Geothermometrische Modellierung der Lagerstattentemperatur balneologisch genutzter Thermalwasser mit Hilfe von PHREEQC

摘要

ZusammenfassungUnter optimalen Voraussetzungen ist mit einfachen hydrogeochemischen Programmen wie PHREEQC eine Modellierung der Lagerstattentemperatur von Thermalwassern moglich. Hierzu mussen allerdings bestimmte Bedingungen erfullt sein. Vor allem sollte der Chemismus des Formationswassers wahrend des Aufstieges unverandert bleiben und damit das thermodynamische Gleichgewicht mit der Mineralparagenese in der Lagerstattentiefe reprasentieren. Insbesondere fur Karbonatminerale wie Dolomit sollte die thermodynamische Datenbank kritisch gepruft werden. Die Datenbank muss fur die Temperaturabhangigkeit der Mineralloslichkeiten, statt der strenggenommen nur fur isocoulombische Reaktionen nutzbaren Temperaturkorrektur nach Van't Hoff (Enthalpieansatz), den aus der Maier-Kelley-Gleichung abgeleiteten Polynomansatz mit mindestens funf Parametern enthalten. Statt der klassischen Datenbank phreeqc.dat wurde daher die aktuellere Datenbank carbfix.dat verwendet. Im Falle von Alumosilikatmineralen muss deren inkongruentes Loslichkeitsverhalten und Gleichgewicht mit Al-Hydroxiden (Gibbsit bei T < 100 degrees C, Bohmit bei T > 100 degrees C) berucksichtigt werden. Im Resultat der Modellierung ergibt sich fur die Thermalquellen der Wiesbadener Innenstadt ein normaler geothermischer Tiefengradient von 3 degrees C pro 100m. AbstractModeling of the reservoir temperature of thermal waters is possible with hydrogeochemical speciation model software. However, certain conditions have to be met, if using PHREEQC for such an integrated multicomponent solute geothermometry approach. Above all, the formation water has to have preserved its chemistry during its ascent which would thus represent the original thermodynamic equilibrium with its mineral paragenesis at the reservoir depth. For carbonate minerals, the thermodynamic database should be critically evaluated and must contain five-parameter polynomials for the temperature dependence of the mineral solubility. Instead of the classic phreeqc.dat thermodynamic database, the new carbfix.dat set was used. In addition, incongruent solubility of aluminosilicates and equilibrium with Al hydroxides (gibbsite, boehmite) have to be considered, which results in a more reliable estimation compared to estimates based on Al concentrations. As a result of this modeling, a normal reservoir geothermal depth gradient of 3 degrees C per 100m was calculated for the thermal springs of Wiesbaden city center.