Gutachten zur Versalzung der Gerstunger ... - Runder Tisch
Gutachten zur Versalzung der Gerstunger ... - Runder Tisch Gutachten zur Versalzung der Gerstunger ... - Runder Tisch
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. Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 2
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 Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 3
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Inhalt<br />
1. Geologische Betrachtungen ………………………………………………….. 4<br />
Einführung und Problemstellung …………………………………………. 4<br />
Geologische Verhältnisse ……………………..…………………………... 5<br />
Hydrogeologische Stockwerke und Strömungsregime ……………..……. 9<br />
Bewertung relevanter Literatur (Auswahl) ……………………………….. 12<br />
Vorgeschichte zum Pufferspeicher <strong>Gerstunger</strong> Mulde …………………… 14<br />
2. Chemische Betrachtungen ……………………………………………………. 21<br />
Wissenschaftlicher Ansatz ………………………………………………… 21<br />
Thermodynamische Modellierung von Mineral-Lösungs-Gleichgewichten . 25<br />
Verfügbare Datenbasis …………………………………………………….. 26<br />
Einige allgemeine Erläuterungen und Festlegungen für die Diagramme …. 27<br />
Versenkte Laugen …………………………………………………………. 28<br />
Plattendolomit ……………………………………………………………... 31<br />
Deckgebirge (Buntsandstein und Quartär) ………………………………… 34<br />
Geographische Verbreitung <strong>der</strong> Salzabwässer …………………………… .. 41<br />
Schlussfolgerungen und Empfehlungen …………………………………… 44<br />
Quellenangaben ……………………………………………………………. 46<br />
Anlagen<br />
Diagramme<br />
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 3
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