Programa Alemán de Perforación Profunda Continental

El Programa Alemán de Perforación Profunda Continental ( en alemán : Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland , lit. ' Programa de perforación profunda continental de la República Federal de Alemania ' ), abreviado como pozo KTB , fue un proyecto de perforación científica llevado a cabo entre 1987 y 1995 cerca de Windischeschenbach , Baviera. El pozo principal de gran profundidad alcanzó una profundidad de 9101 m (29 859 pies) en la corteza continental terrestre . 

El Ministerio Federal de Investigación financió el proyecto con 528 millones de marcos alemanes (270 millones de euros). La Oficina Estatal de Minería, Energía y Geología (LBEG) de Baja Sajonia lideró el proyecto. Tras la finalización de la perforación, el Centro Alemán de Investigación de Geociencias utilizó el pozo para instalar un observatorio sísmico profundo ( Tiefenobservatorium ), que estuvo en funcionamiento entre 1996 y 2001. La torre de perforación utilizada en el lugar, una de las más grandes del mundo, permanece en pie y se ha convertido en una atracción turística. Los dos pozos se mantuvieron abiertos para continuar la investigación científica y para realizar pruebas in situ de equipos y dispositivos.

En octubre de 1986, el Ministro de Investigación y Tecnología de Alemania (Bundesminister für Forschung und Technologie), H. Riesenhuber, anunció oficialmente que el pozo superprofundo del Programa de Perforación Profunda Continental de la República Federal de Alemania (KTB) se perforaría en la región del Alto Palatinado, en el norte de Baviera. Este emplazamiento fue seleccionado frente a una alternativa propuesta en la Selva Negra, basándose en las recomendaciones de la Fundación Alemana de Investigación (DFG). Dichas recomendaciones se fundamentaron en las evaluaciones de los riesgos técnicos y financieros realizadas por el equipo de gestión del proyecto. La recomendación y selección del emplazamiento estuvo precedida por una conferencia celebrada  del 19 al 21 de septiembre de 1986 en Seeheim/Odenwald. Allí se presentaron y debatieron los resultados de los estudios de emplazamiento en el Alto Palatinado y la Selva Negra. Inmediatamente después de la conferencia y la evaluación de los modelos y objetivos científicos y técnicos, los miembros de la Comisión del Senado de la DFG para la Investigación Interdisciplinaria Geocientífica votaron casi por unanimidad a favor del emplazamiento del Alto Palatinado. Al presentar su decisión, la Comisión del Senado de la DFG hizo hincapié en que, si bien el emplazamiento del Alto Palatinado fue el preferido en la votación, ambos lugares ofrecían una serie de objetivos de investigación positivos y ambos eran emplazamientos potencialmente adecuados para perforaciones de investigación.

El proyecto contempló la perforación de dos pozos diferentes: primero un pozo piloto y luego el pozo principal. El pozo piloto (KTB Vorbohrung, KTB-VB) se inició el 22 de septiembre de 1987 y se finalizó el 4 de abril de 1989, alcanzando una profundidad de 4000 m (13 000 pies) . El pozo principal (KTB Hauptbohrung, KTB-HB) se inició el 6 de octubre de 1990, a unos 200 m (660 pies) del pozo piloto. Alcanzó una profundidad total de 9101 m (29 859 pies) el 21 de octubre de 1994. ^{[ 1 ] [ 2 ]}   

El proyecto KTB utilizó varias innovaciones en el diseño de la perforación. El experimento de perforación de Kola tuvo problemas con la alta fricción, que se incrementó por la inestabilidad vertical al perforar a tales profundidades. Científicos alemanes diseñaron una nueva cabeza de perforación que mantendría la dirección con una mínima diferencia lateral. La cabeza de perforación también se diseñó para soportar temperaturas entre 250 y 300 °C (482 y 572 °F) . Inicialmente se esperaba que esta temperatura se alcanzara a una profundidad de entre 10 y 14 km (33 000 a 46 000 pies) . Esta es también la razón por la que se eligió el sitio del Alto Palatinado. El sitio de la Selva Negra se había considerado adecuado desde un punto de vista científico, pero se esperaba que tuviera un gradiente de temperatura más alto. En la ubicación del Alto Palatinado, sin embargo, se esperaba alcanzar el Erbendorfkörper , una masa profunda que se cree que se encuentra en el límite de una antigua placa continental y que se identifica por su característica reflexión de las ondas sísmicas.   

Aunque no se alcanzó el Erbendorfkörper , la perforación KTB se consideró un éxito rotundo. Para empezar, la temperatura aumentó mucho más rápido de lo previsto, lo que generó debate y una reformulación de las teorías sobre el gradiente de temperatura en perforaciones de gran profundidad. También se requirieron otros cambios teóricos: se esperaba que las grandes presiones tectónicas y las altas temperaturas crearan roca metamórfica . Inesperadamente, las capas de roca no eran sólidas a las profundidades alcanzadas. En cambio, grandes cantidades de fluido y gas se vertieron en el pozo. Debido al calor y a los fluidos, la roca presentaba una naturaleza dinámica, lo que modificó la planificación de las siguientes perforaciones de gran profundidad.

Los experimentos realizados en el KTB arrojaron resultados interesantes. Las pruebas sísmicas iniciales mostraron registros muy diferentes a los obtenidos cerca de la superficie, lo que obligó a modificar las teorías sobre el origen de las reflexiones sísmicas. Gracias a estos datos, las reflexiones provenientes de las profundidades pudieron interpretarse mejor, incluso cuando se originaban en la superficie.

El primer experimento, el "Experimento Dipolo-Dipolo", midió la conductividad eléctrica alrededor del orificio de perforación. Esto mostró líneas de grafito que atravesaban las rocas, permitiendo que estas se deslizaran bajo suficiente presión. El segundo experimento consistió en ejercer alta presión en el orificio de perforación hasta que la roca comenzara a agrietarse, el "Experimento Hidráulico/Sísmico Integrado" . La actividad sísmica resultante se midió en múltiples estaciones de la zona. La conclusión fue que la presión general provenía del sur, debido a la acción de la placa tectónica africana. El tercer experimento, la "Prueba de Fluidos/Hidráulica ", inyectó grandes cantidades de fluido en la roca, lo que demostró su porosidad general. ^{[ 3 ]}

Estas experiencias sentaron las bases del proyecto posterior, el Programa Internacional de Perforación Científica Continental (ICDP), fundado en 1996. Los científicos alemanes del KTB colaboraron estrechamente con el equipo de científicos e ingenieros responsables del pozo de perforación del Observatorio de la Falla de San Andrés en Profundidad . Este proyecto, llevado a cabo en California entre 2002 y 2007, fue de una envergadura similar a la del KTB.

• Mapa geológico de la superficie alrededor del lugar de perforación (imagen)
• Sección transversal geológica noroeste-sureste (imagen)
• Sección transversal geológica suroeste-noreste (imagen)
• GFZ Potsdam – Proyecto sucesor del ICDP (inglés)
• GFZ Potsdam – material fotográfico en el KTB
• Información adicional sobre la KTB (en alemán)
• Centro de coordinación principal del KTB