Gutachten zur Versalzung der Gerstunger ... - Runder Tisch

Dr.habil. Ralf E. Krupp
Flachsfeld 5
31303 Burgdorf
Telefon: 05136 / 7846 ▬ e-mail: ralf.krupp@freenet.de
Gutachten zur Versalzung der Gerstunger Trinkwasser-Brunnen
infolge der Versenkung von Kaliabwässern.
Im Auftrag der Gemeinde Gerstungen / Werra (Thüringen)
Burgdorf, 08.11.2007
Dr.habil. Ralf Krupp
(Diplom-Geologe, Geochemiker)
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 1

Kurzfassung
Die Trinkwassergewinnung der thüringischen Gemeinde Gerstungen stützt sich auf eine
Anzahl von Brunnen im Buntsandstein und Quartär. Das Gewinnungsgebiet liegt im Bereich
der Gerstunger Mulde, einer Subrosionssenke am nördlichen Salzhang des Zechstein-Salinars.
Der stratigraphisch unter dem Buntsandstein und über der Salzabfolge liegende Zechstein-
Plattendolomit ist das Zielgestein für die Verpressung von hochkonzentrierten Salzabwässern
(Laugen) der Kaliwerke. Aufgrund der Subrosion der mehrere hundert Meter mächtigen
Zechsteinsalze ist das nachgebrochene Deckgebirge im Bereich des Salzhanges und der
Subrosionssenken stark zerrüttet. Daher bleiben die verpressten Salzlaugen nicht in dem
Zielgestein Plattendolomit, sondern verdrängen zunächst das salzige Formationswasser des
Plattendolomits und steigen anschließend selbst nach oben in die zerrütteten
Deckgebirgsschichten auf.
Im Bereich der Gerstunger Mulde ist bereits vor Jahrzehnten eine weitgehende Verdrängung
der ursprünglichen Formationswässer des Plattendolomits durch versenkte Laugen erfolgt.
Dies waren hauptsächlich NaCl-reiche Kieseritwaschwässer, die auf thüringischer Seite bis
zur Einstellung der Laugenversenkung 1968 im Bereich der Horschlitter Mulde und auf
hessischer Seite bis zur Einführung des ESTA-Verfahrens (ab ca. 1979) im Gebiet Kleinensee
verpresst wurden. Seither werden auf hessischer Seite bis heute überwiegend MgCl 2 -reiche
Abwässer verpresst. Von Juni 1999 bis Oktober 2007 wurden bei Gerstungen über die
Plattendolomit-Bohrungen Herda 5 und Herda 11 (und in geringem Umfang Herda 10)
weitere rund 9 Mio. m³ magnesiumchlorid-reiche Endlaugen versuchsweise versenkt
(Bergerprobung des „Pufferspeichers Gerstunger Mulde“ (PGM)).
Die, wegen Grenzwertüberschreitungen beim Salzgehalt im Jahr 1993 notwendige
Außerbetriebnahme des Gerstunger Brunnens Kohlbach II ist ursächlich auf die
Laugenverpressung zurückzuführen. Mittlerweile treten auch in anderen Brunnen,
insbesondere Kohlbach I, aber auch in Quellen, deutliche Anzeichen einer Versalzung auf.
Die Gemeinde befürchtet daher zu Recht, dass durch die fortgesetzte Laugenverpressung ihre
Trinkwasserversorgung insgesamt in Gefahr ist und jederzeit ein Versorgungsnotstand
eintreten kann.
Die vorliegenden Untersuchungen zeigen zweifelsfrei, dass bereits vor der Bergerprobung der
Porenraum im Niveau des Plattendolomits weitgehend von überwiegend
Kieseritwaschwässern der Kaliindustrie eingenommen war. Während der Bergerprobung
wurden diese Kieseritwässer zusammen mit noch vorhandenen ursprünglichen
Formationswässern lateral und vertikal weiter verdrängt. Hierdurch ist eine konzentrische
Zonierung um die Versenkbohrungen herum entstanden, mit magnesiumchlorid-reichen
Endlaugen im Zentrum, einem Gürtel von Kieseritwaschwässern und Mischwässern sowie
abgedrängter Plattendolomit-Formationswässer in der Peripherie. Die Versalzungsfront hat
sich dabei weiter in nordöstlicher Richtung ausgedehnt und bewegt sich etwa in Richtung
Eisenach. Die Salzwässer haben sich auch weiter nach oben in den Buntsandstein ausgedehnt,
was sich unter anderem in einer aufwärts fortschreitenden Verlagerung der Salzwasser-
/Süßwassergrenze, sowie in zeitlich ansteigenden Salzgehalten manifestiert.
Um eine weitere Versalzung der nutzbaren Grundwasserressourcen zu verhindern ist es daher
unumgänglich, die Laugenverpressung in der Gerstunger Mulde und im Raum Kleinensee
schnellstmöglich zu beenden.
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Inhalt
1. Geologische Betrachtungen ………………………………………………….. 4
Einführung und Problemstellung …………………………………………. 4
Geologische Verhältnisse ……………………..…………………………... 5
Hydrogeologische Stockwerke und Strömungsregime ……………..……. 9
Bewertung relevanter Literatur (Auswahl) ……………………………….. 12
Vorgeschichte zum Pufferspeicher Gerstunger Mulde …………………… 14
2. Chemische Betrachtungen ……………………………………………………. 21
Wissenschaftlicher Ansatz ………………………………………………… 21
Thermodynamische Modellierung von Mineral-Lösungs-Gleichgewichten . 25
Verfügbare Datenbasis …………………………………………………….. 26
Einige allgemeine Erläuterungen und Festlegungen für die Diagramme …. 27
Versenkte Laugen …………………………………………………………. 28
Plattendolomit ……………………………………………………………... 31
Deckgebirge (Buntsandstein und Quartär) ………………………………… 34
Geographische Verbreitung der Salzabwässer …………………………… .. 41
Schlussfolgerungen und Empfehlungen …………………………………… 44
Quellenangaben ……………………………………………………………. 46
Anlagen
Diagramme
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1. Geologische Betrachtungen
Einführung und Problemstellung
Kalibergbau und Abwässer
Die Kaliwerke an der Werra bauen seit Beginn des 20. Jahrhunderts in großem Umfang
Kalisalze der Flöze „Thüringen“ und „Hessen“ der Zechstein-Formation ab und verarbeiten
diese zu verkaufsfähigen Produkten, vornehmlich Kali- und Magnesium-Dünger. Bei den
geförderten Rohsalzen handelt es sich überwiegend um kieseritische Hartsalze, aber auch um
Carnallitit und Sylvinit.
Durch die Aufbereitung und chemische Weiterverarbeitung der Salze in den Kalifabriken
fallen einerseits feste Rückstände an, die in den Untertage-Versatz gehen sowie über Tage zu
Rückstandshalden aufgeschüttet werden. Außerdem fallen bei den industriellen
Lösungsprozessen große Mengen hoch konzentrierter Salzabwässer an, so genante Endlaugen
(Die Bergleute verstehen unter Laugen hochkonzentrierte wässrige Salz-Lösungen, die außer
NaCl (Solen) noch weitere Salze enthalten), die ebenso wie die niederschlagsbedingten
Haldenabwässer bisher beseitigt werden, indem sie in die Werra eingeleitet und im
geologischen Untergrund versenkt, bzw. verpresst werden.
Seit Beginn der Laugenversenkung im Jahr 1925 bis heute (2007) ist von den thüringischen
und hessischen Kaliwerken zusammen das gigantische Volumen von fast einer Milliarde
Kubikmeter (= 1 Kubik-Kilometer) Lauge in das Niveau des Zechstein-Plattendolomits
(z3Ca) versenkt worden. Noch zu DDR-Zeiten stellten die thüringischen Kaliwerke im Jahr
1968, nach Verpressung von insgesamt 233 Mio. m³ seit 1925 (HLUG, 2004), die
Laugenversenkung wegen Überbeanspruchung der Versenkräume ein. Auf hessischer Seite
wurden von 1928 bis 2003 von den Werken Hattorf und Wintershall 707 Mio. m³ versenkt
(HLUG, 2004). Die derzeit (2007) von den drei noch aktiven Kali-Fabriken Hattorf,
Wintershall und Unterbreizbach der K+S Kali GmbH (nachfolgend K+S) verpresste
Laugenmenge liegt bei ca. 7,5 Millionen Kubikmeter pro Jahr, während die
Laugenversenkung des K+S-Werkes Neuhof-Ellers bei Fulda kürzlich wegen Erschöpfung
des dortigen Versenkraumes vorzeitig beendet werden musste. Die Erschöpfung oder
Überbeanspruchung der Versenkräume manifestiert sich besonders durch Versalzungen in
höheren Grundwasser-Stockwerken des Buntsandsteins und des Quartärs, sowie durch diffuse
Salzwasseraustritte an oder nahe der Erdoberfläche.
Veranlassung
Anlass für dieses Gutachten ist ein aktueller Antrag der Kaliindustrie für die Inbetriebnahme
eines weiteren Versenkraumes in der Umgebung von Gerstungen, dem so genannten
„Pufferspeicher Gerstunger Mulde“ (PGM). Nach einer Phase der Bergerprobung, in der
bereits ca. 9 Millionen Kubikmeter Lauge versuchsweise versenkt worden sind, sollte nun der
Regelbetrieb, bzw. die Verlängerung des Probebetriebes genehmigt werden, um das von der
Kali-Industrie auf 25 bis 40 Millionen Kubikmeter geschätzte „Nutzvolumen“ des
Pufferspeichers in Anspruch nehmen zu können. Hiergegen bestehen von verschiedener Seite
erhebliche Bedenken.
Die Gemeinde Gerstungen wäre speziell durch die Versalzung des Buntsandstein-
Grundwasserleiters und der Quartären Deckschichten betroffen, aus denen sie das
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Trinkwasser zur Versorgung ihres Gemeindegebietes gewinnt. Während der
Bergerprobungsphase ist es in verschiedenen Brunnen und Quellen des Gerstunger
Wasserwerkes sowie andernorts zu deutlichen Anstiegen der Salzgehalte gekommen, wobei
einer der Gerstunger Brunnen (Kohlbach II) bereits infolge früherer Laugenversenkung
stillgelegt werden musste, bzw. nur noch als Ersatzbrunnen diente. Im Fall weiterer
Laugenversenkungen in den Pufferspeicher Gerstungen wird befürchtet, dass das Wasserwerk
insgesamt aufgrund weiter zunehmender Versalzungen des Buntsandstein-Wassers
aufgegeben werden muss und somit ein Versorgungsnotstand eintreten wird.
Neben der Beeinträchtigung der kommunalen Trinkwasserversorgung ist aber auch ein
korrosiver Angriff aufsteigender magnesiumchlorid-reicher Wässer auf Rohrleitungen aus
Eisen und Beton, sowie auf Hausfundamente etc. zu besorgen, wie er im nahe gelegenen Ort
Heringen nachweislich erfolgt ist.
Aufgabenstellung
Gegenstand dieses Gutachtens ist daher die Zusammenführung und die Bewertung
vorhandener Informationen, insbesondere Wasseranalysen, hinsichtlich der Ursachen der
Versalzung, weil die Kaliindustrie bislang ihre Verantwortlichkeit für die beobachteten
Versalzungsprobleme bestreitet. Die über die bereits bekannten Tatsachen hinaus gehende
Nachweisführung erfolgt im Wesentlichen anhand von Zeitreichen der analytisch
dokumentierten Gehalte der Inhaltsstoffe, sowie anhand von chemischen Trends, die durch
Mischung von Grundwässern mit den versenkten Endlaugen, sowie durch verschiedene
chemische Reaktionen der Laugen mit dem Nebengestein zustande kommen.
Geologische Verhältnisse
Die Gerstunger Mulde (Siehe Abbildung 1.1) ist eine schüsselförmige Struktur, die sich
unmittelbar nördlich des Salzhanges anschließt und im Wesentlichen durch Ablaugung des
Salinars (Subrosion) entstanden ist. (Als Subrosion bezeichnet man die unterirdische
Auflösung von Salzgesteinen durch zirkulierende Grundwässer, in der Regel über geologische
Zeiträume hinweg, die am Ende ein Residualgestein (Brekzie) aus unlöslichen Komponenten
und eingestürzten Hangendschichten hinterlässt und an der Erdoberfläche oft durch eine
morphologische Senke abgebildet wird.) Nach Süd-Südost setzt sich die Gerstunger Mulde in
die Horschlitter Mulde fort, die einerseits durch einen tektonischen Graben vorgeprägt ist,
andererseits aber auch in einer Ausbuchtung des Salzhanges liegt und durch Subrosion
entstanden ist. Nach West-Südwest geht die Gerstunger Mulde in die Hönebacher Mulde
über, die sich entlang dem Nordrand des Salzhanges nach Westen erstreckt. Diese Strukturen
werden durch die Tiefenlage des Plattendolomit-Horizontes definiert, zeichnen sich aber auch
an der Erdoberfläche als morphologische Senken mit jungen Sedimentfüllungen ab.
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Abbildung 1.1 - Geologische Strukturkarte nach Finkenwirth (1964). Der dunkel gerasterte Bereich stellt den Salzhang am Nordrand
des Salinars dar. Die Konturlinien sind Tiefenlinien der Oberkante des Plattendolomits. Gerstunger Mulde oben in der Mitte.

Das Zielgestein für die Versenkung von Endlaugen ist gemäß den bisherigen genehmigten
wasserrechtlichen Anträgen jeweils ausschließlich der Zechstein-Plattendolomit (z3Ca). Diese
Gesteinsschicht ist häufig nur nahe ihrer Basis dolomitisiert und besteht großenteils noch aus
Kalkstein (Deubel, 1954). In der Literatur wird für den Plattendolomit eine Mächtigkeit
zwischen 15 und 25 Metern angegebenen (HLUG, 2004), sowie Kluft-Porositäten von ca. 10
bis 15 Prozent und Durchlässigkeiten (kf-Werte) von 10 -5 bis 10 -4 m/s, die vermutlich nur in
Zerrüttungszonen erreicht werden können. In solchen Gebieten ist der Plattendolomit nicht
nur zerbrochen (brekzisiert), sondern häufig auch durch Lösungseinwirkungen zu einem
sandigen Grus zersetzt worden, während er in Tieflagen subrosionsfreier Gebiete eher dicht
und wenig durchlässig ist (Deubel, 1954).
Abbildung 1.2 – Subrosionsbrekzie aus Plattendolomit-Fragmenten. Aufgrund der Zwickel
zwischen den Bruchstücken haben Subrosionsbrekzien gute hydraulische Durchlässigkeiten
und eine hohe „Porosität“. (Fundort: Höhe 292 m, südlich Wartha)
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Im ungestörten Normalprofil ist der noch intakte Plattendolomit durch undurchlässige, tonige
Schichten (Oberer Werra-Ton bis Unterer Leine-Ton; z1Tb – z3Ta) von dem darunter
liegenden Salzgebirge abgetrennt. In ungestörter Lagerung ist der Plattendolomit auch
gegenüber dem hangenden Deckgebirge, also dem Buntsandstein, durch gering durchlässige,
tonige Schichten (Oberer Leine- bis Friesland-Ton und Bröckelschiefer; z3Tb – z7) getrennt.
In großen Arealen ist aber der Plattendolomit wie auch die abdichtenden Trennschichten im
Hangenden des Plattendolomits infolge von intensiver Subrosion des darunter liegenden
Salinars zerrüttet und zerbrochen worden (Siehe Abbildungen 1.2 und 1.3). Dies gilt
insbesondere für ausgedehnte Subrosionssenken wie die Gerstunger Mulde, die davon nach
Südosten abzweigende Horschlitter Mulde (Versenkgebiet Gospenroda) und die nach
Südwesten abzweigende Hönebacher Mulde (Versenkgebiet Eichhorst-Kleinensee), aber
ebenso für den Salzhang an der Peripherie des Salinars. Diese Zerrüttungs-Gebiete sind seit
vielen Jahrzehnten bekannt und in Profilschnitten geologischer Kartenwerke auch dargestellt
(z.B. Deubel 1942, 1948, 1954; GK 25000 Blatt Bad Salzungen, Blatt Vacha, Blatt Berka).
Das von der Kaliindustrie immer wieder gezeichnete (und von den Bergbehörden trotz
besseren Wissens bislang akzeptierte) Bild einer nach oben und unten dichten
Speichergesteins-Formation („Der Plattendolomit“) bestätigt sich bei korrekter
Betrachtungsweise nicht im Ansatz, insbesondere dann nicht, wenn wegen der dort höheren
Porositäten und der besseren hydraulischen Durchlässigkeiten, gerade diese Subrosions-
Bereiche als Versenkgebiete ausgesucht werden.
Abbildung 1.3 – Geologisches Säulenprofil vom Rotliegenden bis zum Quartär. In
Subrosionsgebieten wie der Gerstunger Mulde ist das Normalprofil (links) durch Auflösung
der ca. 300 m mächtigen Salzschicht und Einsturz des Deckgebirges durch eine
Subrosionsbrekzie (rechts) ersetzt.
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Als Folge der Zerrüttung breiten sich die bei der Versenkung aus dem Plattendolomit (den
Zerrüttungszonen) verdrängten Formationswässer, aber auch die versenkten Endlaugen selbst,
ungehindert in das Deckgebirge, also den Buntsandstein und das Quartär aus, wo sie die
natürlich vorhandenen Süßwasser-Reserven (Grundwasser-Körper) nach und nach versalzen.
Auch ein weiterer Aufstieg der Salzwässer durch das Deckgebirge hindurch bis zur
Oberfläche ist unbestreitbar vorhanden (HLUG, 2004). Dieser manifestiert sich in diffusen
Salzeinträgen in die Fließgewässer, besonders in die Werra, aber auch in Salzzuflüssen in
verschiedenen Kiesgruben und in Quellaustritten. Zusätzlich zu den Zerrüttungszonen setzen
auch noch eine ganze Anzahl von Störungen (Verwerfungen) und Kluftzonen durch den
Plattendolomit und die Hangendschichten hindurch, die für zusätzliche Wegsamkeiten aus
dem Plattendolomit in und durch das Deckgebirge sorgen. Bis zu 40 Prozent der versenkten
Chlorid-Frachten erreichen so als diffuse Salzwasser-Austritte die Oberfläche und damit die
Werra (HLUG 2004).
Die immer noch von der Kaliindustrie herangezogene Überlegung, dass sich die verpressten
Laugen aufgrund ihrer höheren Dichte unterhalb der geringer dichten Plattendolomit-
Formationswässer und salzarmen Grundwässer ausbreiten und zu einer Dichte-Schichtung
führen, gilt nur für freie, strömungsarme Wasserkörper. Für durchströmte Kluft- und
Porenwasserspeicher muss mit einer wesentlich schnelleren Vermischung gerechnet werden,
die durch die vielfach verzweigten Wegsamkeiten im Speichergestein (Dispersivität)
begünstigt wird. Im Übrigen kann diese, auf Professor Franz Beyschlag und den Bergrat
Ernst Fulda zu Beginn des letzten Jahrhunderts zurückgehende Vorstellung seit Deubel (1942)
als widerlegt gelten. Heute weis man, dass in gespannten und halbgespannten
Grundwasserleitern die Strömung entlang hydrostatischer Druckgradienten verläuft. Wenn
man aber mit Verpressungsdrücken von bis 30 bar arbeitet, spielen die Dichteunterschiede
kaum noch eine Rolle. Vielmehr werden sich die Laugen nach oben und zur Seite hin durch
Verdrängung von Formations- und Grundwasser Platz verschaffen.
Die Vorstellung, dass sich im „Plattendolomit“ eine glatte Verdrängungsfront mit einer
schmalen Vermischungszone zwischen Lauge und Formationswasser ausbilden würde
(Anträge von K+S; Skorownek et al., 1999; HLUG 2004 …..), ist allenfalls bei sehr
großräumigen Betrachtungen zulässig. Bei lokalen Betrachtungen ist eine Ausbreitung der
verpressten Laugen und verdrängten Wässer eher entlang größerer und kleinerer Störungsund
Kluftzonen, sowie durch stark fragmentierte Gesteinskörper (Brekzien) hindurch
anzunehmen. Es ist dann realistischer von einer fingerförmigen Ausbreitung der
Versenklaugen entlang von Zonen hoher Permeabilität auszugehen.
Hydrogeologische Stockwerke und Strömungsregime
Der Vollständigkeit halber, und für ein besseres Verständnis, soll hier kurz auf die
hydrogeologischen Verhältnisse eingegangen werden, die ausführlicher z.B. bei Käbel (2006)
oder Rösing (1992) nachzulesen sind.
Natürliche, anthropogen ungestörte Verhältnisse
In Gebieten mit intaktem Schichtverband und ungestörter Schichtenfolge (Abbildung 3, links)
stellt der Plattendolomit einen ergiebigen Grundwasserleiter dar, der nach oben und unten
durch geringleitende Schichten abgedichtet ist und als „gespannter Aquifer“ anzusehen ist.
Zum Hangenden hin folgen der Untere und Mittlere Buntsandstein, die zusammen im
Gerstunger Raum eine Mächtigkeit (Schichtdicke) von fast 500 Metern erreichen (Rösing,
1992) und den wichtigsten Grundwasserspeicher des Gebietes repräsentieren, der nur im
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Grenzbereich Unterer/Mittlerer Buntsandstein durch eine teildurchlässige Tonstein-Sandstein-
Wechselfolge hydraulisch untergliedert ist. Die hydraulische Leitfähigkeit des Buntsandsteins
wird weniger durch seine Porosität als durch seine Klüftigkeit bewirk. Die Quartären (und
lokal Tertiären) Auflagerungen auf dem Buntsandstein sind Grundwasserleiter, die mit dem
Buntsandstein hydraulisch eine Einheit bilden. Buntsandstein und Quartär bilden einen nach
oben durch den Grundwasserspiegel begrenzten, ungespannten Aquifer.
In Subrosionsgebieten hingegen muss der gesamte von der Zerrüttung erfasste
Gesteinskomplex vom teilweise oder vollständig aufgelösten Zechstein-Salinar bis hinauf zu
den jüngsten Ablagerungen als durchgehender Grundwasserspeicher mit guter hydraulischer
Leitfähigkeit angesehen werden.
Störungen können die vertikale Leitfähigkeit lokal stark vergrößern und stellen dann wichtige
Aufstiegswege dar. Andererseits können Störungen Grundwasserkörper lateral auch
abdichten, wenn durch die Versetzung nichtleitende an grundwasserleitende Schichten
angrenzen.
Aufgrund der Schüsselform der Gerstunger Mulde bewegt sich das an der Oberfläche neu
gebildete Grundwasser in den grundwasserleitenden Schichten zunächst zum Muldenzentrum
hin und auf die Entlastungsgebiete zu. Dies sind Areale in denen Grundwasser aufgrund dort
vorhandener vertikaler Wegsamkeiten (Störungen, Zerrüttungszonen) nach oben strömt und
als Grundwasserspende den Vorflutern zufließt. Grundwasserneubildung und
Grundwasserspende halten sich dabei innerhalb eines Einzugsgebietes die Waage. Bei dem
gespannten Grundwasser des Plattendolomits, dessen Neubildungsgebiete zumeist höher
liegen als die Entlastungsgebiete in den Talauen, kann es zu artesischen Überläufen kommen,
dort wo die hangenden grundwasserstauenden Schichten fehlen. Dies ist besonders beim
Übergang in die Subrosionsgebiete der Fall.
Wo die zunächst gering mineralisierten Plattendolomitwässer im Salzhangbereich und in
Subrosionssenken auf natürliche, salzgesättigte Subrosionslaugen treffen, findet eine teilweise
Vermischung statt, wodurch Salze aufgenommen und advektiv zur Oberfläche transportiert
werden können, wo sie als natürliche Salzquellen austreten, oder auch von unten, über die
Quartären Talfüllungen direkt in den Vorfluter einspeisen. Die aufgenommenen Salze
entsprechen in ihrer Zusammensetzung und in ihren Elementverhältnissen in etwa der
Zusammensetzung des Salinars.
Störungen des Wasserhaushalts durch Wasser-Entnahmen und Laugen-Verpressung.
Durch die Entnahmen und Umleitungen von Flusswasser und Grundwasser, sowie durch die
Verpressung von Abwässern in geologische Formationen, werden die oben geschilderten
natürlichen Abläufe gestört. Die von der Gemeinde Gerstungen und von benachbarten
Gemeinden entnommenen Grundwassermengen bewegen sich in der Größenordnung weniger
Hunderdtausend Kubikmeter pro Jahr. Nach Nutzung werden die geklärten Abwässer ortsnah
zur Entnahmestelle wieder in die Vorfluter eingeleitet. Die Wasserentnahmen der Kaliwerke
(nur Brauchwasser, kein Kühlwasser) belaufen sich dagegen auf mindestens 15 Mio. m³/a.
Die Menge verdampften Kühlwassers ist momentan nicht verfügbar. Die 15 Mio. m³/a werden
nach Nutzung als Abwasser etwa zur Hälfte in die Werra eingeleitet, die andere Hälfte wird
im Untergrund verpresst. Entnahmeorte und Versenkorte liegen teilweise viele Kilometer
auseinander und in unterschiedlichen Einzugsgebieten. Die Eingriffe kommunaler
Wasserwerke in den Wasserhaushalt sind gegenüber den Eingriffen durch die Kaliindustrie
fast vernachlässigbar, abgesehen von möglichen lokalen Effekten.
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Durch die umfangreichen industriellen Wasserentnahmen und die regionale Inanspruchnahme
des „Plattendolomits“ als Versenkraum für Kaliabwässer, die künstlichen, regionalen
Verlagerungen großer Wassermengen, die Anwendung hoher Verpressungsdrücke bis 30 bar,
die Störung natürlicher Dichteverteilungen und die künstliche Erzeugung ständig wechselnder
Grundwasserströmungen und die dadurch ausgelösten Verschiebungen von
Grundwasserkörpern, werden die natürlichen hydrologischen Verhältnisse in profunder Weise
gestört, und zwar nicht nur im Plattendolomit, sondern auch und gerade in höheren
Grundwasserstockwerken im Bereich von Subrosionsgebieten. Dies kann für Wasserwerke
neben Einbußen bei der Wasserqualität auch Verluste am nutzbaren Grundwasserdargebot
bedeuten.
Versuch einer Prognose
Die gestörten hydrologischen Verhältnisse und die Salzbelastungen können sich erst dann
wieder normalisieren, wenn die Versenktätigkeiten und Abwassereinleitungen eingestellt
werden, entweder durch alternative Verwertungs- und Entsorgungsstrategien für die
Kaliabwässer, oder Beendigung der Kalisalzherstellung und des Bergbaus. Letzterer Fall wird
aller Voraussicht nach in 30 bis 40 Jahren durch Erschöpfung der Lagerstätte eintreten, sofern
nicht durch andere Abbauverfahren eine weitergehende Ausbeutung möglich sein wird,
beispielsweise durch Gewinnung der Stützpfeiler. (Die Abwässer der Kalihalden sind ein
gesondert zu lösendes Problem, das hier ausgeklammert bleiben soll.)
Mit Einstellung der Laugenversenkung entfällt das wichtigste treibende Moment für die
Verdrängung von Salzwässern aus den tieferen Grundwasserkörpern (Plattendolomit, untere
Bereiche des Einsturzgebirges). Dies wird einen spontanen Rückgang der diffusen
Salzwasseraustritte an der Oberfläche und ein „Einfrieren“ der Salz-/Süßwassergrenzen in den
Grundwasserkörpern zur Folge haben. Damit ist gemeint, dass nur noch die vergleichsweise
sehr viel langsameren, natürlichen Grundwasserbewegungen ablaufen werden. Ebenso entfällt
die anthropogene Zufuhr von Salzen, wodurch sich infolge natürlicher
Grundwasserneubildung nach und nach wieder natürliche (naturnahe) Verhältnisse einstellen
können. Dies erfolgt einerseits durch Verdünnungsvorgänge, andererseits durch ein langsames
„Herausschieben“ der versalzenen Grundwässer in die Vorfluter durch die nachrückenden,
neu gebildeten Grundwassermassen.
Für den Plattendolomit (gespannter Grundwasserleiter) werden diese Aussüßungsprozesse
sehr lange dauern, weil seine Ausbiss-Gebiete und damit die Grundwasserneubildung klein
im Verhältnis zu seiner Flächenausdehnung in der Gerstunger Mulde sind (geschätzt etwa 5
Prozent). Geht man von einem gespeicherten Salzwasservolumen im Plattendolomit von 2 m³
pro 1m² Flächenausdehnung des Speichergesteins aus (20 m Mächtigkeit, 10 Prozent
Porosität), und nimmt eine Grundwasserneubildung von grob geschätzt 20 Prozent des
Niederschlags an (also ca. 140 mm/a entsprechend 0,14 m³/m²/a), so lässt sich die Zeitdauer
für einen vollständigen Wasseraustausch größenordnungsmäßig abschätzen: 2 m³/m² :
0,05*0,14 m³/m²/a = 286 a. Es wird also Jahrhunderte dauern, bis die anthropogenen
Salzeinträge durch natürliche Selbstreinigung aus dem Plattendolomit wieder ausgewaschen
sind. Natürliche, durch Subrosionsprozesse zugeführte Salzgehalte werden auch weiterhin in
die Plattendolomitwässer gelangen.
Für das Deckgebirge (ungespannter Grundwasserleiter) und große Teile des Einsturzgebirges
wird der Wasseraustausch und die natürliche Entsalzung zumindest in oberflächennahen
Bereichen schneller ablaufen, weil hier die Grundwasserneubildung über die gesamte Fläche
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zum tragen kommen kann. Mit zunehmender Tiefe wird der Wasseraustausch langsamer
vonstatten gehen. Für die tiefer im Buntsandstein vorliegenden Salzwasserkörper wird der
Austausch vermutlich auch Jahrhunderte brauchen, aber eine seriöse Abschätzung würde
aufwändige Modellrechnungen erfordern und soll daher an dieser Stelle unterbleiben.
In allen Fällen sollte aber damit gerechnet werden, dass eine vollständige Wiederherstellung
der natürlichen Ausgangssituation ein asymptotischer Prozess ist und mehr als einen einzigen
Austausch-Zyklus erfordern wird.
Bewertung relevanter Literatur (Auswahl)
Diese bisher skizzierten Erkenntnisse und die darauf fußende Besorgnis darüber, dass die
Laugenversenkung im Niveau des zerrütteten Plattendolomits die Süßwasservorkommen des
Buntsandsteins und des Quartärs zwangsläufig versalzen und anderweitig beeinträchtigen
muss, sind keineswegs neu:
Deubel (1942, 1948, 1954) führt bereits zahlreiche Beispiele für Versalzungen der höheren
Grundwasserleiter an und warnt in seinen amtlichen Gutachten (Reichsamt für
Bodenforschung) ausdrücklich davor, dass bei weiterer Versenktätigkeit die Brunnen der
Wasserwerke versalzen werden können. Er bezeichnete schon 1942 die Laugenversenkung als
eine Zwischenlösung und wiederholte dies (mit Unterstreichung!) in seinem Gutachten aus
dem Jahr 1948. In einer Veröffentlichung warnte Deubel (1954) erneut vor den Gefahren für
das Grundwasser und wies darauf hin, dass die Laugenversenkung höchstens noch 2 bis 3
Jahrzehnte möglich sein würde. Er unterstrich die Notwendigkeit, das Entsorgungsproblem
auf andere Weise, beispielsweise durch einen Abwasserkanal zur Nordsee, zu lösen. Deubel
geht auch in allen drei zitierten Schriften ausführlich auf die starke Zerrüttung des
Plattendolomits und des hangenden Deckgebirges im Bereich der Subrosionssenken ein, die ja
gerade die Zielgebiete für die Laugenversenkung sind.
Deubel (1942, 1948, 1954) beschrieb auch in aller Klarheit, dass die bis dahin (besonders im
Raum Merkers-Unterbreizbach-Hattorf) versenkten Laugen nicht der ursprünglichen
Erwartung folgend, nach Süden in tiefer liegende Bereiche des Plattendolomits abgeflossen
sind, sondern sich vor allem nach oben in die zerrütteten Bereiche des Plattendolomits bis in
den Buntsandstein ausgebreitet haben. Er wies auch wiederholt darauf hin, dass z.B. durch die
Versenkbohrung Hattorf II/III Laugen besonders in den Buntsandstein, und nicht in das
Zielgestein Plattendolomit, versenkt werden.
Nach Deubel (1942, 1948, 1954) kann es auch keinem Zweifel unterliegen, dass die
verdrängten Formationswässer im gleichen Maße nach oben steigen wie Laugen versenkt
werden, und dass die Salzwasser-Austritte vorzugsweise in tief liegenden Bereichen, also
vornehmlich dem Werratal selbst, erfolgen müssen.
Prof. W. Hoppe schreibt in einem Gutachten (Hoppe, 1960) bezüglich des Raumes Horschlitt-
Gerstungen: „Da es sich um ein Salzauslaugungsgebiet handelt, ist es möglich, dass als Folge
der Versenkung eine Beeinträchtigung des Grundwassers eintritt, und zwar entweder durch
Erhöhung des Grundwasserstandes oder durch Versalzung des Grundwassers.“
Und selbst Hoppe (1962), der seinen Artikel mit dem Satz beendet: “Der Vorschlag von
Beyschlag & Fulda, die Kaliabwässer in den Plattendolomit zu versenken, ist demnach für die
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Werra-Kaliindustrie als eine geschichtliche Tat zu werten“, kommt nicht umhin schon 1962
auf die Notwendigkeit anderer Maßnahmen, wie z.B. Änderung der Fabrikationsprozesse,
Verarbeitung der Kaliendlaugen, etc. hinzuweisen, auch wenn er die „Ableitung in die
Nordsee“ aus damaliger Sicht für noch nicht notwendig erachtete.
Finkenwirth (1964), der in der Versenkung im Werra Kali-Revier „wohl das großartigste
Beispiel von Abwasserversenkung überhaupt“ sieht, schreibt bezüglich der
Aufnahmefähigkeit des Plattendolomits: „Besonders günstig erscheinen Subrosionssenken, an
deren Rändern der Plattendolomit stark beansprucht ist. Eine vorteilhafte Lokation ist auch
der Bereich des Salzhanges, wo der Plattendolomit durch die Subrosion des Salinars
ebenfalls stärker zerrüttet ist.“ Nach diesem Autor werden in Hessen auch gewöhnlich
Versenkdrücke von 20 bis 30 bar Überdruck angewendet, so dass man richtiger von
Verpressung reden sollte. Finkenwith (1964) schreibt auch unverhohlen, dass „auch das zu
Bruch geworfene Deckgebirge in der Auslaugungssenke im Gebiet von Hönebach-Gerstungen
zumindest bis an die 0m-Isohypse aufgefüllt werden kann…“. Zugleich bedauert er, dass in
diesen Raum „auch zunehmend von thüringischer Seite aus dem Gebiet Horschlitt-
Gospenroda, wo bis Ende 1959 12,5 Mio. m³ versenkt worden sind, eingeleitet werden wird.“
Finkenwirth (1964) beschreibt weiter, dass die vom Versenk-Gebiet Kleinensee sich
ausbreitende Versalzungsfront 1954 die Bohrung Werksplatz Alexandershall (zwischen Berka
und Dippach) erreicht hat und 1958 das Bohrloch Obersuhl. In einem Gutachten aus dem Jahr
1963 schreibt Finkenwirth auch, dass bekannt ist, dass sich die im Gebiet Kleinensee
versenkten Kali-Endlaugen „am Salzhang entlang in östlicher Richtung“ bewegen. Somit
musste schon Anfang der 1960er Jahre bekannt sein, dass die Gerstunger Mulde Versenk-
Laugen in größerem Umfang sowohl aus dem hessischen Versenk-Gebiet Kleinensee als auch
aus dem thüringischen Versenkgebiet Horschlitt-Gospenroda aufnimmt.
Giesel (1978) konnte anhand von Druckmessungen feststellen, dass es sich bei dem
Versenkhorizont (Plattendolomit) um einen Schichtwasserleiter handelt, der zum Hangenden
hin nicht total dicht ist. Giesel hat weiter anhand der Auswertung von Druckschwankungen in
Peilrohren ermittelt, dass bereits 1975 von einer bis damals insgesamt versenkten
Laugenmenge von 342 Mio. m³ rund 10 Prozent (34 Mio. m³) ins Hangende abgewandert
waren.
Skowronek et al. (1999) zitieren zwar Finkenwirth (1964), stellen aber in ihren Karten die in
der Gerstunger Mulde bis 1999 (also vor Beginn der Bergerprobung des PGM)
anzutreffenden Salzwässer als „geogen“ dar!
Vom Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG, 2004) wird angegeben, dass
40% der in den Plattendolomit-Horizont verpressten Chloridfracht wieder als diffuse Austritte
(Leckage) die Oberflächengewässer erreichen. Ähnliche Angaben finden sich auch in
Skowronek et al. (1999). Auf ihrem Weg aus dem Versenk-Horizont zur Oberfläche müssen
diese salzhaltigen Wässer (Formationswässer und/oder Versenklaugen) zwangsläufig den
Buntsandstein und das Quartär durchströmen.
Auch Käbel (2006) schreibt, dass die grundwasserstauenden „Schutzschichten“ im
Hangenden des Plattendolomits aufgrund tektonischer und subrosionsbedingter Zerrüttung
des Deckgebirges nicht vollkommen dicht sind, wie der seit Langem festgestellte
Salzabwasser-Einfluss in Quellen, Brunnen und Beobachtungspegeln eindeutig belegt.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 13

Käbel (2006, seine Abb. 17) zeigt in einer hier in Abbildung 1.4 wieder gegebenen
Kartendarstellung die Ausbreitung der Mischwässer im „Plattendolomit“. Demnach hatte im
Jahr 1980 die Mischwasserfront bereits den Bereich nördlich des Ortes Gerstungen erreicht
(Vgl. oben bei Finkenwirth (1964)), wo auch der bereits frühzeitig (1993) als versalzen
erkannte Bohrbrunnen Kohlbach II steht. Auch das Schema der hydrostatischen
Druckverteilung im „Plattendolomit“ in Käbel (2006, seine Abb. 26) (Vgl. Abbildung 1.6)
zeigt, dass bereits im Zeitraum 1975/1980 vom Versenkraum Kleinensee aus die Isobaren in
Richtung Gerstunger Mulde abfallen, sodass die bei Kleinensee vom Werk Wintershall
versenkten Laugen in östlicher Richtung in die Gerstunger Mulde abgeflossen sein müssen.
Als Fazit muss hier ganz klar festgestellt werden, dass das Bild einer nach unten und oben
hydraulisch undurchlässigen Plattendolomit-Schicht zumindest im Bereich der
Subrosionssenken nach einhelligen Literaturangaben völlig unzutreffend ist. Diese
Problematik müsste auch den Bergbehörden spätestens seit 1942 bewusst sein, denn das
anders lautende Gutachten des Reichsamtes für Bodenforschung (Deubel, 1942) wurde vom
damals zuständigen Oberbergamt Clausthal-Zellerfeld mit Antrag vom 04.10.1941 (Az.
I 4626/40) selbst angefordert. Ebenso ist seit fast einem halben Jahrhundert bekannt, dass die
Gerstunger Mulde kein „jungfräuliches“ Versenkgebiet mehr darstellt. Es musste deshalb
sowohl der Kali-Industrie wie auch den Bergbehörden bekannt sein, dass die der
Bergerprobung zugrunde gelegten Prognosen über das noch freie Speichervolumen im
Pufferspeicher Gerstunger Mulde niemals zutreffen konnten, weil die „Speicherkapazität“ des
PGM bereits seit Langem gerade vom hessischen Werk Wintershall „grenzüberschreitend“ in
Anspruch genommen wird.
Vorgeschichte zum Pufferspeicher Gerstunger Mulde
Um die Versalzung der Grundwässer des Deckgebirges und ihre räumliche und zeitliche
Entwicklung zu verstehen reicht es nicht aus, Betrachtungen für scheinbar isolierte Teilräume
wie die Gerstunger Mulde anzustellen und die zeitliche Entwicklung erst mit Beginn der
dortigen Versenktätigkeit im Juni 1999 („Bergerprobung“) darzustellen.
Es ist bekannt (Deubel, 1954), dass über den Schacht Dankmarshausen von 1928 bis 1930
über 2,2 Mio. Kubikmeter Lauge versenkt worden sind. Auch bei Obersuhl und Untersuhl gab
es Versuche Lauge zu versenken, die allerdings mangels Aufnahmefähigkeit des
Plattendolomit-Horizontes gescheitert sind. Ebenso wurden nochmals 1987 von VEB
Kalibetrieb Werra Versenk-Versuche an der Bohrung Herda 5 durchgeführt.
Weiterhin ist bekannt (Käbel, 2006; Bandlowa et al. 1997; Finkenwirth, 1963), dass von den
benachbarten Versenkgebieten in der Hönebacher Senke im Südwesten (Eichhorst-
Kleinensee, seit 1952) und der Horschlitter Senke im Süden (Gospenroda, 1959-1968) bereits
lange vor der Bergerprobung Laugen in den Plattendolomit-Horizont in der Gerstunger Mulde
eingetreten sind und die ursprünglich vorhandenen Formationswässer weitgehend verdrängt
haben (Abbildung 1.4). Dabei handelt es sich im hessischen Gebiet Eichhorst-Kleinensee vor
Einführung des ESTA-Verfahrens (ca. 1979; K+S, 2007) um Mischungen aus
magnesiumchlorid-reichen Endlaugen und mengenmäßig dominierenden Kieserit-
Waschwässern des Werkes Wintershall, danach um MgCl 2 -reiche Misch-Laugen (Vgl.
Skowronek et al., 1999). In der Horschlitter Senke wurden die Abwässer von VEB
Kalibetrieb Werra, heute Werk Unterbreizbach, verpresst.
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Da auf thüringischer Seite die Laugenverpressung 1968 komplett eingestellt worden ist, muss
die Auffüllung der Gerstunger Mulde hauptsächlich durch die bis heute andauernde Laugen-
Verpressung im Gebiet Eichhorst-Kleinensee erfolgt sein.
Abbildung 1.4 – Ausbreitung verpresster Kali-Abwässer (Laugen) im hessisch-thüringischen
Kalirevier. (Nach Käbel, 2006)
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 15

Die folgende Tabelle, die im Wesentlichen auf Angaben in Käbel (2006) beruht, gibt einen
Überblick über die versenkten Laugenmengen.
Tabelle 1 - Versenkte Laugenmengen im weiteren Umfeld der Gerstunger Mulde
Versenkbohrungen abgeteuft Versenk-Zeitraum Versenk-Menge
(Mio. m³)
Gerstunger Mulde
Herda 5/84 1984 02.06.1999 – 30.06.2006 3,955
Herda 10/86 1986 02.06.1999 – 30.06.2006 0,379
Herda 11/87 1987 02.06.1999 – 30.06.2006 3,692
insgesamt 02.06.1999 – 22.10.2007 9,0
Eichhorst-Kleinensee
Wintershall 4 (=Lehnberg) 1957 – 1972
Wintershall 5 (=Kleinensee 2) 1958 – 1972
Wintershall 6 (=Kleinensee 4) 1963 – 1989
Wintershall 7 (=Bodesruh)
1962 – heute
Wintershall 8 (=Eichhorst 1A)
1965 – heute
Wintershall 9 1965 - 1990
Wintershall 10 (=Eichhorst 2A)
1993 – heute
Heringen
Wintershall 1 1929 – 1967
Wintershall 2 1943 – 1962
Wintershall 2a 1943 – 1967?
Wintershall 3 1950 – 1967?
109,9
99,1
Hattorf / Philippsthal
Hattorf 1 1928 - 1935 5,0
Hattorf 2/3 (su+z3) 1936 - heute 60,1
Hattorf 4 1939 – 1943 0,6
Hattorf 5 1940 - heute

Tabelle 1 - Fortsetzung
Springen
Heiligenroda 1943 - 1968
Heiligenroda III 1940 1942 0,016784
Heiligenroda IV 1941 Aug. 1943 – Feb. 1968 46,049
…1974
Heiligenroda V ? 1943 - 1944 0,215354
Heiligenroda VI (=Brunnen VIa; Ernst 1950 Juli 1952 – Feb. 1968 20,919
Thälmann 6a)
…Feb. 1973
Heiligenroda VII (=Ernst Thälmann 7) 1951 Juli 1952 – Feb. 1968 11,091
Heiligenroda VIII (=Ernst Thälmann8) 1954 Sep 1957 – Feb. 1968 3,770
Heiligenroda IX (=Ernst Thälmann 9) 1955 Sep. 1957 – Feb. 1968 0,493
Frauensee
Wünschensuhl 1/63 E
1963 Juni 1964 – Feb. 1968 0,324
(Brunnen XIV)
Wünschensuhl 2/63 E (Brunnen XV) 1963 Feb. 1964 – Feb. 1968 1,113
Wünschensuhl 3/63 E (Brunnen XVI) 1963 Juni 1964 – Feb. 1968 1,794
Wünschensuhl 4/63 E (Brunnen XVII) 1963 1966, … 1967 0,051
Frauensee 2 (Brunnen XIX) 1965 Dez. 1966 - 1967 2,041
Frauensee 3 (Brunnen XX) 1965 1967 0,087
Gospenroda
Abteroda 1 (=Einheit X) 1957 Juni 1959 , 1966 - 1968 1,461
Abteroda 2 (=Einheit XI) 1957 Okt. 1959 – Feb. 1968 9,416
…1972/1974
Berka 1 (=Einheit XII) 1961 Juni 1962 – Feb. 1968 6,997
…1972/1974
Berka 2 (=Brunnen XIII;
1962 Juli 1962 – Feb. 1968 1,294
Alexandershall 8v)
Unterbreizbach 4 (UIV) 1963 Dez. 1964 - 1967 0,663
Unterbreizbach 5 (UV) 1963 Sept. 1964 – Feb. 1968 2,9
…1972/1974
Schacht Dankmarshausen ? 1928 - 1930 2,208
Daten aus Käbel (2006), ergänzt vom Verfasser
Von Seiten der Kaliindustrie wurden im Rahmen von Genehmigungs-Anträgen auch
Beobachtungen zur hydrodynamischen Reaktion zahlreicher Bohrungen im Bereich der
Gerstunger Mulde mitgeteilt (K+S Kali GmbH, 2006). Diese Beobachtungsdaten geben
Auskunft über die hydraulischen Durchlässigkeiten zwischen der Versenkbohrung und der
jeweiligen Beobachtungsbohrung. In Abbildung 1.5 wurden diese Beziehungen vom
Verfasser graphisch dargestellt. Die Pfeile deuten jeweils hydrodynamische Reaktionen auf
Druckimpulse der beiden zentral bei Gerstungen gelegenen Versenkbohrungen Herda 5
und/oder Herda 11 an. Die Darstellung erfolgt getrennt nach Plattendolomit-Messstellen
(grün) und Buntsandstein-Messstellen (violett). Von Westen her sind hydrodynamische
Reaktionen dreier Bohrungen auf das Versenk-Geschehen im Gebiet Kleinensee dargestellt.
Da die Bohrung Obersuhl 2 auf die Versenkung sowohl in Kleinensee als auch bei
Gerstungen (Herda 5 und Herda 11) reagiert, ist auch hierdurch erwiesen, dass hydraulische
Wegsamkeiten zwischen den Versenkbohrungen bei Kleinensee und denen der Gerstunger
Mulde bestehen. Nimmt man noch die Druckbeziehungen zwischen den Versenkbohrungen
und der Bohrung Lauchröden 2 und der GWM Herleshausen hinzu, so ergibt sich ein
hydraulisch durchlässiger Korridor von Kleinensee bis Lauchröden und Herleshausen.
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Abbildung 1.5 – Karte mit Messstellen im Plattendolomit, Buntsandstein und Quartär (nach
K+S Kali GmbH, 2006). Darüber gezeichnet: hydraulische Reaktionen von Messstellen auf
das Versenkgeschehen bei Gerstungen (Bohrungen Herda 5 und Herda 11) sowie vom
Versenkgebiet Kleinensee (westlich des Kartenschnittes) aus.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 18

Abbildung 1.6 – Karte mit Isobaren im Plattendolomit (nach Käbel, 2006; modifiziert und
ergänzt vom Verfasser). Deutlich ist der Abfall der Isobaren vom Raum Kleinensee (oben
links) in die Gerstunger Mulde (oben Mitte) zu erkennen. Die roten Pfeile sollen schematisch
die Strömungsrichtung entlang dem steilsten Gradienten (senkrecht zu den Isobaren)
andeuten. Die in Kleinensee verpressten Laugen wandern also „geradewegs“ in die
Gerstunger Mulde.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 19

An wichtigen Ergebnissen kann soweit festgehalten werden:
In den Versenkgebieten, insbesondere der Gerstunger Mulde, liegen durch
Subrosionsprozesse gestörte Verhältnisse vor, wodurch flächenhaft Wegsamkeiten für
verpresste Laugen in das Deckgebirge bestehen.
Durch den Wasserbedarf der Kaliindustrie und die Einleit- und Versenktätigkeiten
wird massiv in den Wasserhaushalt eingegriffen.
Vom Versenkgebiet Kleinensee aus bestehen hydraulische Wegsamkeiten in und
durch die Gerstunger Mulde hindurch, bis in den Raum Herleshausen.
Vom Versenkgebiet Kleinensee aus fallen die Isobaren in Richtung Gerstunger Mulde
ab und geben so die Ausbreitungsrichtung der in Kleinensee versenkten Laugen nach
Osten vor.
Beim Beginn der Bergerprobung des PGM im Juni 1999 waren die im Niveau des
Plattendolomits ursprünglich vorhandenen Formationswässer bereits weitgehend von
früher versenkten Laugen verdrängt bzw. mehr oder weniger stark mit Laugen
vermischt.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 20

2. Chemische Betrachtungen
Wissenschaftlicher Ansatz und Grundlagen
In dem vorliegenden Gutachten werden die zahlreichen chemischen Analysedaten von
Wasserproben aus den unterschiedlichen Speichergesteinen zusammengestellt und
hinsichtlich ihrer chemischen Entwicklungstrends analysiert und interpretiert. Ziel der
Untersuchungen ist es, die Ursache der beobachteten Versalzungen in den
süßwasserführenden Deckschichten im Raum Gerstungen zu ermitteln.
Hierzu werden in einem ersten Schritt lineare Element-Korrelationen (gegenseitige
Abhängigkeiten chemischer Parameter, wie z.B. Na und Cl) identifiziert, und es wird
untersucht, inwieweit es sich um Mischungsreihen zwischen verschiedenen Endgliedern
handelt, bzw. andere Ursachen wie z.B. chemische Reaktionen vorliegen.
Mischungs-Prozesse
Mischt man zwei Lösungen unterschiedlicher Zusammensetzung und trägt die
Konzentrationen verschiedener Lösungsbestandteile in Diagrammen gegeneinander auf, so
ergeben sich lineare Mischungstrends zwischen den beiden Endgliedern der Mischungsreihe.
Umgekehrt kann man bei beobachteten linearen Trends auf die Mischungs-Endglieder und
ihre jeweiligen Anteile an der Mischlösung schließen.
Die Anteile der Endglieder an
einer Mischlösung ergeben sich
aus nachstehenden Formeln,
wobei x ein Bruchteil von 1 ist.
A(12) = x*A(1) + (1-x)*A(2)
B(12) = x*B(1) + (1-x)* B(2)
…
Z(12) = x*Z(1) + (1-x)* Z(2)
Als Mischungs-Endglieder kommen z.B. folgende genetische Typen in Frage, die jeweils
einen charakteristischen Chemismus aufweisen:
Unbeeinflusste Plattendolomit-Formationswasser
Unbeeinflusste Subrosions-Laugen
Unbeeinflusste Buntsandsteinwässer
Diverse Endlaugen und Kieserit-Waschwässer der Kaliwerke
Haldenwässer
Fallen die Beobachtungsdaten mit den Modellkurven für Mischungsreihen (für alle Element-
Kombinationen) zusammen, ist das Modell plausibel. Soweit ein chemischer Trend
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 21

hinsichtlich der Endglieder als Mischungsreihe charakterisierbar ist, wird der
Mischungsprozess auf seine räumliche und zeitliche Plausibilität geprüft.
Sorption/Ionenaustausch
An Grenzflächen zwischen Mineralen und Lösungen können Ionen reversibel adsorbiert
werden. Je höher die Konzentration eines bestimmten Ions in der Lösung, desto mehr wird
davon adsorbiert. Da die Sorptionsplätze bereits mit anderen Ionen vorbelegt sind, wird für
jedes neu adsorbierte Ion ein anderes Ion desorbiert und geht in Lösung, bis sich ein
Gleichgewichtswert (Massenwirkungsgesetz) einstellt, z.B.:
2 Na + + Mg-R Na 2 -R + Mg ++
Oder in anderer Schreibweise:
2 NaCl (aq) + Mg-R Na 2 -R + MgCl 2(aq)
Abbildung 2.1 – Schematische Darstellung von Sorption und Ionenaustausch.
(Quelle:
http://www.efma.org/Publications/Potassium/Understanding%20K/K%20and%20Soil.asp)
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 22

Bei bestimmten Mineralgruppen, insbesondere Schichtsilikaten (Tonminerale, Glimmer, Illit;
Siehe Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme oben rechts in Abbildung 2.1), können analoge
Sorptions-/Desorptions-Prozesse auch im Innern des Kristalls erfolgen, z.B. entlang von
Zwischengitter-Schichten. Man spricht dann von Ionenaustausch.
Mehrfach geladene Ionen wie Ca ++ oder Mg ++ werden dabei im Allgemeinen stärker an den
Festkörper gebunden als einfach geladene, wie z.B. Na + , jedoch ist die Ladung nicht die allein
entscheidende Größe.
Skowronek et al. (1999) geben den wichtigen Hinweis, dass trotz der sonst stärkeren Bindung
der Erdalkalien, im Buntsandstein häufig Calcium und Magnesium frei gesetzt und dafür
Natrium sorbiert wird, wenn das Gestein (erstmalig) mit Salzwasser (NaCl) in Kontakt
kommt. Da besonders der Untere Buntsandstein im Gebiet um Gerstungen recht viele
schluffig-tonige Zwischenlagen besitzt (Abbildung 2.2), ist mit diesem Prozess zu rechnen.
Abbildung 2.2 – Unterer Buntsandstein (Bernburg Wechselfolge). Lutzberg östlich
Gerstungen. Der Untere Buntsandstein besteht aus sandig-schluffigen Wechselfolgen mit
relativ hohen Anteilen an Tonmineralen, die zum Ionenaustausch und zur Oberflächen-
Sorption von Ionen fähig sind.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 23

Calcit/Dolomit-Puffer
Besonders im Plattendolomit, der ursprünglich als reines Kalk-Sediment gebildet wurde und
diagenetisch teilweise in Dolomit umgewandelt worden ist, kann aufgrund der Koexistenz der
Minerale Calcit und Dolomit eine chemische Pufferung der Ca/Mg-Verhältnisse in der
wässrigen Phase erfolgen:
2 CaCO 3 + Mg ++ CaMg(CO 3 ) 2 + Ca ++
Calcit
Dolomit
D.h., bei der Reaktion von Calcit zu Dolomit werden solange Mg-Ionen aus der Mg-reichen
Lösung entfernt und eine äquivalente Menge Ca-Ionen in die Lösung frei gesetzt, bis das
Ca/Mg-Verhältnis der Lösung einem Gleichgewichtswert entspricht, der sich aus dem
Massenwirkungsgesetz ergibt:
( Ca
( Mg
++
++
)
=
)
K Dolomit
Das bedeutet, die Ca/Mg-Verhältnisse sind in der Regel durch konstante, vergleichsweise
hohe Werte gekennzeichnet (theoretisch 6,43, bzw. 1 : 0,156 für gravimetrische
Konzentrations-Einheiten, also mg/L). Das Ca/Mg-Verhältnis entspricht mathematisch der
Steigung der durch den Ursprung verlaufenden Gleichgewichts-Geraden in einem Ca-Mg-
Diagramm.
Bei dem sehr hohen Übergewicht von Magnesium-Ionen in versenkten Laugen sollte nach
Elimination des Calcits der entstandene Dolomit sogar weiter zu Magnesit umgewandelt
werden:
CaMg(CO 3 ) 2 + Mg ++ 2 MgCO 3 + Ca ++
Dolomit
Magnesit
Hierfür liegen jedoch in den untersuchten Wasser-Analysen keine Hinweise vor, was wohl
daran liegt, dass im Plattendolomit immer noch größere Anteile Calcit vorhanden sind.
Aufgrund der Pufferung eignen sich die Ca- und Mg-Konzentrationen, bzw. Verhältnisse
zwar zur Untersuchung chemischer Reaktionsprozesse bei der Laugenversenkung, jedoch
nicht als Indikator für die Abwesenheit von Laugeneinflüssen im Grundwasser. Im Gegenteil:
Durch die Fixierung des Ca/Mg-Verhältnisses infolge der Calcit/Dolomit-Pufferung kann
vorgetäuscht werden, dass kein Laugeneinfluss vorliegt, obwohl ein solcher vorhanden sein
kann. Daher ist die Heranziehung von Ca/Mg-Verhältnissen als Mittel der Früherkennung von
Versenklaugen-Einfluss auf Süßwasser-Aquifere gefährlich und nicht sinnvoll (wird aber von
den Bergbehörden und den Salzwasserausschüssen anhand fest gesetzter „Prüf- bzw.
Überwachungswerte“ so vorgenommen; vgl. Finkenwirth (1964)).
Indikatoren für Versalzungseinflüsse
Die Indikatoren für Versalzungseinflüsse können von Fall zu Fall unterschiedlich sein.
Stärkere Versalzungen sind im Allgemeinen offensichtlich und anhand der Höhe der Gehalte
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 24

an NaCl und/oder MgCl 2 , sowie am zeitlichen Verlauf der Salzkonzentrationen zu erkennen.
Bei schwach mineralisierten Wässern kann sich eine Versalzung sowohl durch absolut
ansteigende Chlorid-Trends wie auch durch zunehmende Dominanz des Chlorid-Ions
gegenüber den Sulfat- und Hydrogencarbonat-Konzentrationen ankündigen (relative Zunahme
des Chlorids; Umkehr des Cl/SO 4 -Verhältnisses!). Bei unbeeinflussten Buntsandstein- und
Quartärwässern sollten die Chlorid-Werte nicht höher als die Hydrogencarbonat- oder Sulfat-
Konzentrationen sein.
Bei oberflächennahen Messstellen ist oftmals ein jahreszeitlicher Zyklus zu beobachten, der
andere zeitliche Trends verschleiern kann. Bei gering mineralisierten Wässern muss man
schließlich auch noch damit rechnen, dass durch Ausbreitung von Mineraldünger auf
landwirtschaftlichen Flächen (Überdüngung) ein Effekt im Grundwasser erkennbar sein kann.
Messwerte unmittelbar nach Herstellung der Bohrungen weichen oftmals stark ab und eine
Störung der Verhältnisse durch die Bohr- und Ausbauarbeiten (Zementierung!) sollte in
Betracht gezogen werden. Die Wässer einiger Bohrungen fallen auch noch später durch
erhöhte pH-Werte auf, die in einem Fall sogar bis pH 12 reichen. Dieser pH deutet auf
Pufferung durch die Löslichkeit der Zement-Phase Portlandit (Ca(OH) 2 ) hin. pH-Werte um 9
bis 9,5 deuten auf Pufferung durch die Löslichkeit von Gibbsit (Mg(OH) 2 ) hin, der durch
Umsetzung von Portlandit mit Mg-Ionen entsteht:
Ca(OH) 2 + Mg ++ Mg(OH) 2 + Ca ++
Ca(OH) 2 Ca ++ + 2 OH -
Mg(OH) 2 Mg ++ + 2 OH -
Bei dieser Zement-Zersetzung kann auch Sulfat aus der Zementphase Ettringit frei gesetzt
werden. Diese Verfälschungen des Wasserchemismus können nur durch verlängertes
Abpumpen vor Probenahme vermieden werden.
(Alle diese Reaktionen zerstören die Zementierungen der Bohrungen. Die gleichen
Reaktionen sind auch für den Angriff Mg-reicher Laugen auf Betonbauwerke (Fundamente,
Kanalrohre) verantwortlich, wo sie zusätzlich auch die Stahl-Armierungen korrodieren. )
Thermodynamische Modellierung von Mineral-Lösungs-Gleichgewichten
Zur weitergehenden Interpretation der zahlreichen Messdaten wurden einige theoretische
Kurven für Mineral-Lösungs-Gleichgewichte berechnet. Hierzu kam das Programm Phrqpitz
(Plummer et al, 1988) mit der Harvie-Møller-Weare-Datenbasis (Harvie et al, 1984) zum
Einsatz, welches die Modellierung von Mineral-Lösungsgleichgewichten und der Element-
Speziation in der wässrigen Phase sowie der Aktivitätskoeffizienten der Lösungsspezies unter
Verwendung der Pitzer-Theorie (Pitzer, 1991) für konzentrierte Elektrolyt-Lösungen
berechnet.
Für die Plattendolomitwässer wurde hinsichtlich ihres chemischen Gleichgewichtes mit den
beiden Mineralphasen Calcit (CaCO 3 ) und Dolomit (CaMg(CO 3 ) 2 ) diese Phasengrenze und
die entsprechenden Lösungszusammensetzungen berechnet. Hierzu wurde die Umwandlung
von Calcit zu Dolomit durch Einwirkung einer idealen Q-Lösung (MgCl 2 -reiche Lösung, die
gleichzeitig an Halit, Sylvin, Carnallit und Kainit gesättigt ist) rechnerisch modelliert. Die in
dem Ca-Mg-Diagramm (Diagramme 61; 81-83) dargestellte Gerade entspricht dem Ca/Mg-
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 25

Verhältnis von Lösungen, die gleichzeitig mit Calcit und Dolomit im chemischen
Gleichgewicht stehen oder durch Verdünnung aus diesen entstanden sind.
Eine analoge Kurve wurde auch für die Umwandlung von Dolomit zu Magnesit (MgCO 3 )
berechnet und ebenfalls in das Ca-Mg-Diagramm eingetragen. Man erkennt, dass die meisten
Plattendolomit-Wässer in einer diffusen Punktwolke um die Calcit/Dolomit-Phasengrenze
herum streuen und somit eine Reaktion in Richtung chemische Gleichgewichtseinstellung mit
dem Nebengestein belegen. Für eine weitergehende Reaktion mit Magnesitbildung existieren
hingegen keine Anhaltspunkte.
Weiterhin wurde die Sättigungskurve für Gips in gesättigten NaCl-Lösungen berechnet. In
solchen Lösungen ist zwar Anhydrit (CaSO 4 ) und nicht Gips (CaSO 4 ⋅2H 2 O) die
thermodynamisch stabilere Phase, jedoch ist bekannt, dass sich aus übersättigten Lösungen
regelmäßig der metastabile Gips und nicht der etwas weniger lösliche Anhydrit bildet (z.B.
Krupp, 2005). Die Gips-Löslichkeitskurve im Ca-Mg-Diagramm ist eine Hyperbel, da
entsprechend der Definition des Löslichkeitsproduktes Ca ungekehrt proportional zum Mg
variiert.
Verfügbare Datenbasis
Wasseranalysen von Brunnen und Messstellen liegen bei verschiedenen hessischen und
thüringischen Behörden sowie bei der Gemeinde Gerstungen (eigene Brunnen) vor. Teilweise
sind Analysen auch einzelnen Publikationen sowie Anträgen der Kali-Industrie zu entnehmen.
Vom Regierungspräsidium Kassel (hessische Bergbehörde) wurden umfangreiche Daten zur
Verfügung gestellt, die allerdings zeitlich nicht weit zurückreichen. Das Fehlen älterer
Beobachtungsdaten (fehlende Beweissicherung) erschwert Aussagen über den Zeitraum vor
Mitte der 1990-er Jahre. Vom Thüringischen Landesamt für Umwelt und Geologie (TLUG)
wurden Daten erst sehr spät zur Verfügung gestellt, konnten aber noch berücksichtigt werden.
Von beiden Behörden wurden die umfangreichen Messwerte in Form von
Datenbankauszügen in einem Format geliefert, welches für die wissenschaftliche Auswertung
ungeeignet ist. Daher mussten zunächst sehr zeitaufwändige Umformatierungen
vorgenommen werden.
Die Qualität der Daten ist sehr unterschiedlich: Oft sind Analysen unvollständig, d.h. Haupt-
Bestandteile der gelösten Stoffe sind nicht analysiert oder nicht berichtet worden. Dies führt
in Zeitreihen-Darstellungen zu unschönen, aber leider nicht vermeidbaren Lücken in den
Kurven. Oft sind die Analysenwerte stark gerundet. Nicht zuletzt treten öfters Ausreißer in
den Datensätzen auf, die vermutlich auf Übertragungsfehlern, Komma-Fehlern etc. beruhen,
aber leider nur in wenigen, offensichtlichen Fällen (z.B. anhand der Ladungsbilanz) korrigiert
bzw. ausgeblendet werden konnten, weil in den Datenreihen auch gelegentlich reale
Spitzenwerte vorkommen.
Trotz dieser Schwierigkeiten ist die jetzt zusammengetragene Datenbasis ausreichend um gut
begründete Aussagen über die Entstehung bzw. Herkunft der untersuchten Wässer zu machen.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 26

Einige allgemeine Erläuterungen und Festlegungen für die Diagramme
Die umfangreichen Analysedaten wurden mit dem Programm Microsoft Excel tabelliert und
in Form von Diagrammen (Zeitreihen und x/y-Plots) dargestellt. Um die Betrachtung zu
erleichtern, werden die Diagramme als eigenständige Beilage zusammengefasst.
Wegen der riesigen Konzentrationsspanne zwischen schwach mineralisierten
Buntsandsteinwässern und den hochkonzentrierten Endlaugen (5 Größenordnungen!) ist es
häufig erforderlich, jeweils mehrere Diagramme der gleichen Art, aber mit unterschiedlicher
Skalierung zu betrachten. (Eine logarithmische Darstellung wurde wegen der dadurch
bedingten Verzerrungen vermieden.) Weitere Element-Kombinationen wurden betrachtet,
liefern aber weder zusätzliche Erkenntnisse noch widersprüchliche Befunde. (Bei 7
Komponenten ergeben sich theoretisch 21 nicht identische Elementkombinationen. Bei der
Vielzahl einzeln zu bewertender Messstellen und der genannten Skalierungsprobleme würde
eine kaum noch zu überschauende Anzahl von Diagrammen anfallen.)
Es muss in den nachfolgend besprochenen Diagrammen streng unterschieden werden
zwischen Beobachtungsdaten, die immer als einfache oder als verbundene Symbole
dargestellt werden, und Modell-Kurven für bestimmte chemische Trends oder
Gleichgewichte, die rein theoretischer Natur sind und als kräftige Linien in den Diagrammen
erscheinen.
Für die Diagrammdarstellungen wurden einige Festlegungen getroffen, die hier kurz
zusammengefasst werden sollen.
Trendlinien von Mischungsreihen werden in der Regel für ein unbeeinflusstes Modell-
Grundwasser und eine hoch konzentrierte Lauge berechnet. Die Zusammensetzung des
Modell-Grundwassers (Siehe Tabelle 3) wurde so gewählt, dass es die unteren beobachteten
Konzentrationen der Buntsandstein-Wässer gut repräsentiert.
Hintergrund
Plattendolomit-Wässer
Buntsandstein-Wässer
Quartär-Wässer
Laugen der Kaliwerke
Symbole + Plattendolomit-Wässer, Laugen
Quartär-Wässer
Sonstige Symbole Andere Wässer, Laugen
Verbundene Symbole + + chronologisch verbunden
Kurven, fett
Modellkurven
Pfeile
Entwicklungstrend
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 27

Versenkte Laugen
Neben den Wasseranalysen wurden auch Analysen verschiedener Endlaugen und sonstiger
Abwässer sowie theoretisch begründete Zusammensetzungen (Endglieder) verwendet, die hier
nachfolgend tabellarisch aufgeführt sind. Die Definition eines unbelasteten
Buntsandsteinwassers (Tabelle 3) als Endglied war erforderlich für die Betrachtung wenig
mineralisierter Buntsandstein-Wässer. Die angenommenen Konzentrationen wurden aus
entsprechenden Plots geschätzt.
Tabelle 2 – Zusammensetzungen von Endlaugen und Abwässern der Kali-Werke
Lösung Quelle Na K Ca Mg Cl SO4 HCO3 Dichte
(mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (kg/m³)
Versenklösung
Pufferspeicher
Gerstungen
Versenklösung
Pufferspeicher
Gerstungen
Versenklösung
Pufferspeicher
Gerstungen
Versenklösung
Pufferspeicher
Gerstungen
Versenklösung
Pufferspeicher
Gerstungen
Versenklösung
Pufferspeicher
Gerstungen
Versenklösung
Pufferspeicher
Gerstungen
Versenklösung
Pufferspeicher
Gerstungen
Rückförder-
Lösung
Versenklösungen Gerstungen (Werk UB)
Abschlussbericht
Bergerprobung
2006 14000 23100 200 72000 237000 16800 1257
Abschlussbericht
Bergerprobung
2006 11200 22100 100 71700 235000 15900 1255
Abschlussbericht
Bergerprobung
2006 12000 21700 300 68400 227000 14400 1247
Abschlussbericht
Bergerprobung
2006 11400 23300 200 70800 236000 13400 1255
Abschlussbericht
Bergerprobung
2006 12800 23100 300 68800 233300 10800 1251
Abschlussbericht
Bergerprobung
2006 11100 22200 200 71100 236500 11100 1264
Abschlussbericht
Bergerprobung
2006 13200 23000 300 66900 228400 10800 1245
Abschlussbericht
Bergerprobung
2006 12800 20500 300 67000 226000 8800 1240
Abschlussbericht
Bergerprobung
2006 11900 20900 500 67500 228600 7500 1240
Abwässer Werk Unterbreizbach
Q-Lauge (2002) RP Kassel 11402 21987 69985 232061 13566 1250
Kieseritdeckwasser
(1) (2002) RP Kassel 47179 11517 25363 147375 13566 1169
Kieseritdeckwasser
(2) (2002) RP Kassel 21624 6282 12739 73365 3990 1085
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 28

… Fortsetzung
Abwässer VEB Kalibetrieb Werra
Stapelteich UB N.N. 11402 19369 297 80290 260969 12683 1277
Fabriksammelwasser
UB
August 1984 N.N. 26735 36121 56792 219422 27930 1256
Endlauge
Carnallitverarbeitung
Kaeding (1954) 13761 23557 82240 247562 47880 1295
Kieseritwaschwasser
Kaeding (1954) 112051 3141 3252 181768 4788 1198
Endlauge Sulfatfabrikation
Kaeding (1954) 13761 38215 66146 205028 59850 1280
Endlauge
Glaubersalzfabrikation
Kaeding (1954) 60940 5235 37668 188227 27930 1230
Mutterlauge
KCl-Fabrikation Kaeding (1954) 39316 34027 56742 222035 47880 1280
Versenklösung Skowronek et al.
1961
1999 73531 7332 106 36098 194718 20736 323
Versenklösung
1968
Skowronek et al.
1999 74313 6279 122 24166 173560 13536 372
Versenklösung
1987 Herda 5
Versuch VEB VEB Kali 27521 14658 48897 180984 23940
Versenklösung
1989 VEB Kali 33812 16752 47000 187000 23000 1222
Versenkte
Kaliabwässer
(Sept. 1929)
Abwässer Kaiseroda (Merkers)
Immendorf, 1929 69196 8899 13328 129059 33516 1181
Abwässer Werk Wintershall
Versenklösung
1968
Skowronek et al.
1999 96324 4446 50 7336 165395 11952 153
Versenklösung
1994
Skowronek et al.
1999 56212 29835 50 34640 183287 43056 153
Kieseritdeckwasser
(2002) RP Kassel 101829 16228 13477 185353 35112 1232
Q-Lauge (2002) RP Kassel 45607 56013 46523 215997 55860 1276
Endlauge (2002) RP Kassel 12581 25651 84618 264037 35112 1290
Wintershall
Haldenwasser
(2002) RP Kassel 51111 26174 46708 177216 83791 1280
Abwässer Werk Hattorf
Hartsalzabstoßlauge
(2002) RP Kassel 31846 39262 61898 216760 66234 1288
Kieseritwaschwasser
(2002) RP Kassel 101829 6805 6239 171561 13566 1193
Q-Lauge (2002) RP Kassel 22410 34550 70842 229943 58254 1289
K-Mg-Lauge
(2002) RP Kassel 16120 36644 64521 204259 57456 1266
Haldenwasser
(2002) RP Kassel 55829 24604 45539 180833 82195 1273
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 29

Tabelle 3 – Geschätzte Zusammensetzungen von unbeeinflusstem Buntsandsteinwasser
Na K Ca Mg Cl SO4 HCO3
(mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L)
10 2 20 5 10 10 100
Die verpressten Laugen der Kaliwerke (Vgl. Tabelle 2) können je nach Herkunft in ihrer
Zusammensetzung stark schwanken. Man darf die einzelnen Laugen-Mischungslinien also
nicht überbewerten, weil sie nur „Momentaufnahmen“ darstellen. Sie sollen nur der
Orientierung dienen. Siehe hierzu die Diagramme 95 bis 100.
Kieserit-Waschwässer machten vor Einführung des ESTA-Verfahrens (Elektrostatisches
Trennungsverfahren) um 1979 volumenmäßig den Hauptteil der hoch konzentrierten Kali-
Abwässer aus. Rechnet man aus der von Kaeding (1954) für die hessischen und thüringischen
Kaliwerke an der Werra mitgeteilten Tabelle die Kühl- und Sielwässer heraus, so entfielen zu
dieser Zeit auf Kieserit-Waschwässer 83 Prozent, auf Glaubersalz-Endlaugen 11 Prozent, und
auf sonstige Endlaugen 6 Prozent der Abwasserströme.
Die abgestoßenen Q-Laugen enthalten hauptsächlich Magnesiumchlorid, daneben
Natriumchlorid und auch noch erhebliche Gehalte an Kaliumchlorid. (Q-Laugen haben
aufgrund ihrer Definition im 5-Komponenten-System Na-K-Mg-Cl-SO 4 -H 2 O eine ganz
bestimmte Zusammensetzung und sind gleichzeitig gesättigt an Sylvin (KCl), Carnallit
(KMgCl 3 ⋅6H 2 O), Kainit (KCl⋅MgSO 4 ⋅3H 2 O) und Halit (NaCl). Technische „Q-Laugen“ fallen
besonders bei der Flotation von Sylvin aus Hartsalzen an und können von der theoretischen
Zusammensetzung oft stark abweichen.)
Die im PGM während der Bergerprobung versenkten Laugen sind besonders reich an
Magnesiumchlorid und Kaliumchlorid, dabei relativ arm an Natriumchlorid und Sulfat. Sie
zeigen eine geringe Variabilität und sind daher gut identifizierbar. Es handelt sich offenbar
um technische Q-Laugen.
Bei Kieserit-Waschwässern und Kieserit-Deckwässern dominieren die Natriumchlorid-
Gehalte. Die Kalium-Gehalte sind recht hoch, besonders im Vergleich mit natürlichen NaCl-
Solen, aber nicht hoch genug um vergleichbar deutliche Mischungseffekte zu zeigen wie die
Hauptbestandteile. Die Unterscheidung von Kieserit-Waschwässern (sensu lato, also
inklusive der Deckwässer und ähnlicher Abwässer) von Plattendolomit-Wässern ist nicht ganz
trivial, insbesondere wenn Mischungen der beiden Typen vorliegen. Erhöhte Kalium-,
Magnesium- und Sulfat-Konzentrationen sowie hohe Mg/Ca- und SO 4 -/Ca-Verhältnisse und
nahe stöchiometrische Mg/SO 4 -Verhältnisse bei den Waschwässern sind die wichtigsten
Unterscheidungskriterien. – Native Plattendolomit-Formationswässer haben hingegen
typischerweise stöchiometrische Na/Cl- und Ca/SO 4 -Verhältnisse
Die Bromid-Gehalte der Endlaugen liegen heute bei ca. 2000 bis 5000 mg/L Br, weil das
Brom gegenüber früher offenbar nicht mehr gewonnen wird. Für solche, nicht entbromten
Endlaugen ist Bromid daher ein sehr guter Indikator für chemische Beeinflussungen von
Wässern durch verpresste Laugen. Leider liegen für die Wässer des Buntsandsteins und
Quartärs keine systematischen Bromid-Analysen vor. – Für die Interpretation von Br-
Gehalten früher versenkter Laugen ist aber folgendes wichtig: Die Produktion von Brom
wurde seit 1922 ausgebaut. 1940 entstand eine neue Bromfabrik in Merkers. Mit dem
Heißentbromungs-Verfahren wurden Ausbeuten bis zu 100 Prozent erreicht. In der
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 30

Vergangenheit wurden 90 Prozent der Brom-Produktion als 1,2-Dibromethan zusammen mit
Tetraethyl-Blei den Otto-Kraftstoffen zugesetzt. Ab 1985, bis zum völligen Verbot
bleihaltigen Benzins 1997 in Deutschland und 2001 EU-weit, ging auch die Nachfrage nach
Brom zeitweise zurück. Weltweit steigt die Brom-Produktion aber trotz Inkrafttreten des
Montrealer Protokolls (1. Januar 1989) bis heute weiter an. Ob und wie viel Brom heute von
deutschen Kaliwerken noch erzeugt wird, war nicht in Erfahrung zu bringen.
Die Calciumgehalte der verpressten Laugen sind vergleichsweise gering, so dass bei reinen
Mischungsprozessen sehr niedrige Ca/Mg-Verhältnisse resultieren. Andererseits sind im
Plattendolomit die ursprünglichen, „nativen“ Formationswässer durch die
Nebengesteinsminerale Calcit + Dolomit in ihrem Ca/Mg-Verhältnis gepuffert.
Abweichungen und Entwicklungstrends können daher für die zu untersuchenden Reaktionen
mit dem Nebengestein aufschlussreich sein. Weiterhin werden die Calciumkonzentrationen
durch die Löslichkeit von Gips begrenzt, was bei der Datenauswertung zu berücksichtigen ist.
Wegen der hohen, aber deutlich unterschiedlichen NaCl- und MgCl 2 -Gehalte der versenkten
Endlaugen bzw. Kieserit-Waschwässer sind besonders Plots der Elemente Na vs. Cl und Na
vs. Mg aussagekräftig.
Es ist für die folgenden Ausführungen wichtig zu verstehen, dass die
Konzentrationsunterschiede zwischen normal mineralisierten Grundwässern des
Buntsandsteins und Quartärs gegenüber den hochkonzentrierten Endlaugen so gewaltig sind,
dass bereits geringste Zumischungen eine deutliche Versalzung bewirken. Wird
beispielsweise nur 1,0 Volumen-Prozent Endlauge mit einem Mg-Gehalt von 70.000 mg/L
einem unbeeinflussten Wasser mit einem natürlichen Gehalt von ca. 10 mg/L Mg zugemischt,
so hat die 1-prozentige Mischlösung bereits einen Gehalt von 710 mg/L Mg, also das 71-fache
des natürlichen Mg-Gehaltes! (0,99*10 + 0,01*70.000 = 709,9). Daher bedarf es nur
geringster Beimischungen von Endlauge um natürliche Buntsandstein- und Quartär-Wässer,
wie sie im Gerstunger Wasserwerk gefördert werden, zu verderben. Das Rechenbeispiel zeigt
in aller Deutlichkeit, wie sensibel die Grundwasservorkommen auf Laugenversenkung
reagieren und wie sehr sie davor geschützt werden müssen.
Plattendolomit
Zeitreihen der Plattendolomit-Messstellen sind in den Diagrammen 1 bis 18 dargestellt.
Besonders hingewiesen sei hier auf die Bohrlochquelle Hausbreitenbach (Diagramm 3), die
mit Beginn der Bergerprobung eine Zunahme der Salzgehalte zeigt, was auf zunehmende
Anteile an Plattendolomitwasser schließen lässt.
Interessant ist auch der Zeitverlauf von Herda 2 (Diagramm 5) und Herda 9 (Diagramm 8),
die zu unterschiedlichen Zeitpunkten den Wechsel von natriumchlorid-dominierten
Formationswässern zu magnesiumchlorid-dominierten Versenklaugen zeigen.
Die Messstelle Horschlitt 5 (Diagramm 11) zeigt einen rückläufigen Versalzungstrend, der
vermutlich auf Grundwasserneubildung und einhergehende Salzauswaschung zurück zu
führen ist.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 31

Diagramm 15 für die Bohrung Obersuhl 2 zeigt, wie wichtig ältere Beobachtungsdaten
(Beweissicherung) für die Interpretation der geochemischen Entwicklungen sind.
Der Brunnen Wünschensuhl III (Diagramm 17) zeigt sehr schön die einsetzende Verdrängung
gering mineralisierter Formationswässer durch Kieseritwaschwässer mit Einsetzen der
Bergerprobung.
X/Y-Plots: In den folgenden Diagrammen (x/y-Plots) soll die Entwicklung der
Plattendolomit-Wässer vor und nach Vermischung mit versenkten Laugen dargestellt werden.
Na/Cl-Diagramm - Im Na/Cl-Diagramm (Diagramme 59 und 60) ist zu erkennen, dass die
nativen Plattendolomitwässer einen großen Konzentrationsbereich abdecken und sich eng
entlang der (fast völlig verdeckten) dunkelgelben Modellkurve (stöchiometrische NaCl-
Lösungen) gruppieren. Es handelt sich also um unterschiedlich stark verdünnte
Subrosionslaugen. Da auch die Kieserit-Waschwässer hauptsächlich NaCl enthalten, liegen
auch deren Modellkurven im Na/Cl-Diagramm dicht bei den reinen NaCl-Lösungen.
Weit rechts im Diagramm 59 sind die darstellenden Punkte der Versenklösungen des PGM
eingetragen. Die Entwicklungslinien der dargestellten Messstellen Herda 2, Herda 9,
Horschlitt 5 und Wünschensuhl III beginnen an verschiedenen Stellen auf der NaCl-
Modellkurve, je nach Mineralisationsgrad der Plattendolomitwasser-Endglieder an den
jeweiligen Messstellen. Die sich bildenden Mischlösungen von Herda 2 und Herda 9 bewegen
sich dann erwartungsgemäß in Richtung des PGM-Endgliedes. Dabei verändern sich die
Natrium-Konzentrationen kaum, während die Chlorid-Konzentrationen der Mischlösungen,
wegen des hohen MgCl 2 -Gehaltes der Versenklösungen, rasch zunehmen.
Die Wünschensuhl III-Entwicklungslinie beginnt hingegen bei schwach mineralisierten
Plattendolomit-Wässern und bewegt sich auf ein relativ NaCl-reiches Endglied hin
(Diagramme 59-60). Es handelt sich dabei um Kieserit-Waschwasser.
Die Horschlitt 5 –Lösungen gehen von einer calcium- und magnesiumchlorid-reichen, aber
natrium-armen Zusammensetzung aus und werden zunehmend von gering mineralisierten
NaCl-Wässern des Plattendolomits verdünnt (Diagramme 59-60).
Ca/Mg-Diagramm - Im Ca/Mg-Diagramm (Diagramm 61) ist die chemische Pufferwirkung
des Plattendolomits auf die Ca/Mg-Verhältnisse seiner unbeeinflussten Formationswässer
(+ Symbole) deutlich zu erkennen. Trotz unterschiedlich hoher Mineralisation zeigen diese
Wässer immer gleiche Ca/Mg-Verhältnisse und folgen der Gleichgewichts-Geraden des
Calcit/Dolomit-Puffers.
Im krassen Unterschied dazu verlaufen die chemischen Entwicklungs-Trends, sobald eine
Zumischung und Reaktion mit den Versenklaugen des Pufferspeichers Gerstunger Mulde
(PGM) hinzukommt: Zu Beginn ist noch ein Einfluss des Calcit/Dolomit-Puffers zu
beobachten, der sich unterschiedlich manifestieren kann, je nach dem wie schnell der Puffer
wegen Erschöpfung der Calcit-Reserve oder aus kinetischen Gründen unwirksam wird.
Besonders die Entwicklung der Lösungen von Herda 9 zeigt sehr schön, wie anfangs der
Calcit/Dolomit-Puffer noch die Ca/Mg-Verhältnisse der Mischwässer nahe der
Gleichgewichts-Geraden fixiert und einen Anstieg der Mg-Konzentration verhindert, bis dann
schließlich die Pufferwirkung erschöpft ist. Der Trend verläuft also nicht entlang der
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 32

theoretischen Mischungslinie (PGM-su-Trend) wie man es für die reine Vermischung gering
konzentrierter Formationswässer mit MgCl 2 -reichen Laugen ohne Nebengesteinsreaktionen
erwarten würde. Vielmehr steigen während der wirksamen Phase des C/D-Puffers die Ca-
Konzentrationen in der Mischlösung in äquivalenter Menge zum eingebundenen Mg rasch an.
Nach Erschöpfung des Puffers schwenkt der chemische Entwicklungstrend von Herda 9 dann
um und verläuft geradewegs in Richtung der darstellenden Punkte der Versenklösungen, weit
außerhalb des Diagrammfeldes.
Im Fall des Brunnens Wünschensuhl III ist eine solche Pufferwirkung nicht erkennbar, was
auf lokal geringere (bereits erschöpfte?) Puffer-Kapazität des Plattendolomits hinweisen
könnte. Im Gegensatz zu anderen Wässern im Plattendolomit (z.B. Herda 2) ist hier das vor
Beginn der Bergerprobung vorliegende Formationswasser nur schwach mineralisiert.
Interessant ist auch die rückläufige (!) Konzentrationsentwicklung im ehemaligen
Versenkbrunnen Horschlitt 5. Dort findet wahrscheinlich eine natürliche Entsalzung infolge
Grundwasser-Neubildung und -Migration statt.
Na/Mg-Diagramm (Diagramm 66). Auch hier macht sich die Calcit/Dolomit-Pufferwirkung
auf die Lösungen von Herda 2 und Herda 9 bemerkbar, indem anfangs die Mg-
Konzentrationen nahezu konstant bleiben, während sich die Na-Konzentrationen spontan dem
Mischungsverhältnis anpassen. Nach Erschöpfung des Puffers entwickeln sich die Herda-
Lösungen dann weiter entlang den Mischungstrends zwischen dem jeweiligen
(unterschiedlich stark mineralisierten) Plattendolomit-Wasser und den MgCl 2 -reichen PGM-
Versenklaugen.
Die Wünschensuhl III-Lösungen folgen hingegen einem Trend, der einer reinen
Mischungsreihe zwischen schwach mineralisiertem Plattendolomit-Wasser und früher
versenkten, stärker NaCl-betonten Kieserit-Deckwässern entspricht, wie sie z.B. von VEB
Kalibetrieb Werra (jetzt K+S Werk Unterbreizbach) in der Horschlitter Mulde und vom
Werk Wintershall im Raum Kleinensee verpresst worden sind.
Ca/SO 4 -Diagramm (Diagramme 62 und 63). Im Ca/SO 4 -Diagramm folgen die meisten
Plattendolomit-Wässer einem linearen Trend, der in etwa dem stöchiometrischen Ca/SO 4 -
Verhältnis von Gips bzw. Anhydrit entspricht. Dies deutet darauf hin, dass die Ca- und SO 4 -
Gehalte ebenso wie die Na- und Cl-Gehalte durch die Auflösung von Anhydrit-haltigem
Steinsalz, also durch Subrosionsprozesse bestimmt werden. Der lineare Trend stellt demnach
eine Verdünnungsreihe von gesättigten Subrosions-Laugen und gering mineralisiertem (neu
gebildeten) Grundwasser dar. Der geringe Sulfat-Überschuss gegenüber der
stöchiometrischen CaSO 4 -Zusammensetzung erklärt sich aus akzessorischen Kieseritund/oder
Polyhalit-Gehalten im aufgelösten Steinsalz.
Sobald die Ca- und SO 4 -Konzentrationen die Löslichkeitskurve von Gips erreichen, sind sie
nicht mehr unabhängig voneinander variierbar. Lösungszusammensetzungen oberhalb der
Löslichkeitskurve sind nicht möglich. Wenn solche Werte dennoch auftreten (Herda 2), sind
sie ein Hinweis auf analytische Fehler, z.B. durch mit analysierte Gips-Partikel.
Mg/SO 4 -Diagramm (Diagramm 64). Im Mg/SO 4 -Diagramm folgen die unveränderten
Plattendolomitwässer einem „flachen“, magnesium-armen Verdünnungs-Trend, der sich aus
der Zusammensetzung des subrodierten Salzgebirges ergibt und dessen Mg/SO 4 -Verhältnisse
weit unterhalb des stöchiometrischen Verhältnisses von Kieserits (MgSO 4 ⋅H 2 O) liegt, wie es
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 33

sich durch Auflösung von ausschließlich Kieserit einstellen würde. Andererseits liegen einige
Wässer auf dieser Kieserit-Linie und sind somit als durch Kieseritwaschwasser kontaminiert
anzusehen. Im Gegensatz dazu streben die durch Q-Laugen beeinflussten Magnesiumchlorid-
Mischwässer steil nach oben.
Na/K-Diagramm (Diagramm 65). Das Diagramm zeigt, dass in Plattendolomitwässern die
Na/K-Verhältnisse relativ konstant sind, was auf konstante Verhältnisse im subrodierten
Salzgebirge hinweist. Abweichende Kalium-Konzentrationen deuten daher auf Laugen-
Einflüsse hin, wie die Entwicklungslinien von Herda 2, Herda 9 und Wünschensuhl III
eindrucksvoll belegen.
Br/Cl-Diagramm (Diagramm 101). Brom-Analysen sind leider nur sehr sporadisch
vorgenommen worden, so dass sich kein deutliches Gesamtbild ergibt. Es scheint, dass die
Plattendolomit-Formationswässer ein relativ konstantes Br/Cl-Verhältnis (ca. 300 : 1.000.000)
aufweisen, das durch die Elementverhältnisse im subrodierten Salzgestein geprägt ist. Für
einzelne Messstellen mit Versenklaugen-Einfluss (z.B. Wünschensuhl 3, Horschlitt 5, Herda
2, Herda 9) ergeben sich sehr deutliche Abweichungen zu höheren Br/Cl-Verhältnissen,
während an anderen Messstellen keine auffälligen Br-Werte beobachtet werden. Da in der
Vergangenheit das Brom aus den Endlaugen industriell gewonnen worden ist, ist dieses
Ergebnis nicht weiter überraschend.
Deckgebirge (Buntsandstein und Quartär)
Im Buntsandstein befinden sich die meisten Förderbrunnen der Wasserwerke, sowie eine
Anzahl von Messstellen zur Grundwasser-Überwachung. Die wenigen Quartär-Messstellen
unterscheiden sich in ihrem Chemismus nicht grundlegend von denen des Buntsandsteins und
werden deshalb hier zusammen mit diesen behandelt.
Zeitreihendarstellungen aller Deckgebirgs-Messstellen sind in den Diagrammen 19 bis 52 für
Buntsandsteinwässer und den Diagrammen 53 bis 58 für die Quartärwässer zu finden.
Vergleicht man die Ca/Mg-Verhältnisse der Deckgebirgswässer-Wässer (Diagramme 81 bis
83) mit den Plattendolomit-Wässern (Diagramm 61), so stellt man fest, dass fast alle
(Ausnahme: Kohlbach I) deutlich niedrigere Ca/Mg-Verhältnisse (also höhere Mg/Ca-
Verhältnisse) aufweisen. Der relative Magnesiumreichtum der höher mineralisierten
Grundwässer des basenarmen Buntsandsteins gegenüber den nativen Wässern des
Plattendolomits ist auf Grundlage natürlicher Vorgänge zunächst nicht ohne weiteres
verständlich.
Chloridkonzentrationen in Buntsandstein- und Quartärwässern (Diagramme 73 bis 77) sollten
in der Regel unter 50 mg/L liegen. Ab 100 mg/L muss man definitiv von einer Versalzung
ausgehen, und soweit diese nicht historisch für die Zeit vor der Laugenversenkung (vor 1925)
belegt ist, muss man wohl eine anthropogene Verunreinigung des Grundwassers in Betracht
ziehen.
In den Diagrammen für die Buntsandsteinwässer deuten sich zunächst drei Hauptgruppen mit
unterschiedlich steilen Entwicklungslinien (also unterschiedlichen Element-Verhältnissen),
sowie einige Sonderfälle an (Siehe z.B. Diagramm 79 oder 88):
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 34

1. Wässer mit relativ reiner NaCl-Beeinflussung. Diese Wässer werden durch
Zumischung von nativen, NaCl-betonten Plattendolomit-Formationswässern zu den
Deckgebirgswässern gedeutet. Auch die übrigen, von den Plattendolomit-Wässern
„geerbten“ Element-Verhältnisse sprechen für diese Deutung.
2. Teilweise höher salzhaltige Wässer, die gemischten Na-Mg-Cl-SO 4 -Trends mit
erhöhten, aber von Fall zu Fall unterschiedlichen K/Na-, Mg/SO 4 - und Mg/Ca-
Verhältnissen folgen. Diese können eigentlich nur als Mischlösungen mit versenkten
Kieserit-Waschwässern und -Deckwässern angesehen werden, wie sie zumindest bis
zur Einführung des ESTA-Verfahrens volumenmäßig den größten Anteil an den
versenkten Abwässern gestellt haben. An den Mischungen können auch untergeordnet
Anteile von Q-Laugen beteiligt sein.
3. Wässer mit MgCl 2 -Trend. Hier hat sich zunächst der Verdacht aufgedrängt, dass eine
Beeinflussung (Mischung) durch die während der Bergerprobung versenkten Laugen
erfolgt ist. In Einzelfällen ist das auch nicht auszuschließen. In der Gesamtheit scheint
aber ein Ionenaustauch-Prozess an Schichtsilikat-Mineralen im Unteren Buntsandstein
die Hauptursache zu sein. Voraussetzung ist allerdings auch hier, dass salzhaltige
Lösungen in den Buntsandstein gelangt sind und dort sorptiv gebundene Erdalkalien
frei gesetzt haben (Vgl. Skowronek et al. 1999). Dies kann jedoch auch schon vor
längerer Zeit als Folge der Verdrängung von Plattendolomit-Wässern und
Mischlösungen ins Deckgebirge erfolgt sein. Eine solche Erklärung scheint für diese
niedrig mineralisierten Wässer plausibler als eine flächendeckende Beimischung von
MgCl 2 -Endlaugen während der Bergerprobung des PGM.
Buntsandstein-Messstellen im Einzelnen
Die Farbcodierung bezeichnet den Lösungstyp (dominierende Kontaminante):
Gelb: Mischlösungen mit nativem Plattendolomit-Wasser
Grün: Mischlösungen mit Kieseritwaschwasser (etc.)
Rot: Mischlösung mit Q-Laugen
Blau: Ohne signifikante Versalzung
██ Herda 51/79 – (Diagramme 21 und 22) Diese Buntsandstein-Messstelle wird jeweils in
verschiedenen Tiefen beprobt und zeigt eine deutliche Tiefenzonierung bezüglich der
Mineralisation. Die Wässer sind über die gesamte Tiefe NaCl-dominiert, mit deutlich
niedrigeren Konzentrationen der übrigen Salze. Dies spricht dafür, dass es sich im
Wesentlichen um verdrängtes Formationswasser aus dem Plattendolomit handelt. Auch die
Ca/Mg-Verhältnisse nahe den Calcit/Dolomit-Gleichgewichtswerten sprechen für diese
Deutung. Die wenigen Bromid-Analysen liegen zwischen 2,5 und 4,5 mg/L Br und scheinen
in dieses Bild zu passen.
██ Herda 52/79 – (Diagramm 24) Die im Buntsandstein von dieser Bohrung
aufgeschlossenen Wässer fallen sehr aus dem Rahmen, indem sie einen sehr hohen Gehalt an
Natriumsulfat aufweisen. Soweit man Fehler in der Datenüberlieferung ausschließen will,
würde dies auf eine Zumischung von Glaubersalz-haltigen Wässern hindeuten. Wässer
ähnlicher Beschaffenheit können auch auf Rückstandshalden der Hartsalz-Verarbeitung
entstehen, indem sich Kieserit mit NaCl zu Mirabilit (Glaubersalz; Na 2 SO 4 ⋅10H 2 O) umsetzt.
Abwässer aus der Glaubersalz- oder Bittersalz-Fabrikation (Natriumsulfat, bzw.
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Magnesiumsulfat) selbst haben allerdings andere Zusammensetzungen (MgCl 2 -Laugen) und
kommen eigentlich nicht in Frage. – Die Zusammensetzung bleibt rätselhaft.
██ Herda 53/79 – (Diagramm 25) Diese Messstelle im Buntsandstein weist von Beginn an
(1979) konstant hohe Konzentrationen von Natriumchlorid auf. Die Ca/Mg-Verhältnisse
liegen nahe bei den Gleichgewichtswerten für die Calcit/Dolomit-Phasengrenze. Daher
müssen diese Wässer als verdrängte Formationswässer des Plattendolomits angesehen
werden, die im Buntsandstein Platz genommen haben.
██ Herda 55/80 – (Diagramme 26 und 27) Auch diese Buntsandstein-Messstelle weist eine
NaCl-dominierte Mineralisation auf, die eine starke Tiefenzonierung zeigt, mit Werten bis
16000 mg/L Cl in ca. 110 bis 190 m Tiefe, und Werten bis 600 mg/L Cl in 50 bis 70 m Tiefe.
Gegenüber reinen Plattendolomit-Wässern sind die Magnesiumkonzentrationen erhöht und
die Ca/Mg-Verhältnisse liegen deutlich abseits des C/D-Gleichgewichts. Aufgrund des
Chemismus handelt es sich um Abwässer vom Typ „Kieserit-Waschwasser“, evtl. etwas
vermischt mit ursprünglichem Plattendolomit-Formationswasser.
Sowohl im oberen als auch im unteren Tiefenbereich ist seit Beginn der Beobachtungsdaten
(1980) ein genereller Anstieg der NaCl-Gehalte zu verzeichnen. Mit der Zeit hat sich auch die
Mineralisationsgrenze nach oben verlagert (K+S (2006); Abschlussbericht). In beiden
Tiefenbereichen zeigt sich zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein kurzzeitiger, scharfer
Konzentrationsrückgang, der vermutlich auf Diskontinuitäten im Versenkbetrieb beruht.
██ Herda 56/80 – (Diagramme 28 und 29) Die Messstelle Herda 55/80 zeigt ebenfalls eine
Tiefenzonierung, in einem deutlich mit NaCl sowie untergeordnet mit Ca- und Mg-Sulfaten
versalzenen Grundwasserkörper des Unteren Buntsandsteins. Besonders in der Tiefe ist seit
Beginn der vorliegenden Beobachtungsdaten ein starker Anstieg der Salzgehalte (von 4000
auf fast 10000 mg/L Cl) zu verzeichnen. Ende 2004 ist ein kurzzeitiger, scharfer Rückgang
der Konzentrationen zu verzeichnen, der mit einem zeitgleichen, scharfen Anstieg der
Salzgehalte im oberen Stockwerk korreliert. Hier liegt vermutlich eine Verwechslung der
Messdaten vor. Ignoriert man diesen Messtag (19.11.2004), so ist dennoch ein Anstieg der
Salzgehalte nach diesem Zeitpunkt vorhanden.
Der Chemismus der vorgefundenen Salzwässer entspricht dem von Kieserit-Waschwässern,
und ähnelt den Abwässern, die vom Werk Wintershall 1968 versenkt worden sind.
██ Kohlbach I - (Diagramm 32) Der Brunnen Kohlbach I steht im Buntsandstein und muss
als geschädigt gelten, auch wenn die Grenzwerte noch eingehalten werden: Der zeitliche
Verlauf der Mineralisation (Diagramm 32) zeigt eine parallele Entwicklung der Chlorid- und
Calcium-Konzentrationen, während die Magnesiumwerte niedrig bleiben. Die Ca/Mg-
Verhältnisse liegen (im Gegensatz zu praktisch allen anderen Buntsandstein-Wässern) strikt
auf der Calcit/Dolomit-Gleichgewichtsgeraden (Diagramm 83). Nach Beginn der
Bergerprobung setzen ein deutlicher Anstieg der Chlorid-Konzentration und eine
Verschiebung des Chlorid-/Sulfat-Verhältnisses ein. Diese Befunde sprechen dafür, dass der
Brunnen bereits vor der Bergerprobung durch früher verdrängtes Plattendolomitwasser
beeinflusst war, und dass nach Beginn der Bergerprobung dieser Anteil stetig zugenommen
hat.
██ Kohlbach II – (Diagramme 33 bis 35) Der Buntsandstein-Brunnen Kohlbach II musste
wegen Versalzung bereits 1992/93, also vor Beginn der Bergerprobung (Juni 1999), für die
regelmäßige Trinkwassergewinnung aufgegeben werden (nur Ersatzbrunnen für Notfälle) und
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wird seither als Messstelle betrieben. Nach 1995 ist die Versalzung der ersten Episode dann
wieder auf ein normales Niveau zurückgegangen. Während der Bergerprobung kam es dann
2003 zu einer erneuten, massiven Versalzung mit Chlorid-Konzentrationen bis 2250 mg/L,
die bis heute anhält. Der Spitzenwert entspricht einer Verunreinigung des Grundwassers mit
ca. 1 Volumen-Prozent Kieseritwaschwasser (Cl ca. 175000 mg/L).
Bei den zugeführten Salzen dominiert in beiden Ereignissen das NaCl, aber es sind besonders
bei dem zweiten Ereignis auch hohe Calcium- und Magnesiumsulfat-Anteile dabei. Bei den
zugeführten Salzwässern handelt es sich mit allergrößter Wahrscheinlichkeit um ehemals
versenkte Kieserit-Waschwässer (bzw. Mischwässer selbiger mit Formationswasser des
Plattendolomits), die bereits selbst durch die Dolomitisierungsreaktion einen partiellen
Austausch von Magnesium gegen Calcium erfahren haben. Charakteristische Diagramme
z.B. 78, 82, 85, 87.
Da auf thüringischer Seite der Versenkbetrieb 1968 völlig eingestellt worden ist, kommt für
das erste Versalzungs-Ereignis (1992/93) eigentlich nur die Versenktätigkeit des Werkes
Wintershall im Raum Kleinensee als Ursache in Frage. Die damals versenkten
Kieseritwaschwässer wurden dann während der Bergerprobung des PGM erneut mobilisiert
und in den Buntsandstein im Einzugsbereich der Bohrung Kohlbach II abgedrängt.
██ Quelle Kratzeroda – (Diagramm 36) Die Buntsandsteinquelle Kratzeroda zeigt seit
langer Zeit einen deutlichen NaCl-Gehalt, der seit Beginn der Bergerprobung deutlich und
stetig zunimmt. Andere Salzkomponenten sind unauffällig, so dass man von einer
Beeinflussung durch Formationswasser des Plattendolomits ausgehen muss. Siehe Diagramm
75.
██ Lindig II und Lindig III – (Diagramme 39 und 40) Die beiden Brunnen stehen im
Buntsandstein und schließen ein gering mineralisiertes Calcium-Hydrogencarbonat-Wasser
auf. Abgesehen von zwei Chlorid-Spitzen, die wahrscheinlich auf Kommafehlern in der
Datenüberlieferung beruhen, sind weiter keine Auffälligkeiten vorhanden. Die bei hoch
auflösender Skalierung in den Na/Cl- und besonders Na/Mg-Diagrammen (Diagramme 77,
80) beobachteten Magnesiumchlorid-Trends fallen zwar mit der Mischungsreihe mit PGM-
Laugen zusammen, sind aber wohl nicht durch unmittelbare Vermischung mit diesen
Endlaugen, sondern durch Ionenaustausch-Prozesse zu erklären (s.o.). Allerdings erfordert
auch dieser Vorgang eine äquivalente Zufuhr von Salzen, die den Ionenaustausch antreiben
können. Diese Austausch-Vorgänge könnten im Anstrombereich der Brunnen oder in größerer
Tiefe des Buntsandstein-Grundwasserleiters ablaufen. Sie sind jedenfalls ein ernst zu
nehmendes Signal.
██ Wünschensuhl E 15/79 – (Diagramm 41) Die Doppelmessstelle (z3Ca/su) hat im
Bereich des Unteren Buntsandsteins schwach salzhaltige Hydrogencarbonat-Wässer
angetroffen. Die Konzentrationen aller Bestandteile zeigen starke jahreszeitliche
Schwankungen, die als Verdünnungseffekte im Zusammenhang mit der
Grundwasserneubildung zu deuten sind. Abstrahiert man von diesen Effekten, so bleibt
festzustellen, dass die Magnesium- und Kaliumgehalte deutlich erhöht sind. Hier scheint eine
geringe Verunreinigung mit magnesiumchlorid-reichen Endlaugen vorzuliegen, die
wahrscheinlich eher mit der früheren Laugenverpressung in der Horschlitter Mulde
zusammen hängt.
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██ Hy Neustädt 1/62 – (Diagramm 42) Die Bohrung erschließt Calcium-Bicarbonat-
Sulfatwässer mit geringen Salzgehalten. Seit Einrichtung der Messstelle sind die
Chloridgehalte von unter 50 auf zeitweise über 100 mg/L angestiegen. Auch die Magnesiumund
Kaliumgehalte scheinen geringfügig erhöht. Ein geringfügiger Versalzungseinfluss kann
vorliegen.
██ Hy Neustädt 3/87 – (Diagramm 43) Für die Buntsandstein-Messstelle liegen seit 1995
relativ detaillierte Messdaten vor. Demnach handelt es sich um ein Calcium-Bicarbonat-
Wasser mit niedriger Mineralisation. Allerdings zeigen auch hier die Chlorid- und die
Magnesium-Konzentrationen einen langsam aber kontinuierlich ansteigenden Trend. Die
Sulfat-Konzentrationen sind seit Beginn der Bergerprobung deutlich zurückgegangen. Dies
könnte auf versenkungsbedingte Verschiebungen des Grundwassers zurück zu führen sein,
ohne dass bisher stärker versalzenes Wasser die Messstelle erreicht hat.
██ Hy Neustädt 5/99 – (Diagramm 44) Die Messstelle schließt ein Calcium-Bicarbonat-
Wasser des Buntsandsteins auf, das durch leicht erhöhte NaCl-Gehalte und eine NaCl-Spitze
im Jahr 2003 auffällt. Außerdem sind seit 2004 die Kalium-Gehalte signifikant angestiegen.
██ Hy Sallmannshausen 1/94 – (Diagramm 46) Die Proben aus 60 m Tiefe (Buntsandstein)
zeigen eine deutliche Versalzung mit NaCl-Dominanz. Die höchsten Konzentrationen traten
2004 während der Bergerprobung auf. Proben aus 94 m Tiefe sind stark mit NaCl belastet.
Aufgrund der erhöhten Ca/Mg-Verhältnisse scheint es sich bei der Salzquelle eher um
Mischwässer mit Kieserit-Waschwasser als um reines Plattendolomit-Formationswasser zu
handeln.
██ Bohrbrunnen Sallmannshausen 1/83 – (Diagramm 47) Dieser Brunnen liegt westlich
der vorgenannten Messstelle Hy Sallmannshausen 1/94. Es liegen nur drei Messwerte vor, die
jedoch belegen, dass Anfang der 1990-er Jahre eine stärkere Versalzung vorlag, die
mittlerweile stark zurückgegangen ist. Die Zusammensetzung deutet auch hier auf Anteile
von Kieserit-Waschwasser hin.
██ Hy Unterellen 1/99 (MVA) – (Diagramm 49) Die Messstelle erschließt deutlich mit
NaCl sowie mit CaSO 4 belastete Wässer des Buntsandsteins, die jedoch im
Beobachtungszeitraum (2000-2006) keine nennenswerten Konzentrationsschwankungen
zeigen. Die erhöhten Mg-, Ca- und SO 4 -Gehalte machen einen Einfluss von Kieserit-
Waschwasser wahrscheinlich.
██ Hy Unterellen 1/92 (Dünkelrothe) – (Diagramm 48) Die Messstelle Dünkelrothe
schließt ein von Salzen unbelastetes Calcium-Bicarbonat-Wasser des Buntsandsteins auf.
██ Tiefbrunnen Obersuhl (Im Heil; Nr. 380) – (Diagramm 45) Im Tiefbrunnen sind
Calcium-Bicarbonat-Wässer des Buntsandsteins aufgeschlossen, welche nur geringe
Salzgehalte aufweisen. Allerdings deutet sich seit Mitte der 90-er Jahre eine Zunahme der
Chlorid/Sulfat-Verhältnisse an, die aber derzeit noch nicht mit Bestimmtheit als Indiz für
Versalzung gewertet werden kann.
██ Schachtbrunnen Alexandershall Dippach – (Diagramm 19) Diese offenbar sehr seichte
Messstelle im Buntsandstein ist besonders gut dokumentiert und zeigt deutliche
jahreszeitliche Schwankungen, die auf Verdünnung durch Niederschläge schließen lassen. Sie
ist deutlich durch Natrium, Calcium- und Magnesium-Chloride versalzen.
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██ Trinkwasserbrunnen Wommen – (Diagramm 50) Calcium-Hydrogencarbonat-Wasser
des Buntsandsteins; keine auffällige Salzgehalte.
██ Brunnen Altersheim Wommen – (Diagramm 51) Calciumsulfat-Wasser des
Buntsandsteins. Keine Hinweise auf Versalzung durch Laugenversenkung.
██ Überlandwerk Wommen – (Diagramm 52) Der Brunnen fördert Calcium-
Hydrogencarbonatwässer mit einer nur leicht erhöhten Mineralisation aus dem Buntsandstein.
Allerdings ist seit 1996 ein signifikanter Anstieg der Kalium-Werte zu verzeichnen und seit
2002 sind die Chlorid-Gehalte erstmals seit der Aufzeichnung höher als die Sulfat-Werte.
██ Herleshausen 1, Trinkwasserbrunnen - (Diagramm 30) Calcium-Hydrogencarbonat-
Wasser des Buntsandsteins, keine Anzeichen für eine Versalzung.
██ Herleshausen 2, Trinkwasserbrunnen - (Diagramm 31) Calcium-Hydrogencarbonat-
Wasser des Buntsandsteins, keine Anzeichen für eine Versalzung.
██ Lachenquelle Rohr 1 - (Diagramm 37) Calcium-Hydrogencarbonat-/Sulfat-Wasser des
Buntsandsteins, ohne auffällige Salzgehalte.
██ Lachenquelle Rohr 2 - (Diagramm 38) Calcium-Sulfat-/Hydrogencarbonat-Wasser des
Buntsandsteins, ohne auffällige Salzgehalte.
██ Hy Fernbreitenbach 1/65 - (Diagramm 20) Calcium-Hydrogencarbonat-/Sulfat-Wasser
des Buntsandsteins. Keine auffälligen Salzgehalte. Leichter Anstieg der Chloridgehalte und
Abfall der Sulfatgehalte.
Quartär-Messstellen im Einzelnen
██ Grundwassermessstelle Herleshausen – (Diagramm 54) Die in Quartären
Deckschichten hergestellte Bohrung liefert Calcium-Hydrogencarbonat-Wässer mit
wechselnden Natriumchlorid- und Magnesiumsulfat-Anteilen. Im Beobachtungszeitraum seit
1999 erreichte die Salzbelastung 2003 einen markanten Spitzenwert über 300 mg/L Cl, wobei
auch die Kalium-, Magnesium- und Sulfat-Gehalte deutlich angestiegen sind. Der Chemismus
weist auf variable Beimischungen von Kieseritwaschwässern hin (Diagramme 76, 80).
██ Quelle Salzrasen (Salzrain) – (Diagramm 58) Die Quelle Salzrasen zeigt ein synchrones
und chemisch identisches Versalzungsmuster wie der Brunnen Kohlbach II, erreicht aber
nicht ganz so hohe Salzkonzentrationen. Grund für die heute beobachtete Versalzung sind
auch hier früher versenkte Kieserit-Waschwässer (erhöhte Mg-Gehalte, stöchiometrische Mgund
SO 4 -Verhältnisse, erhöhte Kaliumgehalte), die durch die Bergerprobung des PGM
mobilisiert und durch den Buntsandstein hindurch in die Quartären Deckschichten abgedrängt
wurden.
Die Flurbezeichnung „Salzrasen“ weist darauf hin, dass hier bereits seit historischer Zeit
Salzwässer auf natürlichem Weg austreten und dass entsprechende Wegsamkeiten in den
Plattendolomit-Horizont bestehen. Es ist aber kein Widerspruch, wenn heute die gleichen
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Wegsamkeiten von im Plattendolomit-Niveau verpressten Kaliabwässern als Aufstiegsweg
benutzt werden.
██ Pfarrlandquelle – (Diagramm 57) Die Pfarrlandquelle schüttet Calcium-
Hydrogencarbonat-Sulfat-Wässer mit stark schwankenden Sulfat- und Chloridgehalten bis
100 mg/L Cl. Ob eine Salzbelastung vorliegt, ist fraglich.
██ Schachtbrunnen Lauchröden – (Diagramm 55) Der Quartär-Brunnen fällt durch
Chlorid- und Sulfat-Konzentrationen jeweils bis 400 mg/L, hohe Calcium-Gehalte und
Magnesiumkonzentrationen bis 40 mg/L auf. (Die hohen Ca-Werte Anfang 2003 sind
vermutlich fehlerhaft, weil keine komplementäre Entwicklung bei den Anionen vorliegt.) Die
Salzzusammensetzung spricht für beigemischte Anteile von Kieseritwaschwässern.
██ Lindig I – (Diagramm 56) Der in Quartären Deckschichten abgeteufte Brunnen liefert
salzarme Calcium-Hydrogencarbonat-Sulfatwässer, die keine Anzeichen für anthropogene
Salzeinträge aufweisen.
██ Gallegraben (Eltezufluss) – (Diagramm 53) Der Gallegraben fällt durch erhöhte
Natriumchlorid und Calciumsulfat-Gehalte auf. Leider decken die verfügbaren Messdaten nur
den Zeitraum seit 2000 ab. Mit Chloridgehalten von 500 bis 600 mg/L Cl liegt ein versalzenes
Wasser vor, jedoch lässt sich ohne weitere Information/Untersuchungen eine natürliche
Salzquelle nicht ausschließen.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 40

Geographische Verbreitung der Salzabwässer
Nachdem die zahlreichen Messstellen chemisch charakterisiert sind, kann nun die
geographische Verteilung der einzelnen (Ab-)Wasser-Typen in den Aquiferen betrachtet
werden (Abbildung 2.3).
Die Abbildung 2.3 zeigt eine deutliche Zonierung um die beiden dicht beieinander liegenden
Versenkbohrungen Herda 5 und Herda 11 (und Herda 10, über die auch geringe Mengen
versenkt wurden).
Im näheren Umfeld der Versenkbohrungen sind naturgemäß Mischlösungen mit den (rot
dargestellten) magnesiumchlorid-reichen Versenklaugen der PGM-Bergerprobung
anzutreffen. Die weiter im Südosten anzutreffenden MgCl 2 -reichen Wässer der Bohrungen
Horschlitt 5 und Wünschensuhl E15/79(su) sind aufgrund der geographischen Lage
wahrscheinlich eher den früheren Laugen-Versenkungen in der Horschlitter Mulde
zuzuordnen.
Die gelb dargestellten Wässer sind Plattendolomitwässer, entweder in situ oder in höhere
Stockwerke des Deckgebirges verdrängt. Diese ortsfremden, NaCl-betonten Wasserkörper im
Buntsandstein bzw. in Quellaustritten sind ein Beweis für die großräumige Verschiebung von
Wassermassen infolge der Laugenverpressung.
Die Mehrzahl der Messstellen weist eine Vermischung mit Kieseritwaschwässern im
weitesten Sinne auf. Diese früher bereits in die Gerstunger Mulde eingewanderten
Kaliabwässer sind während der Bergerprobung des PGM an die Peripherie der
Muldenstruktur, und dort vielfach in den Unteren Buntsandstein, abgedrängt worden.
Die (noch) ohne signifikanten Laugeneinfluss verbliebenen Grundwassermessstellen (in
Abbildung 2.3 blau dargestellt) liegen allesamt im äußeren Bereich der Gerstunger
Muldenstruktur, sowie in topographischen Hochlagen. Es besteht überhaupt kein Zweifel
daran, dass jede weitere Verpressung von Kaliabwässern in der Gerstunger Mulde zu einer
sich lateral ins Umfeld und vertikal in die Deckschichten ausweitenden
Grundwasserversalzung führen wird.
Es muss aber an dieser Stelle auch auf die Grundwasserversalzung im Bereich der Gerstunger
Mulde durch Laugenzuflüsse aus dem immer noch aktiven hessischen Versenkgebiet bei
Tiefensee hingewiesen werden. Aufgrund der geologischen Verhältnisse und der durch die
Verpressung akzentuierten Druckverteilung in den Grundwasserleitern ist hier in der
Vergangenheit bereits eine weitgehende Versalzung durch Kieseritwaschwässer eingetreten.
Durch die anhaltende Laugenverpressung des Werkes Wintershall im Raum Kleinensee findet
diese Versalzung zweifellos auch weiterhin statt und wird aller Voraussicht nach ebenfalls
zum Ausfall weiterer Trinkwasserbrunnen führen, soweit sie nicht umgehend eingestellt wird.
Historisch bedingt scheinen entlang der ehemaligen deutsch-deutschen Grenze auch kaum
Vorfeld-Messstellen vorhanden zu sein, was die Gefährdung der Trinkwasseranlagen umso
brisanter macht.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 41

Abbildung 2.3 – Chemische Typisierung der aufgeschlossenen Wässer. (Kartengrundlage
K+S Kali GmbH (2006) und Abbildung 1.5)
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 42

Abbildung 2.4 – Ausbreitung der Laugenfront (Mischwässer) in der Vergangenheit und im
Jahr 2007. Angaben bis 1980 nach Käbele (2006). Die Punkte markieren die Messstellen im
Bereich der Gerstunger Mulde.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 43

Schlussfolgerungen und Empfehlungen
Aus den vorausgeschickten Erläuterungen muss der Schluss gezogen werden, dass jede
weitere Versenkung von Endlaugen in der Gerstunger Mulde, aber auch im Versenkgebiet bei
Kleinensee, egal in welcher Größenordnung, eine Zunahme der Versalzung in den hangenden
Grundwasserleitern verursachen wird. Eine solche Versalzung in den unteren
Buntsandsteinschichten ist bereits bekannt, hat aber auf die Einzugsbereiche der Gerstunger
Brunnen bislang nur begrenzten Einfluss (Ausfall eines Brunnens, erste Zeichen einer
chemischen Beeinflussung in weiteren Brunnen). Wird die Versenkung nicht umgehend und
vollständig eingestellt, muss zwangsläufig von einer Ausweitung der bereits versalzenen
Grundwasserbereiche ausgegangen werden. Die Gefahr des Ausfalls weiteren Brunnen wird
dadurch größer werden.
Neben der Beeinträchtigung der Trinkwasserversorgung ist aus kommunaler Sicht aber auch
ein korrosiver Angriff aufsteigender magnesiumchlorid-reicher Wässer auf Rohrleitungen aus
Eisen und Beton, sowie auf Hausfundamente etc. zu besorgen, wie er im nahe gelegenen Ort
Heringen nachweislich erfolgt ist.
Die von K+S vorgeschlagene, stärkere (aber bisher nicht quantifizierte) Rückförderung
versenkter Laugen kann nur temporär bei ungewöhnlich hoher Wasserführung der Werra
erfolgen. Der ständige Wechsel von Verpressung und Rückförderung begünstigt die
Vermischung der Versenklaugen mit Formations- und Grundwasser. Eine temporäre
Rückförderung kann an der Gefährdung der Brunnen nicht viel ändern, weil sie die zuvor statt
gefundene Vermischung von Laugen, Formations- und Grundwässern nicht durch eine
entsprechende „Entmischung“ wieder rückgängig machen kann. Wo die Versalzungsfront
einmal angekommen ist, kann die Salzfracht nur sehr langfristig und nach und nach durch
Grundwasserneubildung wieder ausgewaschen werden.
Von einer Rückförderung größerer Laugenvolumina wird auch deshalb abgeraten, weil
dadurch das Druckgefälle aus Richtung Kleinensee vergrößert wird und als Folge die
Einwanderung versalzener Grundwässer von hessischer Seite begünstigt würde.
Besonders westlich und südwestlich des Gerstunger Wassergewinnungsgebietes (ehemalige
deutsch-deutsche Grenze) sind offenbar kaum Vorfeld-Messstellen vorhanden, sollten aber
dringend eingerichtet werden. Die Einrichtung zusätzlicher Vorfeld-Messstellen zur
Überwachung der Förderbrunnen kann die Versalzung des Grundwassers jedoch bestenfalls
(!) beobachten. Es kann aber nicht das Ziel sein, die fortschreitende Versalzung der
Grundwasser-Vorkommen nur zu beobachten, sondern sie muss verhindert werden. Ob eine
Grundwassermessstelle die eintretende Versalzung des Brunnens vorzeitig anzeigen kann,
hängt davon ab, ob die Versalzungsfront zuerst die Messstelle oder zuerst den Brunnen
erreicht. Welchen Pfad die versenkten Laugen und die verdrängten Plattendolomit-Wässer im
Einzelfall nehmen werden, hängt von den ganz lokalen Wegsamkeiten ab, die im Detail nicht
bekannt sind. Wird hingegen die Messstelle zu nahe an die Brunnen verlegt, bleibt noch nicht
einmal eine nennenswerte Vorwarnzeit.
Die Abbildung 2.5 zeigt eine von vielen denkbaren Situationen, in denen eine
Vorfeldmessstelle nicht ihren Zweck erfüllen kann.
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 44

Abbildung 2.5 – Vorfeldmessstellen sind keine Gewähr gegen unerwartete Versalzungen in
Brunnen. Liegt das Leck (Störung, Zerrüttungszone) im Abstrom der Messstelle, wird die
Versalzung nicht oder erst sehr spät entdeckt werden.
Ein weiteres Problem der Vorfeldmessstellen besteht darin, dass sie mit einer längeren
Planungs-, Genehmigungs- und Herstellungsdauer verbunden wären, während K+S einen
fließenden Übergang zwischen Probebetrieb und Regelbetrieb anstrebt. Es würde also auch
über einen längeren Zeitraum keine Überwachung der Brunnen erfolgen können, ganz zu
schweigen von einer Beweissicherung bezüglich des Ist-Zustandes.
Die bisherige behördliche Überwachungspraxis der Grundwassermessstellen muss
grundlegend verbessert werden. Die Festsetzung von Ca/Mg-Verhältnissen als
Überwachungswerte ist aufgrund der nachweislich ablaufenden Dolomitisierungsreaktionen
zur Erkennung von Laugeneinflüssen ungeeignet. Es müssen grundsätzlich alle Parameter
betrachtet werden, und im Hinblick auf das Verschlechterungs-Verbot, bzw. das
Verbesserungs-Gebot der Wasserrahmenrichtlinie für Grundwässer, müssen entsprechende,
wirksame Reinhalte-Maßnahmen eingeleitet werden. Die ständige Anpassung der
behördlichen Grenzwerte nach oben, bzw. die Verlegung von Probenahme-Tiefen in
Messstellen in höhere Niveaus, wie sie bisher praktiziert wird, ist nicht akzeptabel.
Soweit die Gemeinde Gerstungen an einem Erhalt ihres in Eigenbetrieb geführten
Wasserwerkes festhalten will, muss daher aus gutachtlicher Sicht dazu geraten werden, auch
weiterhin auf eine völlige und sofortige Einstellung der Laugenversenkung im Bereich der
Gerstunger Mulde, aber auch im Versenkgebiet Kleinensee, zu bestehen. Nur so kann eine
eigene, nachhaltige Wasserversorgung gesichert und das Eintreten eines
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 45

Versorgungsnotstandes abgewendet werden. Das Gleiche gilt sinngemäß für den Schutz
bestehender Rohrleitungen und Bauwerke, sowie aus Gründen des Umweltschutzes.
Sollte die Gemeinde Gerstungen eine Aufgabe ihres Wasserwerkes in Erwägung ziehen, wäre
dafür zu sorgen, dass zuerst eine zuverlässige und gleichwertige Ersatz-Versorgung in Betrieb
gestellt wird, bevor die Laugenversenkung weiter betrieben werden kann.
Weiterhin wird dazu geraten, als Ersatz für den ausgefallenen Brunnen Kohlbach II einen
(oder mehrere) Ersatzbrunnen zu bohren, damit die bestehenden Brunnen durch Drosselung
der Fördermenge etwas entlastet werden können. Dies sollte dem Risiko einer künftigen
Versalzung vorbeugen.
Nachdem die Bedeutung des Versenkraumes bei Kleinensee auch für die Gerstunger Mulde
erkannt ist, wäre eine Erweiterung der hier vorgelegten Studie nach Westen auf hessisches
Gebiet sinnvoll und anzuraten.
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