Original paper

Ablaugung und Hutgesteinsbildung am Salzstock Gorleben

[Subrosion and Formation of Caprock at Gorleben Salt Dome]

Bornemann, Otto; Fischbeck, Reinhard

Kurzfassung

Die Untersuchungen des Kernmaterials aus dem Hutgestein und dem unterlagernden Salzgebirge von 44 Salzspiegel- und 5 Tiefbohrungen werden vorgestellt. Die Mächtigkeit des Hutgesteins reicht von 0 bis max. 111 m. Sowohl die Oberkante des Hutgesteins als auch der Salzspiegel weisen, in Abhängigkeit vom unterlagernden Salinar, ein starkes Relief auf. Das Relief richtet sich nach der Löslichkeit des zur Ablaugung zur Verfugung stehenden Gesteins. Die unlöslichen bzw. schwerlöslichen Bestandteile des Salzgesteins wie Ton, Anhydrit und Borate, die in feiner Verteilung vorliegen, werden zuerst unverändert im Hutgestein angereichert und später umgewandelt. Durch die Umwandlung entstehen verschiedene Gesteinsstrukturtypen, die nahezu über den ganzen Salzstock zu verfolgen sind. Die elsterzeitliche Hutgesteinsbrekzie dient als Zeitmarke. Daraus läßt sich die postelsterzeitliche Ablaugungsrate von durchschnittlich 0,04 mm/a ableiten. Anhydrit- und Tongesteine werden zunächst unverändert in das Hutgestein übernommen und allmählich mit verschiedenen Übergangsstadien in Gipsgestein umgewandelt. Die primären sedimentären Strukturen bleiben dabei jedoch erhalten, so daß das jeweilige Ursprungsgestein zu erkennen ist. Bei Steinsalz liegt die Einwirkungstiefe von Lösungen gelegentlich im m-Bereich und ist durch Umkristallisation des Steinsalzes und durch das Auftreten von Gipskristallen sowie Tonflocken und Calcitkörnchen aus dem Deckgebirge nachzuweisen. Aufgrund der größeren Löslichkeit der Kalisalze ist die Eindringtiefe der Lösungen bei diesen sehr viel größer als bei Steinsalz. An einem Beispiel wurde nachgewiesen, daß das Kaliflöz bis ca. 90 m unter den Salzspiegel vollständig weggelöst ist. Der Einfluß von Lösungen, die das Kalilager umwandeln, reicht ca. 140--170 m unter den Salzspiegel.

Abstract

Studies of the caprock of the Gorleben saltdome from 44 shallow boreholes into the top of the dome and six deep boreholes are presented. The thickness of the caprock varies from 0 to 111 m. The top of the caprock and also the salt surface have a high relief. The relief depends on the substratum of salt rock. Finely dispersed, insoluble and low solubility materials like clay, borate, and anhydrite were at first enriched in the caprock. Later they were altered into different types of rock which can be observed across nearly the entire salt dome. The Elsterian breccia of the caprock represents a time marker. With this time marker, an average dissolution rate since the Elsterian of 0.04 mm/a has been determined. The Hauptanhydrit and other anhydrite beds were incorporated unchanged into the caprock, later they were changed into gypsum. This transformation did not change the primary sedimentary structure of the rock. The brines in the caprock extend several meters into the halite at the salt surface; crystals of gypsum, clay, and grains of calcite mark this zone. Potassium salts are more soluble than halite. In one example, it could be proved that the Stassfurt potash seam was completely dissolved down to 90 m beneath the salt surface. At this place, the brines extended for 140--170 m beneath the salt surface.

Keywords

Salt domescap rockssolubilitydissolution rateanhydritepotassium saltsrock saltsclaytransformationgypsumsedimentary structures Northwest German Lowlands (Gorleben)Lower Saxony TK 25: Nr. 2934