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Standortbeschreibung Gorleben Teil 3

Ergebnisse der über- und untertägigen Erkundung des Salinars

Hrsg.: Otto Bornemann; Joachim Behlau; Reinhard Fischbeck; Jörg Hammer; Werner Jaritz; Siegfried Keller; Gerhard Mingerzahn; Michael Schramm

[Description of the Gorleben Site Part 3: Results of the Geological Exploration of the Salt Structure]

2008. 211 Seiten, 50 Abbildungen, 7 Tabellen, 7 Beilagen (5 Anlagen, 2 Tab.), 17x25cm, 1070 g
Language: Deutsch

(Geologisches Jahrbuch Reihe C, Band C 73)

ISBN 978-3-510-95964-8, Schuber, price: 64.00 €

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nuclear waste disposal site gorleben

Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

Die bis zum Beginn des Moratoriums am 1. Oktober 2000 im Rahmen der über- und untertägigen Erkundung durchgeführten geologischen Untersuchungen des Salinars des Salzstocks Gorleben werden beschrieben und die dabei erzielten Ergebnisse zusammenfassend dargestellt sowie hinsichtlich ihrer langzeitsicherheitlichen Auswirkungen für ein geplantes Endlager für radioaktive Abfälle bewertet. Im Zuge der Erkundungsarbeiten wurde für bestimmte stratigraphische Horizonte eine neue detailliertere feinstratigraphische Gliederung der Zechstein-Folgen erstellt, die mit Einschränkungen für das gesamte Zechsteinbecken Gültigkeit besitzt. In Verbindung mit der Entwicklung von Bromidstandardprofilen für die Staßfurt- und Leine-Folge sowie der Umsetzung der Erkundungsergebnisse in ein dreidimensionales Lagerstättenmodell erlaubt diese Feingliederung der Schichten eine zielgerichtete Auffahrung geplanter Erkundungs- und Endlagerstrecken unter Schonung der geologischen Barriere.

Abschätzungen der Subrosionsraten an der Oberfläche des Salzstocks, der epirogenetischen Entwicklung des regionalen Umfeldes und der Salzaufstiegstendenzen zeigen, dass die Mächtigkeit der aus dem Wirtsgestein Salz aufgebauten geologischen Barriere auch nach Ablauf eines Zeitraums in der Größenordnung von einer Million Jahren ausreichend groß ist, um einen Radionuklidtransport aus dem zukünftigen Endlager in die Biosphäre nachhaltig zu verhindern. Eine Gefährdung durch zutretende Gase und Lösungen ist sowohl in der Betriebs- als auch in der Nachbetriebsphase auszuschließen.

Trotz der noch nicht abgeschlossenen Erkundung des Erkundungsbereiches 1 (EB 1) kann nach den bisherigen Untersuchungen festgestellt werden, dass aus geowissenschaftlicher Sicht keine Erkenntnisse aus dem Salinar gegen die langzeitsicherheitliche Eignung des Salzstocks Gorleben für die Endlagerung radioaktiver Abfälle vorliegen. Das ungeklüftete und ungestörte Hauptsalz der Staßfurt-Folge wird, wie bereits aufgrund der Auswertung der übertägigen Erkundungsbohrungen prognostiziert, in ausreichendem Maß als potenzielles Wirtsgestein für die Endlagerung radioaktiver Abfälle zur Verfügung stehen.

Synopsis top ↑

Underground exploration of the Gorleben salt dome was suspended as result of the moratorium of 1 October 2000 declared by the German government. The objective of this exploration was to investigate the suitability of the salt dome for the construction of a permanent repository for radioactive waste. The geological investigations carried out up to 1 October 2000 are described in this report together with an evaluation of the results.

The fine stratigraphy of part of the Zechstein was elaborated in more detail. This new more detailed stratigraphy applies with some limitations to the whole of the Zechstein basin. Together with standard bromide profiles for the Stassfurt and Leine Formations and a three-dimensional geological model constructed on the basis of exploration data, this refined stratigraphy enables drifts to be constructed in the host rocks with little or no damage to the geological barriers. Estimates of subrosion rates, the epirogenetic development of the region and the salt diapirism reveal that the thickness of the salt host rock will still be sufficiently large even after a million years to permanently prevent the transport of radionuclides to the biosphere from a repository in the salt structure. Any risks to a possible repository arising from fluids − either gases or aqueous solutions − entering the repository from within the salt dome or the underlying rock can also be excluded.

Although the investigation of Exploration Area 1 (EB 1) has not yet been concluded, the results obtained up to 1 October 2000 support the overall conclusion that none of the geoscientific findings rule out the suitability of the Gorleben salt dome with respect to longterm safety. As predicted at on the basis of the evaluation of exploration boreholes in an early stage of the investigation, the unjointed and undisturbed Hauptsalz of the Stassfurt Formation is present in sufficient volumes to act as a host for the permanent disposal of radioactive waste.

Bespr.: BWK 1/2 2009 top ↑

Der dritte Teil der Reihe zum Salzstock in Gorleben fasst Ergebnisse der bis zum Beginn des Moratoriums am 1. Oktober 2000 durchgeführten über- und untertägigen geologischen Untersuchungen des Salinars im Salzstock Gorleben zusammen. Im Rahmen der Erkundungsarbeiten wurde für bestimmte stratigraphische Horizonte eine detailliertere feinstratigraphische Gliederung der Zechstein- Folgen erstellt, die mit Einschränkungen für das gesamte Zechsteinbecken gültig ist. In Verbindung mit Bromidstandardprofilen für die Staßfurt- und Leine-Folge und einem 3D-Lagerstättenmodell ermöglicht die Feingliederung ein zielgerichtetesAuffahren geplanter Erkundungs- und Endlagerstrecken unter Schonung der geologischen Barriere. Trotz der noch nicht komplett abgeschlossenen Erkundung kann nach den bisherigen Untersuchungen festgestellt werden, dass aus geowissenschaftlicher Sicht keine Erkenntnisse aus dem Salinar gegen die langzeitsicherheitliche Eignung des Salzstockes Gorleben für eine Endlagerung von radioaktiven Abfälle vorliegen.

BWK Das Energie-Fachmagazin 1/2 2009 S. 77

Bespr.: Brandenburgische Geowissenschaftliche Beiträge 1/2-2009 top ↑

Nach den bereits 2007 erschienenen Teilen 1 und 2 der Standortbeschreibung Gorleben, die die Hydrogeologie des Deckgebirges bzw. die Geologie des Deck- und Nebengebirges des Salzstocks Gorleben zum Gegenstand hatten, liegen nunmehr in Teil 3 der auf vier Bände angelegten Dokumentation die Ergebnisse der über- und untertägigen Erkundung des Salinars vor. Die Erkundung des Salzstocks Gorleben erfolgte 1979 bis zum Beginn des politisch bedingten Moratoriums im Jahr 2000. Da die untertägige Erkundung unterbrochen werden musste, kann die Darstellung hinsichtlich einer Gesamtbewertung des Salzstocks und einer sich daraus ergebenden geowissenschaftlichen Eignungsaussage noch nicht vollständig sein. In diesem Band werden sowohl die wesentlichen geologischen Untersuchungen des Salinars zusammenfassend dargestellt als auch hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Langzeitsicherheit für das geplante Endlager für radioaktive Abfälle bewertet. Im Ergebnis der geologisch-tektonischen Kartierung der Schächte, untertägigen Strecken und Kammern im Salzstock Gorleben, vielfältigen mineralogisch-geochemischen Untersuchungen, elektromagnetischen Reflexionsmessungen etc. wurde durch die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) ein geologisches 3D-Lagerstättenmodell erstellt.

Zeitlicher Ablauf und Ziele der Erkundungsarbeiten werden in Kapitel 2 beschrieben, wobei besonders ausführlich Anlage und Ergebnisse der übertägigen Bohrungen mit Aufschlüssen im Salinar dokumentiert werden. Es erfolgt eine Darstellung und Diskussion der ermittelten Eindringtiefen von Deckgebirgswässern unterhalb des Salzspiegels und durch den Ablaugungsprozess verursachten lithologischen Veränderungen in den anstehenden Gesteinen.

Weiterhin ist in diesem Kapitel die untertägige Kartierung der Schachtstöße sowie Strecken und Kammern beschrieben, die in besonders sensiblen Bereichen wie z. B. Flözdurchgängen in Maßstäben bis zu 1 : 25 stattfand. Die Kartierungsergebnisse wurden digital in Horizontalprojektionen übertragen und von der BGR in das Lagerstättenmodell aufgenommen. Eine zusätzliche Kartierung unter UV-Licht erfolgte in Bereichen von Kohlenwasserstoffvorkommen im Hauptsalz der Staßfurt-Folge und ermöglichte eine Unterscheidung der Fluoreszenz-Intensitäten in vier Klassen.

Zur Ortung geoelektrischer Diskontinuitäten und damit lithostratigraphischen Grenzen bzw. petrophysikalischen Heterogenitäten wurden elektromagnetische Reflexionsmessungen durchgeführt, wie sie in der Steinsalz- und Kaliindustrie seit Jahrzehnten Stand der Technik sind und deren Auswertung die gesuchten Grenzen sicher erkennen lässt. Als Ergänzung zu dieser Methode wurden in den übertägigen Erkundungsbohrungen Hochfrequenz-Absorptionsmessungen durchgeführt.

Die ebenfalls in Kapitel 2 dargestellten mineralogisch-geochemischen Untersuchungen zielten auf die Bestimmung des qualitativen und quantitativen Mineralbestandes sowie insbesondere auf die Bestimmung der Bromidgehalte in den Salzgesteinen ab.

Kapitel 3 fasst die Ergebnisse der Salzstockerkundung bezüglich Aufbau, Verbreitung und Genese des Hutgesteins unter Berücksichtigung der kretazischen, tertiären und quartären Subrosion zusammen und beschreibt Zusammensetzung und strukturellen Bau des Salinars. Im Ergebnis der Bohrkernuntersuchungen aus dem Hutgestein können lithologisch gut unterscheidbare Ablaugungsgesteine ausgehalten werden, aus denen sich Ausmaß und zeitliche Entwicklung des Salzstockhuts und damit verbunden des Subrosionsgeschehens ableiten lassen. Ablaugungsraten bzw. die Größe abgelaugter Salzmengen werden anhand der abgeteuften Bohrungen quantifiziert, die bildlichen Darstellungen ausgewählter Bohrkerne mit der Grenze Salinar/Hutgestein visualisieren die Auswirkungen dieser rekonstruierten Veränderungen sehr anschaulich.

Zusammensetzung und strukturellem Bau des Salinars wird im vorliegenden Band breiter Raum gewidmet und neben Stratigraphie und Petrographie der Gesteine von Staßfurt-, Leine- und Aller-Folge werden die Großfalten des Salzstocks diskutiert und die strukturgeologische Bearbeitung der Schächte und einzelnen Erkundungsbereiche ausführlich dargestellt.

Der in Teilbereichen erarbeiteten neuen feinstratigraphischen Gliederung der Zechstein-Folge kommt eine überregionale Bedeutung zu, sie kann mit nur geringen Einschränkungen für das gesamte Zechsteinbecken Anwendung finden.

In Kapitel 4 erfolgt eine zusammenfassende Bewertung der Untersuchungsergebnisse. Danach befinden sich an der Basis des Salinars die weitgehend horizontal gelagerten Schichten des Rotliegend und der Werra-Folge (z1).

Darauffolgend wird die Struktur Gorleben in zwei Deformationsbereiche eingeteilt. Die Kernzone mit dem Staßfurt-Hauptsalz (z2HS) stellt den halokinetisch aktivsten Teil dar, dessen sedimentäre Charakteristika durch den Salzaufstieg fast völlig zerstört wurden. Umgeben wird diese Zone von den jüngeren, intensiv verfalteten Schichtfolgen der Leine- und Aller-Serien (z3, z4), die auch den Fuß der Struktur bilden. Diese legten nur geringe Wegstrecken zurück, ihre sedimentären Merkmale sind zumeist erhalten geblieben. Den Übergangsbereich zwischen diesen beiden Zonen bildet das Kaliflöz Staßfurt, das die unterschiedlichen Bewegungen der beiden Zonen durch extreme Ausdünnung bzw. Anstauung und Verfaltung kompensiert. Die Mächtigkeiten sind mit 700-950 m für die Staßfurt-Folge, ca. 320 m für die Leine-Folge und ca. 60 m für die Aller-Folge abgeschätzt, unterliegen aber je nach salztektonischer Position erheblichen Schwankungen. Die detaillierte stratigraphische Gliederung bildet die Voraussetzung für eine die geologische Barriere schonende Auffahrung geplanter Erkundungs- und Endlagerstrecken.

Trotz der noch nicht abgeschlossenen Erkundung kann nach den bisherigen Untersuchungen festgestellt werden, dass aus geowissenschaftlicher Sicht keine Erkenntnisse aus dem Salinar vorliegen, die gegen die Eignung des Salzstocks Gorleben für eine Endlagerung radioaktiver Abfälle sprechen. Das ungeklüftete und ungestörte Hauptsalz der der Staßfurt-Folge steht in ausreichendem Maß als potentielles Wirtsgestein für eine Endlagerung zur Verfügung.

An der Gesamtpublikation hervorzuheben ist die qualitativ gute Ausstattung des Bandes mit detaillierten Schnittdarstellungen und aussagekräftigen Fotos. Die sieben teils großformatigen Anlagen illustrieren die textlichen Beschreibungen zusätzlich und dürften auch dem Nichtfachmann den Umfang und die Komplexität der durchgeführten Untersuchungen sowie die aus ihnen gezogenen Schlussfolgerungen anschaulich verdeutlichen.

Sehr zu begrüßen ist auch die Aufzählung der dieser Publikation zugrundeliegenden zahlreichen unveröffentlichten Berichte in einem zweiten Literaturverzeichnis.

Der vorliegende Band 3 der „Standortbeschreibung Gorleben“ liegt in Bezug auf Qualität und Kompaktheit der Darstellung auf dem gleichen hohen Niveau wie die bereits erschienenen Bände. Er ist damit von grundlegender Bedeutung für die Bewertung der geologischen Erkundungsarbeiten für den Salzstock Gorleben insgesamt wie auch als Dokumentationsmaterial für die in der Öffentlichkeit kontrovers geführte Diskussion um den Endlagerstandort Gorleben.

Thomas Höding

Brandenburgische Geowissenschaftliche Beiträge 1/2-2009, S. 94

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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 11
2 Ablauf und Ziele der Erkundung
sowie eingesetzte Untersuchungsmethoden 14
2.1 Zeitlicher Ablauf und Ziele der Erkundungsarbeiten 14
2.2 Reflexions- und refraktionsseismische Untersuchungen 17
2.3 Übertägige Bohrungen 18
2.3.1 Salzstockerkundungsbohrungen 18
2.3.2 Schachtvorbohrungen 30
2.3.3 Salzspiegelbohrungen 36
2.4 Untertägige Kartierung 45
2.4.1 Schächte Gorleben 1 und 2 46
2.4.2 Strecken und Kammern 47
2.5 Untertägige Erkundungsbohrungen 48
2.6 Elektromagnetische Untersuchungsverfahren 52
2.6.1 Elektromagnetische Reflexionsmessungen 52
2.6.2 Hochfrequenz-Absorptionsmessungen 56
2.7 Mineralogisch-geochemische Untersuchungen 57
2.7.1 Probenaufbereitung und Analytik zur Bestimmung
des qualitativen Mineralbestandes 57
2.7.2 Berechnung des quantitativen Mineralbestandes 58
2.7.3 Bestimmung der Bromidgehalte in den Salzgesteinen 60
3 Ergebnisse der Salzstockerkundung 62
3.1 Aufbau, Verbreitung und Genese des Hutgesteins 62
3.1.1 Spätmesozoische bis känozoische Hutgesteinsbildungen 62
3.1.1.1 Quartäre Subrosion 66
3.1.1.2 Kretazische und tertiäre Subrosion 75
3.1.2 Mittelmesozoische Hutgesteinsbildungen 77
3.2 Salzspiegel und selektive Subrosion 80
3.3 Zusammensetzung und struktureller Bau des Salinars 83
3.3.1 Stratigraphie und Petrographie 83
3.3.1.1 Staßfurt-Folge (Zechstein 2) 84
3.3.1.2 Leine-Folge (Zechstein 3) 92
3.3.1.3 Aller-Folge (Zechstein 4) 120
3.3.2 Struktureller Bau des Salzstocks Gorleben 124
3.3.2.1 Großfaltenbau des Salzstocks Gorleben 124
3.3.2.2 Strukturgeologische Bearbeitung der Schächte 129
3.3.2.3 Strukturgeologischer Bau des Infrastrukturbereiches 132
3.3.2.4 Strukturgeologische Bearbeitung des Erkundungsbereiches 1 135
3.3.3 Mineralogie und Geochemie der Salzgesteine 141
3.3.3.1 Bromidstandardprofil der Staßfurt-Folge (Zechstein 2) 141
3.3.3.2 Bromidstandardprofil der Leine-Folge (Zechstein 3) 146
3.3.3.3 Mineralogisch-geochemische Untersuchungen des
Kaliflözes Staßfurt 151
3.3.4 Kohlenwasserstoffe, Gase und Salzlösungen im Salzstock Gorleben 161
3.3.4.1 Gasförmige Kohlenwasserstoffe und Kondensate 161
3.3.4.2 Andere Gase in Einschlüssen der Salzgesteine 168
3.3.4.3 Salzlösungen 171
3.3.4.4 Drücke in Lösungs- und Gasvorkommen 179
3.3.4.5 Permeabilitäten der Salzgesteine im Umfeld von
Lösungs- und Gasvorkommen 179
3.3.5 Wassergehalte der Salzgesteine 180
4 Bewertung der Untersuchungsergebnisse 181
4.1 Fläche des Hauptsalzes als Einlagerungsmedium
für ein mögliches Endlager 181
4.2 Klüfte und potenzielle Ausbreitungswege
für Salzlösungen und Gase 182
4.3 Bedeutung der Subrosion für die Langzeitsicherheit
des Endlagers 185
5 Zusammenfassung 189
6 Literaturverzeichnis 193
7 Abkürzungsverzeichnis 210
Beilagen:
Anlage 1: Räumliche Verteilung mit Mächtigkeit und Ausbildung
des Hutgesteins in den Erkundungs-, Salzspiegel- und
Schachtvorbohrungen
Anlage 2: Abgerolltes geologisches Profil des Stoßes der Schächte
1 und 2
Anlage 3: Lageplan der untertägigen Erkundungsbohrungen
Anlage 4: Geologische Übersichtskarten
Anlage 5: Geologische Vertikalschnitte
Tabelle 6:Einfache Ableitung von postelsterzeitlichen Ablaugungsraten
auf der Basis der Anhydritgehalte in Salzgesteinen am Salz-
spiegel und der Mächtigkeit des Geschichteten Gips- und
Anhydritgesteins
Tabelle 7:Stratigraphische Tabelle der Schichten des Zechstein, gepaart
mit Angaben zur Lithologie und zu den mittleren Mächtigkeiten