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Zeitschrift der De...r Geowissenschaften
Zeitschrift der De...r Geowissenschaften
Prepublication papers
Geological and geo... Embayment, Germany
Geological and geo... Embayment, Germany
Original paper
Geological and geophysical characterisation of the
exploration boreholes EB1 and EB2, Inde Syncline, Rhenohercynian Fold-and-Thrust
Belt and Weisweiler Horst, Lower Rhine Embayment, Germany
Jüstel, Alexander; Becker, Stephan; Mamonov, Eugen; Reinsch, Thomas; Orth, Frederik; Pickarski, Nadine; Gaus, Garri; Delzig, Laura; Kruszewski, Michal; Jones, Adam; Ahrens, Benedikt; Salamon, Martin; Sachse, Frank; Oswald, Thomas
Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften Band 177 Heft 2 (2026), p. 249 - 278
Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften Band 177 Heft 2 (2026)
85 references
published: Jul 14, 2026published online: Jun 2, 2026manuscript accepted: Mar 4, 2026final revised version received: Jan 26, 2026manuscript revision requested: Apr 25, 2025manuscript received: Dec 9, 2024
DOI: 10.1127/zdgg/0482
BibTeX file
ArtNo. ESP171017702005, Price: 29.00 €
Abstract
Within the framework of the industrial transformation (“Strukturwandel”) in the
Rhenish Lignite Mining Area, alternative heat sources are becoming increasingly
important to meet municipal heat demand. This need becomes even more pressing
with the phase-out of the lignite-fired coal power plant in Weisweiler in 2029.
It currently provides approx. 165 MWth of heat to district heating
networks in the Rhenish Lignite Mining Area. The development of medium-deep
(>400 m) and deep geothermal reservoirs (> 1,500 m) could be a partial
solution to provide renewable heat to single buildings, residential or
commercial neighbourhoods, or districts of the city of Aachen via the existing
district heating network. Two exploratory wells (EB1 and EB2) were drilled next
to an existing drill site by RWE Power AG within the exploration framework for
geothermal energy and the construction of new research facilities on the
premises of the power plant in Weisweiler. The first well, EB1, was drilled in
October 2023 with a measured total depth of 100 m while the second one, EB2, was
drilled in February 2024 with a measured total depth of 506 m. EB1 was equipped
with a 3-component seismometer while a double-U heat exchanger was installed in
EB2. Both boreholes are equipped with fibre optic cables along their entire
length. An enhanced geothermal response test to estimate the effective thermal
conductivities was performed in the second borehole. The cuttings, the core
material, and geophysical logs provide information about the distribution of
Cenozoic and Palaeozoic deposits of the Weisweiler Horst of the Lower Rhine
Embayment. The Palaeozoic deposits of the Inde Syncline of the Rhenohercynian
Fold-and-Thrust Belt are encountered at a depth of approximately 70 m. The
observations enable the characterisation of depositional sequences (cyclothems)
of the Upper Carboniferous and support the evaluation of the structural and
petrophysical properties of the encountered alternating layers of mudstone,
siltstone, sandstone, and hard coal. Current structural geological models of the
area can now be revised to include the more certain stratigraphic boundaries of
the Breitgang and Aussenwerke formations. Similarly, it will be possible to
recalculate the depth distribution of the Lower Carboniferous Kohlenkalk
carbonates by performing an uncertainty analysis. These boreholes mark the
initial phase of geothermal exploration of the potential reservoirs around
Weisweiler. Seismic campaigns and deep exploration wells are planned to continue
exploring the subsurface of the region in the coming years.
Kurzfassung
Aufgrund der Abschaltung des RWE-Kohlekraftwerkes Weisweiler im Jahre 2029, das
ca. 165 MWth Wärme für Fernwärmenetze im Rheinischen Revier
bereitstellt, werden Alternativen für die klimaneutrale, kommunale
Wärmeversorgung gesucht. Hierbei könnte die mitteltiefe (ab 400 m) und tiefe
Geothermie (ab 1.500 m) eine wichtige Rolle einnehmen, um einzelne Gebäude,
Quartiere, Industriegebiete und ganze Stadtteile der Stadt Aachen mit
regenerativer Fernwärme zu versorgen. Im Rahmen der Geothermie-Erkundung und des
Aufbaus eines Forschungsstandortes des Fraunhofer IEGs auf dem Kraftwerksgelände
Weisweiler wurden vom Bohrbetrieb der RWE Power AG im Oktober 2023 eine 100 m
tiefe Erkundungsbohrung (EB1) und im Februar 2024 eine 506 m tiefe
Erkundungsbohrung (EB2), angrenzend an den dortigen Tiefbohrplatz, abgeteuft, um
in der ersten Bohrung ein 3-Komponenten-Seismometer und in der zweiten Bohrung
eine Doppel-U-Erdwärmesonde einzubauen. Beide Bohrungen sind zudem bis zur
Endteufe mit Glasfaserkabeln ausgestattet, wobei in der zweiten Bohrung
zusätzlich ein Enhanced-Geothermal-Response-Test zur Bestimmung der effektiven
Wärmeleitfähigkeiten des Oberkarbons in der Region durchgeführt worden ist. Die
Auswertung des Bohrkleins, des Bohrkerns und der geophysikalischen Messungen
gibt Aufschlüsse über die Verteilung von känozoischen und paläozoischen
Ablagerungen auf dem Weisweiler Horst der Niederrheinischen Bucht. Die
paläozoischen Gesteine der Inde Mulde des rhenoherzynischen Falten- und
Überschiebungsgürtels stehen in beiden Bohrungen bei etwa 70 m Bohrtiefe an. Die
gewonnenen Daten erlauben Rückschlüsse auf die Ablagerungssequenzen (Zyklotheme)
im Oberkarbon sowie auf strukturelle und petrophysikalische Eigenschaften der
identifizierten Ton-/Silt-/Sandstein/Steinkohlen-Wechselfolgen. Mit Hilfe der
durchteuften stratigraphischen Grenzen der Basis Breitgang-Formation und Basis
Aussenwerke-Formation können in Zukunft die aktuellen Strukturmodelle
aktualisiert und die Teufenlage der unterkarbonischen Kohlenkalke weiter mittels
aktualisierter Unsicherheitsanalyse eingegrenzt werden. Die Bohrungen dienen als
erste Maßnahmen für die Erkundung tieferer Schichten im Raum Weisweiler. Für die
kommenden Jahre sind seismische Vermessungen sowie Tiefbohrungen zur weiteren
Erkundung des Untergrundes in der Region geplant.
Keywords
exploration drilling •
geothermal energy •
well logging •
mud logging •
fold-and-thrust belt •
Explorationsbohrung •
Geothermie •
Bohrlochmessungen •
Bohrlochuntersuchungen •
Falten- und Überschiebungsgürtel