@phdthesis{Bohn2013, author = {Bohn, Antje}, title = {Hydrogeochemische Analyse und Modellierung von L{\"o}sungs- und Reaktionsprozessen im Salinar- und Deckgebirge am Staßfurter Sattel}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29602}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {Konvergenz- und l{\"o}sungsbedingte Senkungsvorg{\"a}nge an der S{\"u}dwestflanke des Staßfurt-Egelner-Salzsattels beeintr{\"a}chtigen nach Beendigung des aktiven Salzbergbaus die Stadtentwicklung und Fl{\"a}chennutzung im Stadtgebiet Staßfurt. Der Fokus der vorliegenden Arbeit war die Analyse der hydrochemischen Beschaffenheit von W{\"a}ssern und L{\"o}sungen und der potentiellen Wechselwirkungen der im Gebirge zusitzenden L{\"o}sungen mit den verschiedenen Mineralphasen des Gebirges, insbesondere des l{\"o}sungssensiblen Zechsteinsalinars, anhand von hydrochemischen Interpretationen zur Herkunft und Genese der W{\"a}sser und L{\"o}sungen sowie mit Hilfe von hydrogeochemischen Modellrechnungen. Das Untersuchungsgebiet Staßfurt geh{\"o}rt zum Salzlandkreis und liegt ca. 35 km s{\"u}dlich von Magdeburg. An dem Staßfurter Sattel, der das Stadtgebiet quert, entwickelt sich vor ca. 160 Jahren ein intensiver Salzbergbau, in dessem Zuge sich eine vielf{\"a}ltige Industrie ansiedelte. Die hydrogeologischen Verh{\"a}ltnisse im Untersuchungsgebiet sind durch einen Stockwerksaufbau charakterisiert, der drei wesentliche Grundwasserkomplexe (GWK) umfasst: GWK 1 (Porengrundwasserleiter des quart{\"a}ren und terti{\"a}ren Lockergesteinsstockwerkes), GWK 2 (Kluft-Poren-, Kluft- und Karst-Grundwasserleiter des Deckgebirgsstockwerkes), und GWK 3 (Kluft-Karst-Grundwasserleiter des Salinargebirges). Der GWK 3 ist vom GWK 2 durch den Roten Salzton (sofern er nicht subrosiv oder bergm{\"a}nnisch gest{\"o}rt ist) und das Leinesteinsalz hydraulisch getrennt. Es existieren jedoch in St{\"o}rungszonen und den Bergschadensgebieten Bereiche mit hydraulischen Verbindungen zwischen beiden Aquiferen. Einige hydrochemische Anomalien im Deckgebirge (erh{\"o}hte Magnesium-, Kalium und Bromidkonzentrationen) sind m{\"o}glicherweise auf eine Migration von L{\"o}sungen aus dem GWK 3 in den Buntsandstein zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. {\"U}ber den Kainit- und Gipshut besteht eine unmittelbare Verbindung des GWK 3 zum Lockergestein und den Gew{\"a}ssern. Vermutlich handelt es sich beim GWK 3, einschließlich der ehemaligen Grubenbaue, um ein teilweise offenes und durchstr{\"o}mtes System, in dem in Tiefen unter ca. -25 bis -50 mNN hochkonzentrierte und schwere L{\"o}sungen aus dem GWK 3 ins Nebengebirge abfließen und {\"u}ber den Gipshut geringer konzentrierte W{\"a}sser nachstr{\"o}men, die sich aufs{\"a}ttigen. Die W{\"a}sser im Deckgebirge sind hydrochemisch durch gel{\"o}stes NaCl und CaSO4 dominiert. Die Konzentrationen nehmen generell mit der Teufe zu. Im GWK 2 wird die Halit-S{\"a}ttigung im Gipshut am Kontakt zum Salzspiegel erreicht, der sich im zentralen Sattelbereich (Kontakt zum Staßfurt-Steinsalz) in ca. 100 m Teufe befindet. Im bisher aufgeschlossenen Buntsandstein konnten keine NaCl-ges{\"a}ttigten L{\"o}sungen nachgewiesen werden. Im Gipshut treten erh{\"o}hte Anteile an Magnesium und Kalium in den Deckgebirgsl{\"o}sungen auf, die auf Kontakte zu den L{\"o}sungen des GWK 3 zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sind. Im Unteren Buntsandstein wurden nur vereinzelt erh{\"o}hte Magnesium-, Kalium- und Bromid-Gehalte nachgewiesen, die z.T. auf L{\"o}sungsmigrationen zwischen Caprock und Buntsandstein, z.T. aber auf Migrationen aus dem tiefem Salinargebirge (Hauptanhydrit/Grubenbaue) in den Buntsandstein hinweisen und ein weiteres Indiz f{\"u}r ein zumindest teilweise offenes System im GWK 3 sind. Die L{\"o}sungen im GWK 3 sind bei NaCl-S{\"a}ttigung durch hohe Magnesium-, Kalium- und Chloridgehalte gepr{\"a}gt, wobei mit der Teufe eine Zunahme der Mg-K-Cl-Komponente auf Kosten der Na-Cl-Komponente erfolgt. Hydrochemische Modellierungen zeigen, dass die L{\"o}sungen ab ca. -100 mNN Teufe die S{\"a}ttigung an Sylvin und ab etwa -150 mNN Teufe die S{\"a}ttigung bez{\"u}glich der prim{\"a}ren Kali-Salze Carnallit und Kainit erreichen. Bis ca. -200 mNN treten im GWK 3 jedoch auch Mischungen mit Deckgebirgsw{\"a}ssern auf, die noch nicht vollst{\"a}ndig ges{\"a}ttigt sind. Die gegen{\"u}ber den Kali-Salzen ges{\"a}ttigten L{\"o}sungen befinden sich hydrochemisch nahe der Paragenese Q mit ann{\"a}hernder S{\"a}ttigung an Carnallit, Sylvin, Halit, Kainit bzw. vermutlich leichter {\"U}bers{\"a}ttigung an Kainit. Dieses stellt einen chemisch metastabilen Zustand gegen{\"u}ber den unverritzten Bereichen des Kalifl{\"o}zes Staßfurt dar. Die theoretisch m{\"o}gliche Entwicklung der L{\"o}sungen zur Paragenese R (ges{\"a}ttigt an Halit, Carnallit, Kainit, Sylvin, Kieserit und Anhydrit) ist trotz des im Salinar vorhandenen Kieserites derzeit nicht zu beobachten. In Teufen oberhalb -200 mNN liegt das geschilderte, zumindest teilweise offene System vor und es besteht z.T. weiterhin L{\"o}sungspotential gegen{\"u}ber dem Kalifl{\"o}z Staßfurt. Die L{\"o}sungsprozesse sind hier vor allem hydrodynamisch kontrolliert und vom Ausmaß der Migration von Deckgebirgsl{\"o}sungen in den GWK 3 (speziell das Kalifl{\"o}z Staßfurt) abh{\"a}ngig. Ein Teil der aktuellen Maxima der Oberfl{\"a}chensenkungen sind m{\"o}glicherweise auf fortgesetzte Subrosion im Kalifl{\"o}z Staßfurt in diesem offenen System zur{\"u}ckzuf{\"u}hren.}, subject = {Staßfurt; Salzbergbau; Paragenese; L{\"o}slichkeit; Hydrogeochemie; Staßfurter Salzsattel; L{\"o}sungsprozesse; Hydrogeochemische Modellierung; Salzbergbau; Paragenese Q; Stassfurt salinar anticline; Leaching processes; Hydrogeochemical modelling; Salt mining; Paragenesis Q}, language = {de} }