Geologische Bearbeitung des Hutgesteins über der Allertal-Salzstruktur

Land / Region: Deutschland/Sachsen-Anhalt

Projektanfang: 01.01.1994

Projektende: 31.12.1999

Projektstand: 01.01.1999

Geologischer Schnitt durch das Hutgestein über der Allertal-Salzstrukur Quelle: BGR

Im Rahmen der geowissenschaftlichen Analyse des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben wurden die subrosiven Schichtenfolgen im Hutgestein (caprock) über der Allertal-Salzstruktur im Zeitraum von 1994-1999 umfassend geowissenschaftlich durch die BGR bearbeitet. Ziel der Untersuchungen war die Analyse der lithostratigraphischen, faziellen und strukturgeologischen Ausbildung sowie die Analyse der Entwicklung des Hutgesteins im Bereich der Allertal-Salzstruktur im Hinblick auf die Ableitung hydrogeologischer Modellgrundlagen.

Die Ergebnisse wurden maßgeblich auf der Grundlage der geologischen Bearbeitung von Kernbohrungen und bohrlochgeophysikalischen Messungen erzielt. Insgesamt wurden 73 übertägige Bohrungsaufschlüsse, die die Schichtenfolgen des Zechsteins und dessen jüngere subrosive Bildungen anteilig oder vollständig durchteuft haben, geowissenschaftlich ausgewertet.

Neben den geowissenschaftlichen Informationen aus Bohrungen wurden seismische Messungen sowie relevante Archiv- bzw. Literaturunterlagen bei der Gesamtinterpretation berücksichtigt.

    

Die lithologische und lithostratigraphische Gliederung der subrosiven Schichtenfolgen im Hutgestein über der Allertal-Salzstruktur orientiert sich an der stratigraphischen Abfolge der salinaren Formationen des Zechsteins innerhalb dieser Salzstruktur.

Im Hutgestein werden die subrosiv beeinflussten tonigen, karbonatischen und sulfatischen Schichtenfolgen des Zechstein 2-4 als zechsteinzeitliche Leithorizonte bezeichnet. Für die strukturgeologische Gliederung des Hutgesteins über der Allertal-Salzstruktur sind die Schichtenfolgen Deckanhydrit, Grauer Salzton, Leine-Karbonat und Hauptanhydrit sowie Aller-Anhydrit und Roter Salzton von Bedeutung.

Die lithologische bzw. lithostratigraphische Abgrenzung residualer Bildungen des Staßfurt-Steinsalzes gegen residuale Bildungen des Leine- bzw. Aller-Steinsalzes ist auf der Grundlage textureller Merkmale nur bedingt möglich. Nur wenige tonige oder sulfatische Schichtglieder innerhalb der residualen Schichtenfolgen geben stratigraphische Hinweise auf die primären Salzformationen. Ebenso ist eine altersmäßige Einstufung anhand spezifischer textureller Residual-Bildungen nicht möglich, da gleiche Texturtypen sowohl am Bau der ältesten Hutgesteinsbildungen im Topbereich als auch am Bau jüngerer Hutgesteinsbildungen im unteren Bereich eines Profiles beteiligt sein können.

Als Lithotypen, die aus der Subrosion salinarer Gesteinsfolgen resultieren, können genannt werden: katatektischer (geschichteter) Anhydrit, Hornanhydrit, Anhydrit-Residualbreccie, Anhydrit-Kollapsbreccie. Alle aufgeführten Lithotypen können auch in sekundärer Gips-Fazies ausgebildet sein. Als Lithotyp, der im Zusammenhang mit der Kristallisation aus sulfatübersättigten (humiden) Lösungen kristallisiert, ist der Kristallgips zu nennen.

Aufbauend auf der lithostratigraphischen Differenzierung der Schichtenfolgen in den erbohrten Hutgesteinsprofilen wurden die Lagerungsverhältnisse in den punktuell verteilten Hutgesteinsbohrungen analysiert, um nachfolgend räumliche Modellvorstellungen zum geologischen Bau des Hutgesteins unter Berücksichtigung der Lagerungsverhältnisse in der Salzstruktur, insbesondere im Salzspiegelbereich, zu entwickeln.

Aus der Lagerung der im Hutgestein auftretenden residualen Folgen und zechsteinzeitlichen Leithorizonte konnten in den Hutgesteinsaufschlüssen in Anlehnung an das strukturgeologische Inventar innerhalb der Salzstruktur Sattel- und/oder Muldenstrukturen in residualer Fazies abgeleitet werden. Es lassen sich vier strukturgeologische Kategorien für das Hutgestein über der Allertal-Salzstruktur definieren, wobei zwischen monotypen und polytypen Hutgesteinsprofilen unterschieden werden kann:

 

• residuale Mulden-Profile (residuale Bildungen des Leine-/Aller-Steinsalzes)

• residuale Sattel-Profile (residuale Bildungen des Staßfurt-Steinsalzes)

• residuale Mulden-Sattel-Profile (residuale Bildungen des Leine-/Aller-Steinsalzes auflagernd auf residualen Bildungen des Staßfurt-Steinsalzes)

• residuale Sattel-Mulden-Profile (residuale Bildungen des Staßfurt-Steinsalzes auflagernd auf residualen Bildungen des Leine-/Aller-Steinsalzes).

 

Durch die Verknüpfung mehrerer Hutgesteinsprofile und unter struktureller „Anbindung“ an die internen Salzstrukturen im Niveau des rezenten Salzspiegels wurden räumliche Modellvorstellungen zum geologischen Bau des Hutgesteins über der Allertal-Salzstruktur in Form geologischer Schnitte durch das Hutgestein (mit Darstellung des suprasalinaren Deckgebirges) und einer flächenhaften schematischen Darstellung der geologischen Verhältnisse an der Hutgesteinsoberfläche entwickelt. Die geologischen Schnitte durch das Hutgestein der Allertal-Salzstruktur (vgl. Abbildung) zeigen sowohl im morphologischen Erscheinungsbild der Hutgesteinsoberfläche als auch im Internbau ein sehr differenziertes Bild, was im Zusammenhang mit den zwei grundlegenden Prozessen der präsubrosiven bis synsubrosiven Bildung disharmonischer Salzstrukturen und der flächenhaften Subrosion der salinaren Gesteine in diesen Strukturen über geologische Zeiträume gesehen werden kann. 

Die Analyse subrosiver Erscheinungen und Prozesse im Hutgestein über der Allertal-Salzstruktur umfaßt die fazielle Charakterisierung des Hutgesteins am rezenten Salzspiegel, Modellvorstellungen zur Genese der rezenten Grenzfläche Hutgestein/Salinar am Salzspiegel, die Betrachtungen zur selektiven Subrosion am Kaliflöz Staßfurt auf der Grundlage von Bohrergebnissen sowie zur Humidsubrosion im Hutgestein (einschließlich Kluftanalyse) und zum Sulfatkarst.

Literatur:

• Balzer, D. (2000): Lithostratigraphie, Fazies, Strukturbau und subrosive Entwicklung des Hutgesteins über der Allertal-Salzstruktur zwischen Alleringersleben und Beendorf (Sachsen-Anhalt, Bundesrepublik Deutschland). – Geol. Jb., A 154; Hannover. 

 

• Langkutsch, U., Käbel, H. & Balzer, D. (1999): Hydrogeologische Kennzeichnung des Hutgesteins über der Allertal-Salzstruktur. – Z. angew. Geol., 45 (2); Hannover.

Weiterführende Fachbeiträge zu Hutgestein/Subrosion:

Die BGR--Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe hat ihr know how auf dem Gebiet der geowissenschaftlichen Bearbeitung subrosiver Schichtenfolgen in verschiedenen Projekten eingebracht und die Methodik weiterentwickelt. Nachfolgend aufgeführte Literatur liefert entsprechende Informationen.

Weiterführende Literatur zu relevanten Projekten:

• Balzer, D. (2001): Geologische Interpretation von Salinar (Zechstein)- und Hutgesteinsbohrungen im Bereich der Kaverne Schönebeck. – Kali und Steinsalz 14 (15) in Glückauf 137 (3); Essen.

 

• Balzer, D. & Krone, B. (2000): Ergebnisse hydrogeologischer Untersuchungen im Hutgestein des Ascherslebener Salzsattels. – Z. angew. Geol., 46 (1); Hannover.

Weiterführende Literatur Methodik: 

• Balzer, D. (2003): Geowissenschaftliche Bearbeitung subrosiver Schichtenfolgen – Methodik und Interpretation. – In: Hartmann, O. & Schönberg, G. (Ed.): Kali-, Steinsalz und Kupferschiefer in Mitteldeutschland IV – Exkursf. Veröffentl. GGW 222; Berlin.

 

• Balzer, D. (2000): Analysis and interpretation of saliniferous Zechstein structures (Upper Permian) in subrosive facies - examples from the Subhercynian basin (Germany). - Proceedings of 8th World Salt Symposium; The Hague.

 

• Balzer, D. (1997): Möglichkeiten und Grenzen der Analyse und Interpretation salinarer Zechstein-Strukturen in subrosiver Fazies. - Greifswalder Geowissenschaftliche Beiträge, 5; Greifswald.

 

• Balzer, D. (1997): Mikrofazies-Analyse von Ca-Sulfatgesteinen des Zechstein. Ein Beitrag zur petrographischen und petrologischen Bearbeitung salinarer Wirtsgesteine für die Endlagerung radioaktiver Abfälle in der Bundesrepublik Deutschland. – Geol. Jb., D 106; Hannover.