Original paper

High resoluted spatial reconstruction of a Quaternary aquifer in a subarea of the Gessental Valley near Ronneburg (former uranium mining site in Eastern Thuringia) by the combination of field data and geostatistics

Senitz, Stefan; Gaupp, Reinhard Büchel

Abstract

In the course of remediation activities within a former uranium-mining site (Ronneburger Revier) in eastern Thuringia, Germany, a part of a small valley structure (Gessental) was explored by drill-holes and geoelectrics. A high-resolution lithological spatial sediment model should be derived from the field data.The paper shows that, caused by the complexity of fluvial environments, a high-resolution interpretation of the field data failed. That's why geostatistic investigations were used to benefit the field data interpretation. Under consideration of geological plausibility a more detailed interpretation was derived. Mapping of temporary outcrops and soil physics investigations help to get in addition an idea of the depositions characteristics and genesis. Carbon dating of exhumed wood indicates the sedimentation rate.In the central range the spatial sediment model is characterised by coarse-grained sediments in a direct contact with the Paleozoic basement rocks. They are completely covered by fine-grained floodplain sediments. Slopes are dominated by slope sediments (debris, sand) and loess. The study area is completely covered by a topsoil layer. Carbon dating results show, that the up to eight metres thick sediments were deposited within the last 1300 years.

Kurzfassung

Im Zuge von Sanierungsarbeiten im ehemaligen Ronneburger Uranerzbergbaurevier (Ostthüringen) wurde ein Teilbereich (Gessental bei Ronneburg) mittels Bohrungen und Geoelektrik mit dem Ziel erkundet, die Verteilung fluviatiler quartärer Ablagerungen mit einem hoch aufgelösten lithologischen Raummodell zu rekonstruieren.Es wird gezeigt, dass durch die bereits vielfach beobachtete hohe Komplexität kleinräumiger fluvialer Ablagerungssysteme auch eine große Anzahl an Erkundungsbohrungen, ergänzt durch geoelektrische Messungen, für eine hoch aufgelöste Interpretation der dreidimensionalen Struktur nicht ausreichend war. Deshalb wird im Weiteren dargestellt, wie zusätzlich Geostatistik bei der Interpretation der Geländedaten gewinnbringend eingesetzt werden konnte. Unter Berücksichtigung geologischer Plausibilität wurde so ein deutlich detaillierteres Abbild des quartären Sedimentkörpers erzeugt. Durch die Kartierung von temporären Geländeaufschlüssen und bodenphysikalische Untersuchungen konnten darüber hinaus Eigenschaften und Genese der quartären Ablagerungen beschrieben werden. Durch Altersdatierungen an exhumierten Holzproben konnte das Raummodell auch mit einer zeitlichen Markierung versehen werden.Das Raummodell zeigt im zentralen Bereich des Untersuchungsgebietes sandig-kiesige Sedimente unmittelbar auf der Quartärbasis. Diese werden komplett von mehreren Metern mächtigen bindigen Auesedimenten überdeckt. In Hangbereichen dominieren dagegen Hangsedimente (Schutt, Lehm) und Löß. Das Untersuchungsgebiet wird komplett von einer bis zu einem Meter mächtigen Bodenschicht bedeckt. Mit den Altersdatierungen an Holzproben konnte nachgewiesen werden, dass die bis zu acht Meter mächtigen Sedimente innerhalb von ca. 1300 Jahren abgelagert wurden.

Keywords

ronneburger reviergessentalquaternary sedimentsdrill-holesgeoelectricgeostatisticssoil physicsquaternary basementcarbon datingspatial sediment model