Original paper

34S/32S Ratios of the dissolved Sulphate of River, Well and Spring Waters in a Gypsum-Carbonate Karst Area at the Southwest Edge of the Harz Mountains

Böttcher, Michael E.; Usdowski, Eberhard

Kurzfassung

In den Jahren 1986-1988 wurden hydrogeochemische und isotopenchemische Untersuchungen an Fluß-, Quell- und Brunnenwässern des Herzberg-Pöhlder Beckens am Südwestrand des Harzes durchgeführt. Die Konzentrationen und delta34S-Werte des gelösten Sulfats aller untersuchten Proben sind positiv miteinander korreliert und variieren zwischen 18 und 984 mg/l, bzw. + 2.8 und + 11.0%o (CDT). Das gelöste Sulfat der Karstwässer ist weitgehend eine Mischung aus dem Sulfat der Oberflächengewässer mit dem Sulfat aus der Auflösung von permischen (Zechstein) Evaporiten (Gips/Anhydrit mit delta34S ~ + 11%o). Die Messungen lassen sich durch ein lineares Zweikomponenten-Mischungsmodell mit einem Hintergrundswert von delta34S ~ + 3%o beschreiben. Niederschlags- und Flußwässer versickern durch quartäre Lockersedimente in die Karstaquifere des Herzberg-Pöhlder Beckens. Während verschiedener Hochwässer an den Flüssen Sieber und Oder änderte sich daher der Anteil aus der subterrestren Gips/Anhydrit-Auflösung, was zu deutlichen Variationen der Sulfat-Konzentrationen und stabilen Schwefel-Isotopenverhältnisse in den Karstwässern der Rhumequelle und eines Brunnens führte.

Abstract

Hydrogeochemical and isotopical investigations have been carried out between 1986 and 1988 on river, well and spring waters of the "basin of Herzberg-Pöhlde" at the southwest edge of the Harz Mountains. The concentrations and delta34S-values of the dissolved sulphate of all investigated samples are positively related to each others and range from 18 to 984 mg/l and + 2.8 to + 11.0%o (CDT), respectively. The dissolved sulphate of the karst waters is essentially a mixture derived from the surface waters and the dissolution of evaporites (gypsum/anhydrite) from the Permian Zechstein formation (delta34S ~ + 11%o). The measurements consist with a binary linear mixing model and a background value of delta43S ~ + 3%o. Rain and river waters percolate through the quaternary sediments into the karst aquifers of the "basin of Herzberg-Pöhlde". In response to high waters at the rivers Sieber and Oder the subsurface input from gypsum/anhydrite dissolution changed and significant variations in the sulphate concentrations and stable sulphur isotope ratios in the karst waters of the Rhume springs and of a well water were observed.

Keywords

River waterwell waterspring waterdissolved sulphateZechsteinanhydritegypsumkarststable isotopes34S/32Sisotopic ratiomixingrain water North German Mesozoic Hills (Herzberg-Pöhlde basin)Lower Saxony TK 25: Nr. 432743284427