat sich gezeigt, dass diese Modelle ein guter Ansatz sind, um das 3D Temperaturfeld hinreichend genau vorhersagen zu können. Die Untersuchungen liefern neue Erkenntnisse über das Zusammenwirken zwischen geologischer Konfiguration, Beckenhydrodynamik und Temperaturfeld und sind generell auf sedimentäre Becken, die durch Salztektonik geprägt sind, übertragbar.