Newsletter 2024/01 vom 14.03.2024

Forschungskolloquium von BGR und Leibniz Uni Hannover

Die BGR und die Leibniz Universität Hannover (LUH) haben ihr zweites Forschungskolloquium ausgerichtet. Nach der erfolgreichen Einführung des Formats auf Einladung der LUH im Jahr 2022 war diesmal die BGR Gastgeberin der Veranstaltung. In Anwesenheit von BGR-Präsident Prof. Dr. Ralph Watzel und der Sprecherin des Leibniz Forschungszentrums GEO (FZ:GEO) der LUH, Prof. Dr. Monika Sester (Foto, Quelle: LUH), diskutierten mehr als 60 Geowissenschaftlerinnen und Geowissenschaftler beider Einrichtungen über aktuelle Forschungsthemen von gemeinsamem Interesse.
In einem Vortrag beschäftigte sich der BGR-Präsident mit der Bedeutung geowissenschaftlicher Forschung im Kontext aktueller internationaler Herausforderungen. Prof. Dr. Stephan Peth vom Institut für Bodenkunde der LUH sprach zur Anwendung innovativer Methoden der Röntgentomographie in der Bodenforschung.
Im Blickpunkt der Veranstaltung standen mehr als 20 Posterbeiträge, in denen Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler gemeinsame Projekte von BGR und LUH vorstellten. Dazu gehören u.a. Vorhaben zu modernen bildgebenden geowissenschaftlichen Analysemethoden, neue Entwicklungen zur automatischen Anpassung von geologischen Karten bei Maßstabsveränderungen, geochemische Verfahren zur Untersuchung von Plastikpartikeln im Boden oder die Forschung zur Gewinnung von Lithium aus dem Untergrund.

Neue Studien: Höchststände bei Energieverbrauch und Ausgaben für Rohstoffimporte

Die BGR hat zwei neue Rohstoff-Studien veröffentlicht.
In ihrer aktuellen Energiestudie verweist die BGR darauf, dass der weltweite Energiebedarf weiter steigt und 2022 mit 650 Exajoule ein neues Rekordniveau erreicht hat. Trotz der enormen Marktturbulenzen bei fossilen Energierohstoffen – ausgelöst durch den russischen Angriffskrieg auf die Ukraine und als Reaktion darauf der westlichen Sanktionen – ist der Verbrauch bei sämtlichen Energieträgern mit Ausnahme von Erdgas deutlich gewachsen. Obwohl die erneuerbaren Energien einen Rekordzubau von 295 Gigawatt an Leistung – davon allein 140 Gigawatt in China – erlebten, sind die globalen energiebedingten CO₂-Emissionen auf fast 37 Milliarden Tonnen angestiegen – ein Plus von mehr als 300 Millionen Tonnen. Mit ihrer Energiestudie liefert die BGR Daten und Entwicklungen zur deutschen und globalen Energieversorgung.
Der neue Bericht der BGR zur Rohstoffsituation in Deutschland zeigt auf, dass auch die Ausgaben für Rohstoffeinfuhren 2022 einen neuen Höchststand erreichten und damit die stark von Importen abhängige deutsche Wirtschaft belasteten. So verteuerten sich die Einfuhrkosten trotz eines Rückgangs der Importmenge von knapp 14 Prozent um etwa die Hälfte. Hauptgrund für den neuen Höchststand bei den Importkosten waren die deutlich gestiegenen Ausgaben für Energierohstoffe. Aber auch die Preise für Industriemetalle wie Nickel, Aluminium und Zink sowie für die Batterierohstoffe Kobalt und Lithium stiegen deutlich an. Angesichts der weiterhin angespannten Situation auf den internationalen Rohstoffmärkten gewinnt die Förderung heimischer Primär- und Recyclingrohstoffe an Bedeutung. Vor allem bei der Produktion von Kupfer, Eisen und Stahl, Aluminium, Zink sowie Blei leistet der Einsatz von sekundären Vorstoffen laut BGR-Bericht bereits einen wichtigen Beitrag zur Rohstoffversorgung sowie zum Umwelt- und Ressourcenschutz.

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Antarktis-Expedition liefert wichtige Ergebnisse für weitere Forschung

Die von der BGR durchgeführte Antarktis-Expedition „GANOVEX XV“ wurde erfolgreich beendet. Trotz zum Teil heftigen Schneefalls konnten alle gesteckten wissenschaftlichen Ziele erreicht werden. Mit der Expedition im Rahmen des GANOVEX-Projekts wurde ein internationales Vorhaben zur Erforschung der eisbedeckten Gebiete im Hinterland der Antarktis fortgesetzt. Bei dem Projekt kooperiert die BGR mit dem italienischen Antarktisprogramm und den Universitäten Bremen und Genua.
Als Basis für die Forschungsarbeiten diente die Gondwana-Station der BGR an der Terra Nova-Bucht des Rossmeeres im nördlichen Victoria-Land. Von dort wurden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit Hubschraubern auf die Gletscher des Transantarktischen Gebirges geflogen.
Bei den Geländearbeiten wurden Moränen ausgewählter Gletscher beprobt. Das enthaltene detritische Material, das unter anderem aus dem Inneren der Ostantarktis stammt, erlaubt Rückschlüsse auf die Sub-Eis-Geologie des Wilkes Subglazial-Beckens. Zudem wurden Gesteine des südöstlichen Bowers Terranes und des Tourmaline Plateaus untersucht. Die dort entnommenen Proben können weitere wichtige Hinweise auf die geodynamische Entwicklung der Paläo-Antarktis vor über 500 Millionen Jahren liefern. Das Forschungsteam setzte auch eine Drohne ein, um das Cape Möbius fotogrammetrisch zu kartieren und ein 3D-Modell zur weiteren Analyse zu erstellen.
Die Ergebnisse der GANOVEX XV-Expedition bilden die Basis für aerogeophysikalische Messungen, die in den kommenden Jahren über den eisbedeckten Regionen der Antarktis durchgeführt werden sollen.

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Im SCIROCCO-Projekt wird die Bildung von ozeanischer Kruste untersucht

Wie neuer Meeresboden entsteht, untersucht die BGR gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel – GEOMAR im Forschungsprojekt SCIROCCO. Im zentralen Indischen Ozean führte das Forschungsteam geophysikalische Untersuchungen mit dem Forschungsschiff SONNE durch.
Ziel war der Rodriguez-Tripelpunkt, an dem der Zentralindische sowie der Südwest- und der Südostindische Rücken zusammentreffen. An dem sich hier langsam spreizenden mittelozeanischen Rücken wird durch ein Wechselspiel von Magmatismus und tektonischer Dehnung neuer Ozeanboden gebildet. An großen langlebigen Abschiebungsflächen werden Gesteinskomplexe aus der unteren Kruste bzw. dem oberen Erdmantel angehoben, bis sie am Meeresboden anstehen. Diese Störungssysteme bilden Wegsamkeiten für Fluide, die sich bei vorhandener magmatischer Wärmequelle zu Hydrothermalsystemen entwickeln können – potenzielle Lagerstätten für polymetallische Sulfide.
Das Forschungsteam setzte bei seinen Untersuchungen Reflexions- und Refraktionsseismik ein. Dazu wurde von der BGR erstmals ein acht Kilometer langes Hydrophonkabel hinter dem Schiff geschleppt. Die von Luftpulsern künstlich erzeugten seismischen Wellen wurden nicht nur im Hydrophonkabel, sondern zusätzlich auch an insgesamt 86 Seismometerstationen am Ozeanboden aufgezeichnet. Ergänzt wurden die Arbeiten durch magnetische und gravimetrische Vermessungen sowie eine bathymetrische Kartierung mit dem Fächerecholot. Von den gewonnenen geophysikalischen Daten erhoffen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein besseres Verständnis von Magmatismus, Krustendehnung und Hydrothermalfeldern am Zentralindischen Rückensystem.

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Neue Methode zur Herleitung von Parametern für die Berechnung der Grundwasser- und Sickerströmung

Zur wissenschaftlichen Modellierung von Prozessen beim Wassertransport in Boden und Grundwasser fehlen international aufgrund z.T. begrenzter Finanzmittel und unzureichender Messungen häufig ausreichende Daten. Die BGR hat jetzt für den Fall einer schlechten Datenlage eine neue Methode zur Abschätzung von Parametern für hydraulische Berechnungen zur Grundwasser- und Sickerströmung entwickelt, bei der als Vorgabe lediglich eine physikalische Größe erforderlich ist. Bei der Modellierungsmethode wird entweder die hydraulische Leitfähigkeit oder der repräsentative Korndurchmesser eines porösen Mediums benötigt. Auf diese Weise können neben der hydraulischen Leitfähigkeit auch die effektive Porosität sowie gewisse Bandbreiten für teilgesättigte Böden abgeschätzt werden.
Für die Entwicklung der Methode analysierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der BGR große Datensätze hydraulischer Parameter und leiteten daraus ein teils physikalisch-basiertes, teils empirisches mathematisches Modell ab. Die Methode ist für gut sortierte Böden gültig und quantifiziert neben bestmöglichen Schätzwerten für die oben genannten Parameter auch den Restfehler, der bei ca. bis zu 25 Prozent des Messwertes liegt und Unsicherheitsbetrachtungen erlaubt.
Um die Anwendbarkeit diese Methode zu vereinfachen hat die BGR eine Software namens HYPAGS (HYdraulic PArameter and Grain Sizes) entwickelt und im Internet zum freien Download zur Verfügung gestellt. Eine detaillierte Beschreibung des Tools gibt es in Veröffentlichungen von Peche & Houben (2022) bzw. Peche et al. (2023).

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BGR koordiniert Vorhaben: Neues Grundwassermodell für die Lausitz

Der Bund und die Länder Brandenburg und Sachsen haben eine Verwaltungsvereinbarung für die Durchführung des Projekts „Grundwassermodell Lausitz“ unterzeichnet. Als länderübergreifendes Steuerungs-, Kontroll- und Bewertungsinstrument hat das geplante Simulationsmodell die Aufgabe, ein strategisches Wassermanagement in der Region Lausitz zu ermöglichen. Das Forschungs- und Entwicklungszentrum Bergbaufolgen (FEZB) der BGR koordiniert das Projekt. Fachlich begleitet wird es durch das Umweltbundesamt (UBA) und die Fachbehörden der beteiligten Bundesländer.
Das gemeinsam vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV), dem Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Klimaschutz (MLUK) in Brandenburg sowie dem Staatsministerium für Energie, Klimaschutz, Umwelt und Landwirtschaft (SMEKUL) des Freistaates Sachsen auf den Weg gebrachte Projekt soll dazu beitragen, die Folgen des Braunkohleabbaus zu bewältigen und den Strukturwandel in der Region auch vor dem Hintergrund der künftigen Anforderungen des Klimawandels zu unterstützen. Das Vorhaben sieht die Entwicklung eines Grundwasserströmungsmodells vor, das Fließpfade, Fließgeschwindigkeiten und Grundwassermengen berechnet. Es baut auf den verfügbaren geologischen und geophysikalischen Daten auf.
Das Simulationsmodell setzt sich insgesamt aus einem geologisch-hydrogeologischen Strukturmodell, einem Grundwasserströmungsmodell sowie einem Bodenwasserhaushaltsmodell zusammen. Dabei wird zunächst das Strukturmodell durch die zuständigen Fachbehörden in Brandenburg und Sachsen erarbeitet. Die Bergbauunternehmen in der Lausitz werden fachlich eingebunden und ihre bereits bestehenden Regionalmodelle berücksichtigt. Das Projektgebiet umfasst mehr als 5000 Quadratkilometer. Das Modell soll bis Ende 2027 fertig gestellt sein. Die Kosten belaufen sich auf rund neun Millionen Euro, die zu 70 Prozent vom Bund und zu 30 Prozent von den beteiligten Ländern getragen werden.

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CO₂-Speicherung in Europa: Die BGR bringt ihre Expertise in Regelwerke und die Forschung ein

Europa setzt auf die geologische Speicherung von Kohlendioxid (CO₂). Die Europäische Kommission sieht die CO₂-Speicherung als unverzichtbare Maßnahme zum Erreichen der Klimaschutzziele. So sollen für prozessbedingte CO₂-Emissionen der Industrie im Rahmen der Kohlenstoff-Managementstrategie der EU einheitliche Regeln für den grenzüberschreitenden CO₂-Transport sowie verbindliche Normen u.a. für die Zusammensetzung von CO₂-Strömen erarbeitet werden. Dafür wurde durch das Europäische Komitee für Normung (CEN), in dem auch die BGR vertreten ist, ein Technisches Komitee zur Entwicklung der notwendigen Standards eingerichtet.
Mögliche CO₂-Speicherstätten befinden sich im Untergrund der Nordsee. Aktuell sollen an 50 Standorten in niederländischen, dänischen, britischen und norwegischen Gewässern Speicher sowohl in tiefen salzwasserführenden Gesteinen als auch in erschöpften Öl- und Gaslagerstätten erkundet werden. Da hierzulande die Speicherung von CO₂ derzeit rechtlich noch nicht möglich ist – und auch nach einer angekündigten Gesetzesnovelle nicht kurzfristig möglich sein wird – ist der Transport schwer vermeidbarer Emissionen zu Speicherstätten in Nachbarländern aus deutscher Sicht zum Erhalt von Industriestandorten von großer Bedeutung.
Die BGR beschäftigt sich bereits seit der Jahrtausendwende mit der CO₂-Speicherung sowie mit Fragen der Zusammensetzung von CO₂-Strömen. Ihr Fachwissen zu geologischen und geotechnischen Aspekten der CO₂ -Abscheidung und -Speicherung (CCS) haben die Expertinnen und Experten der BGR bereits in DIN-Ausschüssen sowie in die Entwicklung zahlreicher ISO-Normen zu Abscheidung, Transport und Speicherung von CO₂ eingebracht.
Zudem forscht die BGR im Rahmen des Mont Terri-Projekts in der Schweiz zu geologischen Fragestellungen der CO₂-Speicherung. Im dortigen Felslabor fand kürzlich das erste „Caprock Integrity and Gas Storage Symposium (CIGSS)“ statt. Beim Austausch zu wissenschaftlichen, technologischen und regulatorischen Fortschritten bei der geologischen CO₂-Speicherung sowie der Speicherung von Wasserstoff präsentierte die BGR die Ergebnisse ihrer bisherigen Untersuchungen. Zu den Arbeiten gehört auch ein In-situ-Experiment zum besseren Verständnis von hydraulisch-mechanisch-chemischen Prozessen im Tongestein des Schweizer Felslabors. Ziel ist u.a. die Modellierung von Prozessen mit Blick auf die Integrität von Deckschichten für die CO₂-Speicherung.

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Projekt in Mauretanien beendet: Abschlussveranstaltung in Nouakchott

Seit 2015 unterstützt die BGR im Rahmen der Technischen Zusammenarbeit (TZ) Mauretanien bei der Förderung des nichtmetallischen Rohstoffsektors. Gemeinsam mit der mauretanischen Partnerbehörde ANARPAM wurden Daten und Informationen zu nichtmetallischen Rohstoffen wie Kaolin oder Kalkstein erhoben und aufgearbeitet. Ziel der beiden seitdem durchgeführten Projekte im Auftrag des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) war zum einen die Diversifizierung des mauretanischen Rohstoffsektors und zum anderen die Förderung der lokalen Wertschöpfung im Land.
Ende März 2024 endet das Engagement der BGR in Mauretanien. Aus diesem Anlass fand kürzlich in der mauretanischen Hauptstadt Nouakchott ein Abschlussworkshop statt. Dort präsentierte die Partnerbehörde ANARPAM in Anwesenheit von Vertreterinnen und Vertretern des zuständigen mauretanischen Ministeriums und der BGR die Ergebnisse des Projekts, in dem auch mehrere neue Explorationsgeräte angeschafft wurden.

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BGR gibt in Peru Einblick in die Nutzung von Drohnen zur Bergbauüberwachung

Gemeinsam mit dem peruanischen Ministerium für Energie und Bergbau organisierte die BGR in Lima einen internationalen Workshop zu den Anwendungsmöglichkeiten von Drohnen im Bergbau und im Nachbergbau. An der Schulung in der peruanischen Hauptstadt nahmen Vertreterinnen und Vertreter von Behörden aus Peru, Bolivien, Ecuador und El Salvador teil. Die Fortbildung fand im Rahmen des aktuellen BGR-Projekts zur nachhaltigen Gestaltung des Bergbaus in der Andenregion statt. Maßgeblich unterstützt wurde die Veranstaltung durch das Forschungs- und Entwicklungszentrums Bergbaufolgen (FEZB) in der BGR.
Ziel des Workshops war es, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von Aufsichts- und Genehmigungsbehörden an Hand von praktischen Übungen einen Einblick in die verschiedenen Möglichkeiten zur Nutzung von Drohnen in der Bergbau- und Umweltüberwachung und dem Nachbergbau zu geben. Der Einsatz von Drohnen- und Sensortechnologien kann in den zum Teil schwer zugänglichen Andengebieten und vor dem Hintergrund der häufig begrenzten personellen Ressourcen in den südamerikanischen Behörden einen effizienten Beitrag bei der Berg- und Umweltüberwachung leisten. Die Erfahrungen und das fachliche Know-how der BGR in diesem Bereich der Fernerkundung sind daher auch international von großem Wert, wie der Workshop in Peru zeigte.
Der Bergbau bildet einen der wichtigsten Wirtschaftszweige in der Andenregion. Das aktuelle BGR-Projekt, das durch das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) gefördert wird, unterstützt Maßnahmen für mehr Nachhaltigkeit im dortigen Bergbau. Zu den Schwerpunkten des Vorhabens der Technischen Zusammenarbeit (TZ) gehören die Etablierung internationaler Nachhaltigkeitsstandards bei der Produktion von mineralischen Rohstoffen als Grundlage für verantwortungsvolle Rohstofflieferketten sowie die Erarbeitung von Lösungen für nachhaltige Bergwerksschließungen sowie das Management von Bergbaualtlasten.

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Geologiedatengesetz: Neue Webanwendung zur Anzeige und Datenübermittlung

Im Rahmen des Geologiedatengesetzes (GeolDG) ist die BGR für die Verwaltung und Kategorisierung von geologischen Daten aus dem Gebiet der Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) und des Festlandsockels in Nord- und Ostsee zuständig. Zur Erfüllung der gesetzlichen Aufgaben sind der BGR Nachweis-, Fach- und Bewertungsdaten zu übermitteln. Geologische Untersuchungen sind nach GeolDG spätestens zwei Wochen vor Beginn der Untersuchung anzuzeigen.
Alle Anzeigen und Datenübermittlungen im Bereich der AWZ müssen ab sofort über die neue Online-Anzeigeanwendung "Anzeige Geologischer Untersuchungen in Norddeutschland (AGU)" erfolgen. Dort können die auch Anzeigen verwaltet und Datenübermittlungen eingereicht werden.

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Verdienstkreuz für ehemaligen BGR-Projektleiter

Dr. Klaus Busch, ehemaliger Mitarbeiter der BGR, und seine Ehefrau Inge erhielten jetzt für ihre langjährige ehrenamtliche Tätigkeit das Verdienstkreuz am Bande des Verdienstordens der Bundesrepublik Deutschland. Die Auszeichnung des Bundespräsidenten wurde durch die stellvertretende Regionspräsidentin Dr. Ute Lamla in Hannover (Foto, Quelle: Region Hannover, Ines Schiermann) vorgenommen.
Das Ehepaar Busch hatte vor 25 Jahren ein Kinderhaus in Nepal gegründet, in dem seither knapp 60 Mädchen aus sozial benachteiligten Familien ein neues Zuhause gefunden haben. Mit Hilfe eines in Deutschland gegründeten Vereins und zahlreichen Spenden ermöglichte das Paar den Kindern eine qualifizierte schulische Bildung und einen erfolgreichen Start ins spätere Leben. Unterstützt durch einen einheimischen Verein wohnen derzeit 35 Mädchen im Alter von 5 bis 22 Jahren im inzwischen auf drei Gebäude angewachsenen „Kiran Kinderhaus“ in der nepalesischen Hauptstadt Kathmandu.
Ausgangspunkt für das ehrenamtliche Engagement war die ehemalige berufliche Tätigkeit von Dr. Busch in Nepal. Dort arbeitete der Geologe, der im Jahr 2005 aus dem BGR-Dienst ausschied, zwei Jahre als Projektleiter. Im Rahmen der Technischen Zusammenarbeit (TZ) der BGR mit Nepal unterstützte er die örtlichen Fachbehörden beim Aufbau eines digitalen geografischen Informationssystems und bei Maßnahmen für ein gezieltes Georisiko-Management bei Hangrutschungen oder Überschwemmungen.

Suevit – die Spuren eines Impakts im Nördlinger Ries

Zu den Belegen der Wissenschaftsgeschichte in der Berliner Sammlung der BGR gehören auch die insgesamt 183 Suevite aus dem Nördlinger Ries (Bayern/Baden-Württemberg) – unser aktuelles „Sammlungsobjekt des Quartals“.
Das älteste Belegstück stammt vom Heerhof bei Nördlingen, das im Jahr 1872 als „Rhyolithtuff“ benannt wurde. Spätere Belegproben tragen Bezeichnungen, die auf eine vulkanische Genese des Gesteins zurückzuführen sind: Tuff, Bomben, Basalt, Auswürflinge, gefritteter Ton, kontaktmetamorph überprägter Kalkstein oder zersetzter Granit.
Der Name Suevit oder „Schwabenstein“ ist vom lateinischen Suevia für Schwaben abgeleitet. Er wurde 1920 – noch in Unkenntnis ihrer wahren Genese – für die Gesteine im Nördlinger Ries eingeführt. Erst in den 1960er Jahren – nachdem die Minerale Stishovit und Coesit gefunden wurden, die nur bei extrem hohen Drücken und Temperaturen entstehen – konnte der Ursprung des Rieskraters und damit auch die Entstehung des Suevit durch einen Impakt erklärt und bewiesen werden.
Heute ist bekannt, dass vor ca. 14,6 Millionen Jahren ein etwa ein Kilometer großer Asteroid bei Nördlingen einschlug. Bei seinem Einschlag und seiner explosionsartigen Verdampfung entstand ein Druck von mehreren Millionen bar und Temperaturen von mehr als 20.000 Grad Celsius. Das anstehende Gestein wurde bis zu einer Tiefe von 800 m durchstoßen und sowohl in zerkleinerter als auch geschmolzener Form ausgeworfen. Das Rückfallsediment füllte zum großen Teil den Einschlagkrater. In der Umgebung des Kraters finden sich bis zu 25 Meter mächtige Ablagerungen des Auswurf-Suevits. Mit einem Durchmesser von 20 bis 26 Kilometern zählt der Rieskrater zu den am besten erhaltenen und gut zugänglichen Impaktkratern der Erde. Der Name Suevit wird heute auch für Gesteine anderer Impaktkrater verwendet.
Typischerweise besteht der Suevit vom Nördlinger Ries aus graubraunem, mäßig verfestigten, zersetzten anstehenden Grundgestein mit großen schwarzen Schlieren aus glasartiger Schmelze mit hellen, elfenbeinfarbenen Einsprenglingen. Der Suevit – Gestein des Jahres 2024 – ist zwar kein dekoratives Baugestein. Dennoch finden sich in vielen Großstädten Deutschlands repräsentative Bauten mit Fassaden aus Suevit. Beispiele sind das Haupttelegraphenamt in Berlin (1916) – heute ein Hotel – und der Messepalast „Specks Hof“ in Leipzig (1909).

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