Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland

Der 83 m hohe Bohrturm bei Windischeschenbach

Modell im Informationszentrum

Das Kontinentale Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland (KTB) war ein in den Jahren 1987 bis 1995 durchgeführtes geowissenschaftliches Großforschungsprojekt. Das damalige Bundesministerium für Forschung und Technologie finanzierte das Projekt mit 528 Millionen DM (270 Millionen Euro), Projektträger war das Niedersächsische Landesamt für Bodenforschung. Das Bohrloch der Hauptbohrung ist mit 9101 Metern Tiefe das tiefste in Deutschland und eines der tiefsten weltweit. Das Tiefbohrprogramm brachte umfangreiche und teilweise anerkannten Hypothesen widersprechende neue Erkenntnisse zur Erdkruste. Die Nachfolge des Programms bildet das International Continental Scientific Drilling Program (ICDP).

Von 1996 bis 2001 betrieb das GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) in der Anlage ein Tiefenobservatorium, das die weitere wissenschaftliche Nutzung der beiden Bohrungen im Rahmen des ICDP betreute. Seither befinden sich Grundstück und Gebäude im Eigentum der Stiftung GEO-Zentrum an der KTB, die seit 1998 mit dem GEO-Zentrum eine öffentliche Informations- und Bildungsstätte betreibt. Besucher können die immer noch weltweit größte Landbohranlage besichtigen und werden bei Veranstaltungen und Sonderausstellungen über aktuelle geowissenschaftliche und geotechnische Themen informiert. Die wissenschaftliche Nutzung der beiden Bohrlöcher ist ebenfalls weiter möglich.

Ziele des kontinentalen Tiefbohrprogramms

Ziel des kontinentalen Tiefbohrprogramms, das viele wissenschaftliche Einzelprojekte umfasste, war vor allem die genaue Erforschung der Erdkruste. Dazu musste auch spezielle Bohr- und Überwachungstechnik entwickelt und erprobt werden. Das KTB war das erste deutsche Großprojekt der geowissenschaftlichen Grundlagenforschung.

Planung

Geplant wurde eine Bohrung bis zu einer Tiefe, in der eine Temperatur von 300 °C herrscht, da die elektronischen Messgeräte (Magnetfeld, Temperatur, etc.) nur bis zu dieser Temperatur arbeiten würden. Mindestens sollten 8000 Meter Tiefe und 250 °C erreicht werden. Für die Wahl des Standortes in der Oberpfalz gegenüber einem Standort im Schwarzwald, der aus Sicht des möglichen geologischen Erkenntnisgewinns bis zum Schluss als gleichwertig galt, war daher entscheidend, dass die Temperaturgrenze von 300 °C hier in ca. zwölf Kilometern Tiefe erwartet wurde, fünf Kilometer tiefer als im Schwarzwald. Der ausgewählte Standort Windischeschenbach (nahe Weiden in der Oberpfalz) liegt an der Schnittstelle zweier tektonischer Störungen, der Erbendorflinie und der Fränkischen Linie. Die Erbendorflinie ist Folge der Entstehung des Variskischen Gebirges, dessen Überreste die deutschen Mittelgebirge sind, bei der Bildung von Pangaea durch die Konvergenz der Kontinente Laurussia und Gondwana. Die Linie ist die Grenze zwischen den beiden zur Kontaktzone der ehemaligen Kontinentalplatten gehörenden, parallel dazu verlaufenden großen Schollen Saxothuringikum und Moldanubikum. Am Ort der Bohrung befindet sich zwischen beiden Schollen noch die aus ozeanischer Kruste bestehende Zone von Erbendorf-Vohenstrauß (ZEV). Die Erdkruste weist aufgrund dieser Geschichte hier einen stark strukturierten Aufbau auf, außerdem sind mehrere geophysikalische Anomalien nachgewiesen, so der an dieser Stelle circa elf Kilometer tief liegende Erbendorfkörper mit erhöhter seismischer Reflektivität und Geschwindigkeit.

1987 befürchteten Einwohner der Gemeinde Windischeschenbach, an der nahe gelegenen Bohrstelle könnten gesundheitsschädliche Gase austreten. Nach Information der Wissenschaftler ist die Angst unbegründet gewesen, da nur kleinste Mengen an Wasserstoff, Methan und Helium-3 freigesetzt wurden.

Bohrverlauf

Zwischen September 1987 und April 1989 wurde eine vollständig als Kernbohrung ausgeführte Vorbohrung auf 4.000 Meter niedergebracht. Die Erkenntnisse der Vorbohrung bestimmten das technische Konzept der Hauptbohrung. So zeigte sich auch ein deutlich höherer Temperaturgradient als erwartet. Die ab 8. September 1990 in 200 m Entfernung folgende Hauptbohrung sollte daher nur wenig über 10.000 Meter erreichen. Hier wurden erst unterhalb von 4.000 Metern insgesamt 35 vereinzelte Kernproben entnommen, jedoch das Bohrklein kontinuierlich untersucht. Um die Reibung des Bohrstranges so zu begrenzen, dass die geplante Tiefe überhaupt zuverlässig erreicht werden konnte, wurde bis 7.500 Meter ein selbstständig steuernder Vertikalbohrkopf eingesetzt, mit dem die seitliche Abweichung auf 12 Meter begrenzt werden konnte. Wegen des erwarteten temperaturbedingten Versagens der Elektronik musste unterhalb dieser Tiefe konventionell weitergebohrt werden. Das Gestein befand sich ab dieser Tiefe im spröd-duktilen Übergangsbereich, so dass sich das Bohrloch durch in verschiedenen Richtungen unterschiedliche horizontale Spannungen teilweise verformte. Der Bohrer blieb mehrfach stecken. Mehrfach musste er nach stückweisem Verfüllen des Bohrloches neu angesetzt werden. Diese Operationen nahmen ungefähr ein Jahr in Anspruch. Budget- und damit verbundene Zeitbeschränkungen waren schließlich für die Beendigung der Bohrung ausschlaggebend. Die Hauptbohrung des Kontinentalen Tiefbohrprogramms wurde am 12. Oktober 1994 nach 1468 Tagen bei einer Tiefe von 9.101 Metern, ca. 300 Metern seitlicher Abweichung und einer Temperatur von 265 °C beendet. Bis zum 31. Dezember 1994 wurden die drei geplanten Großversuche durchgeführt und damit der Hauptteil des Tiefbohrprogramms abgeschlossen. Danach wurde die Anlage teilweise außer Betrieb genommen und weitere kleinere Versuche durchgeführt. Das Programm insgesamt endete am 31. Dezember 1995.

Literatur

• Fiona Drewnitzky (Red.): Das Loch - Kontinentales Tiefbohrprogamm der Bundesrepublik Deutschland (KTB). Buch & Kunstverlag Oberpfalz, Amberg
• Rolf Emmermann, Jörn Lauterjung: The German Continental Deep Drilling Program KTB: Overview and major results. In: Journal of Geophysical Research 102 (1997), Nr. B8, S. 18179–18201
• Th. Wöhrl: Ziele und Ergebnisse der KTB-Tiefbohrung in Windischeschenbach. Potsdam : Geoforschungszentrum, 2003
• KTB – Resumee und Ausblick, Themenheft der Zeitschrift Geowissenschaften, (4) 1995, ISSN 0933-0704

Weblinks

 Commons: KTB – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Geologische Karte der Bohrstelle
• Geologischer Schnitt Nordwest–Südost
• Geologischer Schnitt Südwest–Nordost
• GFZ Potsdam - ICDP (engl.)
• GFZ Potsdam - Bildmaterial zum KTB
• weitere Informationen zum KTB
• Geozentrum an der KTB

49.81527777777812.120555555556

Koordinaten: 49° 48′ 55″ N, 12° 7′ 14″ O