Original paper

Macro- and microscale distribution of hydrocarbons in the Staßfurt Hauptsalz of the Gorleben salt dome

Pusch, Maximilian; Hammer, Jörg; Kus, Jolanta; Klosa, Detlef; Thiemeyer, Nicolas; Mingerzahn, Gerhard

Abstract

In context of further exploration of the Gorleben salt dome (March 2011 to November 2012) mineralogical and geochemical investigations have been conducted on hydrocarbon-bearing samples of the ?Knäuelsalz? (z2HS1), particularly the oldest part of the ?Hauptsalz? (Staßfurt Series z2). Investigations focus on genesis, composition and macro-/microstructural distribution of hydrocarbons. These exploration works continue investigations of Gerling & Faber (2001) and Gerling et al. (2002). For this purpose 45 entire cored sampling boreholes supplemented with 20 packer boreholes in Crosscuts 1 West (Q1W) and 1 East (Q1E) have been drilled between March 2011 and March 2012 at the 840 m level of the Gorleben exploration mine in order to get new faultless and unaltered samples beyond the excavation damaged zone. Drill cores of hydrocarbon sampling and packer boreholes have been investigated under ultraviolet light (? = 254 nm) for indications of the existence of fluorescent (aromatic) hydrocarbons. The results were documented and visualised in the geological 3D model of the Gorleben salt dome. Microscopical studies of thin and thick sections show that hydrocarbons were located at the grain boundaries of halite and/or anhydrite crystals, in newly formed microcracks due to drilling respectively preparational works, in microcapillary tubes of anhydrite crystals and rarely in micro-porous parts of the Hauptsalz.

Kurzfassung

Im Rahmen der Weitererkundung des Salzstocks Gorleben (März 2011 bis Ende November 2012) wurden mineralogisch-geochemische Untersuchungen an kohlenwasserstoffführenden Proben aus dem Knäuelsalz (z2HS1), dem ältesten Teil des Hauptsalzes (Staßfurt-Folge z2), durchgeführt. Untersuchungen zur Genese, der Zusammensetzung und zur makro- bzw. mikrostrukturellen Verteilung der im Salzstock angetroffenen Kohlenwasserstoffe standen im Zentrum der Erkundungsarbeiten und setzen die Untersuchungen von Gerling & Faber (2001) und Gerling et al. (2002) fort. Zu diesem Zweck wurden zwischen März 2010 und März 2012 in den Querschlägen 1 West (Q1W) und 1 Ost (Q1E) auf der 840-m-Sohle des Erkundungsbergwerks Gorleben 45 vollständig gekernte Probenahmebohrungen, ergänzt durch 20 Packerbohrungen, geteuft, um frisches und unverändertes Probenmaterial jenseits der Auflockerungszone zu erhalten. Die Kerne aus den Bohrungen wurden im Anschluss unter UV-Licht (? = 254 nm) auf Hinweise hinsichtlich des Auftretens und der Verteilung von fluoreszierenden Kohlenwasserstoffen (v. a. Aromaten) untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchung wurden dokumentiert und anschließend im geologischen 3D-Modell des Salzstocks Gorleben visualisiert. Die mikroskopische Auswertung von Dünn- und Dickschliffen zeigt, dass sich die Kohlenwasserstoffe auf den Korngrenzen von Halit- und/oder Anhydritkristallen, auf bohr- bzw. präparationstechnisch verursachten Mikrorissen, in Mikrokapillaren von Anhydritkristallen und sehr selten in mikroporösen Hauptsalzbereichen befinden.

Keywords

3d model840 m levelcrosscutgorlebenhydrocarbonknäuelsalzultraviolet light