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Tertiäre Sedimente als Barriere für die U-/Th-Migration im Fernfeld von Endlagern
GRS - 176
Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) mbH
Tertiäre Sedimente als Barriere für die U-/Th-Migration im Fernfeld von Endlagern
Ulrich Noseck Thomas BrasserWalter Pohl
März 2002
Anmerkung:
Die diesem Bericht zugrundeliegen-den Arbeiten wurden mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) unter dem Förderkennzeichen 02 E 9128 geför-dert.
Die Arbeiten wurden von der Gesell-schaft für Anlagen- und Reaktorsi-cherheit (GRS) mbH durchgeführt.
Die Verantwortung für den Inhalt die-ser Veröffentlichung liegt allein bei den Autoren.
Gesellschaft für Anlagen-
und Reaktorsicherheit(GRS) mbH
GRS - 176
ISBN 3-931995-44-5
Deskriptoren:Endlager, Geochemie, Geosphäre, Hochaktiver Abfall, Langzeitsicherheit, Nuklidtransport,Porosität, Uran, Thorium
Danksagung
Art und Umfang der in vorliegendem Bericht zusammengestellten Ergebnisse von Unter-suchungen an den Standorten Ruprechtov und Heselbach sind erst durch eine engeKooperation mit folgenden Projektpartnern (alphabetisch nach Institutsnamen) ermöglichtworden. Darüber hinaus danken wir Herrn FD Wulf-Dieter Wilke vom Bayerischen ForstamtPfreimd sowie Herrn Franz Lohbauer aus Heselbach für die unkomplizierte vor-Ort-Unter-stützung.
Klaus Standtke
Institut für Umwelttechnologien GmbHVolmerstraße 9B12489 Berlin-AdlershofeMail: [email protected]
Martin Stute
Lamont-Doherty Earth Observatory61Route 9WPalisaoes, NY 10964eMail: [email protected]
Ales Laciok, Mirek Hercik
Nuclear Research Institute (NRI) Rez plz25068 Rez, Tschechische RepublikeMail: [email protected] / [email protected]
Walter Pohl, Dieter Zachmann,Dagmar Schönwiese, Oliver Böhnke
Technische Universität BraunschweigInstitut für GeowissenschaftenPockelsstraße 338106 BraunschweigeMail: [email protected] /[email protected]
Winfried Malorny, Peter Hardi
Technische Universität BraunschweigInstitut für Baustoffe, Massivbau undBrandschutzHopfengarten 2038102 BraunschweigeMail: [email protected]
Janusz Janeczek
Uniwersytet SlaskiiBankowa 1240-007 Katowice, PoleneMail: [email protected]
Kazimierz Rozanski
AGH - University of TechnologyFaculty of Physics and Nuclear Techniquesal. Mickiewicza 3030-059 Kraków, PoleneMail: [email protected]
Shaun Reeder
British Geological SurveyKeyworth, NottinghamNG12 5GG, Vereinigtes KönigreicheMail: [email protected]
Bernd Grambow, AbdelouasAbdesselam, Yves Andres
Ecole des Mines de NantesLaboraitoire SUBATECH4, rue Alfred Kastler44307 Nantes Cedex 3, FrankreicheMail: [email protected] / [email protected]
Johannes Fachinger
Forschungszentrum Jülich - ISR52425 JülicheMail: [email protected]
Deniz Oezen
Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben GGAStilleweg 230655 HannovereMail: [email protected]
Horst Geckeis
Forschungszentrum KarlsruheInstitut für Nukleare Entsorgung (INE)76021 KarlsruheeMail: [email protected]
I
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung................................................................................................... 1
2 Ruprechtov ................................................................................................ 5
2.1 Standortcharakterisierung ........................................................................... 5
2.1.1 Einleitung .................................................................................................... 5
2.1.2 Bohrkampagnen.......................................................................................... 7
2.1.3 Geophysikalisches Logging ........................................................................ 9
2.1.4 Probenbehandlung und γ-Charakterisierung............................................. 13
2.2 Geologie.................................................................................................... 16
2.2.1 Regionalgeologischer Überblick................................................................ 16
2.2.2 Uranvorkommen........................................................................................ 22
2.2.3 Standortverhältnisse ................................................................................. 22
2.3 Granit- / Basaltuntersuchungen ................................................................ 26
2.3.1 Einleitung .................................................................................................. 26
2.3.2 Klassifikation der Granite .......................................................................... 27
2.3.3 Neovulkanite ............................................................................................. 28
2.3.4 Geochemische Gesteinsanalysen............................................................. 28
2.3.5 Voraussichtliche Quelle der U -Mineralisation bei Ruprechtov ................. 31
2.4 Sedimente ................................................................................................. 36
2.4.1 Bohrkernbeschreibung .............................................................................. 36
2.4.2 Lithostratigraphische Beschreibung .......................................................... 39
2.4.3 Mineralogie................................................................................................ 44
2.4.4 Sedimentologische Untersuchungen ........................................................ 64
2.4.5 Chemische Analysen ................................................................................ 70
2.4.6 Sequentielle Extraktion ............................................................................. 78
2.4.7 Radiometrische Charakterisierung............................................................ 81
2.5 Grundwasser-Untersuchungen ................................................................. 88
2.5.1 Chemische Analysen ................................................................................ 88
2.5.2 Kolloide ..................................................................................................... 97
2.5.3 Radiometrische Untersuchungen............................................................ 100
II
2.5.4 Porenwasser-Untersuchungen................................................................ 101
2.6 Geochemische Modellierung................................................................... 108
2.6.1 Einleitung ................................................................................................ 108
2.6.2 Datenbasis für Uran ................................................................................ 108
2.6.3 Wechselwirkung Grundwasser Sediment ............................................... 110
2.6.4 Speziation von Uran................................................................................ 112
2.6.5 Vergleich mit Uran-Konzentrationen anderer Arbeiten............................ 114
2.7 Sorption / Desorption .............................................................................. 116
2.7.1 Experimentelle Vorgehensweise............................................................. 116
2.7.2 Charakterisierung der Sedimente ........................................................... 116
2.7.3 Ergebnisse .............................................................................................. 118
2.7.4 Modellierung und Interpretation .............................................................. 121
2.7.5 Schlußfolgerungen zur Sorption.............................................................. 125
2.8 Hydrogeologisches Modell ...................................................................... 126
2.8.1 Literaturauswertung ................................................................................ 126
2.8.2 Grundwassergeschwindigkeiten ............................................................. 128
2.8.3 Grundwasseralter.................................................................................... 129
2.8.4 Zusammenfassung.................................................................................. 137
2.9 Integration und Interpretation aller Ergebnisse ....................................... 139
2.9.1 Einleitung ................................................................................................ 139
2.9.2 Das „Roll-Front Modell“ ........................................................................... 142
2.9.3 Konzeptuelles Modell für den Urantransport ........................................... 149
3 Standort Heselbach .............................................................................. 155
3.1 Standortcharakterisierung ....................................................................... 155
3.1.1 Einleitung ................................................................................................ 155
3.1.2 Bohrkampagnen...................................................................................... 156
3.1.3 Probenbehandlung und γ-Charakterisierung........................................... 159
3.2 Geologie.................................................................................................. 162
3.2.1 Einleitung ................................................................................................ 162
3.2.2 Standortverhältnisse ............................................................................... 165
3.3 Sediment-Untersuchungen ..................................................................... 167
III
3.3.1 Bohrkernbeschreibung ............................................................................ 167
3.3.2 Chemische Analyse ................................................................................ 169
3.3.3 Radiometrische Charakterisierung.......................................................... 174
3.4 Grundwasser-Untersuchungen ............................................................... 178
3.4.1 Einleitung ................................................................................................ 178
3.4.2 Chemische Analysen .............................................................................. 178
3.4.3 Radiometrische Charakterisierung.......................................................... 182
3.5 Geochemische Modellrechungen............................................................ 185
3.6 Interpretation ........................................................................................... 187
3.6.1 Einleitung ................................................................................................ 187
3.6.2 Integration und Interpretation aller Ergebnisse ....................................... 187
3.6.3 Konzeptionelles Modell für den Urantransport ........................................ 189
4 Zusammenfassung und Ausblick........................................................ 191
4.1 Ruprechtov.............................................................................................. 191
4.2 Heselbach ............................................................................................... 198
5 Literatur.................................................................................................. 201
6 Anhang................................................................................................... 227
6.1 Gesamt-Probenübersicht; Stand: 31.08.2001......................................... 228
6.2 Profile und Tabellen ................................................................................ 248
1
1 Einleitung
Weltweit geht man als Endlagerkonzept für hochradioaktive Abfälle von einer
Endlagerung in tiefen geologischen Formationen aus. In vielen Fällen ist die
Wirtsgesteinsformation von sandigen und tonigen Sedimenten überlagert bzw. ist Ton
selbst als Wirtsgestein vorgesehen. Um zu überprüfen, ob ein Endlagerstandort
geeignet ist, die Abfälle sicher über Zeiträume von bis zu Millionen Jahren von der
Biosphäre abzuschließen, ist es notwendig, die Migrationseigenschaften der relevanten
Radionuklide über entsprechend lange Zeiträume unter repräsentativen Bedingungen
zu kennen. Die Modellansätze und Parameter, welche die Migration der Radionuklide
beschreiben und Eingang in Rechenprogramme für Langzeitsicherheitsanalysen
finden, werden hauptsächlich aus Laborexperimenten gewonnen und in einigen Fällen
an Feldexperimenten überprüft. Diese Experimente sind allerdings naturgemäß auf
kurze Zeiträume und kurze Transportwege begrenzt.
Studien an natürlichen Analoga bieten demgegenüber die Möglichkeit, Informationen
über das in geologischen Zeiträumen stattgefundene Migrationsverhalten von
Radionukliden in einer natürlichen Umgebung zu erhalten und damit die verwendeten
Rechencodes und Eingangsparameter zu überprüfen.
Aus diesem Grund wurden als Analogon für die Radionuklidmigration im Fernfeld eines
Endlagers die beiden Standorte Ruprechtov in der tschechischen Republik und
Heselbach in der Oberpfalz (Abb. 1.1) ausgewählt. Diese Standorte haben sich
während eines vorlaufenden Auswahlverfahrens /BRA 98/ als „eignungshöffig“
erwiesen.
Im Rahmen des hier bearbeiteten Vorhabens soll das Migrationsverhalten der dort
natürlich vorkommenden Radionuklide 238U, 234U, 230Th und 226Ra untersucht werden.
Diese Radionuklide spielen in Langzeitsicherheitsstudien bezüglich der potentiellen
jährlichen Strahlenexpositon eine wichtige Rolle. An beiden Standorten besteht die
Möglichkeit, den Radionuklidtransport in sandigen/tonigen Sedimenten unter ähnlichen
Bedingungen, wie sie im Fernfeld eines Endlagers erwartet werden, zu untersuchen.
Dabei können sich die Standorte insofern gut ergänzen, als sich die bereits
beobachteten geochemischen Bedingungen deutlich voneinander unterscheiden.
2
CZECHREPUBLIC
FEDERALREPUBLIC
OF GERMANY
AUSTRIA
MÜNCHEN
PASSAU
REGENS-BURG
NÜRNBERG
HOF
Weiden
Johann-Georgenstadt Joachimsthal /
Jachymov
RUPRECHTOV
WACKERSDORF
Marienbad/Marianske Lazne
Crystalline boundary
Veins, uraninite bearing
Granite, uran-mica bearing
Granitic massif, uraniferous
Pegmatite, uranium ore bearing
Uran mica within the Pfahl-quartz
Lacustrine limestone, uraniferous
Lignite, uraniferous - Tertiary
Sandstones, clays and shales, uraniferous
P f a h l
Abb. 1.1: Übersichtskarte der Uranvorkommen in Südost-Deutschland und dem
westlichen Teil der Tschechischen Republik /BRA 98/
Standort Ruprechtov
Der Standort Ruprechtov befindet sich im Nordwest-Teil der Tschechischen Republik,
etwa 8 km nördlich von Karlovy Vary, geologisch in einem tertiären Becken innerhalb
eines Grabensystems, das sich im Vorland des Erzgebirges entwickelt hat.
Im Zuge früherer Untersuchungen während der Uranexploration in dieser Region sind
insgesamt drei uranhaltige Schichten identifiziert worden: die basale Schicht setzt sich
in erster Linie aus Kohle und kohligem Ton zusammen, die beiden überlagernden
Schichten werden aus Tuff und Tuffit mit einem deutlichen Anteil an organischem
Material aufgebaut. Der Ursprung für die Urananreicherungen wird im umliegenden
und unterlagernden kaolinisierten Granit karbonischen Alters (280-345 Mio Jahre) mit
hohen U-Gehalten gesehen. Nach bislang vorliegenden Erkenntnissen zur Genese
herrschten günstige klimatische Bedingungen für die Auslaugung und die Migration von
Uran während des Miozäns vor 5 bis 10 Mio Jahren, als die sogenannte vulkano-
3
detritische Formation mit Einschaltungen von Kohle und kohligem Ton abgelagert
wurde.
In Rahmen von Standort-Voruntersuchungen wurden 1996 und 1997 zur Untersuchung
der Eignung dieses Standorts drei erste Aufschlussbohrungen durchgeführt. Die für die
Auswahl des Standortes getroffenen Annahmen konnten dabei im wesentlichen
bestätigt und Uran-Anreicherungshorizonte identifiziert werden. Aus radiometrischen
Messungen an den Isotopen der Uran Zerfallsreihe wurden Gleichgewichts- bzw.
Nicht-Gleichgewichtszustände identifiziert. Aus den Nichtgleichgewichtszuständen von 238U/234U und 230Th/234U an Punkten höchster Urankonzentration wurde als erste
Prognose ein Uran-Ablagerungsprozess postuliert, der innerhalb der letzen 100 000
Jahre stattgefunden haben muss, bzw. noch andauert. Weiterhin zeigte sich, dass
vorhandene Uran-Peaks deutlich mit Kohlenstoffanreicherungen korrelieren.
Auf den bisherigen Befunden, wie den radioaktiven Nichtgleichgewichtszuständen setzt
das in dem vorliegenden Bericht dargestellte Vorhaben auf. Es soll insbesondere
untersucht werden, welche chemischen und physikalischen Prozesse am Standort
Ruprechtov stattgefunden haben. Hierzu sind die Bohrkerne insbesondere in der
Umgebung der Urananreicherungen im Detail mineralogisch, chemisch und
radiometrisch zu untersuchen. Ebenso sollen grundwasserführende Horizonte
identifiziert und ungestörte Grundwasserbedingungen untersucht werden. Unter
Berücksichtigung aller Daten soll dann modellhaft die Barrierewirkung der tonhaltigen
Tertiär-Schichten nachvollzogen werden. Hinsichtlich der Übertragbarkeit auf deutsche
Endlagerverhältnisse ist von Bedeutung, dass das am Standort Ruprechtov
vorherrschende Tonmineral Kaolinit auch ein dominierendes Tonmineral in den
tertiären Schichten Norddeutschlands darstellt. Die Ergebnisse zum Standort
Ruprechtov werden in Kapitel 2 beschrieben
Standort Heselbach
Die Braunkohlenlagerstätten bei Heselbach in der Region Wackersdorf liegen ca.
40 km nördlich von Regensburg, geologisch in der Bodenwöhrer Senke mit einer
Füllung von Trias und Kreidesedimenten, in die braunkohleführende Tertiär-Rinnen
eingeschnitten sind. Diese Rinnen, in denen sich je nach hydrographisch-
morphologischer Situation Sande, Tone oder Torfe mit einer maximalen Mächtigkeit
von 160 m abgelagert haben, bilden heute, nach Abschluss der Braunkohlen-
gewinnung, eine große Seenplatte.
4
Uran ist in den Braunkohlen, Sanden und Tonen des Nordteils des Wackersdorfer
Feldes enthalten. An den Beckenrändern, an denen keine Braunkohlengewinnung
stattgefunden hat, streichen die Uranhorizonte zu Tage aus, sind aber heute als Folge
von Rekultivierungsmaßnahmen überdeckt und schwer zu lokalisieren. Das Uran kann
grundsätzlich postsedimentär aus älteren Gesteinsformationen wie Uran-führenden
Flußspatgängen von Wölsendorf oder dem Keuper-Sandstein zugeführt worden und in
tonigen Kohlen und Tonen vermutlich adsorptiv gebunden worden sein. Nach dem
bisherigen Kenntnisstand wird seit dem Pliozän aufgrund einer Umbildung des
hydrographischen Netzes nur noch vorhandenes Uran umgelagert.
Ziel der Arbeiten am Standort Heselbach ist es - bevor Explorationsbohrungen wie in
Ruprechtov möglich sind - die durch die Rekultivierungsmaßnahmen überdeckten U-
Anreicherungen zunächst neu zu lokalisieren. Es sollen Anreicherungshorizonte und
dort auftretende Anomalien identifiziert werden und die grundlegenden relevanten
geochemischen Parameter an diesem Standort ermittelt werden. Bedingt durch den
intensiven und bis in die 70er Jahre des 20. Jahrhunderts praktizierten Braunkohle-
tagebau sowie ein ausgeprägtes hydraulisches Gefälle bietet dieser Standort
möglicherweise auch Gelegenheit, jüngste geochemische Umlagerungs- bzw.
Mobilisierungsprozesse zu untersuchen. Die Ergebnisse zum Standort Heselbach
werden in Kapitel 3 beschrieben.
5
2 Ruprechtov
2.1 Standortcharakterisierung
2.1.1 Einleitung
Das Projektgebiet Ruprechtov befindet sich im Nordwest-Teil der Tschechischen
Republik, etwa 8 km nördlich Karlovy Vary (Karlsbad) und ca. 20 km südlich der
Grenze zur Bundesrepublik Deutschland bei Oberwiesenthal (Abb. 2.1.1). Das
Projektgebiet i. e. S. ist gekennzeichnet durch eine relativ ebene Fläche, deren
Höhenniveau bei etwa 470 m NN liegt. Zur Ortschaft Ruprechtov (SSW) hin steigt das
Gelände auf 520 m NN an, in Richtung N (Hroznetin) sinkt es leicht auf 450 m NN ab
(Abb. 2.1.2).
Abb. 2.1.1: Lage des Untersuchungsgebietes Ruprechtov
Abb. 2.1.2: Blick von N S auf das Projektgebiet mit den beiden Bohrungen NA4
(rechts) und NA5 (links). Auf dem Hang der Basaltkuppe (hinten links) ist
der Ort Ruprechtov gelegen
6
Nach Norden hin bildet das Erzgebirge eine Höhendifferenz von bis zu 1.000 m. Die
genaue Lage sämtlicher bisheriger Bohrungen sind der Tab. 2.1.1 bzw. Abb. 2.1.4 zu
entnehmen.
Abb. 2.1.3: Topographische Übersichtskarte des Projektgebietes mit Lage der
Bohrungen NA1 - NA5 (Punkt); die Ortschaft Ruprechtov befindet sich am
linken unteren Bildrand (Maßstab ca. 1:25.000)
Tab. 2.1.1: Koordinaten der Aufschlussbohrungen am Standort Ruprechtov
Bohrung X Y Z Z (ROK)
NA1 1.003.583,10 849.765,80 471,81
NA2 1.003.573,90 849.775,10 471,65
NA3 1.003.578,40 849.770,65 471,70
NA4 1.003.580,22 849.762,64 471,70 472,41
NA5 1.003.588,36 849.761,38 471,72 472,72
7
570
575
580
585
590
760765770775780Koordinaten (849...)
Koo
rdin
aten
(100
3...)
NA2
NA3
NA1
NA5
NA4
Abb. 2.1.4: Lage der Aufschlussbohrungen NA1 - NA5 im Koordinatensystem der
amtlichen topographischen Karte
Hroznì tín
Odeø
Ruprechtov
Abb. 2.1.5: 3D-Visualisierung der Morphologie am Standort Ruprechtov (Blick
SW NE): das Projektgebiet selbst zeichnet sich durch flache Morphologie
aus; im Bild unten tritt der Basaltschlot von Ruprechtov deutlich in
Erscheinung; bei dem Anstieg am linken Bildrand handelt es sich um einen
Ausläufer des Erzgebirges
2.1.2 Bohrkampagnen
Im Rahmen des diesem Bericht zugrunde liegenden Projektes wurde die Bohrung NA4
im Zeitraum 29.06.99 - 01.07.99 bis zu einer Endteufe von 38,40 m im
8
Trockenbohrverfahren abgeteuft, in der Zeit vom 12.07.99 - 15.07.99 auf einen
Enddurchmesser von 195 mm aufgebohrt und zu einer Grundwassermessstelle
ausgebaut. Mit Feststellung von zwei deutlichen Peaks in einer Teufenlage zwischen
34,00 und 36,50 m (34,50 - 35,00 m sowie 36,00 - 36,50) mittels natürlichem Gamma-
Log und Identifizierung des basalen braunkohleführenden Horizontes in dieser
Teufenlage mit Hilfe einer lithologischen Ansprache des Sediments ist der Zielhorizont
der Bohrung NA4 erreicht gewesen. Um ein vollständiges Durchteufen des
Braunkohle-Horizontes sicherzustellen, ist die Bohrung bis zum vermuteten Übergang
von sekundärem zu primärem Kaolin auf 38,40 m weitergeteuft worden.
Abb. 2.1.6: Bohrarbeiten zur Bohrung NA4
Die oberen 33 Meter des Bohrkerns wurden mit Hilfe eines Einfachkernrohrs
gewonnen, an der Erdoberfläche sofort in Plastikfolie verpackt und in konventionellen
Holzkernkisten transportiert und gelagert (Abb. 2.1.6). Von 33,00 m bis zur Endteufe
erfolgte die Kerngewinnung mittels eines Doppelkernrohres (innerer PVC-Liner), so
dass das entsprechende Sediment bereits in seiner ursprünglichen Teufe unter
weitestgehendem Sauerstoffabschluss versiegelt worden ist. Die Stirnflächen der PVC-
Liner wurden unmittelbar nach deren Gewinnung an der Erdoberfläche mit flüssigem
Wachs abgedichtet. Der Ausbau zu einer Grundwassermessstelle erfolgte auf der
Grundlage eines mittels Temperatur- / Resistivity-Logs festgestellten Wasserzuflusses
9
zwischen 34,50 und 36,00 m. Einzelheiten des Ausbaus mit Angaben zu technischen
Details sind in Abb. 2.1.7 zusammengefasst.
Die nur wenige Meter entfernte Bohrung NA5 ist in der zweiten Julihälfte 1999 bis zu
einer Endteufe von 37,50 m abgeteuft worden, wobei die Kerngewinnung analog der
Vorgehensweise bei NA4 erfolgte. Im Gegensatz zur Bohrung NA4 ist die Bohrung
NA5 nach Kerngewinnung bis zu einer Teufe von 21,50 m mit Bentonit verfüllt worden,
um einen auch in der Bohrung NA4 festgestellten - allerdings deutlich geringeren -
Zufluss in einer Teufe von etwa 19,50 m zu erfassen.
38
37
36
35
34
33
MittlererGW-Zufluß
StarkerGW-Zufluß
γ-Er
höhu
ngγ-
Erhö
hung
γ-Peak
γ-Peak
Endteufe Kernbohrung: 38,4 m, ø 195 mm
Bentonit
Filterrohr
Packer
Pumpe
Steuer-/Antriebs-
einheit
PVC-RohrSteuer- / FörderleitungenGeologisches
Profil
Bohrlochwand
Reverse- Filter (0,1 mm)
Filter (0,1 mm)Reverse-
Sand
filte
r (1,
6 -2
,5 m
m)
6
5
~~~~~~~~
~~~~~~~
~~~~~~~~
~~
~~~~
~~
~~~~~
~~~~~~~
~~~~~~~~
~~~~~~~
1
8
3
7
2
4
9
Bentonit
Legende:1: Tuff2: Sandiger Tuff3: Toniger Tuff4: Sandstein5: Kohle6: Tonige Kohle7: Kohleh. Ton8: Ton mit Kohle9: Kaolin
NA4
7
Abb. 2.1.7: Ausbau der Bohrung NA4 zu einer Grundwassermessstelle mit
geologischem Profil sowie Angaben zum Wasserzufluss und zu Gamma-
Anomalien auf der Basis geophysikalischer Bohrlochvermessung
2.1.3 Geophysikalisches Logging
Während und nach Abschluss der Bohrarbeiten sind geophysikalische Vermessungen
der Bohrungen vorgenommen worden, um
10
• die genaue Lage von Wasserzuflüssen festzustellen,
• alle Bereiche mit erhöhter natürlicher Gammastrahlung zu ermitteln,
• ein vollständiges geologisches Übersichtsprofil zu erstellen und
• die Lage der Filterkiesschüttungen sowie die Wirksamkeit der Bentonit-
Abdichtung zu überprüfen.
Dabei kamen die in Tab. 2.1.2 zusammengestellten Verfahren zum Einsatz.
Tab. 2.1.2: Übersicht der in NA4 und NA5 eingesetzten geophysikalischen Bohrloch-
Verfahren bzw. daraus abgeleitete Größen (Angaben zur „Spalte“ beziehen
sich auf die graphischen Log-Darstellungen in Abb. 2.1.8 und Abb. 2.1.9)
Bezeichnung Kürzel Einheit Spalte Verfahren
Electrical Resistivity
RAP010 Ohmm 8 Spezifischer elektrischer Widerstand der Schichten (Gesteine einschl. Wassergehalt)
Spontaneous Potential
SP mV 8 Eigenpotentialmessung
Magnetic Log MS V 6, 8 Magnetische Suszeptibilität Gamma Ray Log GR µR/h 5 Natürliche Gammastrahlung Gamma-Gamma Log
XGGDL Imp/s 6 Sedimentdichte (Mineralsubstanz + Poren)
Neutron-Neutron Log
XNN Imp/s 5 Wassergehalt, Gesamtporosität
Caliper Log DIA mm 7 Bohrlochdurchmesser Temperature Log TM °C 4 Temperatur des Bohrloch-Fluids Fluid Resistivity Log
RM Ohmm 4 Elektrischer Widerstand des Bohrloch-Fluids
Photometry Log FM mV 4 Optische Transparenz des Bohrloch-Fluids Bulk Density DENA g/cm3 7 Sedimentdichte (Mineralsubstanz + Poren) Lithological Profile
LITOL - 3 Bohrkernbeschreibung
Lithological Profile
LITOLG - 2 Bohrkernbeschreibung auf Log-Basis
Die Ergebnisse der nach Aufbohren auf den Enddurchmesser erhaltenen ab-
schließenden Logs sind in Abb. 2.1.8 und Abb. 2.1.9 dargestellt. Bereits anhand dieser
Darstellungen wird die besondere Situation der Bohrung NA4 deutlich, die nun
einerseits eine zunächst nicht identifizierte und unerwartete (s. o.) Aktivitätszunahme
unterhalb des Braunkohlenhorizontes sowie eine im Vergleich zu Bohrung NA5
deutlich niedrigere Aktivität im Braunkohlenhorizont selbst aufweist.
11
Abb. 2.1.8: Ergebnisse der geophysikalischen Bohrlochvermessung in Bohrung NA4
12
Abb. 2.1.9: Ergebnisse der geophysikalischen Bohrlochvermessung in Bohrung NA5
In NA5 zeichnet sich dagegen der aus den vorlaufenden Bohrungen NA1 - NA3
bekannte Aktivitätspeak in ca. 35 m Teufe /BRA 98/ deutlich ab. Die maximal
13
ermittelten Radioaktivitätswerte in Bohrung NA4 liegen bei 35,2 m (29,5 µR/h) bzw.
36,8 m (30,5 µR/h), der tiefere Bereich konnte mit diesem Log nicht mehr erreicht
werden.
2.1.4 Probenbehandlung und γ-Charakterisierung
Das Hauptziel einer detaillierten Gamma-Charakterisierung ist es gewesen, die genaue
Lage von Horizonten mit deutlichen Urananreicherungen im Bohrkern NA4 zu
identifizieren, nicht aber, absolute Konzentrationen zu ermitteln. Aufgrund der
Redoxempfindlichkeit der Sedimente sollte die für die weitere Probenauswahl
entscheidende Methode zerstörungsfrei sein und einen weitgehenden Sauerstoff-
abschluss gewährleisten. Zu diesem Zweck wurden die einzelnen, in PVC-Rohren
eingeschlossenen und mit Paraffin abgedichteten Kernabschnitte mit Hilfe eines
empfindlichen γ-Detektors (Germanium, Fa. Canberra) radiometrisch vermessen.
Vor dem Detektor wurde ein Kollimator mit 5 cm Durchmesser eingesetzt. Untersucht
wurde das gesamte Teilstück des Bohrkerns zwischen 33,0 und 38,4 m. Die Messung
der γ-Emission erfolgte senkrecht zur Bohrkernachse. Die Messpunkte wurden jeweils
im Abstand von 2 cm gewählt. Die Messzeit pro Messpunkt betrug 10 Minuten. Der
Nachweis erfolgte anhand der γ-Emissionslinie des 214Bi bei 609-keV, die mit hoher
Empfindlichkeit nachweisbar war. Das 214Bi wurde gewählt, da es ein Nuklid der
Uranzerfallsreihe ist und keine geeigneten, entsprechend intensiven γ-Linien der
Isotope 238U, 234U, 230Th und 226Ra existieren.
Das Ergebnis dieser Messungen ist in Abb. 2.1.10 dargestellt. Aus dem gewonnenen
Spektrum ist bereits an dieser Stelle als neues und zusätzliches Ergebnis abzuleiten,
dass sich die in der Bohrung NA4 bedeutendsten Urananreicherungen unterhalb des
Braunkohle-Zielhorizontes in 37,0 - 38,4 m Tiefe befinden, also schon in einem stark
kaolinisiertem Bereich, der aufgrund der Sondenlänge und daraus resultierender
Tiefenbegrenzung im Zuge der geophysikalischen Bohrlochvermessung zunächst nicht
und nur ansatzweise detektiert worden ist (s. o).
Abb. 2.1.11 zeigt eine Zusammenstellung der in allen bisherigen Bohrungen (NA1 -
NA5) gewonnenen Informationen zum Urangehalt der Sedimente. Auch dieses Bild
verdeutlicht die unerwartete Situation in Bohrung NA4, die im Bereich des
14
Braunkohlehorizontes nur eine vergleichsweise geringe Aktivitätserhöhung aufweist
und im Liegenden (Übergang zum Kaolin) eine starke Differenzierung zeigt.
0100200300400500600700800900
1000
33,0
0
33,5
0
34,0
0
34,5
0
35,0
0
35,5
0
36,0
0
36,5
0
37,0
0
37,5
0
38,0
0
Tiefe [m]
coun
ts p
er 6
00 s
Abb. 2.1.10: Gamma-Scan des Bohrkernabschnitts von 33,00 - 38,40 m der Bohrung
NA4 zur Identifizierung und Festlegung geeigneter Einzelproben für
weiterführende Detailuntersuchungen
Abb. 2.1.11: Bedeutende Uran-Akkumulationen in den Bohrungen NA1 - NA5
Die aus einer Teufe zwischen 33,0 und 38,4 m stammenden Sedimente der Bohrung
NA4 wurden im Rahmen des Gesamtvorhabens mit einem - gegenüber den
hangenden Schichten - höheren Detaillierungsgrad untersucht. In das gesamte Unter-
suchungsprogramm sind neben GRS folgende Institutionen eingebunden gewesen:
TU-Braunschweig (TU-BS); Forschungszentrum Jülich (FZJ); British Geological Survey
0
50
100
150
200
250
300
350
32.0
32.5
33.0
33.5
34.0
34.5
35.0
35.5
36.0
36.5
37.0
37.5
38.0
38.5
39.0
Tiefe [m]
U-G
ehal
t [m
g/kg
]
NA1 NA2 NA3 NA4 NA5
15
(BGS), Ecole de Mines, Nantes - F (EMN); Nuclear Research Institute, Rez - CZ (NRI);
University of Silesia, Katowice - PL (US), University of Technology, Krakow - PL (AGH)
sowie Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO). Eine detaillierte Aufgabenverteilung
ist Tab. 2.1.3 zu entnehmen.
Auf der Basis des in Abb. 2.1.10 dargestellten γ-Spektrums des Bohrkerns wurden
Proben für weitergehende Detailuntersuchungen ausgewählt. Daran anschließend
wurden die Teilproben für die einzelnen Institutionen aus den jeweils ca. 0,5 m langen
Kernabschnitten durch Zersägen unter Stickstoffatmosphäre erhalten. Bei den für
mikrobielle Untersuchungen vorgesehenen Proben wurden die Geräte vorher mit
Alkohol desinfiziert. Die Kernsegmente mit etwa 3 - 7 cm Länge, bzw. etwas größeren
Proben für die bakteriologische Untersuchungen bei EMN, wurden sofort nach dem
Zersägen wieder mit Paraffin versiegelt.
Tab. 2.1.3: Programm für Detailuntersuchungen an Kernmaterial der Bohrung NA 4;
Einzelproben aus der sequentiellen Extraktion wurden auch hinsichtlich
ihrer Aktivitäten untersucht
Untersuchung Institution Untersuchung Institution
Röntgendiffraktometrie GRS Porenwasserextraktion BGS
Mikroskopie US Radiometrie (Porenwasser) FZJ
Mikrosonde US Chemie (Porenwasser) BGS
ASME US Chemie (Grundwasser) GRS, NRI
Sequentielle Extraktion GRS Natürliche Isotope (Grundwasser) AGH
Autoradiographie FZJ Chemie (Sediment) GRS, TU-BS
BET-Oberfläche FZJ Radiometrie (Sediment) FZJ
Hydraulische Kennwerte TU-BS Sorptionsexperimente EMN
Edelgase (Grundwasser) LDEO
Zur Qualitätssicherung bei den experimentellen Methoden wurden an ausgewählten
Proben chemische, radiometrische und mineralogische Messungen sowohl von GRS
als auch von NRI bzw. beauftragten Institutionen als „Ringversuch“ durchgeführt. Eine
detaillierte Zusammenstellung der Ergebnisse aller durchgeführten Untersuchungen
und Analysen ist im Anhang erfolgt.
16
2.2 Geologie
2.2.1 Regionalgeologischer Überblick
Geologisch gesehen liegt die Lokation Ruprechtov im NE-Teil des Sokolov-Beckens.
Dieses Becken stellt ein Teilbecken des Ohre-Grabens dar (Abb. 2.2.1), der sich
unterhalb des Erzgebirges entwickelt hat, als Senkungsgraben (Rift Valley) interpretiert
werden kann und eine vergleichsweise junge geologische Struktureinheit darstellt
(Abb. 2.2.2).
Die stratigraphische Abfolge der unterschiedlichen Sedimentations- und Vulkanismus-
Phasen ist ausführlich in /SVO 66/ beschrieben und in Tab. 2.2.1 zusammengefasst.
Den Untergrund des Sokolov-Beckens bilden oberkarbonische Plutonite; die
Platznahme der Granite vom Karlovy Vary- und Horsky-Typ fand im Zusammenhang
mit der variszischen Orogenese (ca. Devon - Perm) statt.
Eine Übersicht über die lithologische Ausbildung der Sedimente im Sokolov-Becken ist
in Tab. 2.2.2 zusammengefasst. Eine detaillierte Darstellung der geologischen
Entwicklung des Ohre-Grabens und des Sokolov-Beckens findet sich in /SCH 00/ und
/BÖH 00/.
Die moderne Stratigraphie unterscheidet im Sokolov-Becken zwischen folgenden
sedimentären Einheiten (vom Hangenden zum Liegenden):
• Cypris-Formation
• Vulkano-dedritische Formation mit Kohleflözen
• Staré-Sedlo-Formation
Eine standortspezifische Beschreibung dieser Formationen sowie der in der Literatur
beschriebenen Urangenese in der Standortumgebung ist in /BRA 98/ erfolgt.
Eine Übersicht über die spezifische geologische Abfolge im Projektgebiet Ruprechtov
(Abb. 2.2.3) ist in Tab. 2.2.3 wiedergegeben.
17
Abb. 2.2.1: Geologische Übersichtskarte des Ohre-Grabens und benachbarter
Regionen (nach /MÖL 98/)
Die geologische Struktur des Ohre-Grabens und speziell des Sokolov-Beckens wird
auch durch ein Satellitenphoto der Region (Abb. 2.2.4) verdeutlicht: Neben der
scharfen Begrenzung des Grabens ist insbesondere südlich des Projektgebietes das
Ausstreichen granitischer Gesteine anhand dunkler Farben zu erkennen. Die Aktivität
des den gesamten rechten Bildrand einnehmenden Doupovské hory Stratovulkans hat
zu einer großflächigen Füllung des Sokolov-Beckens mit vulkanogenen Ablagerungen
geführt.
18
Abb. 2.2.2: Die Entstehung des Erzgebirges und seines in der Tschechischen
Republik gelegenen südlichen Vorlandes mit dem Ohre-Graben
19
Tab. 2.2.1: Stratigraphische Abfolge der Sedimentations- und Vulkanismus-Phasen
(nach /SVO 66/) SY
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Pleisto-zän
3. Vulk. Phase Alp.-karp. Orogenese
Nur Raum Cheb
Plio
zän
3. Sedimentations-phase
(3. Vulk. Phase) Zw. Miozän und Pliozän:
Pliozän: Beginn Hauptbewegung Erzgebirgsrand- und Ohre-Störungen Alp.-karp. Auffaltung
Nur Raum Cheb / Südböhmen
Samartium 2. Vulk. Phase
Tortonium
Unt. Tortonium: Ende 2. Sed.-Phase
Unt. Tortonium bis Pliozän: Böhm. Massiv Peneplain
Helvetium
Jüngere miozäne Sedimentation Cypris-Tonstein Basis: Konglo-merate, Sandsteine
Eindringen von Meerwasser
Burdigalium
Kohlebildung (Hauptflöz) s/t Süßwasser-sedimente
Ende Vulkanismus (Burdigalium) Beckenabsinken
Neo
gen
Mio
zän
Aquitanium
1. Vulk. Phase = Basis 2. Sedimentations-phase
U. Aquititanium Beginn alkal. Vulkanismus, 1. Vulk. Phase
Oligozän / Miozän: Böhm. Massiv Peneplain
|| Becken-entstehung im Vorland des Erzgebirges
Olig
ozän
Oberes Oligozän.: Sedimentations-unterbrechung HIATUS 1. Sedimentations-phase Basale Klastika der Stare-Sedlo-Formation
Eozän Älteste Sedimente der 1. Sedimen-tationsphase ?
Tert
iär
Palä
ogen
Paläo-zän
Maastrichtium
Mesozoikum bis Paläogen: Kaol. Verwitterung des krist. Basement
Campanium
Santonium Unt. Santonium:
Böhm. Massiv Festland
Coniacium Turonium
Obe
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Cenomanium
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Untere Kreide
20
Tab.
2.2
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2. Sedimentations - Phase (~ Miozän)
1. Vulkanische Phase
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1. Sed.-Phase (~ Oligozän)
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21
0 5 10kmTertiäre Sedimente
Tertiäre Vulkanite
Granit (Karlovy Vary Typ)
Granit (Horsky Typ)
Metamorphe Komplexe
Störung
Abschnitte des Sokolov-Beckens:
ABCD
Sokolov - SvatavaBozicanySedlec - OtoviceHroznetin
SOKOLOV
RUPRECHTOV OSTROV
C
D
A
A
B
KARLOVY VARY
Projektgebiet
Abb. 2.2.3: Vereinfachte geologische Übersichtskarte des Sokolov-Beckens und
seiner Teilbecken (nach Unterlagen des NRI)
Tab. 2.2.3: Übersicht über die geologische Abfolge im Hroznetín-Teil des Sokolov-
Beckens (nach /BRA 98/)
Geologische Formation
Generelle Gesteinsausbildung
Besonderheiten im Raum Ruprechtov
Alter (Ma)
Quartär Humoser Ackerboden, Lehm Quartär
(ca. 0 - 2)
Cypris-Formation kaolinitischer Ton mit sandigen Zwischenlagen nicht sedimentiert
Vulkano-dedritische Formation
Pyroklastika (Tuffe, vulkanische Agglomerate) subaquatische vulkanische Sedimente Braunkohlenflöze
tonige Lignite, keine ausgeprägten Kohleflöze
Miozän (ca. 7 - 26)
Staré-Sedlo-Formation
fein- bis grobkörniger Sandstein mit kaolinitischem Bindemittel kaolinitischer Ton
nicht vollständig entwickelt sekundärer Kaolin
Oberes Eozän bis Unteres Oligozän (ca. 45 - 30)
Liegendes (undifferenziert)
Granit (am Übergang kaolinisiert) Typ „Horský“ Typ „Karlovy Vary“
Karbon (ca. 280 - 345)
22
Abb. 2.2.4: Satellitenbildkarte des Sokolov-Beckens mit Lage des Projektgebietes
2.2.2 Uranvorkommen
Ausgangspunkt für die mit dem tschechischen NRI gemeinsam durchgeführten
Untersuchungen zur Uranmigration sind aus der Literatur bekannte Uran-
anreicherungen im Raum Hájek und Ruprechtov gewesen, deren Ursprung im
umgebenden und unterlagernden Granit gesehen wird. Bisherige Arbeiten gehen
davon aus, dass während des Miozäns (Ablagerung der vulkanodedritischen Formation
mit Einschaltungen von Kohle und kohligem Ton) günstige klimatische Bedingungen für
die Auslaugung und Migration von Uran herrschten. Danach könnte der Zerfall von
organischem Material das Wasser mit Huminsäuren angereichert haben, die das Uran
aus dem verwitterten Granit herauslösen konnten. In der Folge hätte Uran dann in
Form von Sulphaten, Huminkomplexen und Kolloiden migrieren und vorzugsweise in
Lagen mit höherem Gehalt an organischen Bestandteilen abgelagert werden können
/BRA 98/.
2.2.3 Standortverhältnisse
In der Zeit intensiver Uranexploration (ca. 1955-1965) sind im Raum Ruprechtov
insgesamt drei uranhaltige Schichten identifiziert worden, als deren bedeutendste die
23
„basale Schicht” beschrieben worden ist, die sich in erster Linie aus Kohle und
kohligem Ton zusammensetzt.
Die Erkundung und der Nachweis dieses basalen Kohlehorizontes sowie seiner
Urananreicherungen sind deshalb auch Gegenstand der ersten drei im Rahmen des
Vorhabens 02 E 8926 6 /BRA 98/ abgeteuften Explorationsbohrungen (NA1 - NA3) und
primäres Untersuchungsobjekt des in vorliegendem Bericht dargestellten FuE-
Vorhabens gewesen (Bohrungen NA4, GRS und NA5, NRI).
Eine geologische Detaildarstellung des unmittelbaren Projektgebietes (Abb. 2.2.5)
bestätigt, dass in nur wenigen 100 m Entfernung südlich der bisherigen
Bohransatzpunkte Granit des Karlovy Vary - Typs ausstreicht, der als Uranquelle in
Frage kommt.
Abb. 2.2.5: Geologische Detailkarte des Projektgebietes mit Lage der Bohrungen
(Punkt)
Die generellen Lagerungsverhältnisse, wie sie am Standort Hajek (ehemaliger Uran-
und Kaolinabbau), ca. 2,5 km östlich des Projektgebietes beschrieben worden und
prinzipiell auch für das Projektgebiet Ruprechtov anzunehmen sind, vermittelt das
Querprofil der Abb. 2.2.6. Der basale Granit vom Karlovy Vary - Typ (rot) ist an seiner
Oberfläche bis zu mehreren 10er m Mächtigkeit kaolinisiert („Primärer Kaolin” -
hellblau) und wird von tertiären Sedimenten überlagert: zuunterst finden sich
24
stellenweise die basalen Sedimente (Kaolinsande und Tone) der Stare-Sedlo-
Formation („Sekundärer Kaolin” - gelb); darüber folgt die „Vulkanodedritische
Formation” mit meist vertonten Pyroklatika (grün) und Kohle- bzw. Kohleton-Horizonten
(schwarz). Lokal werden auch einzelne basaltische Ergüsse (grau) angetroffen. Eine
quartäre Überdeckung (weiß) ist nur geringmächtig. Ob und inwieweit im Projektgebiet
durchgehende Horizonte verbreitet sind, die eine Grundwasserführung aufweisen und
einen Urantransport ermöglichen, ist z. Z. noch nicht bekannt.
Basaltische Gesteine
Kohle und Kohleton
Pyroklastika, oft vertont
Kaolinsande und Tone
Kaolinisierter Granit(Primärer Kaolin)
Leicht kaolinisierter Granit
Granit (Karlovy-Vary-Typ)
SE
m NN
500
450
400
100 m
NW
Abb. 2.2.6: Schematisches geologisches Querprofil durch den ehemaligen Uran- und
Kaolinabbau Hajek, ca. 2,5 km östlich des Projekgebietes
Für die Frage der Uranquelle und möglicher Transportwege ist neben den oben
beschriebenen generellen Lagerungsverhältnissen außerdem von Interesse, ob
hydraulisch wirksame Kluft-/Störungszonen existieren, die ggf. lokal auch einen
vertikalen Urantransport bewirken können. Eine auf Unterlagen aus der
Kaolinprospektion basierende tektonische Karte des engeren Projektgebietes
(Abb. 2.2.7) zeigt in unmittelbarer Nähe der Bohrungen WNW - ESE bis NW - SE
verlaufende Strukturen und eine angenommene Zone erhöhter Permeabilität. Ob und
inwieweit diese für den Bereich des unterlagernden Granits getroffene Aussage auch
für die überlagernden tertiären Sedimente Gültigkeit besitzt, ist noch nicht geklärt.
Eine photogeologische Linearanalyse des Gebietes, mit deren Hilfe die auf Luftbildern
erkennbaren, oft tiefreichenden Strukturen (z. B. Störungen, Kluftzonen) darstellt
werden, ist am Standort Ruprechtov (Abb. 2.2.8) nicht sehr aussagekräftig, spiegelt die
Elemente der tektonischen Karte nur ansatzweise wider und vermag insbesondere
nicht die Zone erhöhter Permeabilität zu bestätigen. Von daher gibt es bzgl. der
Entwicklung von Modellvorstellungen zum Wassertransport innerhalb der tertiären
25
Sedimente kein Indiz, das beispielsweise auf die vertikale Wirksamkeit einer Kluft- bzw.
Störungszone hinweist. Die entsprechenden Zonen in der tektonischen Karte
(Abb. 2.2.7) sind vermutlich auf prä-tertiäre Schichten bzw. das granitoide Basement
beschränkt.
-51000 -50500 -50000 -49500 -49000 -48500 -48000 -47500 -47000-5000
-4500
-4000
-3500
-3000
-2500
-2000
HROZNÌ TÍN
ODEØ
RUPRECHTOV
Velký rybník
LEGEND :
- presumed zones of higher permeability
- faults described in Final Report of geological survey in 1992
- faults ( acc. to geophysics survey)
- faults presumed ( acc. to geophysics survey )
expected bounds of quarry mining area
- bounds of mining zones
miningzone SOUTH
1:10000
NA3 NA4NA1NA2
NA5
2 0 0 0
miningzone CENTRAL
miningzone NORTH
- faults described in Final Report of geological survey in 1980
Abb. 2.2.7: Tektonische Karte des Projektgebietes Ruprechtov
Abb. 2.2.8: Photogeologische Linearanalyse des Projektgebietes Ruprechtov
26
2.3 Granit- / Basaltuntersuchungen
2.3.1 Einleitung
Im Untersuchungsgebiet treten - neben den tertiären Sedimenten des Sokolov
Beckens - auch magmatische Gesteine auf. Es handelt sich dabei um variskische
Granite und känozoische, überwiegend basische Neovulkanite, die teils in wenigen
100 m Entfernung zum bisherigen Untersuchungsgebiet ausstreichen (Abb. 2.3.1).
Um den geochemischen Charakter dieser beiden Gesteinsgruppen unterscheiden und
um insbesondere die voraussichtliche Quelle der U-Th Mineralisation in den
untersuchten Sedimenten bestimmen zu können, wurden beim Tschechischen
Geologischen Dienst vorliegende geochemische Daten entsprechender Analysen
überarbeitet. Geographisch betrachtet erstrecken sich diese Analysedaten über ein
weites Gebiet um das Projektgebiet Ruprechtov herum. Die Datensammlung umfasst
insgesamt 238 verwendbare Analysen von magmatischen Gesteinen /CAD 84/,
/SHR 95/, 26 Gebirgsgranit-, 13 Erzgebirgsgranit- sowie 99 Neovulkanit-Analysen,
deren Daten ausgewertet, erneut berechnet und dargestellt worden sind /JAN 00/.
Abb. 2.3.1: Aufschluss von dickbankigem Granit des Karlovy Vary - Typs entlang der
Eisenbahnlinie am Südufer des Velký rybnik
27
2.3.2 Klassifikation der Granite
Die Granite im Untersuchungsgebiet gehören zu den Karlovy Vary- und Nejdek-
Eibenstock - Plutonen. Diese erstrecken sich in NW-SE-Richtung, nahezu senkrecht zu
den Hauptstörungen des Erzgebirges. Davon ausgehend kann die Platznahme der
Granite überwiegend mit der in NW-Richtung streichenden, tiefgreifenden Jáchymov-
Störung in Zusammenhang gebracht werden /BRE 95/. Im Südosten sind die Granite
des Nejdek–Eibenstock Plutons von tertiären Sedimenten des Sokolov Beckens
bedeckt /STE 86/.
Bereits /LAU 76/ teilte die Granite des Erzgebirges in zwei unterschiedliche Gruppen
ein. Es sind dies die älteren, erzarmen ‚Gebirgsgranite’ und die jüngeren Sn-führenden
‚Erzgebirgsgranite’. Auch die heutige Klassifikation /SEL 95/ unterscheidet zwischen
zwei Intrusiv-Komplexen: (1) der ältere Intrusiv Komplex (Alter ca. 325 - 310 Ma) und
(2) der jüngere Intrusiv Komplex (Alter <ca. 305 Ma). Die hauptsächlich vorkommenden
Granite der Karlovy Vary - und Nejdek-Eibenstock -Plutone sind:
Gebirgsgranit
Die Gebirgsgranite sind mittelkörnige, vereinzelt auch porphyrisch ausgebildete Biotit-
2-Glimmer Monzogranite - Granodiorite. Sie besitzen in der Regel ein stark planares
Gefüge /BRE 91/. Der Loket-Granit entspricht der typischen porphyrischen Variante
/FIA 68/. Er begrenzt den NW Rand des Karlovy Vary Plutons und enthält K-Feldspat-
Phenokristalle von bis zu 10 cm Durchmesser. Die typischen akzessorischen Minerale
der Gebirgsgranite sind: Allanit, Anatas, Andalusit, Apatit, Ilmenit, Magnetit, Rutil,
Titanit, Turmalin und Zirkon.
Erzgebirgsgranit
Die Struktur dieser Granite ist extrem variabel. In der Regel handelt es sich um Topas-
führende, porphyrische Biotit-Granite mit untergeordnet mittelkörnigen Muskovit-
Biotiten und feinkörnigen Biotit-Graniten /BRE 91/. Neben Topas kommen als
Akzessorien Apatit, Fluorit, opake Minerale, Monazit, Rutil, Turmalin, Uraninit und
Zirkon vor. /STE 86/
Im engeren Projektgebiet treten überwiegend Erzgebirgsgranite auf.
28
2.3.3 Neovulkanite
Im Doupovské hory Stratovulkan überwiegen basische Neovulkanite, wie alkalische
Basalte, Basanite und Olivin-Nephelinite, bei weitem. Saure Vulkanite, meistens
Phonolite und Trachyte, kommen nur untergeordnet vor. Das Entstehungsalter aller
Vulkanite ist recht ähnlich und liegt zwischen 22 - 28 Ma /ULR 99/.
Der alkalische Vulkanismus der Doupovské hory Region liegt am Kreuzungspunkt des
Ohre-Grabens mit der Jáchymov Störung. Tektonisch gesehen handelt es sich dabei,
wie Spurenelmentanalysen zeigen, um einen Intra-Platten - Vulkanismus, der an ein
erneut emporgehobenes Grabensystem gebunden ist.
2.3.4 Geochemische Gesteinsanalysen
2.3.4.1 Hauptelemente
Viele Hauptelemente (hier in oxidischer Darstellung), wie Al2O3, FeO, K2O und MgO
kommen in beiden Granit-Arten vor. Dennoch gibt es sichtbare Unterschiede, wie der
in Tab. 2.3.1 und Tab. 2.3.2 dargestellten statistischen Auswertung der Daten zu
entnehmen ist.
Gebirgsgranite
Die Hauptelemente der Gebirgsgranite sind im Vergleich zu denen der
Erzgebirgsgranite um einiges variabler. Sie sind mit SiO2-Gehalten von 63,4-
76,2 Gew.% weniger sauer und zeigen höhere Konzentrationen an TiO2, CaO, Na2O
sowie ein geringeres Verhältnis von Aluminium/Alkali+Kalkalkali (A/CNK) mit einem
Mittelwert von 1,14. Im in Abb. 2.3.2 dargestellten TAS-Diagramm /COX 79/ können
alle Analysen mit einer Ausnahme dem klassischen Granitfeld zugeordnet werden.
Erzgebirgsgranite
Erzgebirgsgranite sind etwas saurer und besitzen mit einem Mittelwert von 1,20 ein
höheres A/CNK-Verhältnis als die Gebirgsgranite. Im TAS Diagramm sind alle Proben
ausschließlich im Granitfeld anzutreffen.
29
Tab. 2.3.1: Statistischer Vergleich der Hauptelementverteilung in den drei wichtigsten
Gruppen magmatischer Gesteine innerhalb des Projektgebietes.
A/CNK bezeichnet das molare Verhältnis Al2O3 / (CaO+Na2O+K2O) [ppm]
Gebirgsgranite
n Mittel 1σ Min 25% 50% 75% Max SiO2 26 72,12 3,06 63,42 70,00 73,37 74,20 76,22TiO2 26 0,35 0,21 0,08 0,19 0,29 0,55 0,82Al2O3 26 14,07 0,83 12,40 13,42 14,09 14,72 15,63FeOt 26 2,00 0,74 1,22 1,42 1,83 2,29 4,15MnO 26 0,05 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,07MgO 26 0,78 0,82 0,11 0,24 0,60 0,94 4,18CaO 26 1,03 0,65 0,30 0,57 0,89 1,40 3,24Na2O 26 3,21 0,22 2,68 3,13 3,24 3,33 3,52K2O 26 4,73 0,31 3,96 4,56 4,74 4,95 5,44
A/CNK 26 1,15 0,06 1,01 1,11 1,14 1,19 1,31
Erzgebirgsgranite
n Mittel 1σ Min 25% 50% 75% Max SiO2 13 73,00 1,36 70,32 72,34 73,68 73,99 74,41TiO2 13 0,27 0,13 0,10 0,18 0,22 0,34 0,49Al2O3 13 14,03 0,40 13,43 13,67 14,05 14,26 14,81FeOt 12 1,75 0,54 0,71 1,40 1,77 2,02 2,59MnO 13 0,05 0,01 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06MgO 13 0,59 0,27 0,17 0,47 0,56 0,71 0,99CaO 13 0,85 0,34 0,43 0,66 0,71 1,03 1,46Na2O 13 3,09 0,18 2,81 3,00 3,04 3,19 3,54K2O 13 4,77 0,08 4,69 4,71 4,76 4,80 4,94
A/CNK 13 1,19 0,05 1,09 1,16 1,20 1,24 1,25
Neovulkanite
n Mittel 1σ Min 25% 50% 75% Max SiO2 99 42,84 4,24 35,73 40,63 42,71 44,14 61,26TiO2 99 3,54 1,00 0,34 3,09 3,50 4,22 5,83Al2O3 99 12,61 2,56 6,32 10,93 12,34 14,00 19,65FeOt 99 11,36 2,25 2,85 10,68 11,59 12,44 15,54MnO 99 0,21 0,03 0,07 0,18 0,21 0,23 0,29MgO 99 7,01 3,14 0,18 5,69 6,50 8,11 19,74CaO 99 12,53 3,01 0,98 11,29 13,08 14,60 17,02Na2O 99 2,99 1,09 0,81 2,42 2,97 3,38 7,52K2O 99 1,58 1,28 0,36 0,86 1,20 1,75 6,79
Ungeachtet einer kleinen Abweichung, verursacht durch die Anwesenheit einer
anormal basischen Gebirgsgranit-Probe, ist deutlich eine negative Korrelation
zwischen SiO2 einerseits und Al2O3, FeOt, MgO und CaO andererseits erkennbar. Die
30
Konzentration aller letztgenannten Oxide verringert sich mit zunehmender
Differentiation. In binären Diagrammen zeigen beide Granit-Gruppen einen
gewöhnlichen Trendverlauf.
40 45 50 55 60 65 70
05
1015
SiO2
Na 2
O+
K 2O Granite
Quartzdiorite
(granodiorite)
DioriteGabbro
Syenite
Syeno-diorite
Nephelinesyenite
Gabbro
Ijolite
Syenite
Alkaline
Subalkaline/Tholeiitic
Ultrabasic Basic Intermediate Acid
Abb. 2.3.2: Klassifizierung von granitischen Gesteinen im TAS- (Total Alkali – SiO2)
Diagramm (= = Gebirgsgranit, % = Erzgebirgsgranit)
Neovulkanite
Anhand vorliegender Analysen wird die deutliche Heterogenität der im weiteren
Projektgebiet vorhandenen Vulkanite ersichtlich. Es dominieren deutlich basische
Komponenten mit durchschnittlichen MgO-Gehalten von 6,5 Gew.% und SiO2 Gehalten
von nur 42,7 Gew.%. Neben hohen Konzentrationen an TiO2, FeOt, MnO, MgO und
CaO sind ferner die niedrigen Gehalte von K2O, im Vergleich zu relativ hohen Na2O
Gehalten, hervorzuheben.
2.3.4.2 Spurenelemente
Gebirgsgranite
Die Gebirgsgranite sind charakterisiert durch einen hohen Gehalt an den
Übergangsmetallen Ti, Zr und Nb, an leichten Seltene-Erden-Elementen (LREE) und
Eu. Sie weisen eine erhöhte Zusammensetzung an Th und geringe U-Gehalte sowie
ein durchschnittliches Th/U-Verhältnis von 4,0 auf (Tab. 2.3.2).
31
Erzgebirgsgranite
Diese Granit-Gruppe besitzt eine charakteristisch hohe Konzentration an Übergangs-
metallen (Cr, Ni), höhere Gehalte an schweren Seltene-Erden-Elementen (HREE) und
U, welche mit relativ geringen Th Gehalten einhergehen. Daraus resultiert ein deutlich
niedrigeres Th/U Verhältnis mit einem Durchschnitt von 1,7. Positive Korrelationen
zwischen Ba-Sr, Th-Zr und Sr-Zr sowie eine negative Korrelation zwischen Rb-Sr sind
erkennbar. Wie bei den Hauptelementanalysen ist es auch bei den Spurenelementen
schwierig, in binären Diagrammen verschiedene Trends der einzelnen Granit-Gruppen
zu erkennen. In einem Ba-Sr Diagramm lassen sich beide Granit-Gruppen einem
durchgängigen Trend zuordnen. Es ist anzunehmen, dass dieses Ergebnis auf einer
umfassenden fraktionierten Kristallisation der K- Feldspat- Plagioklas- Minerale beruht.
Das Rb-Sr Diagramm unterstützt diese These nur anhand einzelner Analysen. Die
meisten der Gebirgsgranite und einige der Erzgebirgsgranite besitzen höhere Sr-
Gehalte. Der Rest der Proben zeigt Rb-Gehalte, die deutlich über den Erwartungen
liegen. Möglicherweise haben diese Proben eine starke, spät-autometasomatische
Überprägung erfahren /GER 89/
Neovulkanite
Die Neovulkanite enthalten neben den geringsten Thorium-Konzentrationen ebenfalls
geringe Uran Gehalte.
2.3.5 Voraussichtliche Quelle der U -Mineralisation bei Ruprechtov
Wie aus einer Studie von /FÖR 95/ hervorgeht, kommen als Quelle der Uran-
anreicherungen im westlichen Erzgebirge die hoch differenzierten, aluminiumreichen
radioaktiven Granite in Betracht. Deren Gammaaktivitätsrate liegt zwischen 90 und
150 nGy/h /MAT 95/. Die älteste Urananreicherung ist ca. 20 Ma jünger als die
Platznahme des letzten Granit-Körpers. Die Uranmineralisation hat über mehrere
Stadien bis zum heutigen Zeitpunkt stattgefunden (250-240 Ma, 200-190 Ma, 170-
150 Ma, 120-90 Ma, 30-0 Ma). Die Entstehung spröderer Strukturen, in die an-
schließend U-haltige Lösungen hinein migrierten, wird der postvariskischen Kon-
solidation, Auflösung in unterschiedliche Blöcke und Riftingprozesse während der
Öffnung des Atlantiks zugeschrieben /FÖR 95/.
32
Tab. 2.3.2: Statistischer Vergleich der Spurenelementverteilung in den drei wichtigsten
Gruppen magmatischer Gesteine innerhalb des Projektgebietes [ppm]
Gebirgsgranite
n Mittel 1σ Min 25% 50% 75% Max Rb 26 360,81 180,72 149,00 232,00 265,50 461,50 715,00 Sr 26 116,15 82,78 14,00 37,50 108,00 174,75 302,00 Ba 21 456,67 237,23 52,00 279,00 451,00 615,00 917,00 Cr 25 19,36 20,63 5,00 12,00 14,00 19,00 114,00 U 22 6,03 2,21 3,44 4,81 5,38 7,01 13,40 Th 26 22,75 8,80 8,97 14,85 23,25 29,57 41,80 La 26 42,10 24,74 8,39 19,93 38,20 61,90 83,70 Eu 24 0,86 0,70 0,10 0,44 0,79 1,04 2,95 Sn 26 15,27 6,39 6,00 10,25 14,50 17,00 33,00 Y 26 22,23 7,20 6,00 17,50 22,00 26,00 41,00 Zr 26 162,96 76,91 54,00 103,50 161,00 206,50 317,00
Erzgebirgsgranite
n Mittel 1σ Min 25% 50% 75% Max Rb 13 310,08 199,37 206,00 218,00 228,00 253,00 763,00 Sr 13 95,46 58,86 14,00 70,00 79,00 119,00 207,00 Ba 13 297,46 219,47 38,00 182,00 239,00 349,00 741,00 Cr 13 34,77 16,02 11,00 22,00 38,00 45,00 62,00 U 13 12,78 6,38 4,90 8,00 11,00 16,00 27,90 Th 13 17,47 6,07 4,00 13,20 17,00 23,00 24,90 La 13 32,58 14,17 12,40 25,00 28,00 43,30 54,90 Eu 13 0,59 0,25 0,20 0,45 0,59 0,78 0,98 Sn 13 8,77 3,17 6,00 7,00 7,00 10,00 15,00 Y 13 26,92 9,30 15,00 21,00 24,00 32,00 46,00 Zr 13 112,00 51,54 38,00 78,00 85,00 134,00 213,00
Neovulkanite
n Mittel 1σ Min 25% 50% 75% Max Rb 89 60,13 43,14 7,00 35,00 51,00 68,00 277,00 Sr 92 932,73 331,54 373,00 763,00 890,00 1020,25 2500,00 Cr 87 148,71 213,20 5,00 34,00 64,00 167,00 1103,00 U 41 5,95 3,95 3,00 3,90 5,08 6,26 27,60 Th 90 9,00 4,40 1,80 6,94 7,92 10,04 31,30 La 89 74,06 30,40 31,30 56,70 68,20 79,70 232,00 Eu 89 3,11 0,80 0,76 2,75 3,11 3,40 5,49 Y 90 29,36 7,39 14,00 24,00 28,00 32,75 55,00
33
0 5 10 15 20 25 30
010
2030
4050
U
Th
Th/U = 1
Th/U =
2Th/U
= 1
0Th/U = 0.5
horské granitykrušnohorské granityneovulkanity, DH
Abb. 2.3.3: Binäres Diagramm Th vs. U [ppm] der drei magmatischen
Gesteinsgruppen innerhalb des Untersuchungsgebietes
(= = Gebirgsgranit, % = Erzgebirgsgranit, ∆ = Neovulkanite)
Betrachtet man die Uran-Ablagerungen in den tertiären Sedimenten des Sokolov
Beckens bei Ruprechtov, so können die känozoischen Vulkanite und deren Tuffe
aufgrund der zu geringen Konzentration an Radionukliden mit geringen Urangehalten
und Gammaaktivitätsraten von basischen Gesteinen bei 35-50 nGy/h und von sauren
Vulkaniten bei 60-90 nGy/h /MAT 95/ als Uranquelle ausgeschlossen werden (vgl.
Abb. 2.3.3). Die wahrscheinlichste Uranquelle stellen dagegen die Erzgebirgsgranite
und deren Verwitterungsprodukte dar, die im Untergrund des Sokolov Beckens
anstehen. Die Remobilisation des Urans, welches überwiegend an akzessorische
Minerale wie Uraninit, Zirkon und Monazit gebunden ist, wurde zum einen durch auto-
metasomatische Alteration der Granite und zum anderen durch die durch den
radioaktiven Zerfall verursachten Kristallstörungen während der variskischen Intrusion
und der tertiären Remobilisation gefördert bzw. beschleunigt.
Eine Schlüsselrolle in Hinsicht auf Lösung und Transport durch meteorische Wässer
spielte wahrscheinlich der erhöhte Hitzefluß der Region. Dieser wurde hauptsächlich
durch den gewaltigen Doupovske hory Stratovulkan, welcher am Kreuzungspunkt
Eger-Graben und Jáchymov-Störung aktiv war, verursacht.
34
SiO2
12.5 14.0 15.5
0.82 0.91
0 1 2 3 4
0.90 0.93
2.8 3.2
0.23
6468
7276
0.37
12.5
14.0
15.5
Al2O3 0.58 0.62 0.71 0.50 0.16
FeOt 0.86 0.89 0.010
1.0
2.5
4.0
0.41
01
23
4
MgO 0.92 0.0058 0.52
CaO 0.17
0.5
1.5
2.5
0.49
2.8
3.2
Na2O 0.057
64 68 72 76 1.0 2.5 4.0 0.5 1.5 2.5 4.0 4.5 5.0
4.0
4.5
5.0
K2O
Abb. 2.3.4: Korrelation der Hauptelemente der Gebirgsgranite (=) und Erzgebirgs-
granite (%) innerhalb des weiteren Projektgebietes
35
Rb
50 150 250
0.75 0.59
5 15 25
0.28 0.51
600 1000 1600
0.14
200
500
0.51
5015
025
0
Sr 0.96 0.29 0.74 0.23 0.78
Ba 0.45 0.68 0.26
200
600
0.74
515
25
U 0.23 0.12 0.27
Th 0.35
1020
3040
0.96
600
1000
1600
P 0.44
200 500 200 600 10 20 30 40 50 150 250
5015
025
0
Zr
Abb. 2.3.5: Korrelation ausgewählter Spurenelemente der Gebirgsgranite (=) und Erz-
gebirgsgranite (%) innerhalb des weiteren Projektgebietes
36
2.4 Sedimente
2.4.1 Bohrkernbeschreibung
Für die Bohrkernaufnahme der Sedimente standen zunächst nur die nicht in PVC-
Rohren versiegelten Bohrkerne zur Verfügung. Um eine Beschreibung der ungestörten
Sedimente vornehmen zu können, wurden die äußeren Zentimeter der jeweiligen
Kernabschnitte entfernt. Von einer sonst üblichen Kernhalbierung wurde abgesehen,
da der Kern für spätere Untersuchungen möglichst intakt bleiben sollte.
Bereits während der Bohrkernaufnahme wurde eine Entnahme von Probenmaterial und
eine unmittelbare Bestimmung der natürlichen Wassergehalte durchgeführt. Zusätzlich
wurden Proben zur Ermittlung von Siebkurven, zur Bestimmung der Wasser-
aufnahmefähigkeiten und für die ICP-Analytik, sowie zur Herstellung von Dünnschliffen
dem Bohrkern entnommen.
Das unter anoxischen Bedingungen gewonnene Material aus 33-38,4 m Teufe unterlag
einem separaten Untersuchungsprogramm. Dieser Bohrkernbereich wurde erst nach
Beendigung der betreffenden Analysen aufgesägt und makroskopisch erfasst. Zur
Darstellung makroskopisch nicht erfassbarer Teilsegmente des Bohrkerns sind die
Messdaten der geophysikalischen Bohrlochvermessung in die Auswertung einbezogen
worden.
Eine Zusammenfassung der ermittelten Lithologie ist in Abb. 2.4.1 dargestellt. Eine
detaillierte Beschreibung der Sedimente liefern die Bohrprofile im Anhang. Um auf die
Ablagerungsfazies der tertiären Sedimente eingehen zu können, werden im folgenden
die unterschiedlichen lithostratigraphischen Einheiten zunächst kurz vorgestellt und
einige Auffälligkeiten näher erläutert.
Eine detaillierte Beschreibung des Bohrkerns der Bohrung NA5 ist vom tschechischen
NRI vorgenommen worden und wird in einem separaten Bericht dokumentiert. Der
basale Teil beider Bohrungen mit den für das vorliegende Projekt interessierenden
Urananreicherungen ist in Abb. 2.4.2 gegenübergestellt und erlaubt aus lithologischer
Sicht eine klare Korrelation der einzelnen Horizonte (siehe auch Abb. 2.4.3 für einen
Vergleich mit den älteren Explorationsbohrungen NA1 und NA3).
37
mNN
433.70
435.70
437.70
439.70
441.70
443.70
445.70
447.70
449.70
451.70
453.70
455.70
457.70
459.70
461.70
463.70
465.70
467.70
469.70
471.70
NA4471.70 m
3.0 0
Bo denMu
7.4 4
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
Z
Z
Z
ZZ
7.8 8 Feinkies - Mittelkie s 8.0 5 Tuffit, Ton 8.3 4 Grobkies - Steine10.0 0 Tuffit, Ton
ZZ
Z
10.2 3 Feinkies, Grobsand11.6 4 Tuffit, Ton
Z
Z
12.1 3 Sied erit
19.0 0
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
Z
Z Z
Z
Z
Z
Z
ZZ
19.5 4 M itt elsa nd, Ton
21.5 3Tuffit, TonZ Z
Z Z
24.3 4
g ebän derter Tu ffit, TonZ Z
Z
Z
24.7 3 Braun kohlento n, Feinkies25.0 0 g ebän derter Tu ffit, Ton25.0 8 Sied erit
34.2 8
g ebän derter Tu ffit, Ton
Z Z
Z
ZZZZ
Z
Z
ZZ
ZZ
ZZ
36.0 0Braun kohle
36.8 0 Ton
38.4 0Ton - M itt elsa nd, K aolin
Abb. 2.4.1: Lithologische Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (gesamt)
Boden ……………………………..
strukturlose vulkanoklastische Serie
gebänderte vulkanoklastische Serie
……………………………..
Braunkohle …………………………….. Staré-Sedlov-Formation ? ………………………………
38
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 2.4.2: Vergleichende Profildarstellung der Bohrungen NA4 (links) und NA5
(rechts) von 33,00 m u. GOK bis Endteufe (Skalenangaben = m ü. NN)
439 m
438.70 Braunkohleton, Braunkohle, dunkelbraun
438.30Braunkohleton, dunkelbraun - grauTuffit
Z
437.30
Braunkohleton, Braunkohle, dunkelbraunsandig
436.90Braunkohleton, Braunkohle, grau - braunsandig
436.40Braunkohleton, dunkelbraun - grauTuffit, sandig, schwach tonig
Z
435.70
Ton, Tuffit, dunkelgrausandig, Lapilli
Z
435.00
Ton, Kaolin, grausandig
438,70 m
438.40 Ton, grau
437.90Braunkohleton, organische Bestandteile, schwarz - grau
437.45Tuff, Braunkohleton, dunkelbraunZ
437.41 Braunkohleton437.35 Tuffit, Lapilli
436.75Ton, Braunkohle, grau - braunTuffit, vereinzelt Pyrit
436.42 Braunkohle, dunkelbraun
436.20Ton, Braunkohleton, grau - grünTuffit
436.13 Braunkohle, dunkelbraun
435.80Ton, Tuffit, grün, gebändertorganisches Material
435.55Ton, Braunkohleton, grauwenig Tuffit
435.30Ton, Braunkohleton, braun - grauwenig Tuffit, wenig Pyrit
434.90Ton, graukiesig
434.70Sand, Feinkies, grünlichtonig
Abb. 2.4.3: Vereinfachte geologische Profile der Bohrungen NA1 (links) und NA3
(rechts); dargestellt ist jeweils der Teufenbereich von 33,00 - 37,00 m
u. GOK (Skalenangaben = m ü. NN)
39
2.4.2 Lithostratigraphische Beschreibung
2.4.2.1 Boden
Bei den oberen 3 m der Bohrung NA4 handelt es sich um quartäre Bodenbildung. Die
obersten 50 cm weisen eine charakteristisch braun-hellbraune Verwitterungsfarbe auf.
Bereits ab 0,5 m zeigen graugrüne-graue Farben einen Übergang in reduzierende
Milieubedingungen an; dennoch belegen zahlreiche oxidierte, rostfarbene Zwischen-
lagen den Kontakt mit Sauerstoff und kleinräumig positive Redox-Verhältnisse.
2.4.2.2 Vulkanoklastische Serie
Den größten Anteil der abgelagerten Sedimente bilden stark vertonte Tuffite. In
Bereichen, in denen der Grobkornanteil zunimmt, weisen die Kerne häufig Brüche auf.
Innerhalb dieser vulkanoklastischen Serie konnte eine Unterteilung in einen struktur-
losen und einen gebänderten Abschnitt vorgenommen werden.
Strukturlose vulkanoklastische Serie
In einer Bohrkernteufe zwischen 3,00 m und 21,53 m ist keine Schichtstruktur bzw.
keine regelmäßige Textur der Partikel zu erkennen. Der überwiegende Teil dieses
Bohrkernabschnitts wird aus tonigen Lagen mit variierendem Schluffgehalt gebildet;
nur selten sind Sandhorizonte zwischengeschaltet. Vereinzelt wurden umgelagerte
Braunkohletone und kleine Kohlestückchen sedimentiert, deren Mächtigkeit nur wenige
Zentimeter erreicht.
Abweichend von den vertonten Tuffiten sind im Bereich 7,44-7,80 m und 8,05-8,34 m
deutlich grobkörnigere Sedimentlagen zwischengeschaltet. Die Körnung des oberen
grobkörnigen Horizontes erreicht Korngrößen im Grobsand-Feinkiesbereich. Dieser,
oberflächennahes Grundwasser führende Bereich ist beim Ausbau der Messstelle mit
einem abgedichteten Standrohr versehen worden.
Innerhalb der vulkanoklastischen Serie sind bei 11,64-11,75 m und 25,00-25,08 m
außerdem zwei auffällig harte, hell-gelbbraune Zwischenlagen zu erkennen. Mit Hilfe
von ICP- und Röntgenanalysen wurde dieses Material als Siderit (FeCO3) identifiziert.
40
Neben diesen zwei durchgängigen Lagen sind immer wieder kleinere, im cm-Bereich
liegende Siderit-Konkretionen vorhanden, z. T. im direkten Kontakt mit organischen
Resten. Die Dünnschliffauswertung sideritischen Materials /BÖH 00/ aus dem
Kernbereich 11,64-11,75 m bestätigt die Anwesenheit von Pflanzenresten in diesem
diagenetisch entstandenen, sehr feinkörnigen Material. Der in der Natur am häufigsten
vorkommende Siderittyp (Fe9Ca(CO3)10) entsteht in einem pH-Bereich zwischen 6-7.
Zu solchen Bedingungen kommt es oft in Sümpfen und Tümpeln, deren reichlicher
Pflanzenbewuchs zudem als CO2-Quelle für die Karbonatbildung in Frage kommt.
Innerhalb der Bohrung NA4 herrschen jedoch leicht alkalische Milieubedingungen vor.
Eine Erklärung für die Bildung der Sideritlagen können lokal vorkommende
Kohlestücke liefern, in deren nächster Umgebung ein leicht saures Milieu anzutreffen
und somit eine Sideritbildung möglich ist, die darüber hinaus auch von schwach
negativen Eh-Werten abhängt. Eine wichtige Voraussetzung für die Bildung von Siderit
ist jedoch das Fehlen von H2S bzw. HS--und S2--Ionen, da bei deren Anwesenheit
vorhandene Fe2+-Ionen das schwerlösliche Pyrit bilden.
Bei einer ausreichend hohen Fe-Konzentration kann es zur Ausfällung des leichter
löslichen FeCO3 erst nach Ablauf einer vollständigen Pyritbildung kommen. Aus diesem
Grund ist die Bildung eines Pyritkerns innerhalb von Sideritknollen und Konkretionen,
wie sie auch für den Bohrkern NA4 in Proben der Teufe 33,33-33,38 m und 34,93-
34,98 m identifiziert wurden, keine Seltenheit.
Gebänderte vulkanoklastische Serie
Ab einer Teufe von 21,53 m ändert sich das Erscheinungsbild des Bohrkerns. Bis zu
einer Teufe von 34,30 m lassen die Sedimente einen mehr oder weniger regelmäßigen
Wechsel zwischen überwiegend grobkörnigen Lapilli und feinkörnigen Aschelagen
erkennen. Besonders gut ausgeprägt ist eine rhythmische Ablagerung im Bereich von
26,50-32,20 m. 2-5 cm dicke Lapillilagen wechseln sich regelmäßig mit 2-3 cm
mächtigen Aschehorizonten ab.
41
Abb. 2.4.4: Rhythmische Bänderung und Blaufärbung des Bohrkerns NA4 (26,72 -
27,00 m)
Abb. 2.4.4 zeigt neben der rhythmischen Bänderung den ausgeprägten blauen Farbton
dieses Bohrkernabschnitts. Die auffallende Färbung der Tonlagen in einer Tiefe von
26,45 m bis 27,30 m kann nur in reduzierenden Ablagerungsmilieus entstehen und ist
auf die Anwesenheit von Fe2+-Ionen zurückzuführen.
In Gegenwart von Sauerstoff werden die Fe2+-Ionen rasch (bereits innerhalb von
15 min.) zu Fe3+-Ionen oxidiert und verlieren den charakteristischen Blauton, so dass
dann Grüntöne dominieren. Unter reduzierenden, nicht all zu sauren Bedingungen
kann es zusätzlich auch zur Bildung von Eisen (II, III)-Hydroxiden, dem sogenannten
Grünen Rost, kommen.
2.4.2.3 Braunkohle
Die geophysikalischen Messungen (Dichte-Log; Dichte-Gamma-Gamma-Log) sowie
die makroskopische Bohrkernaufnahme haben kohlehaltige Sedimente bzw.
Kohlelagen in einem Teufenbereich zwischen etwa 34,30 - 35,80 m nachgewiesen.
Zusätzlich konnte eine Unterscheidung zwischen Kohletonlagen und dem eigentlichen
Kohleflöz vorgenommen werden.
2.4.2.4 Staré-Sedlov-Formation
Die Bohrkernaufnahme ergibt für die basalen 0,85 m des Bohrkerns NA4 ein
überwiegend fein-mittelsandiges Sediment. Neben vertonten Lagen ist als auffälligstes
Merkmal die Anwesenheit von Kaolin zu nennen. Ein Übergang von beigen zu grauen
bis hellgrauen Farben belegt die Zunahme des Kaolingehaltes zur Basis hin.
42
Abb. 2.4.5: Braunkohle aus der Bohrung NA4 in einer Teufe zwischen 35,51 und
35,75 m
Die während der Bohrarbeiten getroffene Entscheidung des betreuenden
tschechischen Geologen, die Bohrung NA4 in einer Tiefe von 38,40 m zu beenden,
basierte auf dem Nachweis des durchteuften Braunkohlehorizontes und der Annahme,
dass der unterlagernde kaolinisierte Granit (Primärer Kaolin) erreicht ist. Erst nach der
makroskopischen Bohrkernaufnahme dieser kaolinitisch zementierten Sedimente ist
diese Einstufung neu zu diskutieren. Neu hinzugezogene Literaturbeschreibungen
geben Hinweise auf ein mögliches Vorliegen ebenfalls stark kaolinisierter Sande und
Tone der oligozänen Staré-Sedlov-Formation (sekundärer Kaolin). Eventuell ist mit der
Bohrung NA4 auch der Übergang zwischen Sekundärem und Primärem Kaolin erbohrt.
Dieser Frage soll u. a. in einem späteren erweiterten Bohr- und Untersuchungs-
programm nachgegangen werden, zumal zwischenzeitlich auch uranhaltige Sande der
Staré-Sedlov-Formation bekannt sind. Für die Lokation Ruprechtov und deren
Umgebung wurde jedoch bislang die bedeutendste Urananreicherung in kohlehaltigem
und kohligem Ton beschrieben /BRA 98/.
2.4.2.5 Zusammenfassung der Bohrkernaufnahme
Das geologische Profil der Bohrung NA4 kann in vier unterschiedliche
lithostratigraphische Einheiten unterteilt werden.
An der Basis werden vermutlich stark kaolinisierte Relikte der Staré-Sedlov-Formation
bzw. kaolinisierter Granit angetroffen. Im Hangenden folgt ein insgesamt etwa 2 m
mächtiges Kohleflöz. Den größten Anteil der Bohrung bilden vulkanoklastische
Sedimente, die in einen Bereich, der durch rhythmische Bänderung gekennzeichnet ist,
43
und einen texturlosen Bereich unterschieden werden können. Die oberen 3 Meter
repräsentieren quartäre Bodenbildung.
Abweichend von den in der Literatur beschriebenen dickbankigen Antonin- und
Anetzka-Kohleflözen im westlichen Sokolov-Becken, kam es im Raum Ruprechtov nur
zur Ausbildung kleinerer Kohlevorkommen. Die Bohrung NA4 weist im Gegensatz zum
Hauptbecken nur ein und nur sehr geringmächtiges Kohleflöz auf. Diese Tatsache lässt
kleinräumige, schnell wechselnde Ablagerungsbedingungen vermuten. Als
Ablagerungsraum für die tertiären Sedimente des Bohrkerns NA4 kommt ein
kleinräumiges Flachwasserbecken in Frage. Überschwemmte Sumpfbereiche und
fluviatile Ablagerungsräume unterlagen einer ständigen Veränderung. Ein Indiz für
Flachwasserablagerungen ist das völlige Fehlen einer Feinlamination im mm-Bereich.
Die Schichtmächtigkeit der Sedimente beträgt im geringsten Fall zwei cm und
entspricht daher nicht den typischen Ablagerungen ungestörter, tiefer Beckenbereiche.
Zur Zeit der Kohlebildung kam es innerhalb des Beckens in kleinräumigen Senken zur
Ausbildung stagnierender Seen, Teiche und Sumpfbereiche. Für einen von Zeit zu Zeit
trockenfallenden Sumpfbereich spricht die relativ geringe Menge an Pflanzenmaterial
und somit die geringe Mächtigkeit des vorhandenen Kohleflözes.
Die auffällig rhythmische Bänderung in einer Teufe von 21,53 - 34,30 m deutet auf
einen regelmäßigen Sedimenteintrag hin. Mit hoher Wahrscheinlichkeit wurden diese
Sedimente subaquatisch abgelagert. Episodisch auftretende starke Regenfälle können
große Mengen klastischen Materials transportieren, während in ruhigeren Phasen
feinkörniges Sediment zur Ablagerung kommt. Seen mit regelmäßigem
Sedimenteintrag lassen unter geeigneten Bedingungen eine Warvenbildung erkennen.
Dabei wechseln sich Perioden mit hohem, grobem Suspensionseintrag (Frühling) und
feinkörnige Tonlagen (Winter) ab. Die Sedimente des Bohrkerns NA4 weisen einen
warvenähnlichen Charakter auf. Es ist jedoch fraglich, ob die beschriebene Bänderung
der Bohrung NA4 solch jahreszeitliche Transportschwankungen eines Flusses darstellt.
Ob ein Fluss immer wiederkehrend große Materialmengen aus dem Hinterland in das
Becken einspülte oder ob die rhythmische Bänderung auf einen regelmäßigen
Vulkanausbruch hindeutet, ist letztendlich im Rahmen der vorliegenden Studie nicht zu
entscheiden. Gegen eine jahreszeitliche, fluviatile Ablagerung spricht jedoch die große
Mächtigkeit der feinkörnigen Lagen. Es ist daher wahrscheinlicher, dass die
beschriebenen Tonlagen aus feinkörnigen Aschepartikeln bestehen, die während
regelmäßig wiederkehrenden (plinianischen) Vulkanausbrüchen abgelagert wurden. In
44
diesem Fall können die Lapilli und Aschepartikel als „Fall-out”-Tephra bezeichnet
werden.
2.4.3 Mineralogie
2.4.3.1 Mineralogische Übersichtsuntersuchungen
Eine umfassende Darstellung aller mittels Röntgendiffraktometrie ermittelten
Mineralbestände ist im Anhang erfolgt. Die dort zusammengestellte Liste enthält die
jeweils signifikantesten Peaks einer Probe. Dabei treten eine Reihe von Mineralen nur
einmalig oder in wenigen Proben auf und/oder stellen sekundäre Neubildungen dar, die
sich aufgrund von Milieuänderungen, wie sie bei Transport und Lagerung nicht
ausgeschlossen werden können, gebildet haben. In Tab. 2.4.1 ist deshalb ein
diesbezüglich „bereinigter” und auf die Bohrung NA4 begrenzter Mineralbestand
zusammengestellt. Trotz der aufgrund der insgesamt sehr geringen Urangehalte nur
mit Einschränkungen zu interpretierenden Uranmineral-Zusammensetzung sind in
dieser Tabelle alle identifizierten Uran-Minerale aufgeführt, da bei einer Teufe von ca.
36,50 m ein Übergang von U(IV)- zu U(VI)-Mineralen zu verzeichnen ist.
Möglicherweise kann dies als Hinweis auf eine unterschiedliche Genese der im
Braunkohlenhorizont einerseits und im unterlagernden Kaolin andererseits
festgestellten Urananreicherungen interpretiert werden. Das in der Bohrung NA5 im
Braunkohlenhorizont mit der höchsten Urankonzentration zweifelsfrei nachgewiesene
Uranmineral Ningyoit (CaU[PO4]2) stellt ebenfalls ein U(IV)-Mineral dar.
Neben diesen mineralogischen Übersichtsanalysen ist an ca. 10 Proben detailliert die
spezielle Tonmineralogie untersucht worden (Abb. 2.4.6). Bei der Auswertung dieser
Röntgenanalysen, deren Methodik etc. ausführlich in /SCH 00/ beschrieben ist,
konnten Alkalifeldspäte und Klinopyroxene nachgewiesen werden, die auf ein
alkalibasaltisches Ausgangsgestein hindeuten. Ferner belegen die vorhandenen
Titanminerale den vulkanischen Ursprung dieser Sedimente (Doupovské hory
Stratovulkan). Neben dem Eintrag der vulkanischen Serie kam es auch zur
Resedimentation von Kaolinit und Kohlestückchen. Alle tonmineralogisch untersuchten
Proben des Bohrkerns NA4 enthalten unregelmäßige Illit-Smektit-Wechsellagerungen,
deren Gehalt zwischen 10 und 90 % variiert. Reiner Montmorillonit konnte dagegen nur
in den Proben 6,81-6,86 m, 26,86-26,89 m und 32,64-32,73 m nachgewiesen werden;
in diesen Proben stellt er mit 60 bzw. 80 % jedoch das mit Abstand häufigste
45
Tonmineral dar. Die makroskopisch sichtbare Blaufärbung der Tonmatrix dieser
Proben kann auf die Anwesenheit von Montmorillonit bzw. die darin enthaltenen
Eisenionen zurückgeführt werden.
Die Smektite und die Wechsellagerungen haben sich +/- autochthon gebildet. Als
Edukte kommen vulkanische Gläser (die thermodynamisch besonders instabil sind und
daher am ehesten der Verwitterung unterliegen) in Frage, die vom Doupovské hory in
das Sedimentbecken gelangten. Kaolinit ist in diesen Proben nicht bzw. nur in ganz
geringen Mengen enthalten.
In einer Teufe von 19,35 m erreicht Kaolinit dagegen maximale Gehalte von bis zu
65 %. Diese relative Anreicherung des Kaolinits steht im Zusammenhang mit einem
wasserführenden Horizont, der mit Hilfe der geophysikalischen Bohrlochmessungen in
einer Teufe von 19,50 m identifiziert werden konnte. Offensichtlich wurden aufgrund
eines geringen, aber ständigen Wasserflusses Mg2+, Ca2+, Fe2+, Na+-Ionen abgeführt
und Kaolinit als resistentes Mineral relativ angereichert (autochthon). Demgegenüber
stellt aus der Umgebung in das Becken hineingeschwemmter Kaolinit ein Produkt
tiefgründig verwitterten Granits dar (allochthon).
Bei Siderit und dem in geringen Mengen nachgewiesenen Pyrit handelt es sich um
diagenetische Neubildungen. Beide Minerale bleiben meist auf wenige cm dicke Lagen
und Konkretionen beschränkt, treten aber generell über weite Bereiche des Profils auf .
Zur genaueren Bestimmung der komplexen petrographischen Verhältnisse sind
darüber hinaus eine Reihe von Dünnschliffen angefertigt und analysiert worden, wobei
die Herstellung von Dünnschliffen aus dem vorliegenden vulkanoklastischen,
tonreichen und wenig verfestigten Material mit hohem Wassergehalt sehr
problematisch ist. Darüber hinaus sind Pyroklastika allgemein und Tuffite im
besonderen im Hinblick auf eine Mineralbestimmung problematisch. Insgesamt weist
die Mehrzahl der angefertigten Schliffe einen hohen Glasanteil auf.
46
3,71-3,78 6,81-6,86 8,57-8,63 17,15-17,22 19,30-19,35(oxid.)
19,30-19,35 20,26-20,35 21,22-21,28 26,86-26,89 32,64-32,73
Te u fe [m ]
Tonm
iner
alge
halt
(auf
100
% n
orm
iert
)
W LSmectitIllitKaolinit
Abb. 2.4.6: Semiquantitative Auswertung von Tonmineralanalysen der Bohrung NA4
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
33,65
34,00
34,11
34,42
34,71
34,76
34,81
34,84
34,86
34,88
34,92
34,97
35,02
35,35
35,66
35,71
35,76
35,79
35,81
35,83
35,87
35,92
35,97
36,25
36,45
Teuf
e (m
)
Mineral (%)
Quarz
Kaolinit
Muskovit/Illit
Smektite
K-Feldspat
Siderit
Pyrit
Gips
Anatas /RutilamorphesEisenorg. Phase /Kohle
Abb. 2.4.7: Semiquantitativer Mineralbestand ausgewählter Sedimentproben der
Bohrung NA5 (nach Unterlagen des NRI). Auffällig sind die gegenüber
NA4 geringen Smektit-Gehalte
47
Tab.
2.4
.1: R
öntg
endi
ffrak
tom
etris
ch e
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elte
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von
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Kurz
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M
iner
al
C
hem
. For
mel
03,71-03,78 04,33-04,37 06,81-06,86 08,57-08,63 11,64-11,75 17,15-17,22 19,30-19,35a 19,30-19,35b 20,26-20,35 21,22-21,28 25,00-25,10 26,86-26,89 32,45-32,55 32,64-32,73 33,28-33,33 33,74-33,78 34,18-34,22 34,30-34,34 34,50-34,68 34,71-34,76 34,88-34,93 35,47-35,51 35,84-35,88 36,02-36,07 36,39-36,44 36,49-36,54 36,64-36,69 37,18-37,23 37,50-37,55 37,55-37,67 37,67-37,22 37,92-37,97 38,19-38,22 38,22-38,27 38,30-38,35
Anat
as/R
util
TiO
2 X
X
X
X
X X
X
X
X X
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Kohl
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X
X X
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X
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l 2Si 2O
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X
X
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init
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) 4
X
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25
(U IV
)
X
X X
X X
48
Vulkanische Gläser sind thermodynamisch instabil und wandeln sich daher schneller
als alle sonst in Pyroklastika enthaltenen Mineralphasen um. Dadurch sind besonders
schnelle und umfangreiche diagenetische Veränderungen, wie in den vorliegenden
Schliffen, begünstigt. Bei Tuffiten spielt darüber hinaus der stark variierende Gehalt an
detritogenem Material eine Rolle; insbesondere kann der Tongehalt nicht eindeutig
vulkanischer Asche, „herkömmlichen“ Sedimenten oder neuen autigenen Mineral-
phasen zugeordnet und daher in Dünnschliffbeschreibungen lediglich durch seine
Korngröße bezeichnet werden.
Im Zuge der Diagenesevorgänge führen beispielsweise Hydratation und die
begleitende Glasumwandlung dazu, dass einige Elemente aus dem Glas in die
Porenwässer übergehen. Durch das Lösen von Glaspartikeln entstehen dabei neue
Poren- und Hohlräume, die wiederum von neuen Mineralen aus den sekundär
entstandenen Lösungen ausgefüllt werden können.
Aber auch vor Beginn der Diagenese sind Glas- und Mineralanteile von
pyroklastischen Gesteinen durch erste Verwitterungsprozesse und Transport schon
zahlreichen Veränderungen unterworfen, die praktisch nicht von den späteren
diagenetischen Prozessen nach der endgültigen Sedimentation abzugrenzen sind.
Dies gilt insbesondere unter warmen und feuchten Klimabedingungen.
Bezogen auf den Standort Ruprechtov und den dort stattgefundenen Vulkanismus sind
im wesentlichen Pyroklastika und Vulkanoklastika (Basaltoide mit Leucit des
Doupovské hory - Stratovulkans, ggf. auch Sodalith und Nephelin als Haupt-
feldspatvertreter aus dem Böhmischen Mittelgebirge) zu erwarten, darüber hinaus (in
geringerem Umfang) für Granite typische Minerale, die detritogen herangeführt wurden,
also verschiedene Feldspäte, Quarz und Glimmerminerale. Sie stammen wahr-
scheinlich vorwiegend aus den jüngeren variskischen Graniten des Karlovy Vary- und
Horsky- Typs aus der Umgebung.
Ein Großteil der Minerale dieser Ursprungszusammensetzung dürfte bereits
umgebildet und/oder anderweitig diagenetisch verändert sein; dies gilt insbesondere
für die Glasanteile und ebenfalls für Feldspäte, die nur äußerst selten erhalten sind. Als
erste Veränderung tritt normalerweise eine Umwandlung vulkanischer Gläser zu
Palagonit auf. Dies ist mit einem Farbwechsel von durchsichtig bis blassgelb bei
Sideromelan zu dem intensiver gelben bis braunen Palagonit verbunden, wobei die
49
Umwandlung an Korngrenzen oder an Rissen beginnt. Die Palagonitisierung ist mit
einer Gewichtsprozentzunahme an Wasser von 10% bis 20% durch Hydratation,
Eisenoxidation (meist von FeO zu Fe2O3) sowie mit einer Verringerung des Calcium-
und Natriumgehaltes verbunden. Bevor als häufiges Endprodukt der Umwandlung von
vulkanischen Gläsern der relativ stabile Chlorit entsteht, kommt es durch die
fortschreitende Diagenese zunächst zur Bildung von Schichtsilikaten, hier
insbesondere Smectiten. Weitere Bildungen sind Zeolithe, Opal, Karbonate, Eisen-
Mangan-Oxide oder -Karbonate und selten Gips.
Ein wesentlicher Faktor für die Lösung und Umwandlung der vulkanischen Gläser ist
der pH-Wert des vorhandenen Porenwassers. So werden die Lösung von Aluminium
aus Gläsern und die Entstehung von Zeolithen durch pH-Werte > 9 begünstigt
/BÖH 00/. Der in Proben der Bohrung NA4 festgestellte Gehalt an Tonmineralen (s. o.)
ist vermutlich zu einem wesentlichen Teil auf die beschriebenen Umwandlungs-
prozesse zurückzuführen.
Die Entstehung von Bentoniten in vulkanischen Aschen und Tuffen findet im
wesentlichen in situ statt. Dieser Ursprung kann unter dem Mikroskop u. a. am
Charakter der Nicht-Tonminerale erkannt werden. Hierzu gehören zunächst die hohen
Konzentrationen an Tonmineralen selbst, sowie die weitgehende Abwesenheit von
verwitterten Mineralen.
Während die Bildung in flachmariner Umgebung am häufigsten ist, kommen jedoch
auch Bildungen in lacustrinem Süßwasserbereich vor. Darüber hinaus ist auch die
Entstehung in kohlebildendem Umfeld aus Australien und Kanada bekannt. Die
Bildungsbedingungen im Projektgebiet könnten somit eine Kombination aus
lacustrinem Flachwassermilieu und dem kohlebildendem Umfeld darstellen /BÖH 00/.
Während das Milieu für die Möglichkeit der Entstehung offensichtlich eine unter-
geordnete Rolle spielt, ist die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials für die Art der
entstehenden Bentonite und die Begünstigung ihrer Entstehung von zentraler
Bedeutung. So sind hohe SiO2-Gehalte ungünstig, während ein mittlerer Gehalt an
MgO die Bentonitisierung begünstigt. Diese Bedingungen treffen bis auf den Gehalt an
detritogenen Quarzen auf die untersuchte, vulkanogene Materialzusammensetzung der
Dünnschliffe und der Durchlässigkeitsversuche weitgehend zu. Ebenso begünstigen
wahrscheinlich die Transport- und Ablagerungsbedingungen der vulkanischen Asche
die Bentonitentstehung.
50
Ausgewählte Dünnschliffe
Zu den eindeutig bestimmbaren Mineralanteilen, die in Tab. 2.4.2 aufgelistet sind,
kommen viele mögliche Bildungen hinzu, die mittels Mikroskop nicht gesichert zu
bestimmen sind. So zeigen mehrere Schliffe gelblich-orange bis braune Verfärbungen
insbesondere in glasigen oder tonigen Bereichen, die auf die Bildung von Palagonit
aus den basaltischen Gläsern (z. B. Sideromelan und selten Tachylit) hindeuten. Die
Brechungsindizes der vielfältig vorhandenen Gesteinsgläser liegen nahe beieinander.
Aufgrund der fast überall beginnenden bis fortgeschrittenen Umwandlung ist es nicht
möglich, diese eindeutig zuzuordnen. Es muss davon ausgegangen werden, dass ein
Teil des Tongehalts durch bereits abgelaufene Umwandlungsprozesse aus den
Gläsern und Feldspäten entstanden ist.
Tab. 2.4.2: Überblick über analysierte Dünnschliffe an Sedimentproben der Bohrung
NA4 (nach /BÖH 00/, modifiziert)
Schliff-Nr. Teufe [m] Schliff-Charakteristika
1 3,66 tonig-siltige Matrix, glasige Körner, Glaukonit, Pyroxen, Gipssäume, Quarz, Biotit
2 4,70 Komponenten, tonige Matrix, Muskovit, Biotit, Quarz, Amphibol, Pigeonit mit Augitentmischungsstrukturen
3 5,55 Komponenten, tonige Matrix, Oxyhornblende, Feldspat, verwitterter Nephelin, Quarz
4 7,50 >90 5 Quarz (eckig - kantengerundet), Fuchsit, Mikroklinpertith
5 8,10 Ton, inkohlte Pflanzenreste, Quarz, Muskovit, Dolomit 6 11,70 Siderit, inkohlte Pflanzenreste, Quarz 7 14,55 Glaspartikel, Tonmatrix, Pigeonit, Quarz 8 20,30 70 % glasige Komponenten, Tonmatrix, Titanit, Quarz,
Limonit, Cummingtonit 9 21,25 fast ausschließlich glasige Komponenten, Titanit,
Granatparamorphosen, Pyritwürfel 10 22,30 Zeolith, Quarz, Perthit, Nephelin 11 29,65 80 % Tonmatrix, eckige Quarze, Glaspartikel, Mikroklin
51
Abb. 2.4.8: Dünnschliff 1 (links): Glastuffit mit toniger Matrix; Dünnschliff 2 (rechts):
Glas- bis Kristalltuffit mit toniger Matrix
Abb. 2.4.9: Dünnschliff 3 (links): verzwillingter Feldspat in Tonmatrix und Glas-
fragmenten; Dünnschliff 4 (rechts): inkohlte Pflanzenreste und Dolomit-
kristalle in Tonmatrix
Abb. 2.4.10: Dünnschliff 6 (links): Siderit mit Limonit (dunkel) und feinverteilten
Quarzen; Dünnschliff 7 (links): Pigeonit zwischen überwiegend glasigen
Komponenten
52
Abb. 2.4.11: Dünnschliff 8 (links): Biogene Fragmente in Tonmatrix mit Glas-
fragmenten; Dünnschliff 9 (rechts): Titanit in Glastuffit
Abb. 2.4.12: Dünnschliff 9 (Ausschnitte): Granate und Pyrit
Abb. 2.4.13: Dünnschliff 10 (links): Perthit in sphärolithischem Glastuffit; Dünnschliff 11
(rechts): Tonmatrix mit unreinen, eckigen Quarzen
53
2.4.3.2 Mineralogische Detailuntersuchungen im Urananreicherungshorizont
Aus dem tieferen Bereich der Bohrungen NA4 und NA5 sind ausgewählte Proben einer
detaillierteren mineralogischen Untersuchung unterzogen worden, um Informationen
über die Art der Uranbindung zu erhalten. Die untersuchten Kernsegmente sind in
Tab. 2.4.3 aufgelistet. Die Probe NA4-1 diente als „nichtaktive” Referenzprobe, alle
anderen Proben stammen aus Bereichen, in denen mittels Gammaspektrometrie
Aktivitätsanomalien festgestellt worden sind.
Tab. 2.4.3: Probenauswahl für mineralogische Detailuntersuchungen
NA4 NA5
NA4-1 33,33 - 33,38 m NA5-1 34,55 - 34,60 m
NA4-2 34,93 - 34,98 m NA5-2 35,05 - 35,10 m
NA4-3 36,44 - 36,49 m
NA4-4 37,80 - 37,88 m
NA4-5 37,92 - 37,97 m
NA4-6 37,97 - 38,02 m
Alle untersuchten Proben variieren in Farbe und Textur. Die meisten von Ihnen ähneln
pyroklastischen Agglomeraten. Sie bestehen aus kugeligen Aggregaten von Ton-
mineralen bis zu 1 cm Durchmesser und grauer, grün-grauer, beiger, brauner und
türkiser Farbe (Abb. 2.4.14).
In Abb. 2.4.15 ist zu erkennen, dass Körner und kantige Fragmente von Quarz
verstreut in der tonigen Matrix vorliegen. Der Quarzanteil variiert von Probe zu Probe.
Frische Proben sind weich und zeigen einen Wachsglanz, der beim Trocknen der
Proben verschwindet. Im Verlauf des Trocknens werden die Proben spröde und mit
Haargips und Sylvin beschichtet.
54
Abb. 2.4.14: Ausschnittsphoto der Probe NA4-4 mit Tonmineralen
Abb. 2.4.15: Mikroskopische Aufnahmen der Probe NA4-4: Kantige Körner bestehen
aus Quarz und kalonisiertem Feldspat, der Hintergrund aus Tonmineralen
(links); das rechte Bild zeigt ein kantiges Quarzkorn (links unten) sowie
einen verzwillingten Plagioklas in einer Tonmatrix (Vergrößerung: 10x)
Quarz kommt in einer Reihe von Proben sehr häufig vor. Die Farbe der Quarzkörner
variiert von farblos über bräunlich, zitronengelb bis nahezu schwarz. Pyrit, silbrige
Glimmer und weiße Feldspatkörner können in allen Handstücken unterschieden
werden. In einigen Proben treten Sideritknollen und schwarze Streifen von
unregelmäßigen Aggregaten organischer Materie auf. Einige Proben weisen eine
deutliche Porosität auf.
Dünnschliffe wurden von den Proben NA4-6 und NA5-2 angefertigt. Unter dem
optischen Polarisationsmikroskop bestehen diese Proben aus einer feinkörnigen,
bisweilen gestreiften tonigen Matrix. Winzige Glimmerschuppen weisen aufgrund ihrer
Verwitterung geringe Interferenzfarben auf. Seltene Biotit-Blättchen zeigen einen
schwachen Pleochroismus, der auf eine Alteration des Biotits hinweist.
55
Unter dem optischen Mikroskop lassen sich Konturen der primären Gesteins-
bestandteile erkennen, höchstwahrscheinlich handelt es sich dabei um Überreste von
vulkanischem Glas und verwitterten Feldspäten. In einer Probe der Bohrung NA5
konnten Pseudomorphosen von Kaolinit nach Feldspat beobachtet werden. Die
spezielle Form zahlreicher Quarzkörner (scharfkantig mit Einbuchtungen) ist typisch für
pyrogenen (vulkanoklastischen) Quarz. Moasaikartige oder wellenförmige Extinktion
von Licht in Quarzkörnern deutet auf einen plötzlichen Temperaturabfall während der
Abkühlungsphase der pyroklastischen Gesteine hin.
Abb. 2.4.16: Röntgendiffraktogramme von Sedimentproben der Bohrungen NA4 und
NA5. Die basalen Peaks von Smektit und Kaolinit treten bei ca. 5-6° bzw.
20° 2θ auf. Die mittels XRD identifizierten Minerale sind in Tab. 2.4.4 aufgelistet („pr.“ = Teilprobe „TP“)
Tonminerale dominieren den Mineralbestand in allen untersuchten Proben,
unterscheiden sich jedoch im Verhältnis von Smektit, Kaolinit und Glimmer. Quarz ist,
wie schon oben beschrieben, in allen Proben, jedoch unterschiedlichen Mengen
vorhanden.
56
Tab. 2.4.4: Röntgendiffraktometrisch ermittelte Mineralbestände
Probe Teil-Probe
Ton- Minerale Quarz Feld-
späte Karbonat Sulfide Ti-Oxide Sonst.
MineraleTP1 Überw. Smektit,
gering Kaolinit ger. Mengen
K-Feldspat
Siderit, Pyrit
Anatas
TP2 Smektit, Spuren von Glimmer
Spuren Feldspat-Spuren
Siderit, Pyrit
NA4-1
TP3/1 Smektit, etwas Kaolinit & Glimmer
vorh. Alkali Feldspäte
Siderit, Pyrit
Anatas
TP2/1a Smektit, Kaolinit, Glimmer
häufig K-Feldspäte
Pyrit, Siderit
Anatas Uraninit?Gips
NA4-2
TP2/1b Smektit, Kaolinit, Glimmer
häufig Alkali-Feldspäte
Pyrit, Siderit
Anatas Uraninit?Gips
TP3/1a Kaolinit, Glimmer, Smektit und/oder Wechsellagerung
vorh. K-Feldspäte
Pyrit, Siderit u. Goethit
Anatas Uraninit? Gips
TP3/1b Kaolinit, Glimmer, Smektit-Spuren
vorh. Alkali Feldspäte
Viel Pyrit Beim. von Anatas
Uraninit?
TP3/1c Kaolinit, Glimmer, Smektit-Spuren
vorh. K-Feldspäte
Pyrit, Siderit-Spuren
Beim. von Anatas
Uraninit?
NA4-3
TP3/1d Kaolinit, Smektit, Glimmer
vorh. Beim. von Ppyrit
Anatas
TP1/1 Kaolinit, Smektit, Glimmer
vorh. Alkali Feldspäte
Siderit, Pyrit
Anatas
TP1/2 Kaolinit, Smektit, Glimmer
vorh. K-Feldspat
Siderit, wenig Pyrit
Anatas
NA4-4
TP1/3 Kaolinit, Smektit, Glimmer
vorh. K-Feldspat
Siderit, Pyrit
Anatas
TP4/1a Kaolinit, Glimmer, wenig Smektit
häufig Alkali-Feldspäte
Siderit, Pyrit- Spuren
Anatas Uraninit?
TP4/1b Kaolinit, Smektit und/oder Wechsel-lagerung I/S
wenig Siderit, Pyrit
Anatas
NA4-6
TP4/1c Kaolinit, Smektit und/oder Wechsel-lagerung I/S, Glimmer-Spuren
vorh. K-Feldspat
Siderit, Pyrit
Anatas Uraninit?
NA4-5 Kaolinit, Smektit vorh. Alkali Feldspat
Siderit, Pyrit
Anatas etwas Hämatit
TP-A1 Kaolinit, Smektit, Glimmer-Spuren
wenig haupts. Siderit,
TP-A2 Smektit, Kaolinit, wenig Glimmer
vorh. K-Feldspat
wenig Pyrit
Anatas
NA5-1
TP-A3 Smektit, Kaolinit, wenig Glimmer
vorh. K-Feldspat
Siderit, Pyrit
Anatas
TP-B1 Kaolinit, Glimmer, Smektit
häufig Alkali Feldspäte
Siderit Anatas Gips
TP-B2 Kaolinit, wenig Glimmer & Smektit
häufig K-Feldspat
Siderit, Pyrit
Anatas Gips
NA5-2
pr.B3 Kaolinit, wenig Glimmer & Smektit
vorh. K-Feldspat
Pyrit, Siderit
Anatas Gips
Smektite: Die röntgendiffraktometrisch ermittelten Daten sind typisch für Ca-Na-
Montmorillonite, wobei die Größe der Kristallite gering ist. Bei einigen Smektiten
57
handelt es sich höchstwahrscheinlich um eine Wechsellagerung von Illit und Smektit. In
den Proben der Bohrung NA4 dominiert Smektit gegenüber Kaolinit bis zu einer Tiefe
von etwa 35 m. In einzelnen Teilproben der Probe NA5-1 überwiegt teilweise Kaolinit,
teilweise Smektit, in Probe NA5-2 dominiert eindeutig Kaolinit.
Kaolinit: In den meisten Proben liegt Kaolinit in mittel- bis gutgeordneter Struktur vor,
d. h. nahezu 1Tc-Polytyp. In den Teilproben TP 4/1b und A3 dagegen liegt der Kaolinit
in ungeordneter Struktur (1Md-Typ) vor.
Glimmer: Glimmer tritt in geringen Mengen oder Spuren in Form winziger Plättchen
auf. Die röntgendiffraktometrischen Daten deuten auf feinkörnigen Muskovit hin, Biotit
kann zumindest in einigen Proben nicht ausgeschlossen werden.
Einige Proben wurden zur detaillierteren Charakterisierung der Tonminerale als
orientierte Proben präpariert (NA4-1, TP1 / NA4-2, TP2/1b / NA4-4, TP1/2 / NA5-1, TP-
A2) und dabei mit Glykol behandelt. Es ist ein deutlicher und symmetrischer Peak im
Röntgendiffraktogramm der Teilprobe NA4-1, TP1 bei 15,0 Å festzustellen. Darüber
hinaus gibt es einen schwächeren, aber scharfen Kaolinit-Peak bei 7,16 Å und einen
sehr schwachen Glimmer-Peak bei 9,97 Å. Außerdem sind Peaks von Anatas, Siderit
und Pyrit zu beobachten. Ein hoher und oszillierender Hintergrund im Röntgen-
diffraktogramm ist zumindest teilweise auf die Kristallinität des Smektits zurück-
zuführen. Das Röntgendiffraktogramm der Glykol-behandelten Teilprobe hat gezeigt,
dass keine Tonmineral-Wechsellagerungen vorliegen.
In der Teilprobe NA4-4, TP1/2 ist der deutlichste Peak bei 7,2 Å dem Kaolinit
zuzuordnen, Smektit- und Glimmer-Peaks sind deutlich schwächer ausgebildet. Der
basale Smektit-Peak bei 15,2 Å ist breit ausgebildet und leicht asymmetrisch, was auf
einen geringen Anteil an Illit/Smektit-Wechsellagerungen hinweist.
Teilprobe NA5-1, TP-A2 weist bei 15,4 Å einen deutlichen, scharfen und sym-
metrischen Montmorillonit-Peak auf. Der Kaolinit-Peak bei 7,2 Å ist der stärkste im
gesamten Röntgendiffraktogramm, ein schwacher Peak bei 10,0 Å lässt sich dem
Glimmer zuordnen.
Kalium- und Alkali-Feldspäte sind deutlich mit Kaolinit assoziiert. Es besteht kein
Zweifel daran, dass Kaolinit ein Verwitterungsprodukt der Feldspäte darstellt.
58
Quarz kommt in nahezu allen Proben als farbloses, transparentes, graues bis fast
schwarzes, teilweise gebändertes Mineral vor. Die schwarze Färbung mancher
Quarzkörner kann durch die Verschiebung eines bedeutenden Quarz-Peaks verursacht
sein, die wiederum auf Punkt-Defekte durch Bestrahlung zurückzuführen ist.
Anatas ist ein verbreiteter Nebenbestandteil aller Proben. In Ergänzung zu Siderit
konnte in einigen Proben auch Ankerit ((CaFe(CO3)2) identifiziert werden.
Abb. 2.4.17: Reflexionsmikroskopische Aufnahmen der Probe NA4-4 mit Siderit-
Knollen und Pyritsphäroiden (helle Kugeln - links) bzw. verwitterten
Pyritsphäroiden in einer Matrix aus Tonmineralen und organischem
Material (rechts)
Aufgrund der Überlappung von Diffraktionspeaks mit denen des in vielen Proben häufig
vorkommenden Pyrit ist die Identifikation von Uraninit nicht schlüssig und ent-
sprechende Angaben in Tab. 2.4.4 nur mit entsprechender Vorsicht zu verwenden.
2.4.3.3 Autoradiographie und Gamma-Spektrometrie
Zwei Proben aus der Bohrung NA4 (NA4-2: 34,93-34,98 m bzw. NA4-6: 37,97-
38,02 m) sind einer Autoradiographie unterzogen und zuvor mittels hochauflösender
Gamma-Spektrometrie unter Verwendung eines Germanium-Detektors analysiert
worden. Der Unterschied in der spezifischen Aktivität beider Proben ist signifikant. Wie
aus vorhergehenden Untersuchungen bekannt, stellen 238U und die übrigen Nuklide
dieser Zerfallsreihe die Hauptquelle der Aktivität in beiden Proben dar, während 232Th
eine vernachlässigbare Rolle spielt. (Tab. 2.4.5)
59
Tab. 2.4.5: Konzentration von Radionukliden in Proben der Bohrung NA4
226Ra 228Ra 214Bi 214Pb 212Pb 212Bi 210Pb 234Th 40K
NA4-2 52±5 12±1 55±1 49±1 9±1 9±1 38±3 27±2 46±3
NA4-6 403±24 33±2 249±6 218±5 24±1 22±3 338±20 358±12 69±6
Lithos* 10-50 7-50 100-700
*Typische Werte für die Lithosphäre in Anlehnung an UNSECEAR (1982)
Mittels einer speziellen CR39-Platte sind beide Proben auf einer glatten Schnittfläche
und über einen Belichtungszeitraum von 8 Monaten auf Spuren von Alpha-Teilchen hin
untersucht worden. Im Ergebnis sind eine Reihe von Spots festzustellen, die durch
Spuren von Alpha-Strahlern, d. h. lokalen Urananreicherungen (wahrscheinlich
Uranminerale),verursacht sind (Abb. 2.4.18). Unter einem optischen Mikroskop stellen
sich diese Spuren oval oder sphärisch dar.
2.4.3.4 Mikrosonden-Analysen
Die Proben, an denen mittels Autoradiographie das Vorhandensein von Alpha-
Strahlern nachgewiesen worden ist, wurden auch mit Hilfe einer Mikrosonde analysiert.
Allerdings konnten weder mittels Energy Dispersive Xray Spectroscopy (EDS) noch
über Back Scattered Electron (BSE) Aufnahmen Uranminerale nachgewiesen werden.
Wahrscheinlich liegt die Größe der Uranminerale unter der Nachweisgrenze der
Mikrosonde.
Eine qualitative EDS-Analyse wurde auch an Siderit durchgeführt. Siderit tritt in Form
zonierter Knötchen und Kugeln bis zu 300 µm Durchmesser auf. EDS-Spektren der
Kugel-Kerne zeigt signifikante Fe- und schwächere Ca- und Mn-Peaks. Der äußere
Rand der Kugeln enthält Fe und Ca, aber kein Mn. In beiden Zonen konnten weder U
noch Th nachgewiesen werden.
60
Abb. 2.4.18: Autoradiographie-Aufnahmen der Proben NA4-2 (oben) und NA4-6
(Mitte und unten) mit Verteilung der Spuren von Alpha-Strahlern
2.4.3.5 Rasterelektronenspektroskopie mit EDS
Vom tschechischen NRI wurden Proben des Bohrkerns NA5 aus dem Bereich der
höchsten Urananreicherung (34,9 m Teufe) mittels Rasterelektronenspektroskopie und
Mikrosonde analysiert. Die Proben zeigen eine heterogene Struktur. In diesen Proben,
deren Urangehalte etwa zehnmal höher als die höchsten Urangehalte in der Bohrung
NA4 waren, konnten erstmalig Uranminerale nachgewiesen werden. Abb. 2.4.19 zeigt
mikroskopische Aufnahmen einer Dünnschliffprobe mit Ningyoit-Mineralen. Die
Minerale befinden sich in direkter Umgebung von Pyrit und Apatit. Ebenso wurden
Spuren von Uraninit (vgl. Abb. 2.4.20) gefunden. Zippeit als U(VI)-Mineral ist mit sehr
hoher Wahrscheinlichkeit durch Oxidation der Probe mit Luftsauerstoff entstanden,
stellt also kein autogenes Mineral dar. Der Element-Nachweis erfolgte durch Ener-gie-
dispersive Röntgenspektroskopie (EDS).
61
Abb. 2.4.19: Mikroskopische Aufnahmen von verwitterten vulkanoklastischem Material
aus dem Bereich des NA5-U-Peaks mit Pyrit-Knollen (P) und Ningyoit-
Mineralkörnern (N), sowie Zippeit (Z) und autogenem Apatit (A). links:
reflektiertes Licht; rechts: reflektierte Elektronen
Abb. 2.4.20: REM-Bild reflektierter Elektronen mit Uranoxid- (U) und Ningyoit- (N)
Mineralen in einer Dünnschliffprobe aus dem Bereich mit höchstem
Urangehalt der Bohrung NA5; maximale Vergrößerung
2.4.3.6 OTA (Oxyreactive Thermal Analysis) Untersuchungen an organischem Material der Bohrung NA4
Die Ergebnisse der OTA-Analysen an Sedimentproben der Bohrung NA4 zeigen einen
niedrigen Grad diagenetischer Veränderung an organischem Material, das demzufolge
zwischen Torf und Weichbraunkohle einzustufen ist.
Organisches Material der Probe NA4-1 weist den niedrigsten Inkohlungsgrad auf.
Seine Reaktivität mit Sauerstoff bei erhöhten Temperaturen entspricht Torf oder
62
lignitischer Braunkohle. Material der Probe NA4-2 weist einen höheren Inkohlungsgrad
auf (Peak der DTA-Kurve bei 340-350°C). Die darunterliegende Probe NA4-3 zeigt
eine ähnliche Oxyreaktivität; ein zusätzlicher Peak auf der DTA-Kurve bei 420°C kann
aber als Beweis für eine fortgeschrittene Inkohlung herangezogen werden. Ein
derartiger Prozess ist typisch für Braunkohlen.
Die Unterschiede im Inkohlungsgrad des organischen Materials in der Bohrung NA4
lassen sich nicht durch die unterschiedlichen Teufen erklären, aus denen die Proben
stammen; hierzu sind die Teufenunterschiede zu gering. Möglicherweise resultieren die
beobachteten Unterschiede im Inkohlungsgrad aus unterschiedlichen Oberflächen des
unterschiedlich dispersiv verteilten organischen Materials.
Abb. 2.4.21: Handstück der Probe NA5-1: der obere, dunkle Teil der Probe ist reich an
organischem Material
2.4.3.7 Diskussion der Ergebnisse
Die Handstücke der untersuchten Proben sind insgesamt sehr heterogen. Abgesehen
von unterschiedlichen Farben und Texturen zeigen jedoch alle eine ähnliche
mineralogische Zusammensetzung. Die bedeutendsten Unterschiede bestehen in den
relativen Verhältnissen der Hauptkomponenten. Im unteren Bereich der Bohrung
dominiert Kaolinit vor allen anderen Tonmineralen; demgegenüber ist Smektit
besonders häufig in geringeren Tiefen. Kaolinit ist offensichtlich das Produkt der
chemischen Verwitterung von Feldspäten des unterlagernden Granits. Smektit ist
wahrscheinlich durch Alteration vulkanischer Gläser in den pyroklastischen
Sedimenten entstanden.
63
Die Anwesenheit von organischem Material, Siderit und Pyrit kann als Beweis für das
Vorhandensein reduzierender Bedingungen in den Sedimenten dienen. Obwohl keine
klare Korrelation zwischen organischem Material und dem Auftreten von Alpha-
Strahlern zu erkennen ist, haben die reduzierenden Bedingungen eine Ausfällung von
U(IV)-Mineralen erlaubt. Aus den Porenlösungen der Proben durch Verdunstung
ausgefällter Gips weist darauf hin, dass die Porenwasserzusammensetzung durch
partielle Oxidation von Pyrit beeinflusst ist. Die Anwesenheit von Pyrit ist insofern von
Bedeutung, als er wahrscheinlich eine Rolle als Redox-Puffer beim Kontakt mit
oxidierten Wässern spielt. Im Zuge dieses Prozesses wandelt sich Pyrit in Goethit und
Hämatit um, was das Auftreten roter Flecken in manchen Proben erklärt. Relikte von
Pyrit, umgeben von roten oder dunkelbraunen Halos konnten in einigen Proben
beobachtet werden.
Die Autoradiographie-Untersuchungen haben in zwei Proben einige „hot spots”
aufgedeckt. Dies ist ein direkter Nachweis für die Anwesenheit von Uran-Mineralen, die
+/- zufällig im Sediment verteilt sind. In einigen Probenbereichen jedoch treten die „hot
spots” in länglicher Form und orientiert auf, was als Hinweis darauf interpretiert werden
kann, dass sie mit Uranmineralen assoziiert sind, die an Schichtflächen von
Tonmineralen ausgefällt worden sind.
2.4.3.8 Schlussfolgerungen
Die Autoradiographie hat sich als ein geeignetes, wenn auch zeitaufwendiges
Instrumentarium zur Feststellung selbst geringster Radionuklid-Spuren erwiesen.
Dieses Verfahren sollte deshalb in Zukunft an einer breiteren Probenauswahl
durchgeführt werden, um evtl. Korrelationen von Radionuklidanreicherungen mit
bestimmten Mineralen oder Texturmerkmalen erkennen zu können. Eine Analyse von
Zonen, die Urananreicherungen benachbart sind, kann dabei Informationen darüber
liefern, ob eine Migration von Radionukliden stattgefunden hat. Alle bisherigen
Ergebnisse deuten darauf hin, dass die in den Proben herrschenden reduzierenden
Bedingungen eine signifikante Migration von tetravalentem Uran verhindert haben.
Die Identifikation von uranführenden / -haltigen Mineralen in einer größeren Anzahl von
Proben ist ein weiteres dringendes Erfordernis. Als aussichtsreiches Verfahren wird die
Analyse mittels „Analytical High-Resolution Environmental Electron Scanning
Microscope“ (ASEM) angesehen.
64
2.4.4 Sedimentologische Untersuchungen
2.4.4.1 Wassergehaltsbestimmung
Die Bestimmung des Wassergehalts, also der Masse Wasser pro Masse
Trockensediment, erfolgte nach DIN 18121 T1 durch Ofentrocknung. Bei der
Probennahme wurde darauf geachtet, die Proben möglichst aus dem Inneren des
Bohrkerns zu entnehmen, um Ungenauigkeiten, die durch etwaige Veränderungen des
Bohrkernrandes entstanden sein könnten, möglichst auszuschließen.
Im Ergebnis schwanken die Wassergehalte stark, liegen aber meist um 30%, nur in
Ausnahmefällen unter 20%; in einem Fall knapp über 40%. Bei einer Probe aus
11,70 m Teufe handelt es sich um festen Siderit, der diesbezüglich als Ausnahme zu
betrachten ist. (Abb. 2.4.22).
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
3,13-3,16
3,71-3,78
3,78-3,81
6,68-6,72
6,81-6,86
7,48-7,55
8,57-8,63
9,91-9,96
11,13-11,17
11,64-11,75
14,54-14,65
17,15-17,22
17,21-17,22
18,98-18,99
19,30-19,34
20,26-20,35
21,61-21,64
21,65-21,68
26,04-26,06
26,86-26,87
26,86-26,89
32,64-32,73
Teuf
e (m
)
w (%)
Abb. 2.4.22: Wassergehalte von Sedimentproben der Bohrung NA4
2.4.4.2 Wasseraufnahmefähigkeit
Mit Hilfe der Wasseraufnahmefähigkeit (Wasserbindevermögen Wb/a) einer
Gesteinsprobe ist bereits eine Aussage über die Art der enthaltenen Tonminerale
möglich. Die Messung der Wasseraufnahmefähigkeit wurde gemäß DIN 18132 mit
65
einem Gerät nach Neff durchgeführt. Dazu wurden die Proben bei ca. 60°C getrocknet,
der Korngrößenanteil < 0,125 mm durch Sieben abgetrennt und je nach Material
1 bzw. 0,3 g für die Versuchsdurchführung eingesetzt. Zur Auswertung wurden die
über einen Zeitraum von 24 Stunden gewonnenen Ergebnisse verwendet. Zu
Vergleichszwecken wurde außerdem die Wasseraufahmefähigkeit von zwei Bentoniten
(B1 und B2) bestimmt, wie sie zur Ringraumverfüllung in den beiden Bohrungen NA4
und NA5 eingesetzt worden sind.
Die Wasseraufnahmefähigkeit liegt bei allen untersuchten Proben mit über 100 Gew.%
bis nahe 200 Gew.% sehr hoch, was auf das Vorhandensein quellfähiger, smektitischer
Tone zurückzuführen ist. Auch ein Vergleich mit Literaturwerten für unterschiedliche
Tonminerale /WHI 59/ zeigt, dass die Wasseraufnahmefähigkeit des Feinkornanteils
der Proben der Bohrung NA4 häufig im Bereich von Ca-Bentoniten liegt und somit
deren Gehalt an quellfähigen Tonmineralen als hoch einzustufen ist.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
3,71-3,78
6,81-6,86
7,48-7,55
8,57-8,63
14,54-14,64
17,15-17,22
20,26-20,35
32,64-32,72
B1 B2
Teufe [m]
Was
sera
ufna
hme
[%] n
ach
24h
Abb. 2.4.23: Wasseraufnahmevermögen von Sedimentproben des Bohrkerns NA4 und
zweier Bentonite
Das (mit einzelnen Ausnahmen im oberflächennahen Bereich) ähnliche Wasser-
bindevermögen über die gesamte Kernlänge lässt auf eine gleichmäßige Vertonung
schließen.
2.4.4.3 Durchlässigkeitsversuche
Zur Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit im Labor wurden Durch-
lässigkeitstests an Kernproben zur Ermittlung der horizontalen (schichtparallelen)
Durchlässigkeit durchgeführt. Dazu wurden die Einzelproben zunächst mit Hilfe von
66
Metallzylindern, deren Innendurchmesser exakt dem benötigten Probendurchmesser
entsprach, aus den jeweiligen Kernabschnitten herauspräpariert und anschließend -
geschützt von einer flexiblen Gummihülle - in eine umgebaute Triaxialzelle eingesetzt.
Die Probenkörper haben einen Durchmesser von 36 mm und eine variierende Höhe
von ca. 6,2 bis 8,4 cm, die von der Materialqualität abhängig ist (Präparationsverluste).
Die Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit, im folgenden als kf- bzw. k10-Wert
bezeichnet, erfolgte im Laborversuch in Anlehnung an DIN 18130, T1 mit konstanter
Druckhöhe. Im Unterschied zur DIN wurde jedoch, bedingt durch den Bohr-
kerndurchmesser und die Vorgabe schichtparalleler Messungen, ein geringerer
Probendurchmesser verwandt. Als Durchströmungsflüssigkeit diente deionisiertes
Wasser. Als Zellwasser wurde zur Kontrolle mit Farbstoff versetztes Leitungswasser
benutzt. Der Zelldruck lag immer mindestens 0,2 bar über dem Durchströmungsdruck.
Dieser Wert weicht um 0,1 bar von dem in der DIN empfohlenen Wert ab, hat sich
jedoch als völlig ausreichend erwiesen. Zudem wurde so die Gefahr minimiert, die
Gummihülle durch grobkörniges, scharfkantiges Material zu beschädigen, was
aufgrund der begrenzten zur Verfügung stehenden Proben ein wesentlicher Faktor
war. Die Apparatur ist in Abb. 2.4.24 schematisch dargestellt.
Abb. 2.4.24: Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus zur Ermittlung der
hydraulischen Durchlässigkeit einiger Proben des Bohrkerns NA4
Die Probenkörper wurden entsprechend dem Versuchsaufbau von unten nach oben
durchströmt, um das Entweichen von Restluft, die bis zum Erreichen der Wasser-
sättigung in den Proben verbleiben kann, zu ermöglichen und im Versuchsverlauf,
soweit möglich, Zufluß und Ausfluß zu messen. In Abhängigkeit von Zeit, Probenhöhe,
Probendurchmesser, Temperatur und hydraulischem Gefälle können die kf -Werte
67
ermittelt werden. Die erhaltenen Werte sind, temperaturkorrigiert für 10°C, als k10-
Werte angegeben.
Das System ist bis zum Ausflußpunkt der Apparatur vollständig geschlossen. Geringe
Differenzen zwischen Zulauf und Ablauf entstehen teilweise durch Verdunstung des
aufgefangenen Auslaufwassers, da die Verdunstung trotz Verdunstungskappen nicht
vollständig verhindert werden kann. Die erste Versuchsreihe konnte, nachdem sie
einen konstanten Durchfluss erreicht hatte, nach 20 Tagen beendet werden. Eine
Versuchsdauer von drei bis vier Wochen erwies sich auch bei den folgenden
Versuchen als zweckmäßig.
Die nach der temperaturkorrigierten Darcy-Formel ermittelten hydraulischen
Durchlässigkeiten sind in Tab. 2.4.6 zusammengefasst. Die gemessenen Wasser-
gehalte bei Wassersättigung deuten dabei auf eine Porosität von meist über 40 % bis
nahe 50 % hin, was für diese Art tonreicher Gesteine charakteristisch ist.
Tab. 2.4.6: Hydraulische Durchlässigkeiten (Laborwerte) ausgewählter Sediment-
proben der Bohrung NA4
Probe-Nr. Teufe [m]
k10- Zulauf
k10- Auslauf
Wasser-gehalt Einbau
[%]
Wasser-gehalt
Ausbau [%]
Trocken-dichte [g/cm3]
Poren-anteil
[n]
K7 19,21-19,25 n/a 8,6⋅10-10 28,0 35,4 1,45 0,51
K8 19,42-19,46 1,2⋅10-10 1,2⋅10-10 40,9 48,6 1,21 0,59
K2 26,58-26,61 2,8⋅10-11 2,8⋅10-11 38,0 42,7 1,30 0,56
K1 26,90-26,94 8,9⋅10-11 8,9⋅10-11 42,0 45,9 1,29 0,59
K3 29,72-29,76 2,0⋅10-11 2,1⋅10-11 47,0 51,6 1,19 0,61
K4 33,67-33,71 2,4⋅10-12 n/a 48,3 49,5 1,18 0,58
K5 36,94-36,98 3,7⋅10-11 3,6⋅10-11 30,6 32,7 1,46 0,48
K6 37,37-37,41 2,1⋅10-11 1,9⋅10-11 16,2 19,9 1,74 0,35
Zusätzlich konnte aufgrund der exakt vorgegebenen Probengeometrie in Form eines
Zylinders der Porenanteil n errechnet werden. Die über die Probengeometrie
ermittelten Porenanteile liegen meist über 50 % bis um 60 %, was einem tonigen
Schluff bis schluffigen Ton entspricht. Der für hydraulische Belange wichtige
durchflusswirksame oder nutzbare Porenanteil nf für tonigen Schluff liegt bei lediglich
0,03 bis 0,08 und für schluffigen Ton bei 0,01 bis 0,05.
68
2.4.4.4 Messung von Porositäten und spezifischen Oberflächen
An ausgewählten Proben wurden vom tschechischen NRI Messungen der spezifischen
Oberfläche nach der BET-Methode sowie Porositätsbestimmungen mittels Queck-
silber-Porosimetrie durchgeführt. In Tab. 2.4.7 sind die Ergebnisse übersichtsartig
zusammengestellt. Die Porenverteilungen zeigt Abb. 2.4.25.
Tab. 2.4.7: Porositäten und spezifische Oberflächen ausgewählter Proben des
Bohrkerns NA5
Probe Teufe [m]
Mineraldichte [g/cm3]
Trockenraum-dichte [g/cm3]
Porosität [n]
Spez. Ober-fläche [m2/g]
D2 34,85 3,08 1,96 0,36 42,52
D3 34,87 2,93 1,62 0,45 49,67
D5 35,80 2,62 2,00 0,24 41,97
S3 34,78 2,64 1,74 0,34 35,23
S4 34,89 2,70 1,70 0,37 42,16
T4 35,25 2,61 2,00 0,24 31,77
2.4.4.5 Diskussion der Ergebnisse und Schlußfolgerungen
Die schichtparallel ermittelten hydraulischen Durchlässigkeiten liegen meist im Bereich
um 10-11 m/s (vgl. Tab. 2.4.6). Insbesondere aufgrund des hohen Tongehaltes ist durch
die damit verbundene Einregelung von Tonmineralen mit einer niedrigeren, vertikalen
Durchlässigkeit zu rechnen. Diese sehr geringen hydraulischen Durchlässigkeiten sind
auf die relativ hohen Tongehalte und das breite Korn-größenspektrum zurückzuführen.
Beides begünstigt eine Minimierung des für bewegliches Wasser zur Verfügung
stehenden Raumes. Weiterhin wird die Durch-lässigkeit durch vorhandene quellfähige
Tonminerale /SCH 00/ verringert.
69
Abb. 2.4.25: Porenverteilung ausgewählter Proben des Bohrkerns NA5
Deutlich höhere hydraulische Durchlässigkeiten von 2⋅10-6 bis 9,4⋅10-10 m/s für den
Granit an der Basis der tertiären Sedimente und von 1⋅10-7 bis 5,6⋅10-5 m/s für die
vulkanoklastische Sedimentfolge, wie sie aus früheren Untersuchungen bekannt sind
/NRI pers.Mitt./ beziehen sich wahrscheinlich auf Messungen in einzelnen grund-
wasserführenden Horizonten und sind nicht repräsentativ für den überwiegenden Teil
der Schichtenfolge.
Eine Auswertung der bei den Grundwasserprobennahmen festgestellten
Grundwasserspiegeländerungen in beiden grundwasserführenden Horizonten der
Bohrungen NA4 und NA5 hat gegenüber den o. g. Laboruntersuchungen ebenfalls
deutlich höhere hydraulische Leitfähigkeiten erbracht (Tab. 2.4.8). Diese Ergebnisse
werden durch die Befunde der geophysikalischen Logs bestätigt, die ebenfalls
Wasserzuläufe in 34,5 - 36,5 m und weniger ausgeprägt in ca. 19 m Teufe anzeigen.
Ausserdem sind diese Werte vergleichbar mit denjenigen, die an Bohrkernmaterial der
Bohrung B4 aus der Korngrößenverteilung abgeleitet wurden /BRA 98/.
Tab. 2.4.8: Aus Grundwasserspiegeländerungen beim Abpumpen abgeleitete hydrau-
lische Durchlässigkeiten
Bohrung und Teufenbereich [m]
kf-Wert [m/s]
NA4 - 34,50 - 36,50 1,8⋅10-6
NA5 - 19,00 - 21,00 1,5⋅10-7
70
Es ist zu erwarten, dass diese Durchlässigkeiten durch geringmächtige wasserleitende
Horizonte (Lignit, Sand) ermöglicht werden, die wiederum sehr inhomogen sein
können. Proben dieser Horizonte konnten für Labor-Durchlässigkeitsversuche nicht
eingesetzt werden. Dementsprechend sind die an Laborproben bestimmten
Leitfähigkeiten um einige Größenordnungen niedriger und. Die Ergebnisse von
/SCH 00/ zeigen darüber hinaus, dass Montmorillonit und andere quellfähige
Tonminerale im oberen Aquifer weitgehend fehlen. Stattdessen sind hauptsächlich
Kaolinit und Illit vorhanden, was auf eine stärkere Verwitterung hindeutet, die durch die
hier stattfindende Wasserzirkulation verursacht worden ist.
2.4.5 Chemische Analysen
An allen Proben zur Gesteinsanalytik wurde zunächst ein Flußsäure-Aufschluss
durchgeführt. Je 50 mg des in einer Kugelmühle feingemahlenen, trockenen Gesteins-
pulvers wurde in Teflondruckgefäße eingewogen. Nach Zugabe von
• 3 ml H2O2 (30%),
• 3 ml HCl (35%),
• 7 ml HNO3 (65%) und
• 3 ml H2F2 (30%)
konnten die Proben in einem Mikrowellengerät komplett aufgeschlossen und nach
Abkühlung in Teflonabdampfschalen überführt werden. Die Flusssäure wurde
vorsichtig erhitzt und durch mehrmalige Verdrängung mit HCl vollständig abgedampft,
die gelösten Proben wurden in 100 ml Meßkolben überführt und mit destilliertem
Wasser aufgefüllt. Die Elementkonzentrationen wurden dann mittels ICP-OES bzw.
ICP-MS ermittelt (Details siehe /SCH 00/). Zur Ergänzung der Siliziumgehalte sowie
zur Überprüfung ausgewählter Elementgehalte sind nahezu sämtliche Sedimentproben
auch mittels Röntgenfluoreszenzanalyse untersucht worden. Detaillierte Ergebnisse
der chemischen Analysen von Sedimentproben der Bohrung NA4 sind im Anhang
aufgeführt. Dabei werden die jeweiligen elementspezifischen Resultate dem
vereinfachten geologischen Profil gegenübergestellt, um das Erkennen von
Korrelationen bzw. lithologisch bedingten Gesetzmäßigkeiten zu erleichtern.
71
2.4.5.1 Konzentrationen einiger ausgewählter Elemente
Einige Elementgehalte (z. B. Fe) lassen deutliche Unterschiede der Gesteinsproben
erkennen und werden im folgenden kurz dargestellt.
Aluminium ist besonders in Magmatiten (81.300 mg/kg) und Tongesteinen
(80.000 mg/kg) enthalten /SCH 00/. Der durchschnittliche Aluminiumgehalt der ana-
lysierten Sedimentproben liegt bei 75.000 mg/kg. Parallel zu niedrigen Aluminium-
gehalten wurden extrem hohe Eisenkonzentrationen in diesen Proben gemessen.
Übliche Eisenkonzentrationen von 50.000 mg/kg in Magmatiten und 47.200 mg/kg in
Tongesteinen werden in einzelnen Proben um den Faktor 7 überschritten. Die
Zusammensetzung dieser Gesteinsproben weicht vom Material der vulkanoklastischen
Serie stark ab und konnte durch Röntgenanalysen als Siderit identifiziert werden. Die
Titankonzentrationen der vulkanoklastischen Serie sind im Vergleich zu Literaturdaten
(basische Magmatite: 9.000 mg/kg) stark erhöht. Der hohe Titangehalt der Proben
spricht für einen Eintrag alkalischer Magmatite und korreliert mit chemischen
Untersuchungen an Proben des Doupovské hory /SHR 95/. Die von /SHR 95/
vorgenommenen chemischen Analysen der Vulkanite ergaben eine Gesteins-
zusammensetzung, die der von Alkalibasalten entspricht. Neben vereinzelten
Trachybasalten konnten hauptsächlich Tephrite und Foidite nachgewiesen werden. Im
Gegensatz zu den Untersuchungen des Doupovské hory ergaben die Analysen der
vulkanoklastischen Serie des Bohrkerns NA4 keine erhöhten Alkaligehalte. Sowohl die
Kalium- als auch die Natriumgehalte der analysierten Proben sind geringer als die
Gehalte der in der Literatur beschriebenen Elemente (durchschnittlicher Wert für
Magmatite: 25.900 mg/kg K und 28.300 mg/kg Na).
0
100000
200000
300000
400000
3,74
8,60
17,1
8
19,3
5
21,2
5
26,8
7
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
4
Teufe [m]
Al,F
e [m
g/kg
]
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Mn [m
g/kg]
AlFeMn
Ton-Tuffit Bk Ton Ton-Kaolin
Abb. 2.4.26: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung NA4
(Al, Fe, Mn)
72
0
10000
20000
30000
3,74
8,60
17,1
8
19,3
5
21,2
5
26,8
7
33,7
6
34,3
2
34,7
3
35,4
9
36,0
2
36,5
1
37,2
0
37,6
1
37,9
4
38,3
2
Teufe [m]
Ca,
Mg
[mg/
kg]
0
50
100
150
200
250
300
U [m
g/kg]
CaMgU
Ton-Tuffit Bk Ton Ton-Kaolin
Abb. 2.4.27: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung NA4
(Ca, Mg, U)
0
100
200
300
400
3,74
8,60
17,1
8
19,3
5
21,2
5
26,8
7
33,7
6
34,3
2
34,7
3
35,4
9
36,0
2
36,5
1
37,2
0
37,6
1
37,9
4
38,3
2
Teufe [m]
[mg/
kg]
U
Ce
Co
Ton-Tuffit Bk Ton Ton-Kaolin
Abb. 2.4.28: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung NA4
(U, Ce, Co)
0
50
100
150
200
250
3,74
8,60
17,1
8
19,3
5
21,2
5
26,8
7
33,7
6
34,3
2
34,7
3
35,4
9
36,0
2
36,5
1
37,2
0
37,6
1
37,9
4
38,3
2
Teufe [m]
[mg/
kg]
U
Pr
Th
Ton-Tuffit Bk Ton Ton-Kaolin
Abb. 2.4.29: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung NA4
(U, Pr, Th)
73
0
200
400
600
800
1000
3,74
8,60
17,1
8
19,3
5
21,2
5
26,8
7
33,7
6
34,3
2
34,7
3
35,4
9
36,0
2
36,5
1
37,2
0
37,6
1
37,9
4
38,3
2
Teufe [m]
[mg/
kg]
U
Zn
La
Ton-Tuffit Bk Ton Ton-Kaolin
Abb. 2.4.30: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung NA4
(Zn, La, U)
2.4.5.2 Radionuklidkonzentrationen
Im Rahmen der Zielsetzung dieses Vorhabens sind die Konzentrationen der Radio-
nuklide Thorium und Uran von besonderem Interesse (Abb. 2.4.31).
Bei Uran und Thorium handelt es sich um lithophile Elemente; d. h. sie werden
während der magmatischen Differentiation bevorzugt in sauren Gesteinsschmelzen
angereichert und erreichen dort die höchsten Konzentrationen. Das Th/U- Verhältnis
saurer Gesteine (Granit) wird in der Literatur mit 5,0 angegeben. Basische Gesteine
zeigen ein deutlich geringeres Verhältnis (3,0).
0
20
40
60
80
100
120
140
3,71
-3,7
8
8,57
-8,6
3
17,1
5-17
,22
19,3
0-19
,35
21,2
2-21
,28
26,8
6-26
,89
34,1
8-34
,22
34,5
0-34
,68
35,8
4-35
,88
37,5
0-35
,55
38,3
0-38
,35
Teufe [m]
Geh
alt [
mg/
kg]
UranThorium
Abb. 2.4.31: Korrelation der U- und Th-Gehalte in Sedimentproben der Bohrung NA4
74
Eine Korrelation der Uran- und Thoriumgehalte der Bohrung NA4 zeigt in den oberen
33,80 m einen nahezu parallelen Verlauf. Das Th/U-Verhältnis ist mit einem
Durchschnitt von 1,9 auffallend niedrig und kann auf eine generell leichte Erhöhung der
Urankonzentration innerhalb des Bohrkerns NA4 zurückgeführt werden. Als Quelle
hierfür können uranhaltige, leicht verwitternde, vulkanische Gläser in Betracht
kommen.
Ab 33,80 m verändert sich das Verhältnis der beiden Radionuklide zueinander. Es
kommt zunächst zu einer Angleichung der Uran- und Thoriumgehalte; ab Bohr-
kernmeter 37,50 m weichen die Kurvenverläufe dann stark voneinander ab.
Die Thoriumgehalte der analysierten Proben variieren insgesamt nur in geringem
Maße. Die Durchschnittskonzentration liegt bei 27 mg/kg. Die Urankonzentrationen
dagegen steigen von durchschnittlich 18 mg/kg in den oberen 33,00 m bei 37,50 m um
das sechsfache auf 120 mg/kg an. Der höchste Urangehalt von 129 mg/kg wurde in
der Probe 38,30-38,35 m ermittelt.
In Abb. 2.4.32 ist exemplarisch der basale Teil der Bohrungen NA4 und NA5 mit den
Elementgehalten von Thorium und Uran dargestellt. Auch diese Abbildung
dokumentiert die bereits oben erwähnten Besonderheiten der Bohrung NA4: neben
erkennbaren, aber nicht sehr deutlich ausgeprägten Urananreicherungen im
Braunkohlenhorizont weist diese Bohrung ihr U-Konzentrationsmaximum in den
unterlagernden, stark kaolinisierten Schichten auf. Gegenüber dem mittels
Gammaspektrometrie ermittelten Bild sind diese Anreicherungen zudem auf
geringstmächtige Horizonte von wenigen cm Mächtigkeit beschränkt. Wie eine
Konzentrationsverteilung im unterlagernden Primären Kaolin aussieht, konnte im
Rahmen des vorliegenden Vorhabens nicht geklärt werden. Die Bohrung NA5 bestätigt
demgegenüber das aus den vorlaufenden Explorationsbohrungen bekannte Bild eines
deutlichen Konzentrationsmaximums im Bereich der Braunkohle (Abb. 2.4.33).
Allerdings zeichnet sich auch hier ein zweiter Anreicherungshorizont im Bereich der
unterlagernden Schichten ab, die wahrscheinlich der Stare-Sedlo-Formation
(Sekundärer Kaolin) zuzuordnen sind.
75
0 50 100 150 200 250
33,10
33,40
33,70
34,00
34,30
34,60
35,10
35,40
35,70
36,00
36,30
36,60
ppm
ThoriumUran
0 50 100 150 200 250
33,10
33,50
33,90
34,32
34,73
35,10
35,49
35,86
36,30
36,66
37,10
37,52
37,94
38,32
ppm
ThoriumUran
437.42
Tuf, T
Z
Z
Z
Z
435.70
Bk
434.90T
433.30
T, mS, Kao
438.63 T, Tuf
436.33
Bk, BkT
435.78T, kao, ms - gs, gr - bngr
434.78
kao, ms - gs, gr - gegr
Abb. 2.4.32: Mittels ICP ermittelte U- und Th-Gehalte in den basalen Sedimenten der
Bohrungen NA4 (links) und NA5 (rechts)
0
50
100
150
200
250
300
350
32,0
32,5
33,0
33,5
34,0
34,5
35,0
35,5
36,0
36,5
37,0
37,5
38,0
38,5
39,0
Tiefe [m]
U-G
ehal
t [m
g/kg
]
NA1 NA2 NA3 NA4 NA5
Abb. 2.4.33: Bedeutende Uran-Akkumulationen in den Bohrungen NA1 - NA5
2.4.5.3 Kohlenstoffbestimmung
In den älteren Erkundungsbohrungen NA1 - NA3 konnte unter Zugrundelegung der
damaligen Analysendichte eine Korrelation zwischen Kohleflözen bzw. Gehalt an
organischem Material und Urananreicherung festgestellt werden. Zur Überprüfung
dieses Ergebnisses wurden auch am Bohrkern NA4 Kohlenstoffmessungen
durchgeführt. Die gewählte Messapparatur /SCH 00/ bietet sowohl die Möglichkeit, den
Gesamtkohlenstoffgehalt (TC) als auch den anorganisch gebundenen Anteil des
Kohlenstoffs (TIC) zu bestimmen. Der organische Anteil an Kohlenstoff (TOC) kann
76
nicht direkt gemessen werden, sondern errechnet sich aus der Differenz der beiden
zuvor ermittelten Parameter.
Für die Ermittlung des TIC-Gehaltes wurde der Aufbau der Messapparatur
dahingehend verändert, dass anstelle des Verbrennungsofens ein Entwicklungsgefäß
mit geschliffenen Wägegläschen in den Gasstrom geschaltet wurde. Die eingewogene
Probe befand sich zusammen mit einem Magnetrührer im Wägeglas und wurde nach
Einbau in das System vom Trägergas bis zur vollständigen Verdrängung der
eingebrachten Luft gespült. Durch eine Septumkappe wurden 15 ml halbkonzentrierte
Phosphorsäure (40 %) in das Wägegläschen eingespritzt, der Rührmotor auf maximale
Umdrehung gestellt und das von der Phosporsäure verdrängte CO2 über das Träger-
gas dem Infrarotspektrometer zugeführt.
Die TIC-Gehalte der Proben TC5 und TC10 (Tab. 2.4.9) konnten aufgrund des hohen
Sideritanteils dieser Proben nicht nach der herkömmlichen Meßmethode ermittelt
werden. Da Eisencarbonate eine deutlich höhere Stabilität als Mg- und CaCO3
aufweisen, konnte die Bestimmung des TIC-Gehalts der Siderit-Proben nur unter
Verwendung von heißer Phosphorsäure (80° C) durchgeführt werden.
Probenauswahl und Messergebnisse
Um Aussagen über Kohlenstoffgehalt und -verteilung der Bohrung NA4 treffen zu
können, wurden insgesamt 23 Proben untersucht und dabei besonders die
Braunkohlehorizonte im unteren Kernbereich zwischen 34,30 und 36,00 m
berücksichtigt.
Auswertung
Der Gesamtkohlenstoffgehalt der vulkanoklastischen Proben des Bohrkerns NA4 liegt
zwischen 1,0 und 2,8 %. Der organische Kohlenstoffanteil dominiert dabei deutlich.
Die Proben 11,64-11,75 m und 25,00-25,08 m unterscheiden sich von den übrigen
durch einen erhöhten Gehalt an anorganischem Kohlenstoff (9,10 %und 6,79 %).
Dabei handelt es sich um sideritisches Material. Einzelmessungen von TOC-Gehalten
dieser Proben von maximal 20 % konnten durch Dünnschliffanalysen bestätigt und mit
der Bildung sehr feinkörnigen Eisencarbonats um inkohlte Pflanzenreste erklärt
werden. Die TIC-Gehalte vieler Proben liegen zwar sehr niedrig, die Ergebnisse zur
Mineralogie aus röntgendiffraktometrischen Messungen wie auch aus der
77
hochauflösenden Oberflächenspektroskopie zeigen aber, dass Siderit in vielen Proben
über den gesamten Teufenbereich in geringen Konzentrationen von 1-3 % vorhanden
ist.
Tab. 2.4.9: TC-, TIC- und TOC-Gehalte von Proben des Bohrkerns NA4
Proben- Bezeichnung
Teufe [m]
TC [%]
TIC [%]
TOC[%]
Proben- Bezeichnung
Teufe [m]
TC [%]
TIC [%]
TOC [%]
TC1 3,71-3,78 1,804 0,061 1,743 TC13 32,64-32,73 1,925 0,079 1,846
TC2 4,33-4,37 1,327 0,046 1,281 TC14 33,74-33,78 1,267 0,031 1,236
TC3 6,81-6,86 1,093 0,038 1,055 TC15 34,18-34,22 0,796 0,005 0,791
TC4 8,57-8,63 2,273 0,010 2,263 TC16 34,30-34,34 50,80 0,011 50,789
TC5 11,64-11,75 9,957 9,10 0,85 TC17 34,50-34,68 8,669 0,0492 8,620
TC6 17,15-17,22 2,387 0,055 2,332 TC18 35,47-35,51 46,36 0,025 46,335
TC7 19,30-19,35 2,840 0,028 2,812 TC19 35,84-35,88 25,06 0,007 25,053
TC8 20,26-20,35 2,142 0,078 2,065 TC20 36,49-36,54 1,631 0,006 1,625
TC9 21,22-21,28 0,145 0,069 0,076 TC21 37,50-37,55 0,336 0,008 0,329
TC10 25,00-25,10 8,484 6,79 1,694 TC22 37,55-37,67 0,322 0,021 0,301
TC11 26,86-26,89 2,304 0,111 2,193 TC23 38,30-38,35 0,338 0,009 0,329
TC12 32,45-32,55 1,688 0,030 1,658
Der Braunkohle-führende Horizont des Bohrkerns NA4 erreicht einen maximalen
Gesamtkohlenstoffgehalt von 50,8 %, in tonreicheren Lagen sind durchschnittlich
25 % C enthalten. Im mehr kiesig ausgebildeten Bereich von 34,50-34,68 m sinkt der
Kohlenstoffanteil auf 8,7 %. Den geringsten Kohlenstoffgehalt (0,3 %) besitzen die
Kaolinsande und Tone an der Bohrlochbasis. Damit unterscheiden sie sich deutlich von
den vertonten tertiären Vulkanoklastika. (Abb. 2.4.34)
0
10
20
30
40
50
60
3,71
6,81
11,6
4
19,3
0
21,2
2
26,8
6
32,6
4
34,1
8
34,5
0
35,8
4
37,5
0
38,3
0
Teufe [m]
Kohl
enst
offg
ehal
t [%
]
TC GehaltTIC GehaltTOC Gehalt
Abb. 2.4.34: TC-, TIC- und TOC- Gehalte in Sedimentproben der Bohrung NA4
78
Eine Korrelation kohleführender Horizonte mit erhöhten Urangehalten konnte bei der
Bohrung NA4 nur im begrenzten Umfang festgestellt werden. Der Durchschnittsgehalt
an Uran in den kohleführenden Schichten des Bohrkerns liegt bei 23 mg/kg. Dies ist
gegenüber der vulkanoklastischen Serie mit 15 mg/kg zwar eine leichte Erhöhung,
zeichnet sich aber nicht als markante Anreicherung ab.
0
10
20
30
40
50
60
3,71
6,81
11,6
4
19,3
0
21,2
2
26,8
6
32,6
4
34,1
8
34,5
0
35,8
4
37,5
0
38,3
0
Teufe [m]
TOC
Geh
alt [
%]
0
20
40
60
80
100
120
140
Uran [m
g/kg]
TOC GehaltUran
Abb. 2.4.35: Korrelation der Urangehalte mit organischem Kohlenstoff in Sediment-
proben der Bohrung NA4
2.4.6 Sequentielle Extraktion
Ausgewählte Segmente der NA4- und NA5-Bohrkerne wurden mittels sequentieller
Extraktion untersucht, um die unterschiedlichen Formen, in denen Uran und Thorium
im Sediment auftreten, zu identifizieren. Dabei wurden zwei unterschiedliche Methoden
angewandt, die bereits in den Projekten Cigar Lake /CRA 94/ und Alligator Rivers
/YAN 91/ entwickelt wurden. Tab. 2.4.10 zeigt, welche Substanzen in den einzelnen
Extraktionsschritten beider Verfahren verwendet werden.
79
Tab. 2.4.10: Verfahrensschritte bei zwei unterschiedlichen Sequentiellen Extraktions-
methoden
Methode A: Cigar Lake Schritt A Austauschbares Uran; Carbonate 1M NaOAc, pH = 5 Schritt B Uraninit; an organische Substanzen
gebundenes Uran 30% H2O2, 10 ml Na2CO3
Schritt C Amorphe Eisenoxide NH2OH.HCl in 0.25 M HCl Schritt D Kristalline Eisenminerale Na-Dithionit / Na-Citrat in 0.05M
Zitronensäure Schritt E Residuum: Tone, Quarz Aufschluss mit HF und HClO4
Methode B: Alligator River Schritt A Sorbierte Phase 1M Na-Acetat Schritt B Amorphe Eisenoxide Oxalsäure / Oxalat Schritt C Kristalline Eisenminerale Na-Dithionit / Na-Citrat Schritt D Chlorite 6 M Salzsäure Schritt E Residuum: Quarz, Kaolinit Aufschluss mit Hf, HNO3, HCl, H2O2
0
50
100
150
200
250
300
350
400
33,90 34,73 34,78 34,85 34,87 34,89 34,94 35,73 35,80 35,84
Tiefe [m]
[mg/
kg]
Schritt ESchritt DSchritt CSchritt BSchritt A
Abb. 2.4.36: Ergebnisse der sequentiellen Uran-Extraktion ausgewählter Proben der
Bohrung NA5 nach Methode A
0
5
10
15
20
25
30
35
33,90 34,73 34,78 34,85 34,87 34,89 34,94 35,73 35,80 35,84
Tiefe [m]
[mg/
kg]
Schritt ESchritt DSchritt CSchritt BSchritt A
Abb. 2.4.37: Ergebnisse der sequentiellen Thorium-Extraktion ausgewählter Proben
der Bohrung NA5 nach Methode A
80
0
20
40
60
80
32,45-32,55 34,50-34,68 37,55-37,67 38,19-38,22
Tiefe [m]
[mg/
kg]
Schritt ESchritt DSchritt CSchritt BSchritt A
Abb. 2.4.38: Ergebnisse der sequentiellen Uran-Extraktion ausgewählter Proben der
Bohrung NA4 nach Methode B
0
5
10
15
20
25
32,45-32,55 34,50-34,68 37,55-37,67 38,19-38,22
Tiefe [m]
[mg/
kg]
Schritt ESchritt DSchritt CSchritt BSchritt A
Abb. 2.4.39: Ergebnisse der sequentiellen Thorium-Extraktion ausgewählter Proben
der Bohrung NA4 nach Methode B
Die Ergebnisse der Extraktionen sind in Abb. 2.4.36 bis Abb. 2.4.39 dargestellt und in
Tab. 2.4.11 als Übersicht zusammengefasst.
Tab. 2.4.11: Angewandte Verfahrensschritte und Ergebnisse der sequentiellen
Extraktion
NA5 - Methode A NA4 - Methode B Phase Anteil [%] Phase Anteil [%] Sorbierte Phase, Karbonate 5 - 20 Sorbierte Phase 5 - 10 Uraninit, org. gebunden 30 - 70 Amorphe Eisenoxide 10 - 30
Amorphe Eisenoxide 10 - 50
Kristalline Eisenminerale 1 - 3 Kristalline Eisenminerale 1 - 3 Chlorit 10 - 20 Residuum 3 - 17 Quarz Kaolinit 5 - 10
81
Die Ergebnisse zeigen, dass der sorbierte Anteil des Urans relativ gering ist. Für Uran
befindet sich in allen Proben der größte Anteil von 30-70% in der in Schritt B
extrahierten Fraktion. Dies entspricht Uraninit oder organisch gebundenem Uran, bzw.
(bei Methode B) in amorphen Eisenoxiden gebundenem Uran. Während der
Untersuchungen zeigte sich, dass die Bedingungen reduzierend sind und
Eisenminerale vorwiegend in Form von Pyrit und Siderit vorliegen. Eisenoxide treten,
wenn überhaupt, nur in sehr geringen Konzentrationen auf. Demnach liegt
wahrscheinlich ein signifikanter Anteil des Urans in Form vierwertiger Uranminerale vor
bzw. ist an organische Substanzen gebunden. Die eingesetzten Extraktionsverfahren
erlauben bisher keine Unterscheidung zwischen Uranmineralphasen und Uran in
organischen Phasen. Dies ist allerdings eine zentrale Frage hinsichtlich der
Immobilisierung und der Verfügbarkeit des Urans. Zur genaueren Identifikation der
immobilen Phase soll die Methode A „Cigar Lake“ insofern verfeinert werden, dass im
Extraktionsschritt B eine Trennung von Mineralphase und organischer Phase über eine
Sedimentation erfolgt. Diese Methode wird derzeit auf die hier vorliegenden Sedimente
angepasst.
Im Fall von Thorium wird nur ein sehr geringer Anteil in den Schritten A und B
extrahiert. Dies bestätigt, wie erwartet, dass Thorium gegenüber Uran signifikant
weniger mobil ist.
2.4.7 Radiometrische Charakterisierung
An ausgewählten Sedimentproben wurden die Gehalte der Radionuklide 234U, 235U, 238U, 228Th, 230Th, 232Th, 226Ra und 210Pb bestimmt. Hauptaugenmerk wurde bei der
Auswertung auf die langlebigen Isotope der Uranzerfallsreihe gelegt. Die Untersuchung
umfasste
• Sedimentproben aus ungestörten Bohrkernabschnitten,
• Sedimentbruchstücke nach der Porenwasserextraktion sowie
• Filtrate ausgewählter Schritte der sequentiellen Extraktion.
Es liegen Daten von vier verschiedenen Bohrkern-Abschnitten vor. Im Rahmen dieser
Projektphase wurde der Kern NA4 eingehender untersucht. In Abb. 2.4.40 sind die
Aktivitätsverhältnisse für die langlebigen Radionuklide 238U, 234U, 230Th, und 226Ra
dargestellt. Die Ergebnisse der radiometrischen Messung sind in Tab. 2.4.12
aufgeführt, radiometrische Daten für die Bohrkerne NA1-NA3 sind in /BRA 98/
82
publiziert. Abb. 2.4.40 zeigt die Aktivitätsverhältnisse innerhalb der Uranzerfallsreihe.
Das 238U/234U-Verhältnis liegt wenig unterhalb von eins. Das 230Th/238U-Verhältnis liegt
bei fast allen Proben signifikant unterhalb von eins, wohingegen das 226Ra/230Th-
Verhältnis bei dem überwiegenden Teil der Proben >1 ist.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
33,28-33,33 (T,Tuf)
34,71-34,76 (Bk)
35,43-35,47 (Bk)
36,39-36,44 (T)
37,08-37,13 (T,Kao)
37,55-37,67 (T,Kao)
37,75-37,80 (T,Kao)
37,92-37,97 (T,Kao)
38,22-38,27 (T,Kao)
Teuf
e [m
]
234U/238U230Th/234U230Th/238U226Ra/230Th
Abb. 2.4.40: Aktivitätsverhältnisse von Isotopen der Uranzerfallsreihe in den Sediment-
proben aus Bohrung NA4
Zur besseren Veranschaulichung sind die Aktivitätsverhältnisse mit denjenigen aus den
anderen Bohrkernen in Quadranten-Diagrammen dargestellt (Abb. 2.4.41 und
Abb. 2.4.42). Der Vergleich der an Bohrkern NA4 bestimmten Aktivitäts-verhältnisse
mit den an den anderen Bohrungen gemessenen zeigt keine signifikanten
Auffälligkeiten. Wie in Abb. 2.4.41 erkennbar, liegt auch bei den anderen Bohrkernen
der Großteil der Messwerte bei 230Th/238U-Verhältnissen kleiner eins. Vier Messwerte
weisen 230Th/238U-Verhältnisse > 1 auf. Eine Aufteilung nach unter-schiedlichen
Sedimentschichten, wie in Abb. 2.4.42 dargestellt, zeigt eine schwache Tendenz. Die
Mittelwerte der zu einer Schicht gehörigen Messwerte liegen jeweils bei 230Th/238U-
Verhältnissen kleiner eins (Abb. 2.4.43), jedoch liegen die 234U/238U-Verhältnisse im
Braunkohlehorizont im Mittel eher bei eins, wohingegen sie in den tonigen Horizonten
< 1 sind. Diese Tendenz könnte auf eine niedrigere Mobilität in den geringpermeablen
Tonschichten gegenüber der wahrscheinlich als Aquifer fungierenden
Braunkohleschicht zurückzuführen sein. Eine längere Aufenthaltszeit führt zu einer
länger anhaltenden Auswirkung des α-Rückstoßprozesses, und damit zu einer
stärkeren Abreicherung des 234U aus dem Sediment.
83
Tab. 2.4.12: Ergebnisse der radiometrischen Messungen der Bohrkerne NA4 und NA5
Bohrung NA4: Sedimente Teufe [m] 238U [Bq/g] 234U [Bq/g] 230Th [Bq/g] 226Ra [Bq/g]
34,50-34,68 0,18 0,17 0,15 0,18
35,43-35,47 0,34 0,37 0,39 0,26
37,08-37,13 0,47 0,40 0,38 0,51
37,55-37,67 0,59 0,53 0,47 0,77
37,75-37,80 0,26 0,25 0,26 0,45
38,14-38,19 0,42 0,38 0,34 0,92
Bohrung NA4: Sedimentrückstände nach der Porenwasserextraktion
Teufe [m] 238U [Bq/g] 234U [Bq/g] 230Th [Bq/g] 226Ra [Bq/g]
33,28-33,33 0,12 0,11 0,094 0,10
34,71-34,76 0,12 0,13 0,11 0,20
34,88-34,93 0,15 0,16 0,14 0,20
36,02-36,07 0,17 0,16 0,16 0,19
36,39-36,44 0,17 0,17 0,15 0,19
36,64-36,69 0,22 0,23 0,23 0,23
37,18-37,23 0,5 0,46 0,38 0,42
37,67-37,72 1,2 1,2 9,5 1,3
37,92-37,97 1,5 1,5 1,4 1,4
38,22-38,27 2,2 2,2 2,2 1,6
Bohrung NA5: Sedimente
Teufe [m] 238U [Bq/g] 234U [Bq/g] 230Th [Bq/g] 226Ra [Bq/g]
33,90-34,10 0,62 0,59 0,62 0,53
34,87-34,89 4,8 4,4 4,0 5,2
0,8
0,9
1,0
1,1
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2230Th/238U
234U
/238
U
NA2 NA3 NA4 NA5
Abb. 2.4.41: Aktivitätsverhältnisse von Isotopen der Uranzerfallsreihe: Übersicht über
alle Bohrkerne
84
0,8
0,9
1,0
1,1
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2
230Th/238U
234U
/238
U
Ton-Tuffit Bk Ton Ton-Kaolin
Abb. 2.4.42: Aktivitätsverhältnisse von Isotopen der Uranzerfallsreihe: Übersicht über
alle Bohrkerne unterschieden nach lithologischen Einheiten
0,8
0,9
1,0
1,1
0,9 1,0 1,1 1,2230Th/238U
234U
/238
U
MW-NA2 MW-NA3MW-NA4 MW-NA5
0,8
0,9
1,0
1,1
0,9 1,0 1,1 1,2
230Th/238U
234U
/238
U
MW-Ton/Tuffit MW-BkMW-Ton MW-Ton/Kaolin
Abb. 2.4.43: Mittelwerte der Aktivitätsverhältnisse der Proben aus den einzelnen
Bohrungen (links) und den verschiedenen lithol. Einheiten (rechts)
Die niedrigen 230Th/238U-Verhältnisse zeigen, dass in allen betrachteten Sediment-
Proben eine Urananreicherung innerhalb der letzten 300 000 Jahre stattgefunden hat,
auch im Kaolin-Horizont. Dies spricht sowohl dagegen, dass diese relativ un-
durchlässige Schicht über sehr lange Zeiträume völlig ungestört war, als auch dass sie
als Uranquelle gedient hat.
Zur genaueren Überprüfung wurden an zwei Kernsegmenten aus dem Kaolin-Horizont
zusätzlich die Extrakte aus zwei unterschiedlichen Fraktionen der sequentiellen
Extraktion radiometrisch untersucht. Ziel war die Überprüfung, ob einzelne
85
Sedimentphasen im direkten Gleichgewicht mit dem Grundwasser bzw. Porenwasser
stehen. Zum anderen sollte überprüft werden, ob die Aktivitätsverhältnisse in den
verschiedenen Sedimentphasen aufgrund ihres unterschiedlichen Mobilitätsverhaltens
signifikante Unterschiede aufweisen. In dieser Untersuchung wurden aufgrund einer
begrenzten Probenmenge ausschließlich Proben aus den Extraktionsstufen B und D, in
denen sich die höchsten Urankonzentrationen befanden, verwendet.
Die 234U/238U- und 230Th/234U-Aktivitätsverhältnisse der beiden Extraktionsstufen zweier
Kaolinproben sind in Abb. 2.4.44 und Abb. 2.4.45 aufgetragen. Das 234U/238U-Verhältnis
in Extrakt B ist signifikant niedriger als eins, wohingegen es in den Extraktionsstufen D
bei eins liegt. Ebenso unterscheiden sich die 230Th/234U-Aktivitätsverhältnisse: In
Extrakt B sind sie mit 1,5 deutlich größer als eins in Extrakt D dagegen unterhalb von
eins. Die Werte für Extrakt B sind typisch für eine Abreicherung von Uran, wohingegen
die Werte für Extrakt D auf eine Urananreicherung hindeuten. Es ist also möglich, dass
aus der leichter mobilisierbaren Phase B eine Uranmobilisierung erfolgt, während Uran
in einer zweiten, schwerer mobilisierbaren Phase unbeeinflusst ist.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
37,55-37,68m-B(T,Kao)
38,19-38,22m-B(T,Kao)
Teuf
e [m
]
234U/238U230Th/234U
Abb. 2.4.44: 234U/238U- und 230Th/234U-Verhältnisse in Filtraten aus Extraktionsschritt B
ausgewählter Kaolin-Proben
0,0 0,5 1,0 1,5
37,55-37,68m-D(T,Kao)
38,19-38,22m-D(T,Kao)
Teuf
e [m
]
234U/238U230Th/234U
Abb. 2.4.45: 234U/238U- und 230Th/234U-Verhältnisse in Filtraten aus Extraktionsschritt D
ausgewählter Kaolin-Proben
86
Deutlich erkennbar ist auch ein Unterschied gegenüber Extrakten des Schrittes B aus
hangenden Schichten. Diese weisen, wie in Abb. 2.4.46 dargestellt 230Th/234U-
Verhältnisse < 1 auf.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
32,45-32,55m-B(T,Tuf)
34,50-34,67m -B (Bk)
37,55-37,68m-B(T,Kao)
38,19-38,22m-B(T,Kao)
Teuf
e [m
] 234U/238U230Th/234U
Abb. 2.4.46: 234U/238U- und 230Th/234U-Verhältnisse in Filtraten aus Extraktionsschritt B
aus Kaolinschicht und hangenden Sedimenten
In Abb. 2.4.47 sind die 226Ra/230Th-Aktivitätsverhältnisse aus verschiedenen Teufen
von NA4 aufgetragen. 226Ra/230Th-Verhältnisse > 1 stehen für eine
Radiumanreicherung in den entsprechenden Sedimentproben. Dies geht bei den
meisten Proben einher mit einem 230Th/234U-Verhältnis < 1, d. h. Uran und Radium
wurden gemeinsam angereichert. Vergleichbare Ergebnisse liefern z. B.
radiometrische Messungen im Bereich der Kluft eines Grimsel-Bohrkerns /LAT 89/. Aus
Messungen an Mineralen des anstehenden Grimsel-Granits konnte dort gezeigt
werden, dass Radium bevorzugt aus Magnetit und Eisen-Magnesium-Mineralen, sowie
in geringerem Maße aus Zirkon-Mineralen freigesetzt wurde. Die Rückhaltung von
Radium in natürlichen Systemen erfolgt vorwiegend durch Sorption an Tonmineralen
(gealterten Feldspäten), bzw. auch durch Mitfällung und Sorption an Eisen(III)-
Oxyhydroxiden, Calciten und Gips, z. B. /AME 83/, /KAM 82/. Da in den Sedimenten
am Standort Ruprechtov weder Fe(III)-Minerale noch Calcite nachgewiesen wurden, ist
die Rückhaltung durch Sorption an Tonen wahrscheinlich.
Eine weitergehende Diskussion der radiometrischen Daten erfolgt im Rahmen der
Beschreibung des „Roll-Front-Modells“ (s. u.).
87
0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 2,6 3,0
33,28-33,33 (T,Tuf)
34,71-34,76 (Bk)
35,43-35,47 (Bk)
36,39-36,44 (T)
37,08-37,13 (T,Kao)
37,55-37,67 (T,Kao)
37,75-37,80 (T,Kao)
38,14-38,19 (T,Kao)
Teuf
e [m
]
Aktivitätsverhältnis
226Ra/230Th
Abb. 2.4.47: 226Ra/230Th-Aktivitätsverhältnisse für verschiedene Sedimentproben aus
Bohrung NA4
88
2.5 Grundwasser-Untersuchungen
2.5.1 Chemische Analysen
Beide Bohrungen, NA4 und NA5, sind als Grundwassermessstellen ausgebaut und
erlauben es, mittels fest installierter „Bladder”-Pumpen (peristaltische Pumpe „JAK
GWS sampler”) diskontinuierlich Grundwasserproben zu fördern. Einzelheiten zum
Ausbau der Messstellen sind in Kapitel 2.2 enthalten. Der Betrieb der Pumpen erfolgt
mit einem Kompressor, der wiederum von einem Aggregat mit elektrischer Energie
versorgt wird. Dieser Pumpentyp wurde gewählt, weil er sich als außerordentlich robust
und zuverlässig erwiesen hat und darüber hinaus eine Kontamination des zu
analysierenden Grundwassers (z. B. durch Gleit- bzw. Schmiermittel) weitestgehend
vermieden wird.
Abb. 2.5.1: Grundwassermessstelle NA4; links: Aggregat und Kompressor zum
Betrieb der Bladder-Pumpe; rechts: isolierte Durchflusszelle zur Messung
der „On-site-Parameter“ Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert und Redox
Der beprobbare Filterhorizont der Bohrung NA4 befindet sich in einer Tiefe von 34,50
bis 36,50 m, der Bohrung NA5 in einer Tiefe von 19.50 bis 21,50 m. Zur möglichst
unbeeinflussten Messung von „On-site-Parametern” (Temperatur, Leitfähigkeit, pH-
Wert, Redoxpotential, Sauerstoffgehalt) kann die Förderleitung mit einer Temperatur-
isolierten Durchflusszelle verbunden werden, welche die Messsensoren der
entsprechenden Messgeräte (pH-Meter etc.) aufnimmt (Abb. 2.5.1).
Neben einer Probennahme zur chemischen Analyse im Labor sind vor Ort auch
ausgewählte Schnellanalysen mittels eines tragbaren Spektrophotometers (HACH
89
DR/2000) durchgeführt worden, um insbesondere eine unmittelbare Bestimmung
redoxsensitiver Elemente wie Fe2+ und S2- zu ermöglichen. Diese Schnellanalytik
umfasste darüber hinaus die Bestimmung von Feges, Sulfat und Molybdän.
Tab. 2.5.1: Spezifikation der On-site-Messungen mit dem Spektrophotometer DR/2000
Parameter Methode Präzision Messbereich Beschreibung
Eisen, 2-wertig
1,10-Phenantrolin
1,0 mg/l +/-
0,006 mg/l
0 - 3,00 mg/l Der 1,10-Phenantrolin-Indikator reagiert mit dem 2-wewrtigen Eisen in der Probe und bildet eine orange Farbe, die zur Eisenkonzentration proportional ist
Eisen, gesamt
FerroVer 1,000 mg/l +/-
0,006 mg/l
0 - 3,00 mg/l FerroVer Eisenreagenz reagiert mit allen gelösten und den meisten unlöslichen Formen von Eisen in der Probe und erzeugt 2-wertiges Eisen. Dieses reagiert mit dem 1,10-Phenantrolin-Indikator im Reagenz und bildet orange Farbe im Verhältnis zur Eisenkonzentration
Molybdän-Molybdat
Thioglycolsäure 10,00 mg/l +/-
0,07 mg/l
0 - 35 mg/l MolyVer1- und MolyVer2-Reagenz werden zum Puffern und Konditionieren der Probe zugesetzt. MolyVer3 enthält die Thioglycolsäure, die mit Molybdän reagiert und eine gelbe Farbe entwickelt, die proportional zur Molybdän-Konzentration ist
Sulfat SulfaVer4 50 mg/l +/-
0,9 mg/l
0 - 70 mg/l Sulfat-Ionen in der Probe reagieren mit Barium im SulfaVer4-Sulfatreagenz und bilden eine unlösliche Bariumsulfat-Trübung. Die Stärke der Trübung ist proportional zur Sulfat-Konzentration
Sulfid Methylenblau 0,250 mg/l +/-
0,003 mg/l
0 - 0,600 mg/l Schwefelwasserstoff und in Säure lösliche Metallsulfide reagieren mit N,N-dimethyl-p-phenylendiaminoxalat und bilden Methylenblau. Die Intensität der blauen Farbe ist proportional zur Sulfidkonzentration
In Abb. 2.5.2 bis Abb. 2.5.5 sind die zeitlichen Verläufe der in der Durchflusszelle
erfassten Parameter dargestellt. Unterschiedliche Punkte zum gleichen Beprobungs-
datum weisen auf die Schwankungsbreite der Parameter in Abhängigkeit von Pump-
90
menge und -dauer sowie von Geräteeigenschaften hin. Der Temperaturverlauf
(Abb. 2.5.2) zeigt eine deutliche, mit den Jahreszeiten korrelierende Variation. Unter
Berücksichtigung der hohen Grundwasseralter und der Tiefe der Beprobung ist dieser
Effekt wohl auf eine nicht vollständige Isolierung der Durchflusszelle zurückzuführen.
„Anfangseffekte” in unmittelbarer zeitlicher Nähe zu den Bohrarbeiten sind durch
bohrbedingte Störungen des Grundwasserchemismus und -milieus verursacht.
Daneben zeigen alle anderen Parameter einen mehr oder weniger kontinuierlichen
Verlauf über einen Messzeitraum von ca. 2 Jahren, Abweichungen am rechten
Bildrand sind durch den Einsatz eines neuen Messgerätesatzes verursacht. Diese
Abweichungen verdeutlichen aber auch, dass die Parameter einer Schwankungsbreite
unterliegen und die erzielten Ergebnisse in erster Linie hinsichtlich ihrer Größen-
ordnung und ihrer relativen Schwankungen zu interpretieren sind. Bei allen Messungen
der „On-site-Parameter” werden offenbare Unterschiede in den Grundwässern der
Bohrung NA4 und NA5 deutlich. NA4 weist generell geringere elektrische Leit-
fähigkeiten, niedrigere pH-Werte und ein deutlich negativeres Redoxpotential auf (s.
auch Tab. 2.5.2 und Tab. 2.5.3). Dieses negativere Redoxpotential spiegelt sich auch
in den Ergebnissen der vor Ort durchgeführten Analysen (Abb. 2.5.6, Abb. 2.5.7) mit
einem Spektrophotometer wider. Im Grundwasser der Bohrung NA4 liegt praktisch das
(im Rahmen der Messgenauigkeit) gesamte vorkommende Eisen als Fe2+ vor, während
das im oberflächennaheren Horizont der Bohrung NA5 beprobte Grundwasser eine
deutliche Vorrangstellung des Gesamt-Eisens gegenüber Fe2+ aufweist. Dem-
gegenüber unterscheiden sich die beiden Grundwässer im Sulfat-/Sulfid-Verhältnis
nicht.
6
8
10
12
14
0 50 100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
Tage (d)
°C
NA4NA5
Abb. 2.5.2: Zeitliche Temperaturentwicklung im Grundwasser der Messstellen NA4
und NA5
91
200
400
600
800
1000
0 50 100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
Tage (d)
K (µ
S/cm
)
NA4NA5
Abb. 2.5.3: Zeitliche Entwicklung der elektrischen Leitfähigkeit im Grundwasser der
Messstellen NA4 und NA5
2,5
5
7,5
10
0 50 100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
Tage (d)
NA4NA5
Abb. 2.5.4: Zeitliche Entwicklung des pH-Wertes im Grundwasser der Messstellen
NA4 und NA5
-300
-200
-100
0
0 50 100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
Tage (d)
mV
NA4NA5
Abb. 2.5.5: Zeitliche Entwicklung des Redoxpotentials im Grundwasser der
Messstellen NA4 und NA5 (bezogen auf die eingesetzte Pt-Ag/AgCl-
Elektrode; zur Normierung auf Standard-Wasserstoffelektrode müssen
zum angegebenen Wert 210 mV addiert werden)
92
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
NA4
-GW
2
NA4
-GW
3
NA4
-GW
5/1
NA4
-GW
5/2
NA4
-GW
6/1
NA4
-GW
6/2
NA4
-GW
6/3
NA4
-GW
6/4
NA4
-GW
7/1
NA4
-GW
7/2
NA4
-GW
8/1
NA4
-GW
8/2
NA4
-GW
8/3
NA4
-GW
8/4
NA4
-GW
10/1
NA5
-GW
2
NA5
-GW
3
NA5
-GW
5
NA5
-GW
6
NA5
-GW
7
NA5
-GW
8
NA5
-GW
10
Probe
[mg/
l]Fe(2+)Fe(ges)
NA4 NA5
Abb. 2.5.6: „On-site” gemessene Fe-Gehalte im Grundwasser der Messstellen NA4
und NA5 (Vergleich von Fe2+ und Feges) - zur Probenbezeichnung s.
Übersichtstabelle im Anhang
0,01
0,1
1
10
100
NA4
-GW
2
NA4
-GW
3
NA4
-GW
5/1
NA4
-GW
5/2
NA4
-GW
6/1
NA4
-GW
6/2
NA4
-GW
6/3
NA4
-GW
6/4
NA4
-GW
7/1
NA4
-GW
7/2
NA4
-GW
8/1
NA4
-GW
8/2
NA4
-GW
8/3
NA4
-GE8
/4
NA4
-GW
10
NA5
-GW
2
NA5
-GW
3
NA5
-GW
5
NA5
-GW
6
NA5
-GW
7
NA5
-GW
8
NA5
-GW
10
Probe
[mg/
l]
S(SO4)S(2-)
NA4 NA5
Abb. 2.5.7: „On-site” gemessene S-Gehalte im Grundwasser der Messstellen NA4
und NA5 (Vergleich von S(SO4) und S2-)
Ob die in den oben dargestellten Zeitreihen (Abb. 2.5.2 bis Abb. 2.5.5) erkennbare
Schwankungsbreite der Parameter im Verlauf einer Grundwasser-beprobung auch auf
den Einfluss der verwendeten Messgeräte (die immer nur eine Einzelmessung
erlauben und nach Einschalten nicht unmittelbar konstante Werte anzeigen)
zurückgeführt werden kann, wurde anhand von Zeitreihenmessungen überprüft, bei
denen neue WinLab-Messgeräte mit integriertem Datenlogger eingesetzt worden sind.
93
Die Ergebnisse dieser Zeitreihenmessungen in NA4 und NA5 sind in Abb. 2.5.8 bis
Abb. 2.5.12 dargestellt.
8
9
10
11
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Pumpdauer [min]
Tem
pera
tur [
°C]
NA4NA5
Abb. 2.5.8: Zeitliche Entwicklung der Grundwassertemperatur während eines
Pumptests
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Pumpdauer [min]
Leitf
ähig
keit
[mS/
cm]
NA4NA5
Abb. 2.5.9: Zeitliche Entwicklung der Grundwasser-Leitfähigkeit während eines
Pumptests
5
6
7
8
9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Pumpdauer [min]
pH-W
ert
NA4NA5
Abb. 2.5.10: Zeitliche Entwicklung der Grundwasser - pH-Werte während eines
Pumptests
94
Mit Ausnahme kurzzeitiger Anfangseffekte zeigen nahezu alle Kurvenverläufe
(Temperatur, elektrische Leitfähigkeit und pH-Wert) ein +/-konstantes Verhalten, das
auf eine nur geringe Beeinflussung des Grundwasserchemismus durch die
Pumpaktivität hinweist. Dabei bestätigen sich auch die bereits oben dargestellten
Unterschiede zwischen Grundwasser aus dem tiefen Horizont der Messstelle NA4 und
dem flacheren Horizont der Messstelle NA5.
Beim Redoxpotential bzw. beim Sauerstoffgehalt (Abb. 2.5.11 und Abb. 2.5.12) werden
allerdings signifikante Unterschiede zwischen NA4 und NA5 deutlich.
-200
-150
-100
-50
00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Pumpdauer [min]
Red
ox [m
V]
NA4NA5
Abb. 2.5.11: Zeitliche Entwicklung der Grundwasser-Redoxwerte während eines
Pumptests
0
5
10
15
20
25
30
35
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Pumpdauer [min]
Saue
rsto
ffgeh
alt [
%]
NA4NA5
Abb. 2.5.12: Zeitliche Entwicklung des Sauerstoffgehaltes im Grundwasser während
eines Pumptests
Während der in NA4 beprobte Aquifer einen Zufluss gewährleistet, der auch bei
mehrstündigem Pumpen eine nur geringe Absenkung der Grundwasserspiegelhöhe
(wenige cm) bewirkt, ist aufgrund der deutlich geringeren hydraulischen
95
Durchlässigkeit des in NA5 beprobten Horizontes kein ausreichender Zufluss
festzustellen. Das hat zur Folge, dass selbst kurzzeitiges Abpumpen mit geringen
Volumina hier ein drastisches Absinken der Grundwasserspiegelhöhe (bis zur
Ausbausohle) bewirkt. Dieses unterschiedliche hydraulische Verhalten der beiden
Grundwasser-führenden Horizonte spiegelt sich deutlich in den gemessenen
Redoxwerten und Sauerstoffgehalten wider. Beide Parameter zeigen eine deutliche
Korrelation untereinander. Während das in NA4 geförderte Grundwasser +/-
unbeeinflusst bleibt, verursacht der nur äußerst geringe Zufluss in NA5 ein
kontinuierliches und starkes Absinken der Grundwasserspiegelhöhe. Dadurch nähert
sich die Luftsäule in der Messstelle immer weiter dem Filterhorizont, so dass immer
sauerstoffreicheres Wasser gefördert wird, das wiederum einen Anstieg der
Redoxwerte bewirkt.
Sämtliche Beprobungskampagnen und die im Labor analysierten Elementgehalte sind
im Anhang zusammengefasst. Eine Charakterisierung der Wässer erfolgt über die
Konzentration der Hauptkomponenten und deren Darstellung in einem Piper-
Diagramm. In Abb. 2.5.13 bis Abb. 2.5.15 sind unterschiedliche Piper-Diagramme für
sämtliche Wasseranalysen (Grund- und Oberfächenwässer) dargestellt. Sowohl NA4
als auch NA5 zeigen einen ähnlichen Hauptelement-Chemismus und sind als Ca-
HCO3-Wässer zu typisieren. Beide Grundwässer lassen sich aber auch deutlich
voneinander unterscheiden und belegen in den Piper-Diagrammen unterschiedliche
Feldbereiche. NA5 weist generell höhere Na- und HCO3-Gehalte auf.
SO42-+Cl- Ca2+ +Mg2+
Mg2+ SO4 2-
Ca2+ Cl-
Na + +K+ HCO3-
Abb. 2.5.13: Darstellung der NA4-Grundwasseranalysen in einem modifizierten Piper-
Diagramm
96
SO42-+Cl- Ca 2+ +Mg 2+
Mg 2+ SO 4 2-
Ca 2+ Cl -
Na + +K+ HCO 3-
Abb. 2.5.14: Darstellung der NA5-Grundwasseranalysen in einem modifizierten Piper-
Diagramm
SO42-+Cl- Ca2+ +Mg2+
Mg2+ SO4 2-
Ca2+ Cl-
Na + +K+ HCO3-
Abb. 2.5.15: Darstellung der Oberflächenwässer im Raum Ruprechtov in einem
modifizierten Piper-Diagramm (diese Abbildung lässt sich nur bedingt mit
den Grundwässern aus NA4 und NA5 vergleichen, da für die
Oberflächenwässer kein HCO3-Wert einbezogen worden ist)
Für die Vorhabensbelange sind insbesondere auch die Urangehalte in den
Grundwässern von Bedeutung (Abb. 2.5.16). Diese sind durchweg sehr gering, wobei
die gemessenen U-Konzentrationen in NA5 deutlich über denen in NA4 liegen,
97
insgesamt im Laufe des Beprobungszeitraums (Sommer 1999 bis Sommer 2001)
zurückgehen.
0
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
0,012
0,014
0,016
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1
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3
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5
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Abb. 2.5.16: Typische Urangehalte in Grund- und Oberflächenwasser. Hohe
Anfangsgehalte im Grundwasser sind vermutlich durch auf die Bohr-
arbeiten zurückzuführende Milieustörungen verursacht. Der „Ruprechtov-
Teich“ stellt einen ehemaligen Uranschurf dar
2.5.2 Kolloide
An jeweils einer Grundwasserprobe aus den Horizonten in 35 m und 19 m Teufe
wurden Kolloidkonzentrationen und Größenverteilungen gemessen. Die Messung
wurde mittels der Laser-induzierten Breakdown-Detektion (LIBD) beim Institut für
Nukleare Entsorgung (INE) in Karlsruhe durchgeführt. Die Wasserproben wurden bis
zur Messung unter Argon-Atmosphäre gehalten.
Die gemessenen Daten sind in Tab. 2.5.4 aufgeführt. Die Bestimmung der
Massenkonzentrationen erfolgte unter Annahme einer Partikeldichte von 2.700 kg/m3.
Bei den Proben ergeben sich deutliche Unterschiede beim mittleren Partikel-
durchmesser bzw. der Partikel-Konzentration. So enthält Probe 1 Partikel mit einem
Durchmesser von ca. 200 nm und einer Konzentration von 15 ppb. Bei Probe 2 sind
mittlerer Partikeldurchmesser und Konzentration wesentlich höher. Dies kann dadurch
bedingt sein, dass sich Probe 1 zum Messzeitpunkt offensichtlich noch unter Inertgas-
Atmosphäre befand, während bei Probe 2 schon ein Sauerstoff-Zutritt und damit ein
Ausfällen größerer Partikel stattgefunden haben muss. Es ist anzunehmen, dass diese
Partikel im wesentlichen aus Eisen(III)oxidhydrat-Spezies bestehen, die aus dem
gelösten Fe(II) in Lösung bei Sauerstoffzutritt entstehen.
98
Tab.
2.5
.2: O
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Par
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08
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W8
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100
Tab. 2.5.4: Ergebnisse der Kolloidmessung an Grundwässern aus den Messstellen
NA4 (Probe 1) und NA5 (Probe 2)
Mittlerer Partikeldurchmesser
[nm]
Partikel-konzentration
[µg/l]
Partikel-konzentration [Partikel/ml]
Probe 1 (34,5 - 36,5 m) 208 15 1,2⋅106
Probe 2 (18,0 - 20 m) 364 82 1,2⋅106
Die bei Probe 1 ermittelte Kolloid-Konzentration von 15 ppb liegt im Rahmen der
Konzentration natürlicher Wässer in kristallinen Gesteinsformationen. So wurden z. B.
unter in-situ-Bedingungen im Felslabor Grimsel/Schweiz Untergrund-Partikel-
Konzentrationen in Gebirgswässern im Bereich von einigen ppb gemessen.
Die hier untersuchten Grundwässer stammen aber aus Wasserleitern, die sich in
direkter Umgebung von Ligniten befinden. Daher ist verwunderlich, dass trotz der
hohen Gehalte an organischem Kohlenstoff in den Sedimenten derart geringe
Kolloidkonzentrationen gemessen wurden. Tiefenwässer in Gorleben, die sich im
Bereich von Lignitlinsen befinden, weisen Huminkolloid-Konzentrationen von bis zu
200 mg C/l auf (z. B. /BUC 00/).
2.5.3 Radiometrische Untersuchungen
Aufgrund der sehr niedrigen Urankonzentrationen im Grundwasser wurde bisher nur an
einer Probe das 234U/238U-Aktivitätsverhältnis bestimmt. Dafür wurde eine Wasser-
probe von 80 l auf einen Liter eingedampft. Die Aktivität von 230Th konnte aufgrund
dessen geringer Konzentration nicht bestimmt werden. Die Aktivitätsverhältnisse sind
vergleichend mit Werten aus zwei Fraktionen einer Porenwasserextraktion in
Tab. 2.5.5 aufgelistet. Der Wert für das 234U/238U-Aktivitätsverhältnis ist mit 3,5 sehr
hoch. Er stimmt aber im Rahmen der Fehlergrenzen mit den Werten der zwei
Fraktionen aus der Porenwasserfraktion überein. Das spricht dafür, dass sich
Porenwasser und Grundwasser im Gleichgewicht befinden.
Derartig hohe 234U/238U-Aktivitätsverhältnisse von 1,5 bis 4 sind typisch für viele
Grundwässer (s. z. B. /GEL 94/, /CRA 94/, /GEL 84/). Insbesondere treten im Bereich
der Urananreicherung von so genannten „Roll-Front-Systemen“ entsprechend hohe
101
Werte auf. Dies ist auf eine erhöhte Mobilisierbarkeit des 234U zurückzuführen, die als
Folge des radioaktiven Zerfalls des Mutternuklids 238U über 234Th und 234Pa auftritt. Die
bei der radioaktiven Umwandlung freigesetzte Energie wirkt sich vor allem durch
Rückstoßeffekte auf das Lösungsverhalten von 234U aus. In der Beschreibung des Roll-
Front-Modells (s. u.) wird dieser Effekt eingehend diskutiert.
Tab. 2.5.5: Aktivitätsverhältnisse in Grundwasser- und Porenwasserproben
234U/238U 230Th/238U
Grundwasser 3,5 ±0,52 n.b.
Porenwasser, 1. Fraktion 2.48 ±0,4 0.18
Porenwasser, 2. Fraktion 2.93 ±0,45 < 0.07
Die sehr geringen 230Th/238U-Verhältnisse sind typisch für viele Grundwässer und auf
die geringere Löslichkeit von Thorium gegenüber Uran zurückzuführen.
2.5.4 Porenwasser-Untersuchungen
In Ergänzung zu den „normalen” Grundwasserproben sind insgesamt 10 Proben
ausgewählt worden, an denen eine Porenwasserextraktion vorgenommen worden ist.
Die Probenauswahl erfolgte an den noch in PVC-Rohren befindlichen und mit Paraffin
versiegelten Kernabschnitten auf der Grundlage der mittels Gamma-Messungen
ermittelten Bereiche vermuteter Urananreicherungen. Zu Vergleichszwecken ist auch
eine Probe mit geringer Gamma-Aktivität (NA4-PW1) in das Untersuchungsprogramm
einbezogen worden. Die Porenwasserextraktion selbst erfolgte in einer Druckzelle, die
schematisch in Abb. 2.5.17 dargestellt ist. Einzelheiten zur Methodik und deren
Grundlagen sind ausführlich in /REE 00/ dargestellt. Im Ergebnis konnten Porenwässer
aus allen 10 ausgewählten Proben (Tab. 2.5.6) und in einer für die chemische
Charakterisierung ausreichenden Menge gewonnen werden.
Aufgrund des relativ hohen Wassergehaltes der Tone (21,8 bis 43,7 %, bezogen auf
das Trockengewicht) ist die Extraktion von Porenwasser durch Auspressen für alle
Proben erfolgreich gewesen. Die Gesamt-Volumina der ausgepressten Porenwässer
variieren zwischen 48,5 und 79,9 ml. Um ausreichende Probenmengen für die
chemische Analytik der einzelnen Fraktionen zu erhalten, sind Versuchsdauern
102
zwischen 549 und 1118 Stunden und Drücke bis 45 MPa erforderlich gewesen.
(Tab. 2.5.7).
Die Ionenbilanzen liegen grundsätzlich unter 10 % Fehler (meistens sogar unter 5 %)
und dokumentieren eine akzeptable Datenqualität der Analysendaten. Die
Zusammensetzung der Porenwässer unterscheidet sich von Probe zu Probe, obwohl
alle Wässer dem Ca-Mg-SO4-HCO3-Typ - bei vernachlässigbarem Cl- und NO3-Gehalt
- zuzuordnen sind. Porenwässer der Proben NA4-PW1 und NA4-PW6 zeigen eine
ähnliche Zusammensetzung untereinander, weisen aber - im Vergleich zu den meisten
anderen Proben - einen signifikant höheren Gehalt an gelösten Feststoffen auf (ca.
Faktor 10), der in erster Linie durch erhöhte Ca- und SO4-Gehalte verursacht ist. Auch
Probe NA4-PW4 weist eine erhöhten Gehalt an gelösten Feststoffen auf (Faktor 5). Im
Vergleich zu vorangegangenen Porenwasseruntersuchungen an Sedimenten vom
Standort Ruprechtov /BRA 98/ sind die ermittelten Spurenelementkonzentrationen sehr
niedrig. Dies gilt auch für die Uran-Konzentrationen, die mit max. 80 µg/l deutlich
niedriger liegen als die vormals gemessenen Konzentrationen im unteren mg/l-Bereich.
(Abb. 2.5.18, Abb. 2.5.19).
Tab. 2.5.6: Übersicht der zur Porenwasserextraktion eingesetzten Proben
Bezeichnung Tiefe [m] Gamma-Aktivität [counts/600 s] Testvariante
NA4-PW1 33,28 - 33,33 60 - 90 anaerob NA4-PW2 34,71 - 34,76 120 - 140 aerob NA4-PW3 34,88 - 34,93 120 - 140 anaerob NA4-PW4 36,02 - 36,07 160 - 220 aerob NA4-PW5 36,39 - 36,44 150 - 190 anaerob NA4-PW6 36,64 - 36,69 210 - 220 aerob NA4-PW7 37,18 - 37,23 320 - 340 aerob NA4-PW8 37,67 - 37,72 570 - 625 aerob NA4-PW9 37,92 - 37,97 920 - 960 anaerob NA4-PW10 38,22 - 38,27 910 - 920 aerob Die Proben der Testvariante „anaerob” sind unter Sauerstoffausschluss sowohl vorbehandelt als auch extrahiert worden, die übrigen Proben sind zwar unter anaeroben Bedingungen vorbehandelt worden, die eigentliche Extraktion erfolgte aber außerhalb der Anaerob-Kammer
Generell nimmt die Ionenstärke der einzelnen Extraktions-Fraktionen mit zu-
nehmendem Druck ab. Ungewöhnlich, aber durch eine vorangegangene Probenserie
bestätigt, zeigen alle Elemente (mit Ausnahme des Bicarbonats und des Siliziums) eine
Tendenz zur Konzentrationsabnahme mit zunehmender Porenwasserextraktion,
während normalerweise ein Anstieg der Ca- und Mg-Konzentrationen zu beobachten
103
ist. Da nicht die selben Proben sowohl unter aeroben wie auch anaeroben
Versuchsbedingungen extrahiert worden sind, lassen sich direkte Aussagen über den
Einfluss einer möglichen Oxidation nicht ableiten. Bei der Probenvorbereitung haben
alle Proben randlich leichte Oxidationsspuren aufgewiesen. Obwohl dieses Material
verworfen worden ist, lässt sich ein genereller Oxidationseinfluss nicht vollständig
ausschließen.
Tab. 2.5.7: Versuchsparameter der Porenwasserextraktion
NA4-PW1 Einheit Ausgangsgewicht g 504,06 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 187 168 121 169 Gesamt-Zeit h 187 355 476 645 Druckmin MPa 3 10 15 20 Druckmax MPa 5 10 20 30 WassergehaltAnf % 42,3 38,5 34,3 30,3 WassergehaltEnd % 38,5 34,3 30,3 26,7 Extrahiertes Volumen ml 12,42 13,91 14,17 16,93 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 12,42 26,33 40,50 57,43
NA4-PW2 Einheit Ausgangsgewicht g 567,66 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 139 104 128 262 190 Gesamt-Zeit h 139 243 371 633 823 Druckmin MPa 4 10 15 20 30 Druckmax MPa 8 12 18 20 35 WassergehaltAnf % 43,7 37,7 33,4 29,1 24,7 WassergehaltEnd % 37,7 33,4 29,1 24,7 20,1 Extrahiertes Volumen ml 21,79 15,18 15,12 15,76 12,05 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 21,79 36,97 52,09 67,85 79,90
NA4-PW3 Einheit Ausgangsgewicht g 422,10 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 78 255 247 283 Gesamt-Zeit h 78 333 580 863 Druckmin MPa 2 10 18 30 Druckmax MPa 8 12 23 35 WassergehaltAnf % 39,2 34,3 29,0 23,7 WassergehaltEnd % 34,3 29,0 23,7 19,6 Extrahiertes Volumen ml 14,47 15,18 14,97 12,14 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 14,47 29,65 44,62 56,76
104
NA4-PW4 Einheit Ausgangsgewicht g 476,03 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 28 47 138 195 421 Gesamt-Zeit h 28 75 213 408 829 Stressmin MPa 4 6 10 15 24 Stressmax MPa 4 8 12 18 30 WassergehaltAnf % 40,8 37,0 32,4 26,7 22,2 WassergehaltEnd % 37,0 32,4 26,7 22,2 17,0 Extrahiertes Volumen ml 12,59 13,87 17,85 13,81 16,10 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 12,59 26,46 44,31 58,12 74,22
NA4-PW5 Einheit Ausgangsgewicht g 469,86 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 206 128 425 359 Gesamt-Zeit h 206 334 759 1118 Druckmin MPa 3 15 20 30 Druckmax MPa 10 15 27 40 WassergehaltAnf % 32,1 26,8 21,3 16,5 WassergehaltEnd % 26,8 21,3 16,5 11,8 Extrahiertes Volumen ml 15,11 14,71 11,71 11,60 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 15,11 29,82 41,53 53,13
NA4-PW6 Einheit Ausgangsgewicht g 506,62 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 125 66 337 433 Gesamt-Zeit h 125 191 528 961 Druckmin MPa 3 8 15 20 Druckmax MPa 6 12 18 40 WassergehaltAnf % 27,7 24,5 19,9 16,1 WassergehaltEnd % 24,5 19,9 16,1 11,5 Extrahiertes Volumen ml 11,93 14,44 11,86 16,25 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 11,93 26,37 38,23 54,48
NA4-PW7 Einheit Ausgangsgewicht g 501,47 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 70 192 785 360 Gesamt-Zeit h 70 262 747 1107 Druckmin MPa 3 8 18 30 Druckmax MPa 5 12 27 45 WassergehaltAnf % 22,8 18,9 14,9 11,2 WassergehaltEnd % 18,9 14,9 11,2 8,8 Extrahiertes Volumen ml 14,16 15,28 10,78 8,33 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 14,16 29,44 40,22 48,55
105
NA4-PW8 Einheit Ausgangsgewicht g 551,14 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 102 168 161 385 Gesamt-Zeit h 102 270 431 816 Druckmin MPa 3 7 15 25 Druckmax MPa 5 10 20 40 WassergehaltAnf % 26,0 22,0 18,9 15,4 WassergehaltEnd % 22,0 18,9 15,4 11,1 Extrahiertes Volumen ml 12,9 11,58 14,24 14,83 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 12,9 24,48 38,72 53,55
NA4-PW9 Einheit Ausgangsgewicht g 540,20 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 94 122 145 194 48 Gesamt-Zeit h 94 216 361 555 603 Druckmin MPa 3 10 15 25 40 Druckmax MPa 5 10 20 35 40 WassergehaltAnf % 36,1 32,7 28,5 23,6 19,2 WassergehaltEnd % 32,7 28,5 23,6 19,2 18,8 Extrahiertes Volumen ml 12,06 15,67 17,81 17,74 1,25 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 12,06 27,73 45,54 63,28 64,53
NA4-PW10 Einheit Ausgangsgewicht g 611,61 Extraktions-Stufe 1 2 3 4 5 Test-Zeit h 93 122 168 166 Gesamt-Zeit h 93 215 383 549 Druckmin MPa 3 10 15 30 Druckmax MPa 5 10 25 35 WassergehaltAnf % 21,8 19,0 16,3 13,5 WassergehaltEnd % 19,0 16,3 13,5 10,9 Extrahiertes Volumen ml 13,97 13,46 11,77 12,43 Extrahiertes Gesamt-Volumen ml 13,97 27,43 39,20 51,63
106
Abb. 2.5.17: Schemazeichnung der bei Porenwasserextraktion eingesetzten
Druckzelle
3
4
5
6
7
8
9
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
pH-W
ert
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 2.5.18: pH-Wert - Entwicklung im Verlauf der 5-stufigen Porenwasserextraktion
ausgewählter Sedimentproben (NA4)
107
0,01
0,1
1
10
100
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
µg/l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 2.5.19: Entwicklung der Uran-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
108
2.6 Geochemische Modellierung
2.6.1 Einleitung
In diesem Kapitel werden die Speziation des Urans im Grundwasser führenden
Horizont der Bohrung NA4 und Einflüsse des chemischen Milieus diskutiert. Dazu
wurden geochemische Modellrechnungen mit den Codes EQ3/6 und PHREEQC
durchgeführt und dabei die Datenbasen NEA-TDB /GRE 92a/, bzw. WATEQ4.0, die
weitgehend auf der NEA-TDB basiert, verwendet.
Hinsichtlich der Uranchemie sind als Einflussgrößen insbesondere der Eh- und pH-
Wert sowie Komplexbildnerkonzentrationen (hauptsächlich Carbonat und Phosphat)
wichtig. Dies wird in Abb. 2.6.1 verdeutlicht, die die Stabilitätsfelder von gelösten Uran-
Spezies in den Systemen U-O2-H2O und U-O2-CO2-H2O zeigt /LAN 97/. Unter stark
reduzierenden Bedingungen liegt Uran hauptsächlich vierwertig, bei höheren Eh-
Werten dagegen sechswertig vor. Uran(IV) ist sehr viel weniger mobil als Uran(VI). Der
pH-Wert bestimmt nun maßgeblich, in welcher Spezies Uran vorliegt. In Systemen
ohne CO2 bestimmen oberhalb pH 5 Hydroxo-Komplexe die Speziation des
sechswertigen Uranylions UO22+. In carbonathaltigen Systemen überwiegen im
neutralen und basischen Bereich die Carbonato-Komplexe. Phosphatkomplexe können
in Systemen mit sehr hohen Phosphatkonzentrationen eine Rolle spielen. Die
Speziation des vierwertigen Urans in Lösung wird im wesentlichen durch UOH3+ und
U(OH)40 bestimmt.
Abb. 2.6.1 zeigt, dass der Übergang von U(IV) zu U(VI) in neutralen, carbonathaltigen
Wässern mit pH-Werten zwischen 6 und 8 (wie sie in NA4 zu beobachten sind) - in
Abhängigkeit vom pH-Wert - in einem Eh-Bereich zwischen -100 und -300 mV liegt.
2.6.2 Datenbasis für Uran
Die verwendeten thermodynamischen Datenbasen basieren auf der von der OECD-
NEA zusammengestellten Datenbasis /GRE 92a/ unter Berücksichtigung der
Korrekturen aus /GRE 95b/. Dies betrifft beispielsweise die Stabilitätskonstante für
U(OH)40.
109
Abb. 2.6.1: Uran-Speziation in den Systemen U-O2-H2O (links) und U-O2-CO2-H2O
(rechts, PCO2 = 10-2 bar) nach /LAN 97/. Die Urankonzentration beträgt 10-8
mol/l. UC, UDC und UTC bezeichnen die Komplexe UO2CO30, UO2(CO3)2
2-
und UO2(CO3)34-
Die Arbeiten verschiedener Autoren an amorphem als auch kristallinem Uraninit zeigen
oberhalb von pH 4,5 keine Abhängigkeit der Löslichkeit vom pH-Wert, was darauf
hindeutet, dass die Auflösung in diesem pH-Bereich durch die Reaktion
UO2(s) + 2H2O = U(OH)40
bestimmt wird /LAN 97/. In /GRE 92a/ wird auch diskutiert, dass die gemessene
Löslichkeit von Uraninit unter reduzierenden Bedingungen akkurat durch die Spezies
U(OH)3+ und U(OH)4
0 beschrieben werden kann. Experimentell bestimmte
Löslichkeiten sind in Abb. 2.6.2 dargestellt.
Hinsichtlich des sechswertigen Urans ist zu bemerken, dass eine Bildung der
Hydrogenphosphatkomplexe UO2(HPO4)aq und UO2(HPO4)22- angezweifelt wird
(/GRE 92b/, /DUE 92/), was von großer Bedeutung für die Modellierung ist. Bei
Berücksichtigung der Phosphatkomplexe mit Stabilitätskonstanten aus der Datenbasis
110
Wateq4f würden auch bei Phosphat-Konzentrationen von 0,1 mg/l und Bicarbonat-
Konzentrationen von 340 mg/l die Phosphatkomplexe überwiegen.
Abb. 2.6.2: Gemessene Löslichkeiten für Uraninit nach /RYA 83/ und /RAI 90/
Rechnungen für Eh-Werte von 0 mV ergeben, dass dann mehr als 90% des Uran(VI)
als UO2(HPO4)22- vorliegen. Werden die beiden genannten Komplexe nicht be-
rücksichtigt, ergibt die Rechnung, dass der überwiegende Anteil des U(VI) (>90 %) in
Form von Carbonatkomplexen vorliegt. Die Daten für die Löslichkeit von Ningyoit
entstammen /LAN 78/.
2.6.3 Wechselwirkung Grundwasser Sediment
Wie in Kapitel 2.5 beschrieben, handelt es sich bei den Grundwässern um Wässer vom
Ca-Na-HCO3-Typ mit neutralem pH-Wert und niedrigen Eh-Werten. Dabei unter-
scheiden sich die Wässer aus den beiden Horizonten geringfügig, insbesondere im Eh-
Wert sowie Na- und Ca-Konzentrationen.
Die Wechselwirkung zwischen Grundwasser und Sediment ist z. T. bereits in Kapitel
2.5 beschrieben worden. Das Grundwasser befindet sich im Gleichgewicht mit Kaolinit
(Abb. 2.6.3). Die Grundwässer aus beiden Horizonten befinden sich im Stabilitätsfeld
des Kaolinits. Für die Berechnung des Diagramms wurde ein idealisierter Na-
111
Montmorillonite mit der chemischen Formel Na0,33Al2,33Si3,67O10(OH)2 angenommen. Die
Daten für die Berechnung der Stabilitätsgrenzen wurden /LAN 97/ entnommen.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0
log[H4SiO40]
log(
[Na+
]/[H
+])
kaolinite
gibbsite
analcite
montmorillonite
Amorphous silicasaturation
Abb. 2.6.3: Stabilitätsdiagramm log[Na+]/[H+] gegen log[H4SiO40] bei 25°C und 1 bar
Druck (nach /LAN 97/)
In der Umgebung der Aquifere wurden besonders hohe Kaolinitanteile in den Tonen
nachgewiesen. In den übrigen Bereichen sind auch signifikante Mengen an
Montmorillonit vorhanden. Montmorillonit kann durch Verwitterung in Kaolinit um-
gewandelt werden nach der Gleichung
6Na0,33Al2,33Si3,67O10(OH)2 + 23H2O +2H+ = 7Al2Si2O5(OH)4 + 8H4SiO40 + Na+
Dieser Prozess findet bevorzugt in Bereichen mit starkem Grundwasserfluss statt. In
Bereichen sehr niedriger Durchlässigkeit ist Montmorillonit beständiger und deshalb
noch nicht verwittert.
Wie bereits erläutert, stellt der Eh-Wert für die Uranspeziation eine sehr wichtige
Einflussgröße dar. Die gemessenen Eh-Werte im 35 m-Horizont liegen im Bereich von
-50 bis +100 mV. Die Eh-Messungen erfolgten nach Pumpen des Wassers aus dem
jeweiligen Horizont in einer abgeschlossenen Durchflusskammer. Durch die
Verwendung von Bladder-Pumpen sollte Sauerstoffzutritt verhindert werden. Trotzdem
112
scheinen die so gemessenen Eh-Werte zu hoch zu liegen. In vielen Proben der
Sedimente in 34 - 38 m Teufe wurden sowohl Pyrit als auch Siderit als Nebenminerale
nachgewiesen. Geochemische Rechnungen zeigen, dass eine Sättigung der Minerale
Pyrit und Siderit erst bei Eh-Werten unterhalb von -130 mV auftritt. Außerdem kann der
Eh-Wert aus den gemessenen Konzentrationen des Redoxpaares S2-/SO42+ abgeleitet
werden. Die on-site gemessenen Parameter sind in Tab. 2.5.1 aufgeführt. Der Anteil
von S2- (in mol/l) an der Gesamtkonzentration des Schwefels liegt zwischen 0,5 und
2,5 %. Dies entspricht unter den gegebenen Bedingungen einem Eh-Wert zwischen -
165 und -170 mV. In diesem Eh-Wert-Bereich sollte Eisen quantitativ als Fe(2)
vorliegen, was im Rahmen der Fehlergrenzen auch der Fall ist.
/GRE 92b/ haben die Problematik aufgezeigt, dass Redoxpotentialmessungen in
Durchflusskammern extrem empfindlich gegenüber auch nur geringstem Sauerstoff-
zutritt sind. In-situ-Messungen im Bohrloch liefern stabilere Werte. Im Nachfolgeprojekt
soll deshalb durch sehr präzise Messung weiterer Redox-Paare und insbesondere
durch den Einsatz von In-situ-Sonden unter möglichst ungestörten Bedingungen direkt
im Bohrloch die Eh-Bestimmung optimiert werden. Bei der Modellierung der Uran-
speziation wird derzeit von einem Referenz-Eh-Wert von -165 mV ausgegangen. Die
Auswirkungen des Eh-Wertes werden anhand von Parametervariationen untersucht.
2.6.4 Speziation von Uran
Der Nachweis von Uran-Festphasen erfolgte bisher ausschließlich über Raster-
elektronenmikroskopie (REM) mit Mikrosonde. Ein Nachweis mittels XRD ist
problematisch, da die mittleren Urankonzentrationen von einigen 100 ppm unterhalb
der Nachweisgrenze der Röntgendiffraktometrie liegen. Als wichtigstes Mineral konnte
im Bohrkern NA5 das phosphathaltige Mineral Ningyoit, CaU(PO4)2⋅2H2O mittels REM
und Mikrosonde identifiziert werden (vgl. Kapitel 2.4).
Es wurden Gleichgewichtsrechnungen für das Grundwasser aus dem tieferen Aquifer
(35 m-Horizont) der Bohrung NA4 durchgeführt und eine mittlere Zusammensetzung
entsprechend Tabelle 6.2.7 angenommen. Bei dem Referenz-Eh-Wert von -165 mV
liegt mehr als 96% des Urans in vierwertiger Form vor. Die dominierende Spezies ist
U(OH)4. Der geringe Anteil sechswertigen Urans liegt in Form der beiden
Carbonatkomplexe UO2(CO3)22- und UO2(CO3)3
4- mit knapp 2 und 0,8 % vor.
113
Die berechneten Sättigungsindices für Uran(IV)-Minerale sind in Tab. 2.6.1 aufgelistet.
Unter den Referenzbedingungnen erreichen sowohl Uraninit als auch Coffinit die
Sättigung, Ningyoit ist demgegenüber gering untersättigt. Es zeigt sich, dass eine
Erhöhung der Phosphatkonzentration um einen Faktor 2,5 zu einer Ningyoit-Sättigung
führt (vgl. Tab. 2.6.2). Mineralphasen des sechswertigen Urans sind weit von der
Sättigung entfernt.
Tab. 2.6.1: Sättigungsindices von Uran(IV)-Mineralen
Eh-Wert [mV] Uraninit (am.) Ningyoit Coffinit -165
(Referenzfall) 0,04 -0,81 4,02
-230 0,05 -0,74 4,02
-130 -0,12 -0,97 3,85
Tab. 2.6.2: Sättigungsindex von Ningyoit in Abhängigkeit der Phosphat-konzentration
Konzentration P [mg/l] Ningyoit 0,05
(Referenzfall) -0,81
0,10 -0,21
0,125 -0,01
0,15 +0,15
Variationsrechnungen zeigen, dass sich das System nicht in einem stabilen Bereich
befindet, sondern dass sich die Uranspeziation bei Änderung wesentlicher Parameter
signifikant verändert. Eine Erhöhung des Eh-Werts führt zu einem Anstieg von U(VI),
und damit natürlich zu einer Abnahme der Sättigung der Uran(IV)-Minerale wie in
Abb. 2.6.4 und Tab. 2.6.1dargestellt. Bei einem Eh-Wert von -115 mV beträgt der
Anteil an U(IV) und U(VI) jeweils 50 %. Die wichtigsten U(VI)-Komplexe bleiben die
Carbonatkomplexe UO2(CO3)22- und UO2(CO3)3
4-. Der pH-Wert des NA4-Horizonts ist
über die meisten Messungen sehr stabil im Bereich von 6,9. Abweichungen des pH-
Wertes haben (wie schon in Abb. 2.6.1, rechts zu sehen) in diesem Bereich ebenfalls
Einfluss auf die Uranspeziation. Eine Erhöhung des Eh-Werts führt zu einer Zunahme
der U(VI)- gegenüber den U(IV)-Spezies, eine Erniedrigung zu einer Abnahme. So
liegen bei pH 7,3 nur noch knapp 65 %, bei pH 6,5 dagegen 99 % des Urans als U(IV)-
Spezies vor.
114
Bei diesen Berechnungen wurden keine Komplexe mit organischen Liganden,
insbesondere nicht mit Kolloiden wie Humin- oder Fulvinstoffen berücksichtigt, da
bisher noch keine belastbaren Daten vorliegen. Eine erste Messung von Kolloiden im
tieferliegenden Aquifer deutet auf niedrige Kolloidgehalte hin (vgl. Kapitel 2.5). Hier
sind weitere Messungen von DOC und Kolloiden, insbesondere auch deren genaue
Charakterisierung notwendig. Die Ergebnisse bestätigen die Notwendigkeit einer
optimierten Eh-Wert-Bestimmung.
0
20
40
60
80
100
-200 -100
Eh-Wert
Kon
zent
ratio
n [m
ol/l]
U(4)U(6)
Abb. 2.6.4: Konzentration von vierwertigen und sechswertigen Uranspezies in
Abhängigkeit des Eh-Wertes für Grundwasser NA4
2.6.5 Vergleich mit Uran-Konzentrationen anderer Arbeiten
Von /CAS 98/ wurden Löslichkeitsexperimente an künstlichen und natürlichen Uraninit-
Proben in synthetischen Grundwässern mit geringer Ionenstärke unter reduzierenden
Bedingungen durchgeführt. Die in Lösung gemessenen Urankonzentrationen liegen bei
neutralen pH-Werten für die natürlichen Proben aus Oklo, Jachymov und Cigar Lake
im Bereich von 5⋅10-9 bis 10-7 mol/l. Die Eh-Werte lagen zwischen -150 und -275 mV.
Die niedrigsten Konzentrationen wurden für die Sedimente vom Standort Cigar-Lake
bestimmt und stimmen gut mit den im Bereich der Uranvererzung im natürlichen
System ermittelten Urankonzentrationen. Dort treten Eh-Werte bis herab zu -245 mV
auf, was die Charakterisierung des Bereichs der Uranvererzung hat gezeigt hat.
115
Weitere Laborarbeiten zur Löslichkeit von amorphem, bzw. kristallinem UO2 wurden
u. a. von /RAI 90/ und /PAR 88/ durchgeführt. Die von /RAI 90/ gemessenen Werte in
Abb. 2.6.2 liegen oberhalb von pH 4,5 bei 10-8 mol/l (2,4⋅10-3 mg/l). Die Werte von
/PAR 88/ liegen über den pH-Bereich von 2-10 bei etwa 10-9 mol/l, also in der gleichen
Größenordnung. Möglicherweise werden also auch die Löslichkeiten an den kristallinen
Proben durch amorphe Oberflächenschichten bestimmt. Die Löslichkeitsprodukte für
kristallines UO2 nach /GRE 92a/ lassen um Größenordnungen niedrigere Konzen-
trationen erwarten.
Die im Grundwasser des 34,5-36,5 m-Horizonts ermittelten Urankonzentrationen liegen
im Bereich von 10-8 bis 10-10 mol/l. Bisher sind zwar erst Spuren von Uraninit in den
umgebenden Sedimenten nachgewiesen worden, die gemessenen Uran-
konzentrationen stimmen aber mit mobilen Urankonzentrationen, die in Gegenwart von
amorphem Uraninit unter reduzierenden Bedingungen gemessen wurden, gut überein.
Ebenso zeigen die Speziationsrechnungen, dass, wenn die Eh-Werte tatsächlich im
Bereich von -165 mV liegen, bei einer Urankonzentration von 10-4 mg/l eine Sättigung
von Uraninit zu erwarten ist. Die Bedeutung des Minerals Ningyoit hinsichtlich der
Urankonzentration hängt stark von der Phosphatkonzentration ab. Die höchste
gemessene Konzentration liegt bei 0,082 mg P/l. Nach den Speziationsrechnungen
sollte bei Werten von 0,125 mg P/l eine Sättigung des Minerals auftreten.
116
2.7 Sorption / Desorption
Zur Untersuchung des Einflusses von Sorption auf die Uranrückhaltung wurden von
der Ecole des Mines, Nantes (EMN) an zwei ausgewählten Proben des Bohrkerns NA4
Batchversuche zur Sorption und Desorption von Uran durchgeführt. Verwendet wurden
die Kernsegmente aus 33,16 - 33,28 m (Probe 1) und 36,24 - 36,36 m (Probe 2) Teufe.
2.7.1 Experimentelle Vorgehensweise
Die Gehalte der wichtigsten Elemente in beiden Sedimentproben wurden mittels
Röntgenfluoreszenz ermittelt. In einer ersten Phase wurden Desorptionsexperimente
an den natürlichen Sedimentproben durchgeführt. In einem zweiten Zyklus wurden
zuerst Sorptionsexperimente unter Zugabe von Uran und anschließend an den
gleichen Sedimentproben Desorptionsexperimente durchgeführt. Die V/M-Verhältnisse
betrugen jeweils 10 ml/g, in den Desorptionsexperimenten von Phase II 50 ml/g. Die
Untersuchungen wurden jeweils mit deionisiertem Wasser (DW) und Grundwasser
(GW) aus dem 35,5 m-Horizont bei Raumtemperatur (22°C) durchgeführt. Die Gefäße
wurden mit Stickstoff gespült, verschlossen und in eine Glove-Box mit
Stickstoffatmosphäre überführt. Nach Beendigung der jeweiligen Versuche erfolgten
die Wasseranalysen nach Filtration durch einen 0,2 µm Filter und Ansäuern mit HNO3.
2.7.2 Charakterisierung der Sedimente
Beide Sedimente sind hinsichtlich ihrer Elementzusammensetzung ähnlich. Sie
enthalten ca. 22 % Si, 7-12 % Al, 6-8 % Fe, 1-2 % Ca, 1 % Mg und 3-5 % Ti. Die
Urangehalte betrugen in Probe 1 U = 9 mg/kg und in Probe 2 U = 40 mg/kg bei etwa
gleichen Th-Gehalten von rund 18 mg/kg.
Die gemessenen Kationenaustauschkapazitäten sind in Tab. 2.7.1 dargestellt. Die
Werte betragen für Probe 1 30,8 und für Probe 2 27,3 meq/100g Trockenmasse
Sediment. Diese Werte sind niedrig im Vergleich zu bekannten Tonmineralen wie
Montmorilloniten, die ungefähr 70-80 meq/100 g betragen (/MAD 98/, /SAY 77/). Unter
der Annahme, dass der Austausch mit Montmorillonit maßgebend ist, würde das einem
Montmorillonitgehalt der Probe von 39 - 44 % entsprechen, was relativ gut mit den
Daten aus semiquantiativen Mineralbestimmungen übereinstimmt. Mg und Ca sind die
wichtigsten austauschbaren Kationen in beiden Sedimentproben. Für Probe 1 ist die
117
KAK zum größten Teil von Mg (21,9 meq/100 g) dominiert, während für Probe 2 Ca
(16,3 meq/100 g) die KAK bestimmt. Na und K tragen nur zu einem geringen Teil mit
3,3 meq/100 g, bzw. 2,7 meq/100 g bei.
Tab. 2.7.1: Vergleich der Kationenaustauschkapazitäten (KAK) mit den mittels HCl
extrahierten Kationen (NA4, 33,16 - 33,28 m [Probe 1] bzw. 36,24 -
36,36 m [Probe 2]) [meq/100g]
Probe Messung Ca2+ Mg2+ Ca2+/Mg2+ Na+ K+ C.E.C.
KAK 5,6 21,9 0,26 2,5 0,8 30,8
HCl-Extraktion, 1 Tag 6,8 20,1 0,34 - - -1
HCl-Extraktion, 31 Tage 7,6 36,4 0,21 - - -
KAK 16,3 8,3 1,96 2,1 0,6 27,3
HCl-Extraktion, 1 Tag 10,6 5,1 2,10 - - -2 HCl-Extraktion, 31 Tage 15,6 9,7 1,60 - - -
Zusätzlich wurden an beiden Proben Extraktionsexperimente mit HCl durchgeführt. Die
Extraktion mit HCl setzt austauschbare und in leicht lösbaren Mineralen gebundene
Spurenelemente frei. Die Ergebnisse sind in Tab. 2.7.2 dargestellt. Die Eh-Werte sind
schwach oxidierend. Die Elementkonzentrationen von Mg, Ca, U, Th, Si, Fe und Mn
steigen schnell innerhalb eines Tages an und bleiben dann konstant bzw. steigen
langsam weiter an. Der schnelle Anstieg ist auf Ionenaustauschreaktionen, ein
langsamer Weiteranstieg auf Mineralauflösung zurückzuführen. Ein Indiz dafür ist das
Verhalten von Ca und Mg, wie der Vergleich in Tab. 2.7.1 zeigt. Für Probe 1 wird der
Wert der KAK nach einem Tag erreicht.
Die letztendlich mobilisierten Uranmengen, umgerechnet auf die Sedimentgehalte,
liegen bei 4 mg/g für Probe 1 und 10 mg/g für Probe 2. Diese Konzentrationen sind
deutlich niedriger als die mittels Gamma-Spektroskopie gemessenen Gehalte, was
darauf hindeutet, dass ein Uran-Anteil von 60-80 % in schwer löslichen Mineralen
fixiert ist.
118
Tab. 2.7.2: Chemische Zusammensetzung, pH- und Eh-Werte der 1N HCl-
Extraktionslösung von Probe 1 und Probe 2 (in [mg/l]; U und Th: [µg/l])
Probe 1 Probe 2
1 Tag 31 Tage 1 Tag 31 Tage
pH 0,1 0,14 0,10 0,14
Eh [mV] 285,0 165,0 356,0 383,0
U 70,0 400,0 329,0 1140,0
Th 219,0 711,0 594,0 1880,0
Fe 43,9 130,2 2,7 15,9
Mn 4,7 6,40 0,94 1,99
Zn 0,261 0,437 1,51 10,3
Ce 4,9 7,27 4,12 11,2
Si 52,9 86,50 30,7 83,5
Ca 146,8 152,0 212,0 312,0
Mg 261,6 436,7 60,9 117,0
2.7.3 Ergebnisse
2.7.3.1 Desorptionsexperimente (Phase 1)
Die Ergebnisse der Desorptionsexperimente sind in Tab. 2.7.3 zusammengefasst. Der
pH-Wert von 7,4 des reinen Grundwassers liegt wenig höher als die in-situ im 35 m-
Horizont gemessenen Werte. In Probe 1 steigt der pH-Wert während des Experiments
auf 7,98, während er in Probe 2 nahezu konstant bleibt. Die Eh-Messungen deuten mit
Werten zwischen 50 und 250 mV auf - im Vergleich zu den im Feld gemessenen
Werten - relativ oxidierende Bedingungen hin. Das Grundwässer NA4 weist niedrige
Uran-Konzentrationen in der Größenordnung von wenigen µg/l auf. Die
Desorptionsexperimente in Phase 1 zeigen, dass die U-Konzentrationen trotz der
relativ oxidierenden Bedingungen, die in den Experimenten herrschten, auch sehr
niedrig bleiben. Die höheren Mangankonzentrationen in Probe 2 sind auf den
niedrigeren pH-Wert des Grundwassers zurückzuführen.
Die Konzentrationen der Alkali- und Erdalkaliionen verändern sich nicht signifikant, was
darauf hindeutet, dass das Grundwasser einen Gleichgewichtszustand erreicht hat.
119
Der größte Teil des gelösten Kohlenstoffs liegt in anorganischer Form vor, wobei die
Konzentrationen in Probe 1 mit 50-60 mg/l deutlich höher liegen als die in Probe 2.
Tab. 2.7.3: Chemische Zusammensetzung, pH- und Eh-Wert für Grundwasser (GW)
und Deionisiertes Wasser (DW) nach Reaktion mit Probe 1 bzw. Probe 2
(in [mg/l]; U, Fe und Mn: [µg/l]) - IC = anorganischer Kohlenstoff;
OC = organischer Kohlenstoff
GW Probe 1 - GW Probe 2 - GW Probe 1 - DW Probe 2 - DW
0 Tage 31 Tage 31 Tage 31 Tage 31 Tage pH 7,40 7,98 7,31 7,97 6,87
Eh (mV) n.m. 198,0 111,0 157,0 130,0
U 0,57 1,8 0,81 0,68 0,58
Fe 667,3 79,7 31,1 22,9 5690,0
Mn 66,7 23,9 153,6 61,4 328,0
Si 3,5 2,0 1,3 0,4 0,3
Ca 32,3 55,0 34,7 20,2 30,6
Mg 24,4 43,8 23,6 14,0 18,5
Na 22,0 37,6 20,6 8,4 2,7
K 13,3 39,5 17,4 18,5 11,1
IC 52,5 57,7 24,8 19,7 15,5
OC 0,7 1,7 3,3 0,6 2,7
SO4 20,5 35,7 203,0 14,5 193,0
Die Experimente mit deionisiertem Wasser zeigen vergleichbare Ergebnisse. Es stellen
sich ähnliche Elementkonzentrationen wie im Grundwasser ein, was die starke
Pufferkapazität der Sedimente zeigt. Die Urankonzentrationen liegen wiederum sehr
niedrig unterhalb von 1 µg/l.
2.7.3.2 Sorptions- und Desorptionsexperimente (Phase 2)
Die Sorptionsexperimente wurden in analoger Weise zu den Desorptionsexperimenten
durchgeführt. Zu jeder Probe wurde zusätzlich 450 µg/l Uran zugefügt. Auffällig ist,
dass sich mit 4,3 bzw. 3,3 relativ niedrige pH-Werte in den Lösungen mit Probe 2
einstellen. Die Urankonzentrationen, die sich nach 28 Tagen eingestellt haben, und die
errechneten Rs-Werte sind in Tab. 2.7.4 dargestellt, wobei sich der Rs- Wert wie folgt
ergibt:
120
Rs = [(Uanfang - Uend) / Uend)×v/m].
Tab. 2.7.4: Uran-Konzentration, pH-Wert, Anorganischer Kohlenstoff (IC) sowie
Gesamter Organischer Kohlenstoff (TOC) nach 28 Tagen in GW und DW
nach Reaktion mit Probe 1 und Probe 2
U [µg/l] pH IC [mg/l] TOC [mg/l] Rs [ml/g] Probe 1 - GW 170,0 8,0 47,380 71,72 16
Probe 1 - DW 13,6 7,6 24,780 51,77 320
Probe 2 - GW 13,7 4,3 1,032 45,33 320
Probe 2 - DW 73,6 3,3 0,663 160,90 51
Die Experimente mit den niedrigsten Rs-Werten zeigen die höchsten TOC-
Konzentrationen. Um die Reversibilität der Sorption zu überprüfen, wurden auch
Desorptionsexperimente durchgeführt. Alle Rs- und Rd-Werte aus Sorptions- und
Desorptionsexperimenten sind in Abb. 2.7.1 dargestellt. Die z.T. niedrigen pH-Werte
sind durch Pyritoxidation unter den experimentellen Bedingungen bedingt.
3 4 5 6 7 8 9-3
-2
-1
0
1
2
phase 2, sorption test, GW6 phase 2, desorption test, GW6 phase 1, GW6, desorption phase 1, DW, desorption
log
(Rs,
Rd [
l/g])
pH
Abb. 2.7.1: Experimentell bestimmte Rs- und Rd-Werte in Abhängigkeit des pH-
Wertes
121
2.7.4 Modellierung und Interpretation
Die wichtigsten Kationen der Grundwässer sind Mg und Ca. Ihre Konzentration ist in
vielen natürlichen Wässern durch Ionenaustauschprozesse bestimmt. Zur
Überprüfung, ob das auch für die hier untersuchten Systeme gilt, wurde die
Austauschkonstante für die Reaktion
für verschiedene Gleichgewichtslösungen aus den Desorptionsexperimenten bestimmt.
Dabei wurden für die ursprünglich in der festen Phase vorhandenen austauschbaren
Mengen die Werte aus den Kationenaustauschexperimenten eingesetzt. Die
Ergebnisse sind in Abb. 2.7.2 als Funktion des pH-Wertes dargestellt.
3 4 5 6 7 8 9
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8 sediment NA-4-33 sediment NA-4-36
log
(([C
a]/[M
g]) so
lutio
nX({M
g}/{C
a}) so
lid)
pH
Abb. 2.7.2: Berechnete Kationenaustauschkonstanten für Probe 1 (NA4-33) und
Probe 2 (NA4-36) in Abhängigkeit des pH-Wertes
Es zeigt sich, dass zwei Gruppen von Austauschkonstanten Kex existieren: eine für
Probe 1 und eine für Probe 2, wobei Probe 1 eine höhere Affinität zu Mg und eine
geringere Affinität zu Ca besitzt. Es wurde keine Abhängigkeit vom pH-Wert
beobachtet. Dieser Befund zeigt, dass die Konzentrationen von Ca und Mg mit hoher
Wahrscheinlichkeit durch Ionenaustausch an Tonmineralen kontrolliert sind.
{ }{ }[ ]2
2
ex22 ][ K )()()()( +
+++ =+⇔+
CaMgMgCasolidMgaqCaaqMgsolidCa
122
Die wichtigsten Anionen sind Bicarbonat und Sulfat. Unter den experimentellen
Bedingungen wird die Sulfatkonzentration durch Pyritoxidation kontrolliert. Dies
belegen die entsprechend niedrigen pH-Werte bei gleichzeitig hohen SO4-
Konzentrationen. Die Karbonatkonzentrationen werden nicht durch die Gasatmosphäre
kontrolliert, da alle Experimente unter Stickstoffatmosphäre durchgeführt wurden. Da
keine anderen Karbonat-Quellen vorliegen, ist anzunehmen, dass Karbonatminerale
eine Rolle spielen. Außer Siderit konnten keine karbonathaltigen Minerale
nachgewiesen werden, so dass unter Laborbedingungen die Auflösung von Siderit
wahrscheinlich den Bicarbonatgehalt bestimmt. Unter natürlichen Bedingungen im
Aquifer hat aber zusätzlich die Bildung von CO2 aus organischen Materialien Einfluss
auf die Bicarbonatkonzentration.
Unter Berücksichtigung der in den Desorptionsexperimenten gemessenen
Urankonzentrationen von wenigen µg/l und Eh-Werten von 100-200 mV ergibt sich aus
geochemischen Rechnungen mit PHREEQC, dass kein relevantes Uranmineral
gesättigt ist. Das heißt, dass unter den experimentellen Bedingungen Uranphasen wie
Uraninit aufgelöst werden. Allerdings sind Auflösungsraten von Uraninit extrem
langsam. Auch eine Ausfällung sekundärer U(VI)-Mineralphasen kann nach
geochemischen Rechnungen ausgeschlossen werden. Unter diesen Bedingungen ist
es also unwahrscheinlich, dass die Urankonzentrationen durch reine Uranmineral-
phasen bestimmt werden.
Mitfällung
Neben Ausfällungsreaktionen können Sorptionsreaktionen von Uranylspezies an
Tonen bzw. organischen Materialien eine Rolle spielen. Der Logarithmus des
Verteilungkoeffizienten als Funktion des pH-Werts zeigt, dass die höchsten
Verteilungskoeffizienten im pH-Bereich von 5 bis 7,5 erhalten werden. Dieses
Verhalten wird in vielen natürlichen Sediment-Grundwassersystemen beobachtet. Bei
höheren pH-Werten führt die Bildung stabiler Uran-Carbonato-Komplexe zu einer
Reduktion des sorbierten Uran-Anteils. In den Sorptions-/Desorptionsexperimenten
liegen bei gleichem pH die mittels Desorption gemessenen Verteilungskoeffizienten,
Rd, höher als die bei Sorption gemessenen Werte Rs. Erklärungen dafür könnten:
• eine irreversible Sorption,
• eine langsame Sorptionskinetik oder
123
• ein immobil gebundener Urananteil, der sich sehr langsam gegenüber der
Beobachtungszeit löst
sein. Wenn irreversible Sorption eine Rolle spielt, kann man annehmen, dass sich die
sorbierte Uranmenge additiv aus zwei Anteilen zusammensetzt, einem reversibel Urev
und einem irreversibel gebundenen Uirr. Der Verteilungskoeffizient ergibt sich dann als
wobei [U(VI)] die Konzentration des gelösten U(VI) und Kd den Verteilungskoeffizient
für reversible Sorption beschreiben. Unter der Annahme, dass Uirr und U(VI) in einem
darauffolgenden Desorptionsschritt konstant bleiben, kann für die reversibel sorbierte
Uranmenge folgende Formel abgeleitet werden:
Die Anwendung der Gleichung auf die in einem Sorptions- / Desoprtionszyklus
gemessenen Rs- und Rd-Werte zeigt, dass nur ein sehr geringer Anteil von <1 %
reversibel sorbiert wäre. In diesem Fall würde der Kd-Wert nur geringfügig vom pH-
Wert abhängen.
Nimmt man den zweiten Fall an, dass die Sorption zwar reversibel ist, die
Sorptionsreaktion aber z. B. aufgrund eines langsamen Diffusionprozesses in die
Zwischenschichten der Tonminerale langsam verläuft, so würde der Kd-Wert den
gemessenen Rd-Werten entsprechen. In diesem Fall wären die Sorptionswerte um
einen Faktor 1000 höher als im Falle einer irreversiblen Sorption. Diese Werte sind für
die Sorption an Tonmineralen ungewöhnlich hoch. Für diesen Fall wäre auch die starke
pH-Abhängigkeit zu erklären. Die Sorption wird generell stark durch die Lösungs-
chemie, wie Ionenstärke, Hydrolyse, Carbonat-Komplexierung beeinflusst. Um diese
Effekte zu berücksichtigen und unter der Annahme, dass ausschließlich UO22+ sorbiert,
wurde eine Sorptionskonstante R°d,free für die Aktivität des freien Uranyl-Ions be-
rechnet. Die Beziehung zwischen R°d,free und Rd ist gegeben durch
dirrirrrev
s KVIUU
VIUUUR +=
+=
)]([)]([
{ }solidl s
sl
lmn
nmnm
UOfreedo
d VIU
KomplexUOCOUOOHUO
RR )(
)(])([])()[(11 2
2232
,
22
, 22
∑ ∑∑ +++
⋅=
−−
+γ
( ) mVIUVIUVVIU
Ustepdesorptionstepsorption
stepdesorbtionstepdesorptionrev ⋅−
⋅=
__
2_
_, )]([)]([)]([
124
wobei „Komplex“ für Sulfat und Chlorid-Komplexe steht, { } bezeichnet die
Konzentrationen in der festen Phase. Die Aktivitäten des freien Uranyl-Ions R°d,free =
{U(VI)}/aUO2+2 wurden direkt aus den geochemischen Modellrechnungen mit den in
den jeweiligen Experimenten gemessenen Konzentrationen erhalten. Die Ergebnisse
der Rechnungen sind in Abb. 2.7.3 dargestellt. In erster Näherung kann die pH-
Abhängigkeit der Sorptionswerte durch eine Gerade mit der Steigung 2 beschrieben
werden.
3 4 5 6 7 8 9-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8 Rs (phase 2,GW6) aUO2+2 calculated
Rd (phase 1, GW6) aUO2+2 calculated
Rd (phase 1, DW) aUO2+2 calculated
log(
Rs l
/g (b
ased
on
activ
ity U
O2+2
) )
pH
Abb. 2.7.3: Rd-Werte in logarithmischer Darstellung in Abhängigkeit des pH-Wertes
Trotz der relativ einfachen Beziehung ist die Identifikation der relevanten Oberflächen-
reaktion schwierig. Aufgrund der hohen Gehalte an organischer Materie ist folgende
Reaktion vorstellbar:
2≡S-OH + UO22+ ⇔ (≡S-O)2UO2 + 2H+
Die genannte Beziehung wäre unter natürlichen Bedingungen nur dann gültig, wenn
UO22+ tatsächlich die dominierende Spezies darstellt. Dies ist bisher eine kritische
Frage, da die im Feld gemessenen Eh-Werte, zwar bei 0-50 mV liegen, die
vorhandenen Minerale Siderit und Pyrit aber auf einen niedrigeren Eh-Wert hindeuten.
125
2.7.5 Schlußfolgerungen zur Sorption
Obwohl die Experimente unter Ausschluss von Luft durchgeführt wurden, haben sich in
allen Versuchen schwach oxidierende Verhältnisse eingestellt. Trotzdem bleiben die
Urankonzentrationen in Desorptionsversuchen sehr niedrig.
Die geochemischen Wechselwirkungen zwischen Grundwasser und Sediment sind
durch Mg/Ca-Ionenaustausch - wahrscheinlich an Tonmineralen - bestimmt. In den
Experimenten wird der Sulfatgehalt durch Pyritoxidation bestimmt, wobei die dadurch
bedingte Abnahme des pH-Werts zu einer erhöhten Urankonzentration führt. Die
Karbonatkonzentration in den Laborexperimenten wird wahrscheinlich durch das
Gleichgewicht mit Siderit bestimmt. Unter natürlichen Bedingungen ist noch zu klären,
welchen Einfluss der Abbau von organischem Kohlenstoff.
Die Urankonzentrationen in den Laborexperimenten können durch Sorptionsprozesse
beschrieben werden. Die großen Unterschiede zwischen Sorptions- und Desorptions-
konstanten können durch irreversible Sorption oder langsame Adsorption erklärt
werden. Unter den reduzierenden Bedingungen des Aquifers am Standort Ruprechtov
ist aber eine Kontrolle durch schwerlösliche Uran-Minerale wahrscheinlich.
Zur weiteren Klärung des Mechanismus der Uran-Rückhaltung sind deshalb auch
vergleichende Experimente unter definierten reduzierenden Bedingungen notwendig.
126
2.8 Hydrogeologisches Modell
2.8.1 Literaturauswertung
Im Projektgebiet und den angrenzenden Bereichen ist seitens einer tschechischen
Betreiberfirma geplant, den die tertiären Sedimente unterlagernden Kaolin in einem
Tagebau abzubauen und zu vermarkten. Auf diesbezügliche Explorationstätigkeiten in
den vergangenen Jahren und deren Ergebnisse kann im Rahmen dieses Vorhabens
partiell zurückgegriffen werden. Von besonderem Interesse sind dabei hydro-
geologische Untersuchungen sowie ein - für die Belange der Kaolinindustrie
(Beeinflussung der GW-Verhältnisse durch den geplanten Tagebau) erstelltes -
hydrogeologisches Modell, da die bisher zur Verfügung stehenden Bohrungen NA4
und NA5 nur einen lokal eng begrenzten Kenntnisstand vermitteln können. Die
hydrogeologische Situation im Raum Ruprechtov wird demnach folgendermaßen
charakterisiert und dabei zwischen zwei unterschiedlichen Grundwassersystemen
unterschieden:
1. Ein „flaches” Grundwassersystem ist an das Poren-/Kluftsystem der tertiären
vulkano-dedritischen sowie der quartären Gesteine gebunden und wird durch
infiltrierende Niederschläge im Gesamtgebiet gespeist. Die Entwässerung erfolgt in
regionale Vorfluter, wie Jesenice, Bystrice, Sadovsky potok sowie in den See Velký
rybník.
2. Ein tieferes Grundwassersystem wird im Kluftsystem des unterlagernden
Granitmassivs angetroffen, das durch Infiltration von Niederschlägen im Bereich
ausstreichender Granite (im S und SW des Untersuchungsgebietes) gespeist wird.
Eine lokale Drainage erfolgt ebenfalls in den See Velký rybník hinein (an dessen
Grund Granite ausstreichen).
Der zwischen flachem und tiefem Grundwassersystem befindliche Kaolin-Horizont wird
als relativ impermeabel angesehen, wobei eine Kommunikation beider Grundwasser-
systeme nicht gänzlich ausgeschlossen wird. Als generelle Grundwasserfließrichtung
in beiden Grundwassersystemen wird S N angenommen, wie an den Grundwasser-
spiegelhöhen in Abb. 2.8.1 und Abb. 2.8.2 zu sehen ist. Dieses Ergebnis, ist in das
konzeptuelle Modell der Uranherkunft und möglicher Transportwege ein-geflossen.
127
Progeo s.r.o., 2000
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 50001000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
451.84
471.20
466.65452.01
HR1
HR2HR2a
PR1
PR2
PR3
HR3
PR4
PR5
HR4
HR5
P1P2
P3P4
P5P6P7
P8P11
P12
HV1
VR63
VRH1
VRH11
VRP11
VRP12
VRP13
Groundwater table - modelled (m a.s.l.)
(1.layer - tertiary sediments)
HROZNÌ TÍN
RUPRECHTOV
ODEØ
Velký rybník
Jesenice
1 : 10000
quarry Hájek
without simulation of the quarry influence
modelled groundwater table in metres a.s.l.measured groundwater table in metres a.s.l.
boreholes in tertiary aquifer
boreholes in granite aquifer
NA3 469.10NA4 469.79NA5 470.70
measured groundwater table in boreholes NA (metres a.s.l.)
region of appearance of tertiary layers
mining zone NORTH
mining zone CENTRAL
mining zone SOUTH
Abb. 2.8.1: Modellierung des Grundwasserspiegels in den tertiären Sedimenten am
Standort Ruprechtov (nach Unterlagen der Kaolin-Industrie)
Progeo s.r.o., 2000
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 50001000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
459.60
466.60
467.70
452.90
468.75
458.33
462.91466.25
455.00451.30
469.06470.17452.50
473.11
452.20
HR1
HR2HR2a
PR1
PR2
PR3
HR3
PR4
PR5
HR4
HR5
P1P2
P3P4
P5P6P7
P8P11
P12
HV1
VR63
VRH1
VRH11
VRP11
VRP12
VRP13
Groundwater table - modelled (metres a.s.l.)
(2. layer - granite aquifer)
HROZNÌ TÍN
RUPRECHTOV
ODEØ
Velký rybník
borehole in tertiary aquifer
Jesenice
1 : 10000
quarry Hájek
modelled groundwater table in metres a.s.l.measured groundwater table in metres a.s.l.
borehole in granite aquifer
without simulation of the quarry influence
mining zone SOUTH
mining zone CENTRAL
mining zone NORTH
NA3 NA4NA1NA2
NA5
Abb. 2.8.2: Modellierung des Grundwasserspiegels im Granit-Aquifer am Standort
Ruprechtov (nach Unterlagen der Kaolin-Industrie)
128
Da der Schwerpunkt der Explorationstätigkeit im Bereich des Kaolin-Horizontes
gelegen hat, wurde in den tertiären Sedimenten nicht nach unterschiedlichen wasser-
führenden Horizonten unterschieden, sondern die Gesamtheit aller tertiären und
quartären Sedimente als ein Aquifer angesehen. Diese Vereinfachung kann allerdings
der Fragestellung des Urantransportes im Projektgebiet nicht gerecht werden, wie die
Ergebnisse aus den Bohrungen NA4 und NA5 gezeigt haben. Auch alle weiteren
hydrogeologischen Informationen, die das engere oder auch weitere Projektgebiet
betreffen, können aufgrund ähnlicher Vereinfachungen nur ansatzweise für Projekt-
belange ausgewertet und verwendet werden. Die in Abb. 2.8.1 abgeleiteten
Grundwasserspiegelhöhen stehen dennoch in relativ guter Übereinstimmung mit den in
NA4 und NA5 gemessenen Werten.
2.8.2 Grundwassergeschwindigkeiten
Eine einfache Abschätzung der Grundwassertransportgeschwindigkeiten in beiden
verfilterten Grundwasser-Horizonten ist auf Basis der gemessenen hydraulischen
Leitfähigkeiten und der Grundwasserspiegelhöhen möglich. Die Abstandsgeschwin-
digkeit νA ergibt sich nach dem Darcy’schen Gesetz zu
ink
nv
ve
f
e
fA ==
mit der Darcy-Geschwindigkeit νf,, der effektiven Porosität ne, der hydraulischen
Leitfähigkeit kf und dem hydraulischen Gradienten i. Die in Pumpversuchen ermittelten
hydraulischen Leitfähigkeiten betragen für den oberen Grundwasser-Horizont in NA5
1,5⋅10-7 m/s und für den unteren Aquifer in NA4 1.8⋅10-6 m/s (s. o.). Aus den Daten in
Abb. 2.8.1 lässt sich ein hydraulischer Gradient von 10 m / 500 m im Modellgebiet
ableiten. Bei einer Porosität von 40 % ergeben sich daraus Grundwasser-
geschwindigkeiten von 2,8 m/a für den unteren und 0,24 m/a für den oberen Aquifer.
Diese Daten basieren auf dem vereinfachten Modell des flachen Grundwassersystems
und stellen nur erste Abschätzungen dar. Sie sollen durch weitere Pump-Tests, die
Messung weiterer Grundwasserspiegelhöhen an neuen Probennahmestellen und
Messungen nach der Einbohrlochmethode an ausgewählten Brunnen abgesichert
werden.
129
2.8.3 Grundwasseralter
Zur Identifizierung möglicher Grundwasserfließ- und Urantransportwege ist die
Kenntnis des jeweiligen Grundwasseralters ein weiterer wichtiger Parameter. Aus
diesem Grunde sind an ausgewählten Proben folgende Untersuchungen
vorgenommen worden:
• 2H/1H und 18O/16O - Isotopenverhältnisse an flachen Grundwässern und den
Wässern der beiden wasserführenden Horizonte aus NA4 und NA5
Zusätzlich wurde an beiden wasserführenden Horizonten in NA4 bzw. NA5 folgende
Isotope bestimmt:
• Tritium- (3H) Gehalt
• Radiocarbon- (14C) Gehalt im TDIC (Total Dissolved Inorganic Carbon)
• 13C/12C Isotopenverhältnis des TDIC
• im Wasser gelöste Edelgasmengen
Die 2H/1H und 18O/16O-Isotopenverhältnisse werden im folgenden mit dem dafür
gebräuchlichen Begriff „stabile Isotope" bezeichnet. Die Konzentrationen der stabilen
Isotope und auch das 13C/12C-Isotopenverhältnis werden als Promille Abweichung δ2H,
δ18O bzw. δ13C des jeweiligen Isotopenverhältnisses R der Probe von demjenigen
eines internationalen Standards angegeben. Die analytische Unsicherheit der
Isotopenverhältnismessungen belaufen sich dabei auf 0,1 ‰ für δ18O und δ13C sowie
1,0 ‰ für δ2H. Die Tritiumkonzentration wird durch das Verhältnis von 3H zu 1H
ausgedrückt. Dabei wird das Verhältnis von 3H/1H = 10-18 als eine Tritiumeinheit (TU)
bezeichnet. Die im Wasser gelösten Edelgasmengen werden in Normalmilliliter
gelöstes Gas pro Gramm Wasser angegeben und haben einen analytischen Fehler
von ±1%.
2.8.3.1 Flache Grundwässer
Um die in den Grundwässern ermittelte Isotopenzusammensetzung besser
interpretieren zu können, sind eine Reihe von jüngeren, flachen Grundwässern aus der
näheren Umgebung des Standortes beprobt und auf δ18O und δ2H hin analysiert
130
worden. Die entsprechenden Probennahmestellen sind in Abb. 2.8.3 bzw. Tab. 2.8.1
dargestellt.
Abb. 2.8.3: Probennahmestellen (Punkte) für flache Grund- und Oberflächenwässer
in der Umgebung von Ruprechtov
Bei meteorischen, d.h. durch Niederschlag gebildeten Wässern besteht zwischen δ18O
und δ2H der Zusammenhang
108 218 +⋅∂=∂ HO ,(1)
welcher auch als „World Meteoric Waterline" (WMWL) bezeichnet wird. Die Darstellung
der Isotopendaten erfolgt üblicherweise in einem δ2H /δ18O-Diagramm.
Unterschiede in der Zusammensetzung in den stabilen Isotopen von natürlichen
Wässern werden im wesentlichen durch folgende drei Prozesse verursacht:
• Temperatureffekt: Aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Isotopentrennung
haben meteorische Grundwässer, die unter kälteren klimatischen Bedingungen
gebildet werden eine isotopisch leichtere Zusammensetzung. Die isotopische
131
Abreicherung liegt dabei zwischen -0,15 ‰ und -1,0 ‰ für das δ18O pro Grad
Celsius, mit einem Mittelwert von -0,7 ‰. Die Verschiebung der Datenpunkte
aufgrund des Temperatureffektes im δ2H /δ18O-Diagramm erfolgt entlang der
WMWL.
Tab. 2.8.1: Zusammensetzung stabiler Isotope in flachen Grund- und Oberflächen-
wässern in der Umgebung von Ruprechtov
Nr. Beschreibung δ18O [‰] V-SMOW
δ2H [‰] V-SMOW
1 „Ruprechtov-Teich“, aufgel.Uranschurf -4,65 -40,6 2 Brunnenschacht, Ort Ruprechtov -9,49 -63,1 3 Brunnenschacht, Ort Ruprechtov -8,99 -62,1 5 Quellfassung, Ort Oder -9,61 -64,9 6 Entwässerungsgraben, NW Ruprechtov -8,76 -59,1 7 Bachlauf, Erzgebirge, oberhalb Oder -9,40 -62,9 8 Weiden-Drainage -8,94 -62,7 9 Weiden-Drainage, W Hroznetin -9,83 -66,7
10 Brunnenschacht, Weide W Hroznetin -9,41 -62,3 11 Quellsumof „Farsky rybnik“, W Hroznetin -7,78 -53,7 12 „Hajek-Teich“ -3,42 -36,0 13 Brunnenschacht, Ort Hroznetin -8,72 -60,5 14 Entwässerungsgraben,nahe Velky rybnik -7,72 -54,2 15 Brunnenschacht, Ort Bystrice -9,42 -62,9 16 Drainage, Ort Bystrice -8,08 -57,0
• Höheneffekt: Grundwässer, die in verschiedenen topographischen Höhen
infiltrieren, zeigen aufgrund der mit der Höhe abnehmenden Temperatur auch
unterschiedliche Gehalte an stabilen Isotopen. Bei einer Zunahme der Höhe von
100 m variiert die Abreicherung im δ18O zwischen -0,15‰ und -0,5‰ entlang der
WMWL.
• Evaporationsanreicherung: Bei der Verdunstung werden die natürlichen Wässer an
schweren Isotopen angereichert. Dabei hängt die Anreicherung vom
Verdunstungsgrad ab. Die durch die Evaporationsanreicherung bedingte
Verschiebung der Datenpunkte erfolgt im δ2H /δ18O-Diagramm auf so genannten
Evaporationsgeraden, rechts von der WMWL, wobei die Steigung der Geraden in
Abhängigkeit von Temperatur und Luftfeuchtigkeit zwischen 3 und 5 variiert.
132
In Abb. 2.8.4 sind die Werte aller untersuchten Wasserproben im δ2H /δ18O-Diagramm
dargestellt. Sechs der gemessenen Proben (1, 11, 12, 14, 16, RT-1) zeigen einen
deutlichen Einfluß durch Evaporationsanreicherung, wobei die Proben 1, 12 und RT-1
aus offenen Gewässern (See, Teich) stammen und den stärksten Anreicherungsgrad
aufweisen.
Die Probe Nr. 3 entstammt einem für Verbrauchswasser viel genutzten flachen
Brunnen aus dem Ort Ruprechtov und sollte einen guten Referenzwert für rezentes
Grundwasser am Standort darstellen. Diese Probe liegt genau auf der WMWL. Die
Werte der übrigen Oberflächenwässer liegen ebenfalls im Bereich der WMWL. Die
leichte Verschiebung einiger Werte links der WMWL ist auf die gegebene Unsicherheit
der Methodik zurückzuführen, wie z. B. die Abweichung zwischen den
Doppelmessungen der Messstelle NA4 am 04.11.1999 und am 07.11.2000 zeigt.
Fast alle der gegenüber der Probe 3 isotopisch abgereicherten Oberflächenwässer
liegen im nördlichen Teil des Modellgebietes (5, 7, 9, 10, 15) und wurden vermutlich in
höheren Lagen des nördlich angrenzenden Berggebiets gebildet und zeigen deshalb
einen Einfluss des Höheneffekts. Aus den genannten Gründen wird nach bisherigen
Kentnisstand der Bereich um die Proben 3, 6, 8, 13 als repräsentativ für das rezente
Grundwasser am Untersuchungort angesehen.
Abb. 2.8.4: Zusammensetzung an stabilen Isotopen verschiedener Wasserproben im
Raum Ruprechtov
δ18O [‰] V-SMOW
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3
δ2 H [‰
] V-S
MO
W
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
1
23
5
6
7 8
9
10
11
12
13
14
15
16
1. "Ruprechtov-pond" abandoned exploratory excavation for uranium2. well shaft, Ruprechtov village3. well shaft, Ruprechtov village5. capture of spring, Oder village6. runlet, NW Ruprechtov7. creek (Erzgebirde, above Oder village)8. meadow drainage
9. meadow drainage (base of small hill, W Hroznetin)10. well shaft (center of open country field, W Hroznetin)11. headpool, swamp "Farsky rybnik" (W Hroznetin)12. "Hajek pond"13. well shaft, Hroznetin village14. runlet, close to Velky rybnik (lake drainage area)15. well shaft, Bystrice village16. drainage of small catchment area, Bystrice village
WMWL
NA-5
NA-4
Pond RT-1sampling date 4.11.1999sampling date 7.11.2000sampling date 1.07.1999
133
2.8.3.2 Grundwasserleiter NA4 und NA5
Die Ergebnisse aller Isotopenanalysen an den Grundwässern der Horizonte NA4 und
NA5 sind in Tab. 2.8.2 zusammengefasst.
Die sehr geringen Radiocarbon-Konzentrationen in den Grundwässern der Messstellen
NA4 und NA5 deuten auf ein glaziales Alter der Wässer hin. Das Grundwasseralter
berechnet sich nach
)][
4ln( 14
13
CCT δτ ⋅−
⋅= (2)
zu etwa 20.000 Jahren für den Horizont NA5 und 21.200 Jahren für den Horizont NA4.
Dabei ist τ = 8.270 Jahre die Lebensdauer von 14C und [14C] die gemessene 14C-
Konzentration.
Ein derart hohes 14C-Alter ist im Hinblick auf die Modellvorstellung der horizontalen
Ausdehnung des Aquifers von wenigen Kilometern eher unwahrscheinlich. Ohne
weitere Messungen kann diese Diskrepanz nicht zweifelsfrei aufgeklärt werden. Ein
möglicher Erklärungsansatz hängt mit der Anwesenheit organischen Materials
(Ligniten) und deren reduzierenden Eigenschaft innerhalb des Aquifers zusammen.
Der Abbau von organischem Material sollte, wenn er tatsächlich stattfindet, „toten“
Kohlenstoff produzieren, der das im Grundwasser befindliche 14C verdünnt. Dadurch
würden zu hohe Grundwasseralter vorgetäuscht. Dieser Prozess führt allerdings auch
zu wesentlich niedrigeren δ13CTDC als beobachtet, da typische δ13C-Werte für CO2 aus
organischer Materie zwischen -20 und -30 ‰ liegen /DRE 88/. Die in NA4 und NA5
gemessenen δ13CTDC- Werte liegen bei etwa -10,5 ‰. Ein ähnliches Phänomen konnte
z. B. in Polen beobachtet werden; in diesem Fall lagen die gemessenen δ13CTDC- Werte
allerdings bei etwa -19 ‰.
Das Gebiet Ruprechtov / Hroznetin liegt nahe der Erzgebirgsstörung im östlichen Teil
des Ohre-Grabens. In diesem Gebiet ist eine Vielzahl von CO2-Exhalationen bekannt.
Die CO2-Freisetzung aus den bedeutendsten Quellen in Karlovy Vary beläuft sich auf
etwa 360 m3/h bei einem δ13C-Wert von -3,5 ‰. Obwohl die Gasexhalationen im Ohre-
Graben auf relativ engräumige Zentren begrenzt sind, kann ein Einfluss auf die
Grundwässer im Raum Ruprechtov / Hroznetin nicht ausgeschlossen werden. Eine
134
derartige Gasfreisetzung würde wiederum zur Erhöhung von δ13CTDC führen und damit
die beobachteten δ13C-Werte von -10,4 - -10,6 ‰ erklären.
Auf der Basis der chemischen Daten und einer angenommenen Wassertemperatur von
10°C kann der partiale CO2-Druck berechnet werden, der sich im Gleichgewicht mit der
gemessenen Konzentration von HCO3- - Ionen befindet. Dieser beläuft sich auf 5,9 kPa
(NA4) bzw. 3,8 kPa (NA5). Bei Vernachlässigung möglicher Entgasungseffekte liegen
diese Werte höher als typische CO2-Partialdrücke in der Bodenluft, was wiederum
einen Hinweis auf (eine) zusätzliche CO2-Quelle(n) liefert. Aus diesem Grund sind die
scheinbaren 14C-Grundwasseralter in den Messstellen NA4 und NA5 wahrscheinlich
deutlich überschätzt.
Tab. 2.8.2: Isotopenzusammensetzung von Grundwässern und einem der
Oberflächenwässer im Raum Ruprechtov
Spurenstoff Einheit Datum NA4 NA5 RT-1 01.07.1999 -5,30
δ18O [‰V-SMOW] 04.11.1999 -9,71 -8,93
07.11.2000 -9,81 -8,98
01.07.1999 -43,8
δ2H [‰V-SMOW] 04.11.1999 -68,3 -62,6
07.11.2000 -66,9 -62,2
01.07.1999 12,1 ± 0,7 Tritium 3H [TU] 04.11.1999 0,0 ± 0,5 0,0 ± 0,5
07.11.2000 0,0 ± 0,5 0,9 ± 0,5 14C [pmc] 3,2 ± 0,5 4,3 ± 0,5
δ13C [‰V-PDB] 07.11.2000
-10,4 -10,6
He 2,162·10-7 9,599·10-8
Ne 3,738·10-4 3,438·10-7
Ar 5,492·10-4 4,974·10-4
Kr 1,262·10-7 1,127·10-7
Xe 1,875·10-8 1,638·10-8 3He/4He
[Nml·g-1]
5,60·10-7 9,93·10-7
δNe [%] 77,6 70,0
T [°C]
11.06.2001
0,1 3,5
Die Zusammensetzung der stabilen Isotope in den untersuchten Wässern ist zusätzlich
in Abb. 2.8.4 im Vergleich zu den oberflächennahen Wässern dargestellt. Bei NA4 und
NA5 handelt es sich um Grundwässer aus dem jeweiligen Filterhorizont der
135
betreffenden Grundwassermeßstelle, bei RT-1 um einen Teich (aufgelassener
Uranschurf) unmittelbar östlich des Ortsrandes Ruprechtov. Die Anzahl der bislang
analysierten Proben ist sehr begrenzt, so dass die daraus gezogenen
Schlussfolgerungen einen mehr vorläufigen Charakter aufweisen und bei Vorliegen
umfassenderer Analysen ggf. geändert werden müssen. Auf der Basis der bislang
vorgenommenen Untersuchungen lassen sich folgende Resultate festhalten:
• Das Grundwasser der beprobten Messstellen NA4 und NA5 enthält kein Tritium
(innerhalb der o. g. Messungenauigkeiten). Das bedeutet, dass die Neubildung
dieser Wässer vor der Zeitspanne thermonuklearer Explosionen in der Atmosphäre
(„Kernwaffentests”), also vor den späten 50er-Jahren des letzten Jahrhunderts
erfolgt ist. Das beprobte Oberflächenwasser (RT-1) zeigt demgegenüber einen für
heutige Niederschläge und die betreffende Region Europas typischen
Tritiumgehalt.
• Die Zusammensetzung stabiler Isotope in den Grundwässern der Meßstellen NA4
und NA5 bestätigt deren meteorischen Ursprung: beide Wässer liegen nahe der
WMWL. Es sind aber auch deutliche Unterschiede zwischen beiden Wässern
festzustellen: das Grundwasser der Messstelle NA5 ist isotopisch schwerer als das
der Messstelle NA4, obwohl beide Horizonte nur wenige Meter voneinander
entfernt liegen. Die Differenz der Isotopengehalte beträgt 0.78 ‰ in δ18O und 5.7 ‰
in δ2H. Auch die chemische Zusammensetzung beider Wässer zeigt moderate
Unterschiede; möglicherweise stammen sie aus unterschiedlichen Horizonten eines
Aquifers.
Mögliche Erklärungen für die Unterschiede zwischen beiden Grundwässern sind der
Temperatur- und der Höheneffekt: Für die beobachteten Werte wäre eine
Höhendifferenz zwischen den Infiltrationsgebieten des NA4- bzw. NA5-Grundwassers
von ca. 250 m erforderlich, wobei das Wasser von NA4 in einem höherem Niveau
infiltriert sein müsste. Das Grundwasser aus der Messstelle NA5 weist Gehalte an
natürlichen Isotopen vergleichbar mit denen von Probe 3 auf, die ein typisches
rezentes Grundwasser an dem Standort darstellt.
Eine Überprüfung dieser These ist mittels Edelgasmessungen möglich. Die
gemessenen Konzentrationen an gelösten atmosphärischen Edelgasen im
Grundwasser erlauben eine Berechnung der Edelgastemperatur, die der mittleren
136
jährlichen Bodentemperatur entspricht. Unter der Annahme einer Bildungshöhe von
520 m (topographische Höhe des ausstreichenden Granits, der bislang als
Infiltrationsgebiet angenommen wird) errechnen sich aus den Daten der Tab. 2.8.2
Temperaturen von 0,1°C für die Messstelle NA4 und 3,5°C für die Messstelle NA5. Wie
bei den stabilen Isotopen kann der Unterschied in den Edelgasgehalten nicht nur durch
einen Unterschied in der Temperatur bei der Infiltration, sondern auch durch einen
Unterschied in der Bildungshöhe erklärt werden. Dabei ist jedoch zu beachten, daß mit
zunehmender Höhe nicht nur die Temperatur, sondern auch der Partialdruck der
Edelgase in der Luft abnimmt. Legt man die aus den stabilen Isotopendaten gezogene
Annahme zugrunde, dass der Unterschied in den Messwerten aus einem um 250
Meter höher liegenden Infiltrationsgebiet des Wassers von Messstelle NA4 resultiert,
so müssten die Edelgaskonzentrationen in Messstelle NA4 niedrigere Werte als die
tatsächlich gemessenen zeigen, bzw. bei den gemessenen Konzentrationen würde
dies auf eine noch niedrigere als die genannten 0,1°C Bildungstemperatur hindeuten,
was unrealistisch ist. Aufgrund der Edelgasdaten erscheint eine unterschiedliche
Bildungstemperatur wahrscheinlicher geeignet die Messwerte zu erklären, als eine
unterschiedliche Bildungshöhe.
Nimmt man eine Differenz der Infiltrationstemperatur von mindestens 3,5°C an, lässt
dies darauf schließen, dass das Grundwasser aus der Messstelle NA4 glazialen
Ursprungs ist, während jenes aus Messstelle NA5 holozänen Ursprungs ist. Unter der
Annahme glazialen Alters für das Grundwasser aus NA4 und holozänen Alters für das
Wasser aus NA5 wäre eine etwas höhere Differenz in den Gehalten der stabilen
Isotope und in der Edelgastemperatur zu erwarten. Übliche Werte liegen bei 5°C
/STU 95/. Daher ist es wahrscheinlich, dass das Wasser aus der
Grundwassermessstelle NA4 eine Mischung zwischen holozänem Wasser mit einer
Komponente glazialen Wassers darstellt. Dies kann z. B. durch diffusiven Austausch
des Wassers im NA4-Horizont mit Porenwasser in den hangenden und liegenden
(geringdurchlässigen) Schichten erfolgen, für die eine glaziale Herkunft erwartet wird.
Die gemessenen gelösten Heliumkonzentrationen übersteigen die aufgrund des
Lösungsgleichgewichts erwarteten. Dieser „Heliumexcess" ist auf eine radiogene
Bildung aufgrund des Zerfalls von Uran- und Thoriummineralien in der Formation
zurückzuführen, wie sich aufgrund des 3He/4He-Isotopenverhältnisses schließen lässt.
Der Heliumexcess ergibt sich zu 1,232·10-7Nml4He·g-1 für das Wasser aus Messstelle
NA4 und zu 1,023·10-8Nml4He·g-1 für das Wasser aus Messstelle NA5. Die im Wasser
137
akkumulierte Heliummenge ergibt sich aus dem Produkt des Grundwasseralters mit
der Akkumulationsrate Ais. Letztere lässt sich berechnen nach /AND 93/:
[ ] [ ]( )nnThUA
w
sis
−⋅+⋅= −− 11088,21019,1 1413
ρρ
(3)
Dabei sind ρs = 2.7 g cm-1 und ρw = 1 g cm-1 die Dichten des Gesteins und des
Wassers, [U] und [Th] die Uran- bzw. Thoriumkonzentrationen im Gestein in ppm und
n = 0,4 die Porosität des Gesteins. Bei Annahme eines glazialen Alter des Wassers
von mindestens 10.000 Jahren errechnet sich eine maximale Akkumulationsrate von
Helium im Wasser des Horizonts NA4 von 1,2 · 10-11Nml4He g-1 a-1. Bei
Vernachlässigung der Thoriumkonzentration ergibt sich daraus wiederum eine
maximale mittlere Urankonzentration entlang des Fließwegs des Wassers von etwa
25 ppm.
2.8.4 Zusammenfassung
Die Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen am Standort Ruprechtov ergeben noch
kein einstimmiges Bild. Unterschiede in den Gehalten an stabilen Isotopen können
durch einen Höheneffekt oder einen Temperatureffekt erklärt werden. Der in den
Grundwässern aus den Messstellen NA4 und NA5 gemessene Unterschied im 18O-
Gehalt beläuft sich auf etwa 0,8 - 0,9 ‰, wobei NA4 den negativeren Wert aufweist.
Dies weist auf eine höhere Lage des Einzugs-/Infiltrationsgebietes für den in NA4
erschlossenen, tieferen Aquifer, oder auf eine niedrigere Bildungstemperatur hin. Auf
der Basis entsprechender Literaturwerte lässt sich ein Höhenunterschied der
Infiltrationsgebiete für den oberen (NA5) und unteren (NA4) Aquifer von ca. 250 m,
bzw. ein Temperaturunterschied von 1,5°C ableiten. Mögliche starke Differenzen in
den lokalen, höhenbezogenen Isotopengradienten müssen aber noch ermittelt und ggf.
korrigierend eingefügt werden.
Aufgrund der Edelgas-Daten erscheint eine unterschiedliche Bildungstemperatur
wahrscheinlicher geeignet, die Messwerte zu erklären, als eine unterschiedliche
Bildungshöhe. Sie weisen allerdings auf eine größere Differenz in den
Infiltrationstemperaturen von ca. 3,5°C hin. Demnach könnte das Wasser aus NA4
zumindest eine Komponente glazialen Wassers enthalten. Dafür sprechen auch die
138
geringen C-14-Gehalte, wobei diese Werte aufgrund von Abbauprozessen organischen
Materials und Gasexhalationen ein zu hohes Grundwasseralter widerspiegeln können.
Für eine weiterführende Interpretation sind allerdings zusätzliche Daten erforderlich,
insbesondere auch zur Isotopenzusammensetzung heutiger Niederschlagswässer in
der Region. Weiterhin sollen Isotopenmessungen an Wässern des Aquifers sehr viel
näher im Bereich der vermuteten Quelle weiteren Aufschluss über das hydrologische
Modell bringen. Diese Untersuchungen sowie eine Analyse der Paläogeographie
können zur Aufklärung der offenen Fragen beitragen.
139
2.9 Integration und Interpretation aller Ergebnisse
2.9.1 Einleitung
Der Standort Ruprechtov befindet sich im Nordwest-Teil der Tschechischen Republik,
etwa 8 km nördlich Karlovy Vary, geologisch in einem tertiären Becken innerhalb eines
Grabensystems (Ohre-Graben), das sich im Vorland des Erzgebirges entwickelt hat.
Der basale Granit ist an seiner Oberfläche bis zu mehreren 10er m Mächtigkeit
kaolinisiert und wird von ca. 35 m mächtigen tertiären Sedimenten überlagert:
zuunterst finden sich stellenweise die basalen Sedimente (Kaolinsande und Tone) der
Stare-Sedlo-Formation; darüber folgt die „Vulkanodedritische Formation” mit meist
vertonten Pyroklatika und Kohle- bzw. Kohleton-Horizonten. Alle tonmineralogisch
untersuchten Proben des Bohrkerns NA4 enthalten unregelmäßige Illit-Smektit-
Wechsellagerungen, Kaolinit dominiert in Zonen autochthoner Anreicherung (Abfuhr
von Mg-, Ca-, Fe- und Na-Ionen durch Grundwasser) bzw. im Übergangsbereich zum
kaolinisierten Granit (+/- allochthon). Das verbreitete Auftreten von Siderit und Pyrit
weist auf grundsätzlich reduzierende Verhältnisse in den Sedimenten hin.
Aus den geophysikalischen Logs und den hydrogeologischen Untersuchungen geht
hervor, dass sich ein Aquifer in etwa 35 m Teufe mit einer Mächtigkeit von ca. 2 m und
einer hydraulischen Leitfähigkeit von ca. 10-6 m/s befindet. Ein zweiter, geringer
leitender Aquifer mit einer hydraulischen Leitfähigkeit von etwa 10-7 m/s befindet in ca.
20 m Teufe. Beide Aquifere sind durch geringdurchlässige Tonschichten mit einer
hydraulischen Leitfähigkeit in der Größenordnung von 10-11 m/s voneinander getrennt.
Aufgrund existierender hydrogeologischer Informationen zum Standort ist die zu
erwartende Haupt-Grundwasserfließrichtung von Südwest nach Nordost. Die Infiltration
wird im Bereich des austretenden Granits südlich der bisherigen Bohrungen erwartet.
Die Isotopenmessungen zeigen, dass die Wässer auf jeden Fall älter als 50 Jahre sind.
Aufgrund der bisher bekannten hydrogeologischen Situation am Standort werden
Grundwasseralter von einigen hundert bis wenigen tausend Jahren erwartet. Die
geringe Anzahl an Messpunkten gestattet bisher noch keine genauere Aussage zum
Grundwasseralter. Die geringen 14C-Gehalte sind wahrscheinlich auf Abbaureaktionen
organischen Materials und CO2-Exhalationen zurückzuführen. Es ist möglich, dass im
tiefer liegenden Aquifer glaziale Wasser-Komponenten enthalten sind. Zur Absicherung
sind Messungen an weiteren Brunnen notwendig.
140
Die Geochemie der Wässer ist bestimmt durch eine hohe Pufferkapazität der
Sedimente. Experimente mit destilliertem Wasser zeigen, dass sich die Zusammen-
setzung der Wässer den natürlichen Bedingungen annähert. Die Konzentration der
wichtigsten Kationen Ca und Mg wird durch Kationenaustausch an Tonmineralen
bestimmt. Aus Stabilitätsdiagrammen geht hervor, dass das Grundwasser-System im
Gleichgewicht mit Kaolinit steht. Wichtigstes Anion stellt das Bikarbonat dar. Die relativ
hohen Konzentrationen sind wahrscheinlich durch Zersetzung der am Standort
vorliegenden organischen Materie bedingt. Die Messungen an natürlichen Isotopen
geben hier aber noch kein abgesichertes Bild. Das System ist stark reduzierend. Dies
geht sowohl aus dem Vorhandensein von Siderit und Pyrit als auch relativ hohen
Gehalten an S2--Ionen im Grundwasser hervor.
Ein wesentlicher Aspekt dieses Vorhabens war die detaillierte Charakterisierung der
mobilen und immobilen Uranphasen, wobei das Hauptinteresse auf dem 35 m Horizont
in der unmittelbaren Umgebung des Haupt-Aquifers lag. Eine genaue Charak-
terisierung der Uranphasen ist notwendig, um die Rückhalteprozesse in einem später
anzuwendenden Transportmodell möglichst realitätsnah beschreiben zu können.
Aufgrund der relativ geringen Konzentrationen von Uran in den meisten Proben
gestaltet sich der mineralogische Nachweis von Uranfestphasen mittels Röntgen-
diffraktometrie schwierig. Einzelne im Bohrkern NA4 nachgewiesene Peaks deuten auf
das Vorliegen von Uraninit in Sedimentproben aus einer Teufe von 33 bis 36,5 m hin.
Aufgrund der zu erwartenden geringen Signalstärke und Über-schneidungen mit Pyrit-
Peaks sind diese Aussagen allerdings unsicher. Dagegen konnten im Bohrkern NA5 in
einzelnen Proben mit sehr hohen Urankonzentrationen die Uran(IV)-Minerale Ningyoit
und Uraninit mittels REM/Mikrosonde nachgewiesen werden. Ebenso zeigen Auto-
radiografie-Messungen, dass zumindest in einzelnen Proben Uran lokal an kleinen
Sedimentkörnern stark angereichert ist. Dies ist ebenfalls ein Hinweis auf das
Vorliegen von Uran-Mineralphasen.
Die Ergebnisse der sequentiellen Extraktion zeigen, dass der überwiegende Teil des
Urans in Form vierwertiger Uranminerale vorliegt, bzw. an organisches Material
gebunden ist. Eine Unterscheidung zwischen beiden Phasen wird erst in Kürze nach
Modifikation des Verfahrens möglich sein. Da in der Umgebung des Aquifers zum Teil
sehr hohe Gehalte an organischem Kohlenstoff gemessen wurden, ist dessen Einfluss
auf jeden Fall zu berücksichtigen.
141
Eine Anreicherung von Uran in kohlehaltigen Sedimenten findet häufig unter
reduzierenden Milieubedingungen statt. Kohlenwasserstoffverbindungen können das in
sechswertiger Form (UO22+) transportierte Uran zu vierwertigem Uran reduzieren,
welches dann in sekundären Uranmineralen (z. B. Uraninit, Coffinit, Ningyoit) fixiert und
ausgefällt wird. Neben der direkten enzymatischen Reduktion, die auf Bakterien
zurückgeführt werden kann, sind auch spätere Reduktionsvorgänge des Uranyl-Ions im
Laufe der Diagenese bekannt /DAH 93/. Erhöhte Urangehalte innerhalb organischen,
kohligen Materials werden auch durch Sorption des Urans aus uranhaltigen Wässern
erzielt. Die organische Substanz weist einen geringen Inkohlungsgrad auf und besteht
zum überwiegenden Teil aus Humusstoffen (Humine und Huminsäuren), deren starkes
Adsorptionsvermögen für eine Urananreicherung verantwortlich sein kann.
In ausgewählten Proben wurde die Korrelation von Uran mit dem gesamten
organischen Kohlenstoff (TOC) untersucht. In einzelnen Bereichen korreliert die
Urankonzentration mit dem TOC-Gehalt, einige Sedimente mit hohen Uran-
konzentrationen weisen allerdings nur sehr geringe TOC-Konzentrationen auf. Bisher
ist eine Unterscheidung des dominierenden Immobilisierungsprozesses - Sorption an
Huminstoffen oder Reduktion und Ausfällung von Uran(IV)-Phasen - nicht möglich; ein
Einfluss der organischen Materie ist allerdings sehr wahrscheinlich.
Das Auftreten von Siderit und Pyrit neben organischem Kohlenstoff in der Umgebung
des Aquifers in 35 m Teufe zeigt, dass dort stark reduzierende Bedingungen vorliegen.
Die in den Anreicherungshorizonten erfassten Grundwässer weisen insgesamt sehr
geringe Uran-Konzentrationen von <10-9 mol/l auf. Derart geringe Uran-Konzentration
im Grundwasser wurden auch an anderen Standorten, an denen reduzierende
Bedingungen herrschen und Uraninit vorhanden ist, gemessen. Erste
Laboruntersuchungen an ungestörtem Grundwasser zeigen das Vorhandensein von
Kolloiden. Die gemessenen Kolloidkonzentrationen sind trotz der Lignitschichten in
unmittelbarer Umgebung mit 10-90 ppb aber verhältnismäßig gering. Wenn diese
geringen Kolloidkonzentrationen an weiteren Proben nachgewiesen werden, ist, wenn
überhaupt, nur ein geringer Einfluss von Kolloiden auf die Uran-Mobilität zu erwarten.
Aus den begleitenden geochemischen Modellrechnungen wird deutlich, dass unter den
gegebenen geochemischen Bedingungen vierwertiges Uran thermodynamisch stabil
ist. Die gemessenen, gelösten Uran-Konzentrationen können über ein thermo-
dynamisches Gleichgewicht mit Uraninit - bei hohen Phosphatkonzentrationen auch mit
Ningyoit - erklärt werden. Zur Absicherung der geochemischen Modellrechnungen ist
142
aber eine exaktere Bestimmung des Eh-Werts unter ungestörten Bedingungen
notwendig. Dies soll zukünftig mit einer in-situ - Eh-Sonde realisiert werden.
Die Ergebnisse aus Sorptions-/Desorptionsexperimenten, in denen sechswertiges Uran
eingesetzt wurde, deuten zusätzlich darauf hin, dass nur ein geringer Anteil des Urans
reversibel gebunden (sorbiert) wird.
Ein weiteres Indiz für die geringe chemische Mobilität ist das hohe 234U/238U-Aktivitäts-
Verhältnis im Grundwasser mit Werten zwischen 2,5 und 4, und einem gleichzeitig
niedrigen Wert <1 im Sediment. Diese Werte sind typisch für die Bildung von
Uranlagerstätten nach dem Roll-Front-Modell. Deshalb wird dieses Modell im
folgenden Abschnitt ausführlich diskutiert.
2.9.2 Das „Roll-Front Modell“
Uranlagerstätten haben sich unter zum Teil sehr unterschiedlichen Bedingungen
gebildet. Eine wichtige Art der Lagerstättenbildung in Sedimentgesteinen ist die so
genannte „Roll-Front-Anreicherung” (/OSM 83/, /LAN 97/). Ein solcher Urankörper
bildet sich, wenn Uran unter geeigneten Bedingungen (z. B. hoher Eh-Wert, hohe
HCO3--Konzentration) aus Graniten oder Rhyolithen gelöst wird und entlang eines
Aquifers in tiefer liegende Schichten, in denen reduzierende Substanzen, wie
organische Materie oder sulfidische Minerale vorhanden sind, transportiert wird.
Gelangt das Wasser in diese reduzierenden Bereiche, kommt es zur Reduktion des
sechswertigen Urans und zu dessen Immobilisierung. Auf diese Weise bildet sich eine
Urananreicherung im Sediment aus. Nachfließendes, „oxidierendes“ Wasser führt aber
auch zur Oxidation der reduzierenden Substanzen in den Sedimenten. Dies hat zur
Folge, dass sich eine Redoxgrenze (Front) ausbildet, die sich durch stetig
nachfließendes oxidierendes Wasser in Fließrichtung bewegt (Abb. 2.9.1). In der
Umgebung dieser Grenze befindet sich die Urananreicherung, die abstrom durch
Uranreduktion neu gebildet und aufstrom durch Oxidation wieder abgebaut wird. Das
heißt, die Urananreicherung „rollt“ in Fließrichtung.
143
geringpermeabel
geringpermeabel
permeabel OxidierendeBedingungen
ReduzierendeBedingungen
Abb. 2.9.1: Schematische Darstellung der Ausbreitung einer Roll Front
Die Ausdehnung solcher Roll-Fronts kann in der Länge bis zu einigen Kilometer
betragen /BAR 86/ und hängt von
• der Uranmenge, die mit dem Grundwasser transportiert wird,
• der Effizienz der Uran-Immobilisierung und
• der Zeitspanne, seit der die Front existiert
ab. Typische Bewegungsgeschwindigkeiten solcher Roll-Fronts betragen Zentimeter
bis Meter pro 100.000 Jahre. Die Geschwindigkeiten wiederum werden bestimmt durch
• die Fließrate des Grundwassers,
• Eh-Wert und Karbonat-Konzentration des zufließenden Grundwassers sowie
• die Redoxkapazität des Sediments.
Roll-Front-Lagerstätten liegen beispielsweise in den U.S.A. (intrakratone Sediment-
becken Wyomings, wie z. B. Powder River, Shirley, Gas Hills sowie texanische
Golfküste /DAH 93/). Beide sind tertiären Alters. Die Mächtigkeiten dieser Lagerstätten
können bis zu 15 m erreichen, sich in ihren Hangend- und Liegendbändern aber bis auf
wenige Zentimeter reduzieren /BAR 86/. Hauptminerale in diesen Lagerstätten sind
Uraninit und Coffinit. Häufig weisen As, P und Cu positive Korrelation mit Uran auf.
Ebenso werden typischerweise Mo, Se und V mit Uran in oxidierenden Grundwässern
transportiert.
Ein Modell zur Beschreibung der Auswirkungen einer Roll-Front auf die Uran-
konzentrationen und die Aktivitätsverhältnisse von Radionukliden der Uranzerfallsreihe
144
in Sediment und Grundwasser wurde von /OSM 83/ entwickelt. Dieses Modell soll hier
ausführlich vorgestellt werden, da es sich bei der Urananreicherung am Standort
Ruprechtov möglicherweise um eine Roll-Front-Anreicherung handelt und die
radiometrischen Daten entsprechend interpretiert werden können.
Das Modell geht von einer unterschiedlichen Mobilität der in der Zerfallsreihe
nachfolgenden Töchter des 238U aus. Das vierwertige 230Th ist in natürlichen Wässern
immobil. 234U ist unter gewissen Bedingungen trotz chemischer Gleichheit mobiler als 238U. Verantwortlich für eine bevorzugte Auflösung des 234U sind Prozesse, die durch
den radioaktiven Zerfall begründet sind. Der Zerfall von 238U erfolgt über
α β- β- α 238U 234Th 234Pa 234U 230Th
wobei die Töchter 234Th mit 24,1 d und 234Pa mit 1,18 m sehr kurzlebig sind. Beim α-
Zerfall von 238U erhält das 234Th eine Rückstoßenergie von 72 keV. Dadurch können
folgende Effekte auftreten:
• Der Rückstoßprozess kann zu lokalen Gitterdefekten, Aufbrechen chemischer
Bindungen sowie zur Positionierung des 234U auf Zwischengitterplätzen führen.
Diese Effekte haben dann eine leichtere 234U-Mobilisierbarkeit zur Folge.
• Übergang des 234Th von fester in die flüssige Phase durch direkten α-Rückstoß.
Das 234Th wandelt sich innerhalb kurzer Zeit über 234Pa in 234U um. Die Reichweiten
der rückgestoßenen Atome in Festkörpern liegen bei 0,01 - 0,1 µm. Der Prozess
des direkten Übergangs in die flüssige Phase ist immer dann von Bedeutung, wenn
Uran vorwiegend an Mineraloberflächen gebunden vorliegt /OSM 83/. Da es viele
Hinweise gibt, dass die Reduktion von Uran(VI) zu Uran(IV) in natürlichen
Systemen vorwiegend an Oberflächen, wie z. B. Pyrit oder Chlorit stattfindet oder
zumindest dort forciert wird (z. B. /GRE 92b/), ist eine Anreicherung von Uran(IV)
an Mineraloberflächen in vielen Systemen zu beobachten.
• Außerdem wird eine Oxidation von U(IV) zu U(VI) diskutiert (z. B. /ADL 91/. Durch
den Rückstoßprozess werden entlang der Trajektorie des rückgestoßenen Atoms
auch Radikale erzeugt. Durch Reaktion mit Sauerstoffradikalen können die
Tochteratome oxidiert werden. Aus 238U(IV) kann über 234Th (IV) und 234Pa (V)
durch zweimaligen β-Zerfall das chemisch mobilere 234U(VI) entstehen.
145
Die genannten Prozesse sind schwer zu quantifizieren. Die unterschiedliche Mobilität
der drei langlebigen Radionuklide 238U, 234U und 230Th führt aber zu einer
Konzentrationsverteilung im Sediment, wie sie in Abb. 2.9.2 dargestellt ist. Der
Schwerpunkt der Kurve von 234U ist aufgrund seiner etwas höheren Mobilität
gegenüber derjenigen von 238U in Grundwasser-Fließrichtung verschoben. Im
Hauptbereich der Urananreicherung führt die bevorzugte Mobilisierung von 234U zu
einer Abnahme gegenüber 238U. 230Th ist weniger mobil, wird aber auch durch Zerfall
von 234U nachgeliefert. Entsprechend ergibt sich ein flaches lang gestrecktes Profil der 230Th-Kurve.
Relative Sektoren
Wasser
Rel
ativ
e Ak
tivitä
t
I II III VIV238U
230Th
234U
Abb. 2.9.2: Relative Aktivitätsverteilung von 238U, 234U und 230Th im Sediment einer
Roll-Front-Anreicherung (nach /OSM 83/)
Es ergeben sich fünf verschiedene Bereiche, die in einem Quadrantendiagramm
(Abb. 2.9.3) dargestellt werden können. Sektor I stellt den Bereich aufstrom der
Uranfront dar. Hier wird akkumuliertes Uran durch oxidierende Wässer wieder gelöst,
entsprechend ist die 230Th-Aktivität gegenüber den Uranisotopen erhöht. In den
Bereichen II und III übersteigt die 238U-Aktivität die der beiden anderen Radionuklide,
wobei in Sektor II das 234U/230Th-Verhältnis kleiner 1 ist. Sektor III stellt den größten
Bereich der Urananreicherung dar. Daher fallen auch die meisten Messungen von
Uranerzlagerstätten genau in diesen Bereich. In Sektor IV übersteigt die 234U-Aktivität
die von 238U, da Uran aus einer Lösung mit einem 234U/238U-Verhältnis > 1 ausgefällt
wird. Die Aktivitätskonzentration des durch Zerfall von 234U gebildete 230Th übersteigt
schließlich im vorderen Abstrombereich der Front die 238U-Konzentration.
Die Verhältnisse im Grundwasser stellen sich entsprechend Abb. 2.9.4 bzw. als
Konzentrations-Aktivitäts-Diagramm in Abb. 2.9.5 dar. Im Aufstrombereich hat das
oxdidierende Grundwasser einen Urangehalt, der sich entsprechend der Vorgeschichte
146
eingestellt hat. Sofern das Wasser nicht mit Uran gesättigt ist erfolgt aufstrom der
Uran-Front in Sektor II eine Wiederauflösung des Urans unter oxidierenden
Bedingungen, die zu einer Erhöhung der Konzentration im Grundwasser führt.
Gleichzeitig nimmt das 234U/238U-Verhältnis ab, entsprechend dem in diesem Sektor
niedrigen Wert im Sediment. Im Sektor III, wo sich die Redoxverhältnisse signifikant
ändern, nimmt die Urankonzentration im Grundwasser entsprechend der geringen
Uranlöslichkeit rapide ab. Bei gleichzeitig hoher Urankonzentration im Sediment macht
sich der α-Rückstoß-Effekt hier deutlich bemerkbar, so dass das 234U/238U-
Aktivitätsverhältnis ansteigt. Statistische Auswertungen zeigen auch, dass hohe 234U/238U-Aktivitätsverhältnisse vor allem bei geringen Urankonzentrationen im
Grundwasser gefunden werden, während bei hohen Urankonzentrationen niedrige
Aktivitätsverhältnisse überwiegen /GEL 84/.
Abstrom
Haupt-Anreicherung
Aufstrom
VerboteneZone
IV V
III
III
230 238Th / U
234
238
U /
U
00
1.0
2.0
1.0 2.023
4
230
UTh
Abb. 2.9.3: Charakterisierung der Urananreicherung in einem Roll-Front-System
anhand der Radionuklid-Aktivitätsverhältnisse
Die Wanderungsgeschwindigkeiten solcher Roll-Fronts liegen, wie oben erwähnt
zwischen 0.01 m und 10 m pro 100.000 a. Noch niedrigere Geschwindigkeiten würden
nicht zur Ausbildung von messbaren Ungleichgewichtszuständen führen.
Zwischen schnell und langsam wandernden Systemen treten signifikante qualitative
Unterschiede in Sedimenten und Grundwasser auf, wie in Abb. 2.9.6 und Abb. 2.9.7
147
dargestellt. In Sedimenten kommt es bei sehr langsamen Systemen dazu, dass sich
das Maximum des 230Th-Peaks in Fließrichtung verschiebt und sogar abstrom des 238U-
Maximums liegt. In den Grundwässern ist die Änderung der 234U/238U-
Aktivitätsverhältnisse aufgrund der längeren Einwirkung von α-Rückstoßeffekten
stärker ausgeprägt.
Fließrichtung
U-Konzentration
234 238U / UFr
ont
Sektoren
II III
Abb. 2.9.4: Konzentrationsverteilung und 234U/238U-Aktivitätsverhältnis im Grund-
wasser entlang der Roll-Front-Anreicherung
U-Ausfällung
SEKTOR V
SEKTOR IV
SEKTOR I
SEKTOR II
U-Auflösung
α-Recoil
1.00
3.0
2.0
1.0
1.0
1.25
0.8
1.67
C (ppb)
0.61/C (l g )µ -1
2.50
0.4
5.0
0.2
234
238
U /
U
Abb. 2.9.5: Entwicklung der Uran-Konzentration und der Isotopenverhältnisse im
Grundwasser in einem Roll-Front-System als Konzentrations-Aktivitäts-
Diagramm
148
Rel
ativ
e Ak
tivitä
t
Rel
ativ
e Ak
tivitä
t
Wasser-Fließrichtung
Wasser-Fließrichtung
Schnelles System
Langsames System
238U
234U
230Th
238U
230Th
Abb. 2.9.6: Radionuklidverteilung in Sedimenten schneller und langsamer Systeme
U-Auflösung
Langsames System
1/C (l g )µ -1
3.0
4.0
2.0
1.0
0
234
238
U /
U
U-Auflösung
Schnelles System
1/C (l g )µ -1
3.0
2.0
1.0
0
234
238
U /
U
4.0
Abb. 2.9.7: Aktivitätsverhältnisse von gelöstem Uran in schnellen und langsamen
Systemen
149
Die Randbedingungen für eine Roll-Front sind am Standort Ruprechtov grundsätzlich
gegeben. Es existiert ein geringmächtiger Aquifer, der von gering permeablen
Schichten abgegrenzt wird. Entsprechend dem bisherigen Arbeitsmodell wird
angenommen, dass oxidierende Grundwässer Uran aus dem Granit mobilisiert haben
bzw. noch mobilisieren und entlang des Aquifers in tiefer liegende Bereiche
transportieren. In tiefer liegenden Bereichen in der Umgebung des Lignit-Sand-
Horizontes sind mit Siderit, Pyrit und Ligniten reduzierende Substanzen vorhanden, die
auch im Grundwasser ein reduzierendes Milieu erzeugen. Die niedrigen
Konzentrationen und Eh-Werte im Grundwasser sowie die Ergebnisse der
geochemischen Modellrechnungen deuten darauf hin, dass Uran in dem untersuchten
Bereich vierwertig vorliegt und immobil ist.
Auch die Ergebnisse der radiometrischen Messungen an Bohrkernproben des
Standortes Ruprechtov lassen sich sehr gut mit dem Roll-Front-Modell erklären. Der
überwiegende Teil der Sedimentproben aus dem 35 m-Horizont fällt in den Sektor III,
d. h. den Hauptbereich der Roll-Front (Abb. 2.9.2). Dies geht einher mit relativ
niedrigen Urankonzentrationen im Grund- und Porenwasser, die ein 234U/238U-
Aktivitätsverhältnis von 2,5 - 3,5 aufweisen. Auch dies entspricht den erwarteten
Werten im Bereich III der Front (Abb. 2.9.4 und Abb. 2.9.5).
Zur Überprüfung des Modells muss ein wesentliches Ziel des Nachfolgeprojekts
deshalb eine weiträumigere Untersuchung des Uran-tragenden Horizontes sein.
Entsprechend dem Roll-Front-Modell sind im Aufstrombereich oxidierende Be-
dingungen, höhere Urankonzentrationen im Grundwasser mit niedrigeren 234U/238U-
Verhältnissen sowie 230Th/234U-Verhältnisse >1 zu erwarten. Im Abstrombereich sollten
dagegen ebenfalls reduzierende Bedingungen, abnehmende Urankonzentrationen und
erhöhte 234U/238U-Verhältnisse in Sediment und Grundwasser auftreten. Aufgrund der
starken Heterogenität der Sedimente sind die Übergänge voraussichtlich nicht scharf
sondern fließend.
2.9.3 Konzeptuelles Modell für den Urantransport
Auf Basis aller bisherigen Ergebnisse wurde ein Arbeitsmodell erstellt, das die am
Standort Ruprechtov stattgefundenen Prozesse beschreibt.
150
Dazu ist zuerst das Alter der in Abb. 2.9.8 dargestellten geologischen Einheiten zu
betrachten. Der unterlagernde Granit ist karbonischen Alters, also zwischen 280 und
345 Ma alt. Die Uranmineralisation im Granit hat ab einem Zeitpunkt vor ca. 250 Ma
über mehrere Stadien bis heute stattgefunden. Die oberflächliche Verwitterung des
Granits (Kaolinisierung) erfolgte möglicherweise in unterschiedlichen Zeiträumen, zum
einen noch während des Karbon, zum anderen im Tertiär, zwischen ca. 20 und 65 Ma
b.p. Es ist derzeit noch unklar, ob dabei ein Teil des Urans im Kaolin angereichert
wurde. Eher wahrscheinlich ist, dass das Uran unter diesen Bedingungen auch mobil
war und abtransportiert wurde. Die Grabenbildung mit Auffüllen des Tertiären Beckens
datiert aus dem Jungtertiär (ca. 5- 25 Ma). Demnach kann eine Uranmigration in das
Becken und eine Immobilisierung frühestens nach oder während der Bildung des
tertiären Beckens (vor 5 - 10 Ma?) begonnen haben. Möglicherweise hat dies schon
unter damaligen günstigen klimatischen Bedingungen stattgefunden. Eine erhöhte
Wärmeproduktion, wie auch geeignete geochemische Bedingungen können zu einer
signifikanten Mobilisierung des Urans und Ablagerung zu dieser Zeit geführt haben.
Prozesse, die in diesen Zeiträumen stattgefunden haben, sind aber radiometrisch nicht
mehr nachweisbar, da sich ein säkulares Gleichgewicht in der Uranzerfallsreihe nach
ca. 10 Halbwertszeiten des Tochternuklids eingestellt hat; für die Tochter 230Th also
nach etwa 700.000 a.
Da aber Ungleichgewichtszustände in der Uranzerfallsreihe nachgewiesen werden,
muss ein Urantransport auch innerhalb der letzten 700.000 a stattgefunden haben. Es
ist wahrscheinlich, dass dieser Transport auch heute noch stattfindet.
Das Arbeitsmodell ist in Abb. 2.9.8 dargestellt. Die Modellvorstellung besteht darin,
dass Uran unter oxidierenden Bedingungen aus dem Granit herausgelöst wurde, bzw.
noch wird, ein direkter Übergang vom Granit in die Aquifere existiert und ein Transport
entlang der Aquifere stattgefunden hat, bzw. noch stattfindet. Unter diesen
Bedingungen ist zu erwarten, dass Carbonato-Komplexe eine wichtige Rolle beim U-
Transport spielen. Neben dem Eintrag aus dem oberflächennahen Granit ist zusätzlich
auch ein Eintrag über eine Störungszone, die sich etwa 200 m südlich („aufstrom“) der
bisherigen Bohrungen befindet, denkbar. Voraussetzung dafür ist, dass diese
Störungszone im Granit eine hydraulische Verbindung zum Tertiär und damit zum
Aquifer aufweist. Hierzu sollen Messungen an natürlichen Isotopen auch im Bereich
zwischen vermuteter Quelle und Störungszone Aufschluss bringen. Die bisherigen
Ergebnisse ergeben noch kein eindeutiges Bild.
151
Speziell in der Umgebung von Lignit-Bändern und -Linsen sowie Pyrit- und Siderit-
haltigen Sedimenten, die sich im Aquiferbereich, also der Lignit/Ton-Sandschicht
befinden, führen dann reduzierende Bedingungen zur Reduktion des sechswertigen
Urans zu Uran(IV), gefolgt von Ausfällung in geringlöslichen Mineralphasen und/oder
Sorption. Zusätzlich ist auch eine Sorption des sechswertigen Urans z. B. an
immobilen Huminstoffen als Rückhaltemechanismus denkbar. Wie bereits an anderer
Stelle diskutiert, sprechen viele Indizien dafür, dass der überwiegende Teil des Urans
in einer Form gebunden ist, die nicht leicht verfügbar ist. Zudem konnten in Proben mit
hohen Urankonzentrationen die Minerale des vierwertigen Urans, Ningyoit und Uraninit
nachgewiesen werden.
N S
oxidierende Zone(U-Mobilisation)
Granit(U-Quelle)
Niederschlag
U-Einbau in Kristallgitter-U-Sorption
U-Ausfällung
NA 1-5 Oberflächenabfluß
Kaolin
StörungszoneUran-Eintrag ?
TERTIÄR
Lignit/Ton-Sand
Sand
Pyroclastika (vertont)
Abb. 2.9.8: Auf Basis der bisherigen Ergebnisse entwickeltes Szenario der Uran-
Mobilisierung und -Rückhaltung am Standort Ruprechtov: schematische
Darstellung
Wenn der Eintrag von oxidierenden Wässern weiterhin stattfindet, wird sich eine
oxidierende Front und damit auch das Uran innerhalb des Aquifers langsam in
Fließrichtung fortbewegen. Dafür sprechen insbesondere die Ergebnisse der
radiometrischen Messungen.
Die Rolle des Kaolins und die Prozesse, die zur Uran-Anreicherung im Kaolin geführt
haben, sind z. Z. noch unklar. Vorstellbar ist, dass eine Sekundärmineralisation auf den
oberen Kaolinschichten unter geeigneten geochemischen Bedingungen stattgefunden
hat. In diesem Zusammenhang besteht auch insbesondere die Frage, ob und in
152
welcher Größenordnung ein Radionuklideintrag aus dem Kaolin in den tertiären Aquifer
erfolgen kann. Die integralen radiometrischen Messungen an den Sedimentproben
zeigen keinen deutlichen Unterschied zu den Proben aus dem Sand-Lignit-Horizont.
Allerdings sollen hier weiterführende radiometrische Messungen in Kombination mit
sequentieller Extraktion prüfen, ob ein Teil des Urans in einer leicht mobilisierbaren
Fraktion vorliegt, aus der eine Uran-Mobilisierung erfolgt ist.
Das FuE-Vorhaben soll insgesamt als natürliches Analogon für die Migration von
Radionukliden im Deckgebirge einer Endlagerformation dienen. Ein typisches Szenario
mit Mobilisierung., Freisetzung und Migration der Radionuklide ist schematisch in
Abb. 2.9.9 dargestellt. Hinsichtlich der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf konkrete
PA-Belange ist zum jetzigen Zeitpunkt festzustellen, dass die Standortverhältnisse
Ruprechtov den im Fernfeld eines Endlagers zu erwartenden Bedingungen in
folgenden Punkten sehr ähnlich sind:
• Die Gesamtheit der geologisch-geochemischen Prozesse, die zur Anreicherung
des Urans geführt haben, fallen in einen Zeitrahmen von bis zu 106 Jahren. Dies
entspricht dem Zeitrahmen, der häufig in Langzeitsicherheitsanalysen berück-
sichtigt wird, wobei der Zeitraum von 104 - 106 Jahren generell mit großen
Unsicherheiten behaftet ist.
• Das Tertiär besteht aus tonigen und sandigen Sedimenten mit eingeschlossenen
Lignit-Bändern bzw. -Linsen. Ähnliche geologische Strukturen werden häufig in
Mitteleuropa oberflächennah angetroffen, d. h. auch im Deckgebirge von Endlager-
formationen.
• Die geochemischen Bedingungen sind durch niedrige Eh-Werte und neutrale pH-
Werte charakterisiert. Bedingungen, wie sie häufig im Fernbereich eines Endlagers
vorherrschen.
• Die abgeschätzten Darcy-Geschwindigkeiten liegen im Bereich von wenigen
Metern pro Jahr. Derartige Grundwasserfließgeschwindigkeiten werden im all-
gemeinen im Fernfeld eines Endlagers vorgefunden.
• Die beobachteten Uran-Konzentrationen liegen im Bereich von 10-9 mol/l. Dies
entspricht typischen Werten, wie sie in Langzeitsicherheitsanalysen im Fernfeld von
Endlagern berechnet werden.
153
Abb. 2.9.9: Typisches Szenario für die Radionuklidfreisetzung aus einem Endlager
und den Transport durch das Deckgebirge
155
3 Standort Heselbach
3.1 Standortcharakterisierung
3.1.1 Einleitung
Die Lokalität Heselbach liegt am Nordostrand des Wackersdorfer Braunkohlentertiärs,
in einer kleinen, nach Osten gerichteten Seitenbucht des früheren Braunkohlen-
abbaufeldes Wackersdorf Nord (Abb. 3.1.1).
WACKERSDORF
STEINBERG
INDUSTRIAL PLANT
Uranium-containingstrata
Former Lignitemining area
g
N t. a Highw ay B85
0 1km
Abb. 3.1.1: Übersichtskarte des Wackersdorfer Braunkohlenreviers mit den Lokationen
festgestellter Urananreicherungen; das Projektgebiet befindet sich am Ost-
Rand des Beckens, unmittelbar nördlich der Bundesstraße B85
Das engere Projektgebiet ist i. w. Teil der forstwirtschaftlich rekultivierten ehemaligen
Tagebaufläche, westlich der Ortschaft Heselbach und unmittelbar an der Bundesstraße
B 85 gelegen (Abb. 3.1.2). Die Lokalität Heselbach ist eines der in der Literatur als
möglicherweise abbauwürdig dargestellten Uranvorkommen am Ostrand des
Wackersdorfer Braunkohlentertiärs. Auf Grund dieser Beschreibung und insbesondere
der Lithologie mit Sanden, Tonen und Braunkohle wurde dieses Vorkommen, das
aufgrund des jahrzehntelangen Braunkohle-Tagebaues nur noch in Relikten erhalten
156
ist, ausgewählt, um dessen Eignung für weitere Natürliche Analoga - Studien zu
überprüfen.
451320045134004513600451380045140004514200451440045146004514800
5461200
5461400
5461600
5461800
5462000
5462200
5462400
5462600
5462800
5463000
Abb. 3.1.2: Ausschnitt aus der Topographischen Karte 1 : 25.000 (TK 6739 - NW-
Blattrand) mit Lage des Projektgebietes
3.1.2 Bohrkampagnen
Nachdem die ersten Sondierbohrungen unter Hinzuziehung des für den
Braunkohlenabbau in den 50er und 60er Jahren des vergangenen Jahrhunderts
zuständigen Chefgeologen keine klaren Ergebnisse geliefert hatten /BRA 98/, ist die
genaue Lage der besonders interessierenden Urananreicherung in unmittelbarer
Umgebung der Ortschaft Heselbach mit Hilfe alter Ausgaben der Topographischen
Karte in Kombination mit nur fragmentarisch vorhandenen und verwertbaren
Bohrpunktkarten aus der Zeit der Uranexploration rekonstruiert worden. Im Ergebnis ist
eine Profillinie parallel zur Bundesstraße B85 ausgewiesen worden, entlang derer die
vier Aufschlussbohrungen B1 bis B4 positioniert und im Dezember 1999 als
Kernbohrungen im Trockenbohrverfahren abgeteuft worden sind (Tab. 3.1.1). Bis ca.
0,30 m über Filteroberkante erfolgte jeweils eine Kiesschüttung, darüber wurde eine
Bentonitabdichtung eingebracht (Abb. 3.1.6 bis Abb. 3.1.9).
157
Abb. 3.1.3: Blick von der B85 Richtung NNE auf die Bohrung B2; am linken Bildrand
ist die Position der Bohrung B3 zu erkennen; B1 und B4 befinden sich
außerhalb des rechten Bildrandes
Tab. 3.1.1: Ausbau der Aufschlussbohrungen B1 - B4 am Standort Heselbach
Bohrung Sumpfrohr [m u. ROK]
Filterrohr [m u. ROK]
Vollrohr [m u. ROK]
ROK [m ü. GOK]
B4 4 - 3 3 - 1 1 - 0 + 0,54
B1 6 - 5 5 – 2 2 – 0 + 0,30
B2 8 – 6 6 – 4 4 – 0 + 0,30
B3 10 - 9 9 – 6 6 – 0 + 0,17
Ausgehend von der Bohrung B2 ergibt sich die genaue Lage der einzelnen Bohrungen
aus folgender Zusammenstellung (s. Abb. 3.1.2):
(NW) B3 - 14,50 m - B2 - 18,20 m - B1 - 19,80 m - B4 (SE)
B2:Schnittpunkt NW-SE-Forststraße / SW-NE-Forststraße (Unterführung B 85)
B1:18,20 m SE B2
B4:38,00 m SE B2
B3:14,50 m NW B2
158
Direkt vor Ort sind die erbohrten Kerne mittels eines Differential-Spektrometers (EDA-
GRS500) abgescannt worden, um die Eignung der jeweiligen Bohrung für die
Projektbelange zu überprüfen (Abb. 3.1.5). Bereits diese Übersichtsmessungen haben
gezeigt, dass mit den Bohrungen B1 - B4 der Rand des Braunkohlentertiärs mit einem
nach NW abtauchenden Kohlenflöz und damit auch die Urananreicherung erfasst
worden sind.
Abb. 3.1.4: Bohrarbeiten am Standort Heselbach; hier: Bohrung B2
159
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Tiefe [m]
cps
B4B1B2B3
Abb. 3.1.5: Messung der Gamma-Strahlung an Sedimenten der Bohrungen B1 - B4
am Standort Heselbach mit einem Differential-Spektrometer
3.1.3 Probenbehandlung und γ-Charakterisierung
Die gewonnenen Bohrkerne wurden zum Schutz gegen Austrocknung unmittelbar in
Plastikfolie eingeschlagen und in Kernkisten nach Braunschweig transportiert. Zur
detaillierteren Probenauswahl für weiterführende Untersuchungen wurden die Kerne
geologisch beschrieben und im 10-cm-Abstand gammaspektrometrisch vermessen, um
die Urananreicherungshorizonte exakt zu erfassen (Abb. 3.1.6 bis Abb. 3.1.9).
mNN
378.0
379.0
380.0
381.0
382.0
383.0
384.0
385.0
386.0 385 m
0 200 400 600 800 1000
counts /sec.
385 m
0.30 Mutterboden, braunMu
0.75Feinsand - Schluff
1.40
Braunkohle, Schluff
3.19
Braunkohlenton, Braunkohle
3.45Tonwenig Braunkohlenton
4.27
Feinsand - GrobsandTon
4.70Ton
6.00
Feinsand - GrobsandTon
0.00 (385.30 m)
0.00 (385 m)
1.40
Bentonit
6.00
Feinkies
0.10 Deckel
2.00
Aufsatzrohr 2''
5.00
Filterrohr 2''
6.00
Sumpfrohr 2''
Wasserspiegel 3.50
Gammaaktivität AusbauBohrprofil
Abb. 3.1.6: Gamma-Profil (Mitte), geologisches Profil (links) sowie Ausbau (rechts)
der Bohrung B1
160
mNN
376.0
377.0
378.0
379.0
380.0
381.0
382.0
383.0
384.0
385.0
384.50 m
0 200 400 600 800 1000
counts/sec.
384.50 m
0.35 Mutterboden, braunMu
1.30
Kippenmaterial
5.48
Braunkohlenton, Braunkohle
7.16
Tonwenig Braunkohlenton
7.95
Feinsand - Grobsand
0.00 (384.80 m)
0.00 (384.50 m)
3.40
Bentonit
8.00
Feinkies
0.10 Deckel
4.00
Aufsatzrohr 2''
6.00
Filterrohr 2''
8.00
Sumpfrohr 2''
Wasserspiegel 4.20
Gammaaktivität AusbauBohrprofil
Abb. 3.1.7: Gamma-Profil (Mitte), geologisches Profil (links) sowie Ausbau (rechts)
der Bohrung B2
mNN
373.5
374.5
375.5
376.5
377.5
378.5
379.5
380.5
381.5
382.5
383.5
384.5
384 m
0 200 400 600 800 1000
counts /sec.
384 m
0.18 M utterboden, braunM u
4.19
Kippenmaterial
7.45
Braunkohlenton, schw arz
9.53
Tonw enig Braunkohlenton
10.30
Feinsand - Grobsand
0.00 (384.17 m)0.00 ( 384.00 m)
0.50Beton
5.50
Bentonit
10.30
Feink ies
0.10D eckel
6.00
Aufsatz rohr 2''
9.00
F ilterrohr 2''
10.00
Sumpfrohr 2''
Wassers piegel 5.30
AusbauGammaaktivitätBohrprofil
Abb. 3.1.8: Gamma-Profil (Mitte), geologisches Profil (links) sowie Ausbau (rechts)
der Bohrung B3
161
mNN
382.0
383.0
384.0
385.0
386.0
387.0
386.5 m
0 200 400 600 800 1000
counts/sec.
386.5 m
0.00
0.11 Mutterboden, braun
Mu
0.26 Feinsand, Ton 0.70 Braunkohle, Braunkohlenton
1.67
Feinsand - Grobsand, Ton
2.00 Ton, feinsandig
3.00
Feinsand - Grobsand, Ton
3.11 Ton, feinsandig
3.80Feinsand - Grobsand, Ton
0.00 (387.04 m)
0.00 (386.50 m)
0.20Beton
3.80
Feinkies
0.10 Deckel
1.00Aufsatzrohr 2''
3.00
Filterrohr 2 ''
4.00
Sumpfrohr 2''Wasserspiegel 3.40
Gammaaktivität AusbauBohrprofil
Abb. 3.1.9: Gamma-Profil (Mitte), geologisches Profil (links) sowie Ausbau (rechts)
der Bohrung B4
Alle vier Bohrungen zeichnen sich durch jeweils zwei Horizonte mit Uran-
anreicherungen aus, von denen der obere in der Braunkohle selbst, der untere im
Grenzbereich Braunkohle - liegende Tone angetroffen wird. Die in den Bohrungen B4
und B1 noch deutliche Differenzierung der beiden Horizonte nimmt mit zunehmender
Teufe ab.
162
3.2 Geologie
3.2.1 Einleitung
Heselbach liegt in der Bodenwöhrer Senke, einem Halbgraben, der südwestlich der
Pfahl-Störungszone jüngere Sedimente des Deckgebirges gegen das ältere
Grundgebirge des Oberpfälzer Waldes absetzt, ca. 6 km SE Schwandorf (Abb. 3.2.1).
Abb. 3.2.1: Geologische Übersichtskarte der Oberpfalz zwischen Schwandorf und
Regensburg mit Verlauf des Bayerischen Pfahls (nach /HEN 92/)
Früheste Sedimente sind permische Arkosen und Fanglomerate des Rotliegenden (s.
Tab. 3.2.1), darüber folgen mehrere 10er m mächtige geröllführende Arkosen und
Sandsteine des Buntsandsteins und des Muschelkalkes. Besonders mächtig (140-
180 m) ist der Keuper, der überwiegend aus Sandstein mit Tonsteinbändern besteht.
Geringmächtige Lias- und Dogger-Schichten bilden eine deutliche Geländestufe. Sie
werden von mächtigen (200 m), randlich marin gebildeten Oberkreidesedimenten
überlagert. Nach einer langen flächenhaften Erosion kam es dann im unteren Miozän
zu einer kräftigen Hebung des Gebietes relativ zur Molassezone im Süden und damit
zu einer Eintiefung der Flüsse - es entstand das weit verzweigte Rinnensystem der Ur-
Naab. Die Füllung der tertiären Braunkohlenrinnen reicht stratigraphisch vom Ottnang
bis ins Karpat (unteres bis mittleres Miozän). Die Braunkohle des ehemaligen
Wackersdorfer Tagebaues lässt sich als eine Weichbraunkohle charakterisieren, die
163
sich aus etwa 50 % erkennbaren Hölzern (Xylite) sowie aus feiner Gewebekohle bzw.
stark vergelter Grundmasse mit lateral rasch wechselnden Lagen von Kohlentonen und
Sanden zusammensetzt /EIG 84/.
Tab. 3.2.1: Stratigraphische Tabelle zur Alterseinstufung der Schichtenfolgen am
Standort Heselbach (nach /MUR 83/)
System (Alter [Ma])
Serie (Alter [Ma])
System (Alter [Ma])
Serie
Holozän (< 0,01) Malm
Quartär (< 2) Pleistozän
(0,01 - 2) Dogger
Pliozän (2 - 7)
Jura (135 - 190)
Lias
Miozän (7 - 26) Keuper
Oligozän (26 - 37) Muschelkalk
Eozän (37 - 54)
Trias (190 - 225)
Buntsandstein
Tertiär (2 - 65)
Paläozän (54 - 65) Zechstein
Obere Kreide
Perm (225 - 280)
Rotliegendes Kreide
(65 - 135) Untere Kreide Prä-Perm (> 280)
Bezüglich der Herkunft von Urananreicherungen ist festzuhalten, dass zunächst das
Oberpfälzer Kristallin viele Uranvorkommen enthält. Durch Verwitterung und Abtragung
könnte das Uran der Gesteine und der Fluoritgänge mobilisiert worden sein. In
terrestrischen fluviatilen Sedimenten, in randlichen limnischen Becken mit oder ohne
Kohlen, und in randlich marinen Sedimenten des permisch-mesozoisch-känozoischen
Deckgebirges waren lokal oder regional mehrfach in der geologischen Geschichte
Bedingungen zur Ausfällung des mobilisierten Urans gegeben, so dass der Oberpfälzer
Wald, das Fichtelgebirge und das Erzgebirge von einem Hof sedimentärer (besser
infilträrer) Uranlagerstätten bzw. Vorkommen umgeben sind. In der Oberpfalz, bis in
den Raum östlich Nürnbergs, sind solche Vorkommen vor allem im Burgsandstein des
mittleren Keupers beschrieben worden.
Das Uran des Burgsandsteins ist in kohligen, pyritführenden Schluff- und Tonsteinen
festgelegt, in welchen Gehalte bis 0,2 % U auftreten, die als Produkte einer
frühdiagenetischen Infiltration und Ausfällung an Redox-Grenzen (ähnlich wie bei roll
164
fronts) interpretiert werden können. Daneben gibt es Uran auch in Calcretes, Silcretes
und Dolcretes (Karbonat-, Silikat- bzw. Dolomitzement) sowie in phosphatischen
Arkosen. Aus dem Raum der Bodenwöhrer Senke sind keine Angaben zur
Uranführung des Burgsandsteins bekannt, jedoch sind äquivalente Verhältnisse zu den
Gebieten im Nordwesten anzunehmen.
Abb. 3.2.2: Geologische Detailkarte des Projektgebietes Heselbach mit Lage der
Bohrung B2 (Punkt)
165
Das Uran am Ostrand der Wackersdorfer Kohlemulde kann aus geologischen,
orographischen und hydrographischen Gründen nicht aus Wölsendorf bezogen
werden, wie das /ZIE 61/ postuliert hat. Die zur Schichtung des Braunkohlentertiärs
quergreifende Lagerung uranreicher Linsen belegt eindeutig eine Infiltration von Osten
her, also aus dem Gebiet des grundwasserreichen Burgsandsteins. Eine Verbindung
zum uranführenden Kristallin kann nicht hergestellt werden, da auch zur Zeit der
Braunkohlenmoore (wie heute) ein Rücken von Kreidesandsteinen und die lange
Moorrinne vom Rauberweiher einen direkten Abfluss aus dem Kristallin in dass
Wackersdorfer Feld unmöglich machten. Die alleine verbleibende Quelle für das Uran
am Ostrand der Wackersdorfer Kohlenmulden ist demnach der Burgsandstein.
3.2.2 Standortverhältnisse
Das engere Untersuchungsfeld umfasst drei geologische Einheiten (s. Abb. 3.2.2):
1. den Burgsandstein des mittleren Keuper als Liegendes bzw. östliche Umrahmung
der Braunkohlenmulde (rosa),
2. den nach dem Kohlentagebau verbliebenen Rest des Braunkohlentertiärs (gelb)
sowie
3. die Innenkippe des Tagebaues Nordfeld, welche etwa bis zur Wiederherstellung
der früheren Geländeoberfläche aufgeschüttet worden war (grün).
Die Grenzen zwischen den drei genannten geologischen Einheiten können bislang
noch nicht exakt rekonstruiert werden, weder aus den Profilen der Uranexploration
noch aus eigenen Bohrungen
Quantitative Daten zur hydrogeologischen Situation liegen bisher nicht vor. Aus
einzelnen Beobachtungen lässt sich jedoch ein generelles Bild zusammenfügen. Das
tonige Liegendtertiär am Muldenrand wirkt offenbar grundwasserstauend, so dass der
Grundwasserspiegel des Burgsandsteins von Osten abfallend etwa mit der schmalen
Zone oberflächlich anstehenden Tertiärs am Fuße der Böschung austritt. Quellen im
eigentlichen Sinne sind nicht zu beobachten. Es liegt jedoch ein vernässter Bereich mit
einzelnen Tümpeln vor. In der Innenkippe sinkt der Grundwasserspiegel langsam nach
Westen ab, vermutlich mit einem Gefälle, das dem Abstand und der Höhendifferenz
zum Vorfluter entspricht. Das ist der Knappensee mit 364 m Wasserspiegelhöhe in
einer Entfernung von ca. 500 bis 600 m. Das hydraulische Gefälle beträgt demnach bei
166
i = h/l = 26/500 = 0,05. Über die mittlere Durchlässigkeit bzw. die Fließgeschwindigkeit
in der Innenkippe können gegenwärtig noch keine Aussagen gemacht werden, sicher
ist jedoch eine große Inhomogenität ebenso wie große vertikal/horizontale Anisotropie.
Mit Hilfe der im Dezember 1999 abgeteuften Aufschlussbohrungen, die in erster Linie
einer Überprüfung der Modellvorstellungen (s. Kapitel 3.6) dienten, konnten die
getroffenen Annahmen in allen wesentlichen Punkten bestätigt werden. Mit der
gewählten Profillinie (Abb. 3.2.3) kann nunmehr der Rand des Braunkohlen-tertiärs
näher charakterisiert werden. Bohrung B4 befindet sich in unmittelbarer Nähe der
Keuper-Schichtstufe, Reste der Braunkohle treten hier fast zu Tage aus. Mit
zunehmender Entfernung vom Beckenrand taucht das Braunkohlenflöz ab und in den
Bohrungen B2 und B3 findet sich oberflächennah Innenkippenmaterial, erst darunter ist
die weitgehend natürliche Lagerung erbohrt worden.
373.5
374.5
375.5
376.5
377.5
378.5
379.5
380.5
381.5
382.5
383.5
384.5
385.5
386.5
384 m
0.18Mutterboden, braunMu
4.19
Kippenmaterial
7.45
Braunkohlenton, schwarz
9.53
Tonwenig Braunkohlenton
10.30
Feinsand - Grobsand
194 ppm 6.75
292 ppm 7.65
384.5 m
0.35Mutterboden, braunMu
1.30
Kippenmaterial
5.48
Braunkohlenton, Braunkohle
7.16
Tonwenig Braunkohlenton
7.95
Feinsand - Grobsand
111 ppm 4.60
273 ppm 5.35
385 m
0.30Mutterboden, braunMu
0.75Feinsand - Schluff
1.40Braunkohle, Schluff
3.19
Braunkohlenton, Braunkohle
3.45
Tonwenig Braunkohlenton
6.00
Feinsand - GrobsandTon
522 ppm 2.55
309 ppm 3.25
0.11Mutterboden, braunMu
0.26Feinsand, Ton
0.70
BraunkohleBraunkohlenton
3.80
Feinsand - Grobsand, Ton
373 ppm 0.65
74,8 ppm 1.75
Abb. 3.2.3: Geologische Korrelation der Aufschlussbohrungen im Untersuchungs-
gebiet Heselbach (B3 - B2 - B1 - B4)
Nähere Einzelheiten zur regionalen Geologie und insbesondere zur Urangenese sind
in /BRA 98/ zu finden.
B3 B2 B1 B4
167
3.3 Sediment-Untersuchungen
3.3.1 Bohrkernbeschreibung
Eine detaillierte Beschreibung der Bohrkerne ist in Abb. 3.3.1 bis Abb. 3.3.4 erfolgt.
Unter einer geringmächtigen Bodenbedeckung folgt in den beiden beckenwärts
gelegenen Bohrungen B2 und B3 Kippenmaterial mit nach NW zunehmender
Mächtigkeit. Zwischen den Bohrungen B1 und B2 ist also an dieser Lokalität der Rand
des ehemaligen Braunkohletagebaus und der im Anschluss durchgeführten
Verfüllmaßnahmen anzusetzen (s. auch Kap. 3.2). Darunter folgt die im Wackersdorfer
Braunkohlenbecken abgebaute und hier nur noch geringmächtig ausgebildete
Braunkohle, teils mit Zwischenlagerungen von Ton bzw. Braunkohlenton. Im Liegenden
der Braunkohle finden sich überwiegend Tone mit z. T. sandigen Zwischenlagen. Die
Beantwortung der Frage, inwieweit diese Schichtenfolge noch Tertiäre Basistone
und / oder bereits Sedimente des unterlagernden Keuper darstellt, ist nicht Ziel des
Vorhabens und auf Basis der begrenzten Aufschlüsse auch nicht möglich gewesen.
m NN
379.0
380.0
381.0
382.0
383.0
384.0
385.0
385 m
0.30Mutterboden, braunMu
0.75
Feinsand - Schluff, dunke lbraun, kohlig, schwach mitte lsandig
1.00 Braunkohle , Schluff, dunkelbraun - schwarz, feinsandig - mitte lsand ig, reich lich Holzkohle
1.40Feinsand - Schluff, dunke lbraun - schwarz, schwach kohlig , schwach mi ttelsandig, ton ig, k, Holzkohle
2.09
Braunkohlenton, schwarz, sta rk sch luffig, schwach feinsandig - schwach mittelsandig , schwach ton ig
2.11 Ton, grau, glänzend 2.18 Braunkohlenton, schwarz, feucht 2.26 Ton, braun , he llbraun - beige, stark schluffig, kohl ig 2.32 Braunkohlenton, mm große Koh lestücke, dunkelbraun - schwarz, schlierig 2.44 Braunkohle , Schluff, schwarz, feucht, bis 1 cm große Kohlestücke, schwach tonig, schwach fe insandig 2.67 Braunkohlenton, grau - dunkelgrau, feucht, zah lre iche Kohlestücke 2.80 Braunkohle , dunke lbraun, bis 7 cm große Koh lestücke, schwach tonig, schluffig, schwach fe insandig 2.86 Braunkohlenton, braun, b is 2 cm große Kohlestücke 2.89 Holzkoh le, Ton, Holzkohle bis 1,5 cm vermengt mit beige-gelbem Ton 3.19 Braunkohlenton, dunkelbraun - schwarz, bröckelig , bis 5 cm große Kohlestücke 3.22 Ton, braun - dunke lbraun 3.30 Ton, dunkelgrau - graubraun, sehr schwach schluffig - sehr schwach feinsandig, schl ierig 3.38 Braunkohlenton, schwarz, sehr feucht, schwach sch luffig - schwach feinsandig 3.45 Ton, hellbraun - orange, schwach feinsandig - schwach mi ttelsandig 3.50 Ton, Feinsand, orange, sch luffig, schwach grobsandig 3.80 Feinsand - Grobsand, beige - orange - hellbraun, sehr schwach feinkiesig 4.06 Ton, Feinsand - Grobsand, g rau - b raun, schluffig 4.27 Feinsand - Grobsand, b raun - grau, ton ig - sehr schwach schluffig, sehr schwach fe inkiesig 4.43 Ton, dunkelbraun - schwarz, fe insandig - schwach mitte lsandig 4.61 Ton, braun - g rau, feinsandig - schwach mittelsandig 4.70 Ton - Schluff, orange - braun, feinsandig - mitte l mitte lsand ig 4.97 Feinsand - Grobsand, b raun, nass,zerbröckelt, schluffig , schwach tonig 5.16 Feinsand - Grobsand, b raun, schwach feucht, sch luffig, schwach tonig 5.30 Feinsand - Grobsand, Ton, hellg rau - hellb raun, beige geht in orange über, schluffig , schwach fe inkiesig 5.36 Feinsand - Grobsand, o range, sch luffig
5.86Feinsand - Grobsand, beige - hellbraun - gelb, sehr feucht, schlu ffig
5.99 Feinsand - Grobsand, beige - weiß, schwach feucht, schluffig
Abb. 3.3.1: Geologische Profilaufnahme der Bohrung B1
168
mNN
37 6.5
37 7.5
37 8.5
37 9.5
38 0.5
38 1.5
38 2.5
38 3.5
38 4.5
384.5 m
0.35Mutterbode n, braunMu
0.47 Feinsand, Schlu ff, rotbraun - g elb, sehr schwa ch tonig
1.18
Feinsand, Schlu ff, Geste insfragm ente , mm gro ße Kohleplätt ch en, b rau n - schwarz, kohlig , sehr sch wach
1.30 Feinsand, Schlu ff, dunkelbra un - schwarz, bis 2cm große Kohlestücke, to nig
1.98
Braunko hle , zahlre iche , bis 3 cm g roße Holzko hlestücke, schluffig - stark t onig
4.13
Braunko hle , bis 8x5x2,5 cm große Kohlestü cke,z.T.sehr feu cht, schwa rz
4.22 Braunko hle nton, vere in ze lt mm g roße Ko hlestücke ,dunkelb ra un - sch warz 4.39 Braunko hle , Tongehalt abn ehme nd; Ke rn immer noch zu sa mme nhängend, tonig
4.85
Braunko hle , bis 2 cm g roße Ko hlestücke; Kern zerbröckelt, sch wach tonig
5.48
Braunko hle nton, nass. z.T.sehr matschig
5.75Ton, ve reinzelt m m große Koh le stü cke ,graubraun - b rau n
5.85 Braunko hle nton, graubraun 5.88 Ton, g ra u, gelbe Bänd er 6.00 Braunko hle nton, dunke lbraun
6.34 Ton, ve reinzelt m m große Koh le plä ttchen, glänzend ,fest ,du nkelbra un
6.93
Ton, sehr selte n mm große Kohleplätt ch en,g länzend, seh r fe st ,graugrün
6.96 Ton, ve reinzelt bis 1,5 cm große Koh le stü cke , schwarz 7.16 Ton, schwarz mit gelben netzartigen Adern 7.33 Feinsand, in tensiv ockerg elb -he llbraun , sch wach feucht, tonig 7.37 Ton - Feinsand, ocke r-orange Misch farb en 7.45 Ton - Feinsand, ora nge 7.73 Feinsand - Grobsand , hellocker - be ig e
7.95 Feinsand - Grobsand , beige - weiß, se hr sch wach f ein kiesig
Abb. 3.3.2: Geologische Profilaufnahme der Bohrung B2
mNN
382.5
383.5
384.5
385.5
386.5
386.5 m
0.11 Mutterboden, braunMu 0.26 Feinsand, Ton, braun, gelbbraun-weiße Tonlinse, mittelsandig, schwach feinkiesig
0.70
Braunkohle, mm große Kohlestücke, schwarz, feinsandig, tonig
1.25
Feinsand - Grobsand, braun - gelbbraun, schluffig - schwach feinkiesig
1.37 Feinsand - Mittelsand, gelbbraun - rotbraun, schluffig - schwach feinkiesig
1.61 Feinsand - Grobsand, graubraun, schluffig - schwach feinkiesig
1.67 Feinsand - Grobsand, braun, schluffig - schwach feinkiesig 1.75 Ton, graugrün - graublau, schwach feinkiesig 1.77 Ton, orangegelb, schwach feinkiesig 1.81 Ton - Feinsand, braun 1.91 Ton - Feinsand, orange, mit braunen Flecken 2.00 Ton - Feinsand, dunkelbraun - rotbraun 2.40 Feinsand - Grobsand, rotbraun, schluffig - tonig 2.50 Feinsand - Grobsand, gelbbraun, schluffig - tonig 2.62 Feinsand - Grobsand, hellgrau, tonig 2.65 Feinsand - Grobsand, gelbe Streifen, tonig 2.77 Feinsand - Grobsand, dunkelgrau - grau, mit rostfarbenen Streifen 2.81 Ton, dunkelgrau - grau, mit rostfarbenen Streifen, feinsandig 2.87 Feinsand - Grobsand, dunkelgrau - grau, mit rostfarbenen Streifen, tonig 3.00 Feinsand - Ton, dunkelgrau - grau, mit rostfarbenen Streifen 3.11 Ton, dunkelgrau - grau, mit rostfarbenen Lagen, glänzend, feinsandig 3.21 Feinsand - Grobsand, dunkelgrau - grau, tonig 3.24 Ton, dunkelgrau - grau, mit rostfarbenen Streifen, glänzend, feinsandig 3.80 Feinsand, Schluff, gelbbraun
Abb. 3.3.3: Geologische Profilaufnahme der Bohrung B4
169
mNN
373.5
374.0
374.5
375.0
375.5
376.0
376.5
377.0
377.5
378.0
378.5
379.0
379.5
380.0
380.5
381.0
381.5
382.0
382.5
383.0
383.5
384.0
384 m
0.18 Mutterboden, braunMu 0.23 Ton, Humus ,gelbbraun
0.55Feins and - Grobsand, braun - orange, schwach tonig
0.70 Ton - Schluff, orange - gelb - weiß, feinsandig, Gesteinsfragmente 0.73 Ton, hel lbraun 0.91 Ton - Schluff, orange - gelb - weiß, feinsandig, Gesteinsfragmente 0.93 Ton, s chwarz - braun, feucht 1.00 Ton - Schluff, orange - gelb - weiß, feinsandig, Gesteinsfragmente 1.17 Ton - Schluff, schwarz , feinsandig, Braunkohle 1.35 Ton - Schluff, schwarz , feucht, schwach mittelkiesig 1.57 Ton, Gesteinsfragmente, dunkelbraun - braun, feinsandig - mittelkies ig
2.04Gesteinsfragmente, braun
2.12 Br aunkohlenton, schwarz, schwach feinsandig
2.51Ton, gelbbraun, feucht, schwach feinsandig - mittelkiesig
2.53 Ton, s chwarz, feinsandig - feinkiesig 2.64 Ton, gelbbraun, feucht, schwach feinsandig - feinkiesig 2.65 Ton, Gesteinsfragmente 2.72 Ton, gelbbraun, feucht, schwach feinsandig - feinkiesig 2.73 Ton, Gesteinsfragmente 3.00 Ton, gelbbraun, feucht, schwach feinsandig - feinkiesig 3.42 Ton, fleckig, Gesteinsfragmente 3.49 Ton, r ote Schlieren,Matrix: gelb - braun
3.84 Ton, fleckig, Gesteinsfragmente 3.90 Ton, Feinsand, Sandlinse ,gelbbraun, schluffig, tonig 3.96 Ton, fleckig, Gesteinsfragmente 3.97 Ton, Feinsand, Sandlinse ,gelbbraun, schluffig, tonig 4.19 Ton - Feinsand, bis 3 cm große, hellbraun-gelbe Ges teins fragmente, braun, feinkiesig 4.34 Ton, B raunkohlenton, ca. alle 4 cm Wechsel Ton-Kohlenton, schwach feinkiesig 4.36 Ton, r ote Schlieren, Matrix:braun 4.76 Br aunkohlenton, Matrix: s chwarz, sehr feucht, sehr s chwach feinkiesig 4.79 Br aunkohlenton, braun, sehr schwach feinkiesig
5.25Br aunkohlenton, schwarz, sehr feucht, sehr schwach feinkiesig
5.27 Ton, B raunkohlenton, gelbbraune Schlieren, schwarz, nass
5.83
Br aunkohlenton, schwarz, sehr feucht, sehr schwach feinkiesig
5.88 Ton, B raunkohlenton, gelbbraune Schlieren, schwarz, nass 6.12 Br aunkohlenton, schwarz, sehr feucht 6.13 Br aunkohlenton, braune Schlieren 6.30 Br aunkohlenton, schwarz, sehr feucht 6.31 Br aunkohlenton, braune Schlieren 6.49 Br aunkohlenton, schwarz, sehr feucht 6.50 Br aunkohlenton, braune Schlieren 6.70 Br aunkohlenton, schwarz, sehr feucht 6.71 Br aunkohlenton, kleine, braune Flecken
7.33Br aunkohlenton, graubraun, sehr feucht, matschig, glänzend
7.34
7.45 Br aunkohlenton, graubraun, sehr feucht, matschig, glänzend
8.00Ton, braun, stark glänzend
8.12 Br aunkohlenton, bis 1x0,8 cm große Kohleplättchen, gelbbraune Tonschlieren, glänzend, schwar z 8.17 Ton, grau 8.22 Br aunkohlenton, mm große Kohleplättchen, s chwarz 8.30 Ton, braun 8.36 Br aunkohlenton, bis 2x0,9 cm große Kohleplättchen, schwarz 8.38 Ton, braun 8.42 Br aunkohle, schwarz, tonig 8.58 Ton, mm große Kohleplättchen, braun 9.00 Br aunkohlenton, mm goße Kohleplättchen,glänzend, vereinzelt Sandlinsen, sehr star k tonig,Tonsch 9.25 Ton, vereinzelt mm große Kohles tücke, netzartige Adern ,orangegelb 9.38 Ton, vereinzelt mm große Kohles tücke, vermehrt netzartige Adern ,orangegelb 9.53 Ton, orangegelb 9.77 Feins and - Grobsand, ockergelb, mi t orangen Lagen, schluffig 9.84 Feins and - Grobsand, graugelb, schluffig10.04 Feins and - Grobsand, grau - weiß, schluffig10.05 Feins and - Grobsand, orange, schluffig10.30 Feins and - Grobsand, Wechsel von orangen mit weißen Lagen. feucht, schluffig
Abb. 3.3.4: Geologische Profilaufnahme der Bohrung B3
3.3.2 Chemische Analyse
Die Ergebnisse der Elementanalysen an Sedimentproben der Bohrungen B1 bis B4
sind im Anhang zusammengefasst und der Lithologie sowie dem Profil der
gemessenen Gamma-Strahlung gegenübergestellt. Daraus wird deutlich, dass neben
dem Uran auch eine Reihe von weiteren Elementen einerseits in der Braunkohle oder
aber in den unterlagernden tonigen Sedimenten ihre Konzentrationsmaxima aufweisen.
170
Aus der in der Geologie üblichen Umrechnung von Hauptelementgehalten auf die
jeweilige Oxidform resultiert die in Abb. 3.3.5 bis Abb. 3.3.8 dargestellte
Gesteinszusammensetzung. Neben Silizium und Aluminium als den dominierenden
Gesteinsbestandteilen treten hauptsächlich Eisen- und Mangan- sowie Calcium-/
Kaliumhaltige Minerale auf.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1,50 (Bk)
1,80 (Bk)
2,15 (Bk)
2,55 (Bk)
2,90 (Bk)
3,25 (T)
3,65 (S )
4,35 (T)
4,60 (T)
4,80 (S )
5,50 (S )
Teuf
e [m
] und
Lith
olog
ie
[%]
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
Abb. 3.3.5: Aus Elementanalysen berechnete Gesteinszusammensetzung der
Bohrung B1 (oxidische Form)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1,60 (Bk)
2,40 (Bk)
3,40 (Bk)
4,60 (Bk)
5,35 (Bk)
5,60 (T)
5,80 (T)
6,30 (T)
7,20 (S)
7,70 (S)
Teuf
e [m
] und
Lith
olog
ie
[%]
SiO2TiO2Al2O3Fe2O3MnOMgOCaONa2OK2OP2O5
Abb. 3.3.6: Aus Elementanalysen berechnete Gesteinszusammensetzung der
Bohrung B2 (oxidische Form)
171
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
2,20 (KM)
3,20 (KM)
4,20 (Bk)
4,50 (Bk)
5,50 (Bk)
6,75 (Bk)
7,40 (Bk)
7,65 (T)
8,25 (T)
8,80 (T)
9,30 (T)
9,60 (S)
10,10 (S)
Teuf
e [m
] und
Lith
logi
e
[%]
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
Abb. 3.3.7: Aus Elementanalysen berechnete Gesteinszusammensetzung der
Bohrung B3 (oxidische Form)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0,35 (Bk)
0,65 (Bk)
0,80 (S)
1,50 (S)
1,75 (T)
2,10 (S)
3,05 (T)
3,50 (S)
Teuf
e [m
]
[%]
SiO2TiO2Al2O3Fe2O3MnOMgOCaONa2OK2OP2O5
Abb. 3.3.8: Aus Elementanalysen berechnete Gesteinszusammensetzung der
Bohrung B4 (oxidische Form)
Eine separate Gegenüberstellung von Konzentrationsverläufen einzelner Elemente
(Abb. 3.3.9 bis Abb. 3.3.12) zeigt darüber hinaus, dass nahezu in allen Bohrungen
enge Beziehungen zwischen den Elementen U/Th, U/Cr, U/Cu und U/Ce sowie Zr/Zn
bestehen. In einzelnen Bohrungen ist auch eine Korrelation von U/Pb und U/Ni zu
beobachten. Zwischen Molybdän, das dem Uran in chemischer Hinsicht sehr ähnlich
172
ist, und dem Uran selbst konnte - entgegen den Erwartungen - keine Korrelation
festgestellt werden. Die Ursache hierfür kann im Liefergebiet dieser Elemente
begründet sein. Möglicherweise ist das Mo dort bereits (sulfidisch?) gebunden.
0
100
200
300
400
500
600
1,50
(Bk)
1,80
(Bk)
2,15
(Bk)
2,55
(Bk)
2,90
(Bk)
3,25
(T)
3,65
(S)
4,35
(T)
4,60
(T)
4,80
(S)
5,50
(S)
Teufe [m] und Lithologie
U u
nd C
r [pp
m]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Cu und C
e [ppm]
UCrCuCe
0
100
200
300
400
500
600
1,50
(Bk)
1,80
(Bk)
2,15
(Bk)
2,55
(Bk)
2,90
(Bk)
3,25
(T)
3,65
(S)
4,35
(T)
4,60
(T)
4,80
(S)
5,50
(S)
Teufe [m] und Lithologie
U, N
i und
Zr [
ppm
]
0
500
1000
1500
2000
2500
Zn [ppm]
UNiZrZn
0
100
200
300
400
500
600
1,50
(Bk)
1,80
(Bk)
2,15
(Bk)
2,55
(Bk)
2,90
(Bk)
3,25
(T)
3,65
(S)
4,35
(T)
4,60
(T)
4,80
(S)
5,50
(S)
Teufe [m] und Lithologie
U [p
pm]
0102030
40506070 Th, P
b und Mo [ppm
]
UThMoPb
Abb. 3.3.9: Elementkorrelationen im Teufenprofil der Bohrung B1
0
50
100
150
200
250
300
1,60
(Bk)
2,40
(Bk)
3,40
(Bk)
4,60
(Bk)
5,35
(Bk)
5,60
(T)
5,80
(T)
6,30
(T)
7,20
(S)
7,70
(S)
Teufe (m) und Lithologie
[ppm
]
CrU
CuCe
0
100
200
300
400
1,60
(Bk)
2,40
(Bk)
3,40
(Bk)
4,60
(Bk)
5,35
(Bk)
5,60
(T)
5,80
(T)
6,30
(T)
7,20
(S)
7,70
(S)
Teufe [m] und Lithologie
U,N
i und
Zr [
ppm
]
0
400
800
1200
Zn [ppm]
UNiZrZn
0
50
100
150
200
250
300
1,60
(Bk)
2,40
(Bk)
3,40
(Bk)
4,60
(Bk)
5,35
(Bk)
5,60
(T)
5,80
(T)
6,30
(T)
7,20
(S)
7,70
(S)
Teufe [m] und Lithologie
U [p
pm]
0102030405060708090 Th, Pb und M
o [ppm]
UThMoPb
Abb. 3.3.10: Elementkorrelationen im Teufenprofil der Bohrung B2
173
050
100150200250300350
2,20
(KM
)
3,20
(KM
)
4,20
(Bk)
4,50
(Bk)
5,50
(Bk)
6,75
(Bk)
7,40
(Bk)
7,65
(T)
8,25
(T)
8,80
(T)
9,30
(T)
9,60
(S)
10,1
0 (S
)
Teufe [m] und Lithologie
[ppm
]CrUCuCe
0
100
200
300
400
500
2,20
(KM
)
3,20
(KM
)
4,20
(Bk)
4,50
(Bk)
5,50
(Bk)
6,75
(Bk)
7,40
(Bk)
7,65
(T)
8,25
(T)
8,80
(T)
9,30
(T)
9,60
(S)
10,1
0 (S
)
Teufe [m] und Lithologie
[ppm
]
UZnNiZr
0
100
200
300
4002,
20 (K
M)
3,20
(KM
)
4,20
(Bk)
4,50
(Bk)
5,50
(Bk)
6,75
(Bk)
7,40
(Bk)
7,65
(T)
8,25
(T)
8,80
(T)
9,30
(T)
9,60
(S)
10,1
0 (S
)
Teufe (m) und Lithologie
U [p
pm]
0
10
20
30
40
50
60 Th, Pb und Mo [ppm
]
UThMoPb
Abb. 3.3.11: Elementkorrelationen im Teufenprofil der Bohrung B3
0
100
200
300
400
0,35
(Bk)
0,65
(Bk)
0,80
(S)
1,50
(S)
1,75
(T)
2,10
(S)
3,05
(T)
3,50
(S)
Teufe [m] und Lithologie
[ppm
]
CrUCuCe
0
100
200
300
400
0,35
(Bk)
0,65
(Bk)
0,80
(S)
1,50
(S)
1,75
(T)
2,10
(S)
3,05
(T)
3,50
(S)
Teufe [m] und Lithologie
[ppm
]
UZnNiZr
0
100
200
300
400
0,35
(Bk)
0,65
(Bk)
0,80
(S)
1,50
(S)
1,75
(T)
2,10
(S)
3,05
(T)
3,50
(S)
Teufe (m) und Lithologie
U [p
pm]
0
10
20
30
40
50 Th, Pb und Mo [ppm
]
UThMoPb
Abb. 3.3.12: Elementkorrelationen im Teufenprofil der Bohrung B4
174
3.3.3 Radiometrische Charakterisierung
Die vier Bohrkerne wurden direkt nach der Bohrkampagne gammaspektrometrisch
untersucht. An jeweils zwei Proben mit hoher Gammaaktivität aus jedem Bohrkern
wurden alpha-radiometrische Messungen durchgeführt. Die Gamma- und Alpha-
Aktivitäten von 235U sind zum Vergleich in Abb. 3.3.13 dargestellt. Die Werte sind
entsprechend der Grundwasserfließrichtung von B4 über B1 und B2 nach B3
angeordnet. Sie korrelieren sehr gut miteinander.
0
100
200
300
400
500
B3 B2 B1 B4
Bohrung (W - E)
U23
5 [B
q/kg
TM
]
Gamma-H1Gamma-H2Alpha-H1Alpha-H2
Abb. 3.3.13: Aktivitätsverteilung von 235U entlang der Profillinie B3 - B2 - B1 - B4
(H1 = oberer Horizont, H2 = unterer Horizont)
Zur Überprüfung der Messungen wurden die �-radiometrisch ermittelten 235U-
Konzentrationen, unter Berücksichtigung, dass 235U 0,72 Gew.% der gesamten
Urankonzentration ausmacht, in [ppm] umgerechnet und den ICP-Werten in Tab. 3.3.1
gegenübergestellt. Die ICP-Messungen an Proben aus dem oberem und unteren
Horizont sind zusätzlich auch in Abb. 3.3.14 dargestellt.
Die Verläufe zeigen das gleiche Bild wie die radiometrischen Messungen.
Insbesondere der Abfall der Urankonzentration im oberen Horizont zwischen Bohrung
B1 und B2 wird mit beiden Methoden erfasst. Generell stimmen die Werte von der
Größenordnung überein, weichen aber bei einzelnen Proben signifikant voneinander
ab. Besonders auffällig ist die im Vergleich zur radiometrischen Messung relativ
niedrige Uran-Konzentration im oberen Horizont von Bohrkern B4. Die z. T. großen
Abweichungen sind ein Indiz für die große Heterogenität der Probe. Die für ICP und
Radiometrie verwendeten Proben stammen zwar aus unmittelbarer Nachbarschaft des
175
jeweiligen Kernsegments. Es fand aber keine vollständige Homogenisierung vor der
Probenahme statt.
Tab. 3.3.1: Mittels ICP und �-Radiometrie ermittelte Urangehalte in [ppm]
Horizont 1 Horizont 2 ICP α-Radiometrie ICP α-Radiometrie
B4 373 677 75 112
B1 522 642 309 166
B2 111 220 273 312
B3 220 148 292 387
Auffällig ist das gegenläufige Verhalten im unteren Horizont. Die Urankonzentration
nimmt in diesem Horizont von B4 in Richtung B3 (also von SE NW) zu. Bei den ICP-
Messungen liegt die Urankonzentration von B4 niedrig, während sie bei den anderen
drei Bohrungen etwa gleich hoch ist. Ob und inwieweit hierfür Faktoren wie z. B:
Teufenlage, Grundwasserfließgeschwindigkeit, Mineralzusammensetzung, Sorptions-
verhalten etc. verantwortlich sind, konnte im Rahmen der durchgeführten Analysen
noch nicht geprüft werden.
0
100
200
300
400
500
600
B3 B2 B1 B4
Bohrung (W-E)
U [p
pm]
H1 H2
Abb. 3.3.14: Konzentrationsverteilung von Uran (ICP-Messung) entlang der Profillinie
B3 - B2 - B1 - B4 (H1 = oberer Horizont, H2 = unterer Horizont)
In Abb. 3.3.15 sind die Aktivitäten wichtiger Isotope der Uranzerfallsreihe dargestellt
und in Abb. 3.3.16 die 230Th/238U- gegen die 234U/238U-Aktivitätsverhältnisse
176
aufgetragen. Bis auf die Probe aus dem unteren Horizont von B1 liegen alle 230Th/238U-
Verhältnisse kleiner eins.
0 2 4 6 8 10
B1-1 [2,55]
B1-2 [3,25]
B2-1 [4,60]
B2-2 [5,35]
B3-1 [6,75]
B3-2 [7,65]
B4-1 [0,65]
B4-2 [1,75]
Bohr
ung
und
Teuf
e [m
]Aktivitäten [Bq/g]
234-U
238-U
230-Th
226-Ra
Abb. 3.3.15: Aktivitäten von Isotopen der Uranzerfallsreihe an Proben der Bohrungen
B1 - B4
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4230Th/238U
234U
/238
U
B1 B2
B3 B4
Abb. 3.3.16: 230Th/238U- gegen 234U/238U-Aktivitätsverhältnisse für Proben der
Bohrungen B1 - B4
In Abb. 3.3.17 sind ausschließlich die Werte für die Proben aus dem
Braunkohlehorizont aufgetragen. Dabei handelt es sich jeweils um die Proben aus dem
oberen Horizont, im Fall der Bohrung 2 beide Proben. Es wird angenommen, dass im
177
Braunkohlehorizont Grundwassertransport stattfindet. Die 234U/238U-Aktivitäts-
verhältnisse schwanken um den Wert 1. Dies entspricht auch den in den Grund-
wässern bestimmten Verhältnissen. Das 230Th/238U-Aktivitätsverhältnis ist für die Probe
aus Bohrung B4 mit 0,47 am niedrigsten und nimmt in Fließrichtung zu, wobei
allerdings der Wert für B3 niedriger liegt als für B2. Die Werte sind signifikant kleiner
als 1, demnach ist für alle Sedimente der Braunkohle ein Uraneintrag anzunehmen.
Eine Zunahme des 230Th/238U-Aktivitätsverhältnisses in GW-Fließrichtung kann auf eine
Abnahme der Uranabscheidungsrate zurückzuführen sein. Hierfür sprechen auch die
insgesamt höheren Uran-Konzentrationen in B4 und B1 sowie die Abnahme der
Urankonzentration im Grundwasser in Fließrichtung von B4 nach B3.
0,8
0,9
1,0
1,1
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1230Th/238U
234U
/238
U
B1
B2
B2
B3
B4
Abb. 3.3.17: 230Th/238U- gegen 234U/238U-Aktivitätsverhältnisse für Proben aus dem
Braunkohlehorizont
Eine Erklärung für die starke Streuung der 230Th/238U-Aktivitätsverhältnisse in den drei
Proben aus den unterlagernden Tonschichten gibt es bisher noch nicht. Dieser Frage
soll nach Analyse von Sedimenten weiterer Bohrungen im Nachfolgeprojekt
nachgegangen werden.
178
3.4 Grundwasser-Untersuchungen
3.4.1 Einleitung
Die im Raum Heselbach abgeteuften Bohrungen B1 - B4 haben in erster Linie das Ziel
einer grundsätzlichen Eignungsprüfung des Standortes für weiterführende NA-Studien
verfolgt, sind aber auch als Grundwassermessstellen ausgebaut (s. Kap. 3.1 und
Abb. 3.4.1) und erlauben deshalb eine diskontinuierliche Entnahme von
Grundwasserproben für eine Übersichtscharakterisierung.
Abb. 3.4.1: Grundwassermessstelle B2
3.4.2 Chemische Analysen
Die einer Orientierung bzgl. des hydrochemischen Milieus dienenden Untersuchungen
haben sich an der Vorgehensweise am Standort Ruprechtov orientiert und umfassen
zum einen die vor-Ort - Bestimmung von Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert und
Redox-Potential sowie die spektrophotometrische Bestimmung von Fe2+, Feges, SO42-,
S2- und Mo (Tab. 3.4.1), zum anderen die standardmäßige chemische Grundwasser-
Analytik im Labor (Tab. 3.4.2).
Bereits die vor-Ort bestimmten Parameter verdeutlichen das gegenüber dem Standort
Ruprechtov unterschiedliche hydrochemische Milieu. Bei - mit Ausnahme des
Oberflächenwassers SBS - vergleichbarer Gesamtmineralisation (dokumentiert durch
179
die elektrische Leitfähigkeit) weisen die „Heselbach-Wässer“ deutlich niedrigere pH-
Werte (ca. pH = 5; Ausnahme: B4) auf und das Redox-Potential liegt deutlich im
positiven Bereich (s. auch Abb. 3.4.2 und Abb. 3.4.3).
Tab. 3.4.1: On-site gemessene Parameter im Grundwasser der Meßstellen B1 bis B4
sowie im Steinberger See (SBS)
Bezeichnung Datum T [°C]
C [µS/cm] pH Redox
[mV] *) Fe2+
[mg/l] Feges[mg/l]
Mo [mg/l]
SO4 [mg/l]
S2- [mg/l]
B1-GW1 16.03.00 7,1 505 4,76 225 0,29 1,16 0,0 25 0,26 B1-GW2 03.01.01 6,9 467 4,95 225 0,0 0,0 0,5 90 0,001 B1-GW3 23.07.01 17,4 540 5,10 305 B2-GW1 16.03.00 8,2 552 4,77 241 0,0 1,06 n.g. 27 0,19 B2-GW2 03.01.01 8,0 500 5,10 205 0,01 0,02 0,5 95 0,0 B3-GW1 16.03.00 8,7 522 4,89 198 0,70 2,12 n.g. n.g. 0,40 B3-GW2 04.01.01 8,2 460 5,06 230 0,0 0,01 0,0 90 0,001 B3-GW3 23.07.01 22,0 740 5,39 330 B4-GW1 16.03.00 6,4 426 9,87 105 0,21 0,42 n.g. 48 0,13
SBS-OW1 04.01.01 4,0 1.240 4,15 310 n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. *) Werte bezogen auf Pt-Ag/AgCl-Elektrode, zur Normierung auf Standard-Wasserstoffelektrode müssen zum angegebenen Wert jeweils 210 mV addiert werden
Damit bestätigt sich der Ansatz, dass der Standort Heselbach eine sinnvolle
Ergänzung der Arbeiten in Ruprechtov darstellt: Aufgrund der größeren
Obefächennähe und des damit veränderten hydrochemischen Milieus können andere
Eh- / pH-Bereiche und deren Auswirkungen auf das Mobilitätsverhalten des Urans
analysiert werden.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
B1 B2 B3 B4
Probe
[mg/
l]
Fe(2+)Fe(ges)
Abb. 3.4.2: „On-site”-gemessene Fe-Gehalte im Grundwasser der Meßstellen B1 bis
B4 (Vergleich von Fe2+ und Feges)
180
0,1
1
10
100
B1 B2 B3 B4
Probe
[mg/
l]
S(SO4)S(2-)
Abb. 3.4.3: „On-site”-gemessene S-Gehalte im Grundwasser der Meßstellen B1 bis
B4 (Vergleich von S(SO4) und S2-)
Der Gesamtchemismus der am Standort untersuchten Grund- bzw. Oberflächenwässer
ist in Tab. 3.4.2 zusammengestellt. Die graphische Darstellung der Haupt-
komponenten-Zusammensetzung erfolgt wiederum in einem (modifizierten) Piper-
Diagramm (Abb. 3.4.4).
SO42-+Cl- Ca2+ +Mg2+
Mg2+ SO4 2-
Ca2+ Cl-
Na++K+ HCO3-
Abb. 3.4.4: Darstellung der Grundwasseranalysen (B1 - B4) in einem modifizierten
Piper-Diagramm
181
Tab. 3.4.2: Ergebnisse der chemischen Analyse von Grund- und Oberfächenwässern
am Standort Heselbach [mg/l]
B1-GW1 B1-GW2 B2-GW1 B2-GW2 B3-GW1 B3-GW2 B4-GW1 SBS-OW1
Na 12,4 14,7 17,7 18,7 18,9 18,3 17,7 30,5 K 8,0 13,2 9,5 13,7 11,4 13,7 27,4 14,6 Ca 54,2 50,3 56,4 54,3 48,8 47,1 50,0 206,6 Mg 9,6 10,9 9,4 11,4 8,2 10,0 20,6 Cl 81,4 74,7 81,0 70,6 64,9 57,0 39,7 27,7 SO4 79,6 81,8 97,2 100,9 93,2 93,5 65,4 615,9 NO3 24,2 27,0 36,7 11,0 TIC 0,43 0,76 0,60 0,44 TOC 2,42 2,57 2,57 19,66 Al 0,4480 0,4070 0,3950 0,4030 0,3520 0,3470 1,0210 2,0150 B 0,1560 7,2490 0,3110 3,4680 0,2420 1,9750 0,5050 5,6250 Ba 0,1250 0,0540 0,0880 0,0330 0,1130 0,0310 0,0870 0,0300 Co 0,0020 0,0040 0,0020 0,0010 Cr 0,0004 0,0005 0,0009 0,0040 Cu 0,0010 0,0010 0,0020 0,0210 Fe 0,8620 0,2490 1,4170 0,1730 1,1350 0,0280 1,5880 0,0220 La 0,0020 0,0020 0,0010 0,0060 Li 0,2560 0,2590 0,2600 0,2500 Mn 0,2600 0,4600 0,1600 0,2900 0,4000 0,0900 1,6000 Ni 0,017 0,017 0,012 0,004 P 0,074 0,078 0,011 0,159 Pb 0,0001 0,040 0,0005 0,033 0,001 0,042 0,036Sr 0,201 0,145 0,219 0,154 0,196 0,101 0,691 0,845Ti 0,191 0,189 0,100 0,713Th 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 U 0,00023 0,0002 0,0001 0,001 V 0,010 0,010 0,008 0,012 Zn 0,330 0,396 0,352 0,083
Generell ist zu den Grundwassermessungen zu bemerken, dass die Probenahme mit
einem Schöpfgefäß bzw. einer Vakuum-Handpumpe aus dem Bohrloch erfolgte.
Insgesamt sind die Wässer dem Ca-SO4-Cl-Typ zuzuordnen, wobei das
Oberfächenwasser SBS (Steinberger See) signifikant höhere Ca- und SO4-
Konzentrationen aufweist als die Grundwässer, was sich auch in der elektrischen
Leitfähigkeit dokumentiert. Die TIC-Konzentrationen entsprechen einem CO2-
Partialdruck, der nur geringfügig über dem in der Atmosphäre liegt. Bei pH-Werten im
Bereich von 5 liegt der überwiegende Anteil als H2CO3, bzw. gelöstes CO2 vor.
182
Die im Grundwasser gemessenen Uran-Konzentrationen liegen im 1/10-µg/l-Bereich,
zeigen aber bei einer der geologischen Profillinie entsprechenden Darstellung
(Abb. 3.4.5) deutlich einen beckenwärts gerichteten Gradienten, wie er auch im oberen
Horizont der Sedimentprofile zu erkennen gewesen ist.
0,0000
0,0004
0,0008
0,0012
B3 B2 B1 B4
Bohrung (W - E)
U [m
g/l]
Abb. 3.4.5: Uran-Konzentrationsverteilung im Grundwasser entlang der Profillinie B3 -
B2 - B1 - B4
3.4.3 Radiometrische Charakterisierung
An den Messstellen B1 – B3 wurden Grundwässer auf ihre Gehalte an Isotopen der
Uranzerfallsreihe untersucht. Leider war eine Grundwasserentnahme aus Bohrung B4
nicht mehr möglich, da die Bohrung aufgrund eines Unfalls vollständig zerstört wurde.
Tab. 3.4.3: Radionuklidgehalte von Wasserproben aus dem Projektgebiet Heselbach
[mBq/l] - �-radiometrische Messungen
Probe U-234 U-238 Th-230 Ra-226
OW-SBS 5,8 +/- 0,8 6,4 +/- 0,9 11,2 +/- 1,6 22,7 +/- 3,4
B1-GW2 8,6 +/- 1,3 12,5 +/- 1,8 2,4 +/- 0,4 152,1 +/- 22,8
B2-GW2 10,0 +/- 1,5 8,7 +/- 1,3 5,9 +/- 0,9 65,6 +/- 9,8
B3-GW2 6,7 +/- 1,1 6,1 +/- 0,9 3,9 +/- 0,9 67,9 +/- 10,1
Die radiometrisch bestimmten 238U-Konzentrationen wurden in Massenkonzentrationen
umgerechnet und in Tab. 3.4.4 den Urankonzentrationen aus ICP-Messungen
183
gegenübergestellt. Dabei wurde vereinfacht angenommen, dass die Uran-
Gesamtkonzentration derjenigen von 238U entspricht.
Tab. 3.4.4: Mittels ICP und �-Radiometrie bestimmte Urankonzentrationen der
Grundwässer
Urankonzentration [mg/l]
ICP α-Radiometrie
B1 2,3⋅10-4 1,0⋅10-3
B2 2,0⋅10-4 7,0⋅10-4
B3 1,0⋅10-4 4,9⋅10-4
B4 1,0⋅10-3 n.b
Die mittels �-Radiometrie bestimmten Konzentrationen liegen signifikant höher als die
per ICP-MS ermittelten Konzentrationen. Die Abweichungen konnten bisher noch nicht
abschließend interpretiert werden. Die Proben entstammen aber beispielsweise
unterschiedlichen Probenahme - Kampagnen mit ca. 10 Monate auseinander liegen-
den Entnahmezeitpunkten, was eine mögliche Begründung für die o. g. Abweichungen
liefern kann. Ein weiterer Grund kann auch in einem systematischen Fehler liegen. Die
�-Radiometrie ist eine vergleichsweise sehr genaue Analysemethode, deren relativer
Fehler im untersuchten Konzentrationsbereich bei etwa 10 - 15 % liegt. Die
Nachweisgrenze für Uran bei den durchgeführten ICP-MS - Messungen liegt dagegen
bei 0,1 µg/l, d. h. die Werte der Grundwässer aus den Messstellen B1 - B3 liegen nahe
der Nachweisgrenze. In diesem Bereich ist der relative Fehler der Messungen sehr
hoch. Für die Bestimmung der in-situ - Kd-Werte (Kap. 3.6) werden deshalb die
radiometrisch bestimmten Urankonzentrationen eingesetzt.
Die Aktivitätsverhältnisse der Isotope der Uranzerfallsreihe sind in Abb. 3.4.6
dargestellt. Die 234U/238U- Aktivitätsverhältnisse in den Wässern der Bohrungen B2 und
B3 liegen im Rahmen der Fehlergrenzen bei eins. Das deutet darauf hin, dass
chemische und Transportprozesse verhältnismäßig schnell sind, so dass ein Einfluss
des �-Rückstosseffekts auf die Isotopenverteilung im Grundwasser nicht festzustellen
ist. Da die 234U/238U- Aktivitätsverhältnisse auch in den Sedimenten nahe bei eins
liegen spricht dies für ein reversiblen Austausch zwischen mobilem und immobilem
Uran. Der niedrige 234U/238U-Aktivitätswert kann erst bei einer höheren Anzahl von
Proben und einer Ausweitung des Probenahmegebietes, die im Nachfolgeprojekt
geplant ist, geklärt werden. Die niedrigen 230Th/234U- Aktivitätsverhältnisse sind
184
wahrscheinlich, wie auch am Standort Ruprechtov, auf die geringe Löslichkeit des
Thoriums zurückzuführen.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
OW-SBS
GW-B1
GW-B2
GW-B3
Prob
e
Aktivitätsverhältnisse
234U/238U230Th/234U230Th/238U
Abb. 3.4.6: Aktivitätsverhältnisse von Isotopen der Uranzerfallsreihe in verschiedenen
Wasserproben
185
3.5 Geochemische Modellrechungen
Die Grundwasserzusammensetzung in den Bohrungen B1 - B4 ist bereits in Kapitel 3.4
beschrieben worden. Da im Rahmen diese Projekts überhaupt erst wenige
Grundwassermessungen und noch keine Mineralbestimmungen durchgeführt worden
sind, wird an dieser Stelle nur auf die Uran-Speziation eingegangen. Erste
Modellrechnungen wurden mit dem Rechenprogramm PHREEQC und der Datenbasis
Wateq 4.0 durchgeführt. Die Uranylphosphatkomplexe UO2(HPO4)22- und UO2HPO4
wurden nicht berücksichtigt (vgl. Diskussion in Kapitel 2.6).
Unter den gegebenen geochemischen Bedingungen liegt das Uran sechswertig vor.
Die Eh-Werte schwanken bei verschiedenen Messungen in einer Bohrung z. T. über
mehr als 100 mV. Die Werte aller vier Bohrungen variieren über einen Bereich von
300 - 550 mV, wobei der Wert in Bohrung B4 vergleichsweise niedrig liegt. Wie in
Kapitel 3.3 beschrieben, sind Redoxmessungen grundsätzlich sehr störungsanfällig, so
dass die gemessenen Eh-Werte aufgrund der für derartige Messungen ein-
geschränkten Probennahmemöglichkeiten in ihrem absoluten Wert fehlerhaft sein und
deshalb nur semiquantitativ als Anhalt dienen können. Für das Nachfolgeprojekt steht
eine Eh-Sonde für In-situ-Messungen zur Verfügung. Die pH-Werte der Bohrungen
B1 - B3 sind sehr ähnlich und variieren über einen Bereich von 4,7 - 5,4. Der Wert von
Bohrung 4 fällt mit pH 9,87 aus dem Rahmen und wird hier nicht berücksichtigt, da eine
Reproduktion der Messung zu einem anderen Zeitpunkt aufgrund der Zerstörung
dieser Messstelle nicht mehr möglich war (im Rahmen des Nachfolge-Projektes ist die
Errichtung einer „Ersatz-Messstelle“ vorgesehen).
Die Speziationsrechnungen wurden für einen pH-Bereich von 4,5 - 6 durchgeführt.
Zusätzlich wurden die Phosphat- und TIC-Konzentrationen (im Bereich von 0,01 -
0,2 mg P/l, bzw. von 0,1 - 2,5 mg C/l variiert. Als Referenz wurde die in Tab. 3.5.1
angegebene Grundwasserzusammensetzung angenommen.
Tab. 3.5.1: Grundwasserzusammensetzung für Speziationsrechnungen [mg/l]
Al 0,45 K 13,2 P 0,075 B 7,25 Li 0,3 S 27,3
Ba 1,0 Mg 10,9 U 0,00023 Ca 50,0 Mn 0,5 pH 4,95 Cl 75,0 Na 15,0 Eh 400 mV Fe 0,9 Ni 0,2 Temp. 7°C TIC 0,5 NO3
24,3
186
Die Ergebnisse von einzelnen Parametervariationen sind in Tab. 3.5.2 dargestellt und
zeigen, dass die mobile Uranphase im wesentlichen durch das frei UO22+ - Kation und
den Komplex UO2HPO4 bestimmt wird, wobei der Phosphato-Komplex insbesondere
bei höheren pH-Werten wichtig wird. Bei den relativ niedrigen pH-Werten spielen die
Carbonatokomplexe nur eine untergeordnete Rolle. Bei diesen Berechnungen wurde
die Komplexierung mit organischer Verbindungen nicht berücksichtigt. Die
gemessenen TOC-Konzentrationen liegen bei 2-3 mg/l im Bohrung NA4 wurde sogar
ein Wert von 19,9 mg/l gemessen. Allerdings wurden die organischen Bestandteile
bisher nicht charakterisiert. Aufgrund der hohen Anteile an Ligniten in den Sedimenten
sind jedoch Huminkolloide im Grundwasser zu erwarten.
Tab. 3.5.2: Anteile der mobilen Uranspezies [%] für verschiedene Parameter-
variationen
UO22+ UO2OH+ UO2SO4 UO2PO4
- UO2CO3 Referenz 78,7 10,5 8,8 0,9 0,7
pH: 4,5 85,7 4,1 9,6 0,1 0,1
pH: 6 21,0 31,6 2,4 27,3 16,6
TIC: 2,5 mg/l 76,5 10,3 8,6 0,9 3,2
TIC-: 0,1 mg/l 79,2 10,6 8,9 0,9 0,1
PO43-: 0,02 mg/l 79,5 10,7 8,9 0,1 0,6
PO43-: 0,6 mg/l 76,9 10,5 8,7 2,4 0,6
Die Rechnungen mit unterschiedlichen Urankonzentrationen zeigen, dass selbst bei
den höchsten gemessenen Urankonzentration im Grundwasser von 4 µg/l keine
Sättigung von U(VI)-Mineralen zu erwarten ist. Ebenso führt auch eine Variation des
Eh-Werts bis herab zu 100 mV nicht zu einer Uran-Mineralsättigung. Dies ist ein
weiteres Indiz dafür, dass die Uran-Rückhaltung hauptsächlich durch Sorption erfolgt.
Als Basis für die Durchführung detaillierterer Modellrechnungen sollen im Rahmen des
Nachfolgeprojekts durch Anwendung von sequentieller Extraktion und oberflächen-
sensitiver Methoden, wie Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM) oder Extended
X-Ray Absorption Fine Structure Spectroscopy (EXAFS) die immobilen Uranphasen
identifiziert werden. Hier soll insbesondere überprüft werden, welchen Einfluß
Eisenoxidminerale haben. Aus der Literatur ist bekannt, dass sechswertiges Uran in
vielen natürlichen Systemen bevorzugt an Eisenoxiden gebunden wird (z. B. /MAN 92/,
/PAY 01/, /DAV 01/).
187
3.6 Interpretation
3.6.1 Einleitung
Das wesentliche Ziel der Arbeiten am Standort Heselbach ist es gewesen, eine aus der
Literatur bekannte Urananreicherung am Ostrand des Wackersdorfer Braunkohlen-
tertiärs zu identifizieren und die bislang nur angenommene Eignung der Lokation als
Natürliches Analogon zu überprüfen. Mit Hilfe von insgesamt vier Explorations-
bohrungen entlang einer den Rand des Braunkohlentertiärs erfassenden Profillinie und
entsprechenden Sediment- und Grundwasseranalysen konnte diese Aufgabe ins-
gesamt positiv abgeschlossen werden. Die Bearbeitungstiefe ist mit den detaillierten
Untersuchungen am Standort Ruprechtov nicht zu vergleichen.
3.6.2 Integration und Interpretation aller Ergebnisse
Die am Standort Heselbach bislang erzielten Ergebnisse lassen sich folgendermaßen
zusammenfassen:
• In allen vier Bohrungen konnte in zwei unterschiedlichen Horizonten, dem
Braunkohleflöz sowie dem unterlagernden Ton ein erhöhter Urangehalt
nachgewiesen werden.
• Die radiometrischen Messungen geben einen starken Hinweis auf Uran-
anreicherungsprozesse, die auch noch in jüngster Vergangenheit stattgefunden
haben.
• Das Auftreten relativ saurer Grundwässer ist wahrscheinlich durch die randlich
noch anstehende Braunkohle bzw. den Braunkohleabbau verursacht.
• Geochemische Modellrechnungen lassen erwarten, dass Uran unter den bisher
ermittelten Bedingungen vorwiegend als UO22+ in Lösung vorliegt. Zu geringen
Anteilen spielen die Komplexe UO2OH+ und UO2SO4 eine Rolle. Bei einem
geringen Anstieg des pH-Werts gewinnen auch die Komplexe UO2HPO4- und
UO2CO3 an Bedeutung. Zu bemerken ist, dass der DOC-Gehalt der Wässer bei
2-3 mg C/l liegt, in B4 wurde sogar ein Wert von 19,9 mg C/l gemessen. Da die
188
organischen Inhaltsstoffe bisher aber noch nicht charakterisiert wurden,
konnten sie bei der Uranspeziation noch nicht berücksichtigt werden.
• Die Abnahme sowohl der Grundwasser- als auch der Sedimentkonzentration in
Abhängigkeit des Transportwegs im oberen, braunkohlehaltigen Horizont,
deutet auf reversible Sorptionsprozesse hin.
Unter der Annahme, dass die Uranrückhaltung durch Sorptionsprozesse bestimmt ist,
können aus den in Kapitel 3.3. dargestellten Urangehalten der Sedimente und den in
Kapitel 3.4 aufgeführten Grundwasserkonzentrationen Verteilungskoeffizienten für
Sedimente aus beiden Horizonten der Bohrungen B1 - B4 bestimmt werden. Für die
Berechnung wurden die mittels �-Radiometrie bestimmten Konzentrationen verwendet.
Tab. 3.6.1: In-situ-Verteilungskoeffizienten *) Für B4 wurde die GW-Konzentration aus
der ICP-Messung verwendet, da keine radiometrische Messung vorlag
Verteilungskoeffizienten [m3/kg] Horizont 1 Horizont 2
B4 *) 522 112
B1 639 165
B2 315 446
B3 302 789
Die so berechneten Verteilungskoeffizienten sind in Tab. 3.6.1 dargestellt. Die Werte
liegen um 2 - 3 Größenordnungen höher als Werte, die für die Sorption von Uran an
Tonmineralen oder Eisenoxiden gemessen wurden /DAV 01/. Generell geben so
bestimmte Verteilungskoeffizienten nur obere Grenzen an, da nicht berücksichtigt
wurde, dass ein Teil des immobilen Urans auch in ausgefällter Form, bzw. irreversibel
gebunden vorliegen kann. Vergleichbar hohe Werte wurden beispielsweise auch am
natürlichen Sedimentproben am Standort Alligator River gemessen /WAI 92/. Wurden
die Werte aber auf die mittels sequentieller Extraktion ermittelten reversibel sorbierten
Fraktion bezogen, so lagen sie signifikant niedriger bei 1 - 10 m3/kg. Da in Heselbach
bisher ausschließlich Gesamtkonzentrationen von Uran in den Sedimenten ermittelt
wurden, und noch nicht untersucht wurde in welcher Form das immobile Uran vorliegt,
kann hierzu noch keine Aussage getroffen werden. Vordringlich ist daher die Analyse
von Mineralphasen sowie die Anwendung experimenteller Methoden wie EXAFS-
Spektroskopie oder sequentieller Extraktion. Speziell über die Sequentielle Extraktion
besteht die Möglichkeit unterschiedlich gebundene Uranphasen zu unterscheiden. Aus
189
den Gesteinsanalysen geht hervor, dass in den Sedimenten signifikante Anteile
Eisenminerale enthalten sind. Da kristalline und amorphe Eisenoxide in vielen
natürlichen Systemen die Rückhaltung von Uran(VI) bestimmen (z. B. /MAN 92/,
/PAY 01/) ist der Nachweis und die Quantifizierung von Eisenoxid-Mineralen ein
wichtiger Bestandteil zukünftiger Arbeiten.
Eine mögliche Erklärung für die abnehmende Grundwasserkonzentration entlang des
Fliesswegs könnte auch in der örtlichen Veränderung der geochemischen Verhältnisse
liegen, die zu einer Absenkung der Uran-Löslichkeit führt. Allerdings sind die
chemischen Grundwasserdaten der Messstellen B1, B2 und B3 sehr ähnlich.
Außerdem deuten die ersten geochemischen Rechnungen darauf hin, dass reine
Uranminerale unter den Bedingungen nicht gesättigt sind.
Zusätzlich ist zu bemerken, dass Uran in vielen natürlichen Systemen ein
Sorptionsmaximum im pH-Bereich 6 - 8 hat und bei niedrigeren pH-Werten weniger
sorbiert. Dies wurde ebenso in Laborexperimenten von Uran(VI) an Kaolin und
amorphen Eisenoxidhydrat nachvollzogen, z. B. /PAY 01/. Allerdings wurde in
/PAY 96/, /PAY 01/ festgestellt, dass eine erhöhte Sorption von Uran bei pH-Werten im
Bereich von 3-6 an amorphen Eisenoxidhydrat und Kaolin bei Vorhandensein von
Huminsäuren auftritt. Ebenso wird die Uransorption bei Phosphatkonzentrationen von
10-4 mol/l im gleichen pH-Bereich signifikant erhöht. Die Phosphatkonzentrationen in
den Grundwässern am Standort Heselbach liegen maximal bei 10-5 mol/l. Diese
Einflüsse können zumindest relativ hohe Verteilungskoeffizienten bei pH-Werten im
Bereich 5 - 5,5 erklären und müssen bei zukünftigen Arbeiten berücksichtigt werden.
3.6.3 Konzeptionelles Modell für den Urantransport
Auf Basis der bisherigen Informationen wurde ein erstes Arbeitsmodell für den
Urantransport am Standort Heselbach entwickelt, das in Abb. 3.6.1 dargestellt ist.
Aufgrund der geologischen und hydrologischen Gesamtsituation kann als Uranquelle
nur der Burgsandstein des Keuper in Frage kommen.
Von dort wurde bzw. wird noch heute Uran in das tertiäre Becken transportiert. Eine
Urananreicherung findet dann im Bereich braunkohlehaltiger Sedimente und Tone
statt. Die Identifikation aller dafür verantwortlichen Prozesse bedarf noch detaillierter
Mineralbestimmungen an Sedimentproben dieses Standortes. Die geochemischen
190
Bedingungen des Grundwassers, insbesondere die hohen gemessenen Eh-Werte
deuten darauf hin, dass Uranminerale vermutlich keine wichtige Rolle spielen. Mit dem
geplanten Einsatz einer in-situ Eh-Sonde sollen auch für das Projektgebiet Heselbach
die Eh-Messungen optimiert werden. Darüber hinaus ist - kleinräumig gesehen - auch
das Vorhandensein lokal reduzierender Milieus gegenwärtig nicht auszuschließen.
0 50m
410m
400m
390m
380m
370m
360m
W E
GWS
BraunkohlentertiärUranhorizont
Innenkippe
Burgsandstein (km)
Waldschneise
Forststraße
vermuteter Urantransport im oxydiertenBereich des Keuper-Grundwassers
Abb. 3.6.1: Schematisches geologisch-hydrogeologisches Profil des Untersuchungs-
gebietes Heselbach mit modellhafter Darstellung des Urantransportes
Mögliche Rückhalteprozesse stellen Sorption an Eisenoxiden, organischen Substanzen
oder Tonen, sowie auch Uran-Mitfällungsprozesse dar. Möglicherweise sind die
geochemischen Standort - Bedingungen auch durch den Braunkohleabbau beeinflusst
worden und haben bei Absenkung des Grundwasserspiegels zu einer Oxidation von
sulfidischen Mineralen in tieferen Horizonten sowie nach dem - durch Einstellung des
Braunkohleabbaus bedingten - Wiederanstieg des Grundwassers zur Absenkung der
pH-Werte geführt. Ebenso ist ein Einfluss des Kippenmaterials auf den
Grundwasserchemismus nicht auszuschließen, was im Rahmen weiterführender
Untersuchungen zu überprüfen ist.
191
4 Zusammenfassung und Ausblick
Im Rahmen eines vorlaufenden Auswahlverfahrens und mit Hilfe erster Aufschluss-
bohrungen sind insgesamt zwei Lokationen, die den Anforderungen entsprochen
haben, als geeignete Standorte für weiterführende Natürliche - Analoga –Unter-
suchungen identifiziert worden: Ruprechtov in der Tschechischen Republik und
Heselbach in der Oberpfalz. Im Rahmen des vorliegenden Vorhabens ist der Standort
Ruprechtov anhand von zwei neuen Bohrungen einer detaillierten geologischen,
mineralogischen, geochemischen und hydrochemischen Charakterisierung sowie einer
grundlegenden Interpretation der Grundwasserfließ- und Transportverhältnisse
unterzogen worden. In Heselbach lag der Schwerpunkt der Arbeiten darin, die Lage
der Urananreicherung zu identifizieren und mittels Übersichts - Untersuchungen zu
charakterisieren. Hierzu wurden vier Explorationsbohrungen durchgeführt und
Bohrkernmaterial wie Grundwasser geochemisch analysiert.
Die schon zu Vorhabensbeginn gegenüber Heselbach höhere Informationsdichte am
Standort Ruprechtov basiert ganz wesentlich auf den eigenständigen FuE-Arbeiten des
tschechischen NRI und hat sich - auf Grundlage der Kooperation mit NRI sowie
weiteren Forschungseinrichtungen - bis zum Ende des Berichtszeitraumes fortgesetzt.
Zukünftig soll auch der Standort Heselbach mit zunehmender Intensität in das
Gesamtvorhaben einbezogen werden.
4.1 Ruprechtov
Am Standort Ruprechtov konnten zwei geringmächtige Grundwasserleiter, die durch
geringdurchlässige Tonschichten voneinander getrennt sind, in einer Teufe von 20 m
und 35 m nachgewiesen werden. Aus Pumpversuchen wurden hydraulische
Konduktivitäten von 1,8⋅10-6 bzw. 1,5⋅10-7 m/s für den unteren bzw. oberen Aquifer
bestimmt. Aufgrund existierender hydrogeologischer Informationen zum Standort
verläuft die zu erwartende Haupt-Grundwasserfließrichtung von Südwest nach
Nordost. Als Infiltrationsgebiet wird der Bereich austretenden Granits südlich der
bisherigen Bohrungen angenommen.
Signifikante Urananreicherungen wurden, wie aus den Explorationsbohrungen
bekannt, in 34 - 38,4 m Teufe in direkter Umgebung des tieferen Aquifers ermittelt. An
den Proben mit höchsten Urankonzentrationen (Braunkohlenhorizont) der Bohrung
192
NA5 wurden die Uran-Minerale Ningyoit und Uraninit nachgewiesen. Die starke
Heterogenität innerhalb von lithologischen Horizonten ist mitverantwortlich dafür, dass
die Urangehalte in Bohrung NA5 erheblich höher als in der nur wenige Meter
entfernten Bohrung NA4 sind. Demgegenüber konnten in der Bohrung NA4 erstmals
auch Urananreicherungen in den oberen Horizonten des unterlagernden Kaolins
nachgewiesen werden.
Als dominierende Immobilisierungs-Prozesse des Urans werden derzeit die Reduktion
und Ausfällung von Uran(IV)-Phasen und/oder die Sorption von Uran an Huminstoffen
angesehen. Die Ergebnisse der sequentiellen Extraktion zeigen, dass der
überwiegende Teil des Urans in Form vierwertiger Uranminerale vorliegt bzw. an
organisches Material gebunden ist. Eine Unterscheidung zwischen beiden Phasen ist
in dieser Projektphase allerdings noch nicht möglich gewesen. Da die Gehalte an
organischem Kohlenstoff in der Umgebung des Aquifers zum Teil bei 50 % liegen, ist
dessen Einfluss mit zu berücksichtigen. Das Auftreten von Siderit und Pyrit neben
organischem Kohlenstoff in der Umgebung des tieferen Aquifers (ca. 35 m Teufe)
bestätigt, dass dort stark reduzierende Bedingungen vorliegen. Die in den
Anreicherungshorizonten erfassten Grundwässer weisen dementsprechend insgesamt
sehr geringe Uran-Konzentrationen von <10-9 mol/l auf.
Aus den begleitenden geochemischen Modellrechnungen wird deutlich, dass unter den
gegebenen geochemischen Bedingungen vierwertiges Uran thermodynamisch stabil
ist. Die gemessenen, gelösten Uran-Konzentrationen können über ein thermo-
dynamisches Gleichgewicht mit Uraninit - bei hohen Phosphatkonzentrationen auch mit
Ningyoit - erklärt werden. Zur Absicherung dieser Aussagen dient eine Optimierung der
Messung von Eh-Werten. Dazu soll von der bisherigen on-site -Messung in einer
gegenüber der Atmosphäre isolierten Durchflusskammer auf eine in-situ - Messung
mittels Bohrloch - Eh-Sonde übergegangen werden.
Die 234U/238U- und 230Th/238U-Aktivitätsverhältnisse der meisten Sedimentproben sind
kleiner eins. Gleichzeitig ist das 234U/238U-Aktivitäts-Verhältnis in Grund- und
Porenwässern mit Werten zwischen 2,5 und 4 relativ hoch. Solche Werte sind typisch
für die Hauptanreicherungsgebiete in so genannten Roll-Front-Ablagerungen. Derartige
Uran-Lagerstätten entstehen entlang des Transportwegs von Uran in eng begrenzten
Aquiferen. Dabei wird Uran(VI) in oxidierenden Wässern antransportiert und in
Bereichen mit hohen Anteilen an reduzierenden Substanzen, wie Pyrit oder Lignit
reduziert. Dabei kommt es zur Ausfällung vierwertiger Uranminerale. Diese Redoxfront
193
wandert mit Geschwindigkeiten von Zentimetern bis wenigen Metern pro 100.000
Jahre in Grundwassertransportrichtung. Die Voraussetzungen für eine solche
Uranablagerung sind am Standort Ruprechtov gegeben. Deshalb basiert das bisherige
konzeptuelle Modell auf einer Uranmobilisierung im Bereich der austretenden Granite
unter oxidierenden Bedingungen und einem Transport entlang des Aquifers bis in die
Bereiche, in denen reduzierende Bedingungen vorherrschen. Dort wird Uran entweder
durch Ausfällung von Uran(IV)-Mineralen oder durch Sorption an organischen
Substanzen, bzw. Tonen zurückgehalten. Zur Überprüfung des Modells sind
Untersuchungen der geochemischen Bedingungen im Grundwasser aufstrom wie auch
abstrom von entscheidender Bedeutung.
Der Schwerpunkt der Arbeiten des vorliegenden Vorhabens lag in der
Detailuntersuchung weniger punktuell angesetzter Bohrungen. Insgesamt wurde der
Standort bisher nur in einem eng begrenzten Areal von ca. 200 m2 anhand von drei
Explorationsbohrungen und zwei weiteren Bohrungen für Detailuntersuchungen über
einen Teufenbereich von etwa 40 m charakterisiert. Deshalb ist es ein wesentliches
Ziel des nachfolgenden Vorhabens, die Struktur und die geochemischen Verhältnisse
des Standortes großräumig zu erfassen. Die zukünftigen Arbeiten lassen sich im
wesentlichen zwei Themengebieten zuordnen, die beide in einem inhaltlichen
Zusammenhang stehen:
a) Uranspeziation, -mobilisierung, -retardation
b) Grundwasserchemie und -hydraulik
Zu a): Um quantitative Aussagen zur Rückhaltung des Urans ableiten zu können,
müssen insbesondere die Uranphasen genauer bestimmt und quantifiziert werden.
Daraus ergeben sich die nachfolgend dargestellten Arbeiten.
• Bisher konnten nur an Proben mit den höchsten Urananreicherungen Uran-
Mineralphasen nachgewiesen werden. Die Anwendung von oberflächen-
spezifischen Methoden mit höherer Nachweisempfindlichkeit wie z. B. Trans-
missionselektronen-Spektroskopie (TEM) mit EDX soll zum Uran-Mineralnachweis
an möglichst vielen Proben führen. Zudem können durch Anwendung von EXAFS -
Spektroskopie (Extended X-ray Absorption Fine Structure) auch sorbierte Uran-
Phasen detektiert werden. Ganz wesentlich zum Verständnis abgelaufener bzw.
ablaufender Prozesse ist auch der Nachweis der Oxidationsstufe des Urans. Dies
ist ebenfalls mittels EXAFS - Spektroskopie möglich.
194
• Begleitend dazu soll die Methode der sequentiellen Extraktion auf die
Zusammensetzung der Sedimente in Ruprechtov optimiert werden. Ein
wesentlicher Aspekt ist die Unterscheidung zwischen Uraninit und in organischer
Materie gebundenem Uran, die bisher in einer Phase gemeinsam extrahiert
werden. Hier soll ein zusätzlicher Auftrennungsschritt durch Sedimentation
eingefügt werden.
• Aufgrund des hohen Gehalts an organischem Material können Kolloide und
Bakterien großen Einfluss auf den Transport haben. Bisher sind nur geringe
Kolloidkonzentrationen und auch nur die Existenz von sulfatreduzierenden
Bakterien nachgewiesen worden. Weitere detaillierte Laboruntersuchungen zu
deren Einfluss auf die Uran-, Thorium- und Radium-Migration sind notwendig.
Zu b): Zur Absicherung bzw. Weiterentwicklung des bisherigen konzeptuellen Modells
und um eine Beschreibung des Uran-, Thorium- und Radium-Transports mit
Transportmodellen zu ermöglichen, sind insbesondere die nachfolgenden Unter-
suchungen erforderlich.
• Rolle von Kolloiden: die gemessenen Kolloidkonzentrationen sind trotz der in
unmittelbarer Umgebung auftretenden Lignithorizonte mit 10-90 ppb verhältnis-
mäßig gering.
• Die räumliche Ausdehnung der Uranhorizonte, Grundwasserleiter und litho-
logischen Einheiten sowie Grundwasseralter und -fließrichtung müssen über ein
größeres Areal erfasst werden. Auf dieser Basis kann dann ein Grundwasser-
modell erstellt werden.
• Der Übergang Granit - Kaolin - Tertiär ist bisher noch nicht untersucht und muss
eingehend charakterisiert werden. Insbesondere müssen die geologisch-
mineralogischen Prozesse, die zur Uran-Abreicherung im Granit und Anreicherung
im Kaolin geführt haben, ermittelt werden. Es ist weiterhin zu klären, ob und
inwieweit der Kaolin als sekundäre Uranquelle zum Uraneintrag in den Aquifer
beiträgt oder Uran zurückhält. Ebenso ist zu prüfen, ob ein Eintrag direkt aus dem
Granit erfolgen kann. Dies ist Voraussetzung für die Formulierung eines
Quellterms.
Zu diesen beiden Punkten tragen auch die im Rahmen der Kaolinexploration
ermittelten Ergebnisse und Informationen bei. Die zu Vorhabensende verfügbaren
195
Höhenpläne zur Lage der Tertiär-Basis (Abb. 4.1.1), der Granit-Oberfläche (Abb. 4.1.2)
und die daraus abgeleitete Karte der Kaolinmächtigkeit (Abb. 4.1.3) im Untersuchungs-
gebiet erlauben es jetzt, die bisherigen Modellvorstellungen bezüglich der Lagerungs-
verhältnisse zu differenzieren. Eine Umsetzung dieser Kartengrundlagen in geologi-
sche SW - NE bzw. SSW - NNE verlaufende Querprofile (Abb. 4.1.4, Abb. 4.1.5)
verdeutlicht bereits, dass entgegen den bisherigen vereinfachten Annahmen der Unter-
grund, die Tertiär-Basis bzw. Granit-Oberfläche, stärker strukturiert ist. Dies kann sich
unmittelbar auf Grundwasserfließrichtung und Geschwindigkeit auswirken. Beide Ab-
bildungen geben auf Grundlage angedeuteter „Rinnenstrukturen“ Hinweise darauf,
dass möglicherweise mit bevorzugten Fließwegen zu rechnen ist, die - lokal gesehen -
stark von der Haupt-Grundwasserfließrichtung abweichen können. Darüber hinaus wird
deutlich, dass das ausgeprägte Relief an der Tertiärbasis - besonders in der
Umgebung der bisherigen Bohransatzpunkte - auf kleinräumigem Areal starke Ver-
änderungen in der Sedimentausprägung verursachen kann. Möglicherweise ist dieser
Sachverhalt auch mitverantwortlich für die in den Bohrungen NA4 und NA5 fest-
gestellten Unterschiede in der Urananreicherung. Die durch die o. g. Karten
verbesserte „Ausgangssituation“ ist bereits bei der Diskussion und Festlegung neuer
Bohransatzpunkte berücksichtigt worden.
-51000 -50500 -50000 -49500 -49000 -48500 -48000 -47500 -47000-5000
-4500
-4000
-3500
-3000
-2500
-2000
1: 10000
HROZNÌ TÍN
ODEØ
RUPRECHTOVVelký rybník
- boreholes intersecting the tertiary base- region of appearance of tertiary layers
Bystøice
NA1NA2
NA5
NA3
NA4
2 0 0 0
expected bounds of quarry mining area
Abb. 4.1.1: Basis der Tertiär-Schichten im Projektgebiet Ruprechtov (nach Unterlagen
der Kaolin-Industrie)
196
-51000 -50500 -50000 -49500 -49000 -48500 -48000 -47500 -47000-5000
-4500
-4000
-3500
-3000
-2500
-2000
1: 10000
HROZNÌ TÍN
ODEØ
RUPRECHTOVVelký rybník
- region of appearance of granite- boreholes penetrating into granite - zones of higher permeability (proven by alternative methods)
NA1NA2 NA5
NA3NA4
2 0 0 0
expected bounds of quarry mining area
Abb. 4.1.2: Lage der Granitoberfläche im Projektgebiet Ruprechtov (nach Unterlagen
der Kaolin-Industrie)
-51000 -50500 -50000 -49500 -49000 -48500 -48000 -47500 -47000-5000
-4500
-4000
-3500
-3000
-2500
-2000
1: 10000
HROZNÌ TÍN
ODEØ
RUPRECHTOVVelký rybník
Bystøice
NA1NA2
NA5
NA3NA4
2 0 0 0
roads expected bounds of quarry mining area
Abb. 4.1.3: Mächtigkeitskarte des Kaolinhorizontes im Projektgebiet Ruprechtov
(nach Unterlagen der Kaolin-Industrie)
197
SW - NE - Profil
490
480
470
460
450
440
430
420
410
400
[ m ü
. NN
]
NA1-NA5
Tertiärbasis
Granitoberfläche
??
OrtsrandRuprechtov
Störungszoneim Granit
+ + ++
++
++
+
+
++
++
Abb. 4.1.4: Aus den Tiefenlinienplänen (Abb. 4.1.1 und Abb. 4.1.2) rekonstruiertes
Profil entlang der angenommenen U-Transportrichtung - Variante A
SSW - NNE - Profil480
470
460
450
440
430
420
410
400
[ m ü
. NN
]
NA1-NA5
Tertiärbasis
Geländeoberfläche
Granitoberfläche
Ruprechtov Teich
Störungszoneim Granit
++
+
+ ++
+
+
+ +
?
?
Abb. 4.1.5: Aus den Tiefenlinienplänen (Abb. 4.1.1 und Abb. 4.1.2) rekonstruiertes
Profil entlang der angenommenen U-Transportrichtung - Variante B
198
4.2 Heselbach
Die bisherigen Untersuchungen am Standort Heselbach ergeben folgendes Bild: in
zwei Horizonten, a) dem oberen Lignit-haltigen und b) in darunterliegenden Tonen
konnten Urananreicherungen von bis zu 640 ppm nachgewiesen werden. Die
Aktivitätsverhältnisse im Braunkohlehorizont deuten klar auf einen Urananreicherungs-
prozess hin. Urankonzentrationen im Grundwasser liegen im Bereich von 3⋅10-9 mol/l.
Die abnehmenden Uran-Konzentrationen sowohl im Sediment als auch im Wasser
entlang des Fliesswegs deuten eine Rückhaltung durch Sorption hin. Ebenso ergeben
erste geochemische Modellrechnungen, dass unter den vorliegenden geochemischen
Bedingungen die Uranminerale weit von der Sättigung entfernt sind. in-situ -
Verteilungskoeffizienten, die aus dem Verhältnis der immobilen zur mobilen
Urankonzentration ermittelt wurden, liegen allerdings oberhalb von 100 m3/kg und sind
damit deutlich höher als typische Sorptionswerte von Uran an Tonmineralen oder
Eisenoxiden. Auf diese Weise bestimmte Verteilungskoeffizienten stellen nur obere
Grenzen dar, da nicht berücksichtigt wird, dass ein Teil des immobilen Urans auch in
ausgefällter Form bzw. irreversibel gebunden vorliegen kann. Vergleichbar hohe Werte
wurden beispielsweise auch an natürlichen Sedimentproben am Standort Alligator
River gemessen. Dort wurde über sequentielle Extraktion ermittelt, dass nur ein
geringer Teil des Urans reversibel sorbiert ist und die Verteilungskoeffizienten um
Größenordnungen niedriger sind
Fraglich ist, wie stark die geochemischen Bedingungen am Standort Heselbach durch
den Braunkohleabbau beeinflusst worden sind. Möglicherweise hat die Absenkung des
Grundwasserspiegels zu einer Oxidation von sulfidischen Mineralen in tieferen
Horizonten und nach dem durch Einstellung des Braunkohleabbaus bedingten
Wiederanstieg des Grundwassers zur Absenkung der pH-Werte geführt. Ebenso ist ein
Einfluss des Kippenmaterials auf den Grundwasserchemismus nicht auszuschließen.
Hierzu soll im Nachfolgeprojekt auch ein Messpunkt in einem durch den
Braunkohleabbau ungestörten Bereich einbezogen werden.
Als Uranquelle kommt nach heutigem Kenntnisstand nur der Burgsandstein des
Keuper in Frage.
Um auch am Standort Heselbach die Migration der Uran-, Thorium und Radium-
Isotope mit einem Transportcode beschreiben zu können, müssen insbesondere die
folgenden Arbeiten ergänzt werden:
199
• Der Standort ist bisher im wesentlichen nur im Hinblick auf seine grundsätzliche
Eignung als Natürliches Analogon hin untersucht worden. Deshalb ist auch im
Raum Heselbach eine Erfassung der geologischen und hydraulischen
Eigenschaften in einem größeren räumlichen Umfeld notwendig, um auf dieser
Basis ein Grundwassermodell zu erstellen.
• Hinsichtlich der Uranquelle müssen die Übergänge Keuper - Tertiär - Quartär
analysiert und auf dieser Basis ein Quellterm erstellt werden.
Weiterhin ist eine umfangreiche geochemische und radiometrische Charakterisierung
von Sedimenten und Grundwasser, sowie eine genaue mineralogische Sediment-
Untersuchung Voraussetzung für eine Identifikation und Charakterisierung der
relevanten Prozesse, welche die Migrationseigenschaften der drei o. g. Elemente am
Standort bestimmen. Diese Erfordernisse sind bereits bei der Konzeption neuer
Bohransatzpunkte berücksichtigt worden.
Hinsichtlich des Nachweises der immobilen Uranphasen sollen die gleichen Methoden
wie am Standort Ruprechtov angewendet werden. Dabei wird als sequentielles
Extraktionsverfahren voraussichtlich das in Alligator River eingesetzte Verfahren
gewählt, da in Heselbach eher oxidierende Verhältnisse herrschen und ein starker
Einfluss von Eisenoxiden auf die Uranrückhaltung erwartet wird. Falls Sorption als
wesentlicher Rückhalteprozess identifiziert wird, sollen vorhandene Oberflächen-
komplexmodelle zur Beschreibung der Uranrückhaltung eingesetzt werden.
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Abbildungsverzeichnis
Abb. 1.1: Übersichtskarte der Uranvorkommen in Südost-Deutschland und dem
westlichen Teil der Tschechischen Republik /BRA 98/ ............................ 2
Abb. 2.1.1: Lage des Untersuchungsgebietes Ruprechtov......................................... 5
Abb. 2.1.2: Blick von N S auf das Projektgebiet mit den beiden Bohrungen NA4
(rechts) und NA5 (links)............................................................................ 5
Abb. 2.1.3: Topographische Übersichtskarte des Projektgebietes mit Lage der
Bohrungen NA1 - NA5 (Maßstab ca. 1:25.000)........................................ 6
Abb. 2.1.4: Lage der Aufschlussbohrungen NA1 - NA5 im Koordinatensystem der
amtlichen topographischen Karte ............................................................. 7
Abb. 2.1.5: 3D-Visualisierung der Morphologie am Standort Ruprechtov .................. 7
Abb. 2.1.6: Bohrarbeiten zur Bohrung NA4 ................................................................ 8
Abb. 2.1.7: Ausbau der Bohrung NA4 zu einer Grundwassermessstelle ................... 9
Abb. 2.1.8: Ergebnisse der geophysikalischen Bohrlochvermessung in Bohrung
NA4 ........................................................................................................ 11
Abb. 2.1.9: Ergebnisse der geophysikalischen Bohrlochvermessung in Bohrung
NA5 ........................................................................................................ 12
Abb. 2.1.10: Gamma-Scan des Bohrkernabschnitts von 33,00 - 38,40 m der
Bohrung NA4.......................................................................................... 14
Abb. 2.1.11: Bedeutende Uran-Akkumulationen in den Bohrungen NA1 - NA5......... 14
Abb. 2.2.1: Geologische Übersichtskarte des Ohre-Grabens und benachbarter
Regionen ................................................................................................ 17
Abb. 2.2.2: Die Entstehung des Erzgebirges und seines in der Tschechischen
Republik gelegenen südlichen Vorlandes mit dem Ohre-Graben .......... 18
Abb. 2.2.3: Vereinfachte geologische Übersichtskarte des Sokolov-Beckens und
seiner Teilbecken ................................................................................... 21
Abb. 2.2.4: Satellitenbildkarte des Sokolov-Beckens mit Lage des Projektgebietes 22
Abb. 2.2.5: Geologische Detailkarte des Projektgebietes mit Lage der Bohrungen . 23
210
Abb. 2.2.6: Schematisches geologisches Querprofil durch den ehemaligen Uran-
und Kaolinabbau Hajek .......................................................................... 24
Abb. 2.2.7: Tektonische Karte des Projektgebietes Ruprechtov............................... 25
Abb. 2.2.8: Photogeologische Linearanalyse des Projektgebietes Ruprechtov........ 25
Abb. 2.3.1: Aufschluss von dickbankigem Granit des Karlovy Vary - Typs entlang
der Eisenbahnlinie am Südufer des Velký rybnik ................................... 26
Abb. 2.3.2: Klassifizierung von granitischen Gesteinen im TAS- (Total Alkali – SiO2)
Diagramm............................................................................................... 30
Abb. 2.3.3: Binäres Diagramm Th vs. U [ppm] der drei magmatischen
Gesteinsgruppen innerhalb des Untersuchungsgebietes....................... 33
Abb. 2.3.4: Korrelation der Hauptelemente der Gebirgsgranite (=) und Erzgebirgs-
granite (%) innerhalb des weiteren Projektgebietes ................................ 34
Abb. 2.3.5: Korrelation ausgewählter Spurenelemente der Gebirgsgranite (=) und
Erzgebirgsgranite (%) innerhalb des weiteren Projektgebietes............... 35
Abb. 2.4.1: Lithologische Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (gesamt) ......... 37
Abb. 2.4.2: Vergleichende Profildarstellung der Bohrungen NA4 (links) und NA5
(rechts) von 33,00 m u. GOK bis Endteufe............................................. 38
Abb. 2.4.3: Vereinfachte geologische Profile der Bohrungen NA1 (links) und NA3
(rechts) ................................................................................................... 38
Abb. 2.4.4: Rhythmische Bänderung und Blaufärbung des Bohrkerns NA4............. 41
Abb. 2.4.5: Braunkohle aus der Bohrung NA4.......................................................... 42
Abb. 2.4.6: Semiquantitative Auswertung von Tonmineralanalysen der Bohrung NA4
............................................................................................................... 46
Abb. 2.4.7: Semiquantitativer Mineralbestand ausgewählter Sedimentproben der
Bohrung NA5.......................................................................................... 46
Abb. 2.4.8: Dünnschliff 1 (links): Glastuffit mit toniger Matrix; Dünnschliff 2 (rechts):
Glas- bis Kristalltuffit mit toniger Matrix .................................................. 51
Abb. 2.4.9: Dünnschliff 3 (links): verzwillingter Feldspat in Tonmatrix und
Glasfragmenten; Dünnschliff 4 (rechts): inkohlte Pflanzenreste und
Dolomitkristalle in Tonmatrix .................................................................. 51
211
Abb. 2.4.10: Dünnschliff 6 (links): Siderit mit Limonit (rostfarben) und feinverteilten
Quarzen; Dünnschliff 7 (links): Pigeonit zwischen überwiegend
glasigen Komponenten........................................................................... 51
Abb. 2.4.11: Dünnschliff 8 (links): Biogene Fragmente in Tonmatrix mit Glas-
fragmenten; Dünnschliff 9 (rechts): Titanit in Glastuffit........................... 52
Abb. 2.4.12: Dünnschliff 9 (Ausschnitte): Granate und Pyrit....................................... 52
Abb. 2.4.13: Dünnschliff 10 (links): Perthit in sphärolithischem Glastuffit;
Dünnschliff 11 (rechts): Tonmatrix mit unreinen, eckigen Quarzen........ 52
Abb. 2.4.14: Ausschnittsphoto der Probe NA4-4: auffällig ist die türkise Färbung
von Tonmineralen................................................................................... 54
Abb. 2.4.15: Mikroskopische Aufnahmen der Probe NA4-4 ......................................... 54
Abb. 2.4.16: Röntgendiffraktogramme von Sedimentproben der Bohrungen NA4
und NA5 ................................................................................................. 55
Abb. 2.4.17: Reflexionsmikroskopische Aufnahmen der Probe NA4-4 mit Siderit-
Knollen und Pyritsphäroiden in einer Matrix aus Tonmineralen und
organischem Material ............................................................................. 58
Abb. 2.4.18: Autoradiographie-Aufnahmen der Proben NA4-2 (oben) und NA4-6
(Mitte und unten) mit Verteilung der Spuren von Alpha-Strahlern.......... 60
Abb. 2.4.19: Mikroskopische Aufnahmen von verwitterten vulkanoklastischem ............
Material aus dem Bereich des NA5-U-Peaks mit Pyrit-Knollen (P)
und Ningyoit-Mineralkörnern (N), Zippeit (Z) und autogenem Apatit (A) 61
Abb. 2.4.20: REM-Bild reflektierter Elektronen mit Uranoxid- (U) und Ningyoit- (N)
Mineralen in einer Dünnschliffprobe aus dem Bereich mit höchstem
Urangehalt der Bohrung NA5 ................................................................. 61
Abb. 2.4.21: Handstück der Probe NA5-1: der obere, dunkle Teil der Probe ist
reich an organischem Material ............................................................... 62
Abb. 2.4.22: Wassergehalte von Sedimentproben der Bohrung NA4......................... 64
Abb. 2.4.23: Wasseraufnahmevermögen von Sedimentproben des Bohrkerns
NA4 und zweier Bentonite ...................................................................... 65
Abb. 2.4.24: Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus zur Ermittlung der
hydraulischen Durchlässigkeit einiger Proben des Bohrkerns NA4 ....... 66
Abb. 2.4.25: Porenverteilung ausgewählter Proben des Bohrkerns NA5 ................... 69
212
Abb. 2.4.26: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung
NA4 (Al, Fe, Mn)..................................................................................... 71
Abb. 2.4.27: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung
NA4 (Ca, Mg, U) ..................................................................................... 72
Abb. 2.4.28: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung
NA4 (U, Ce, Co) ..................................................................................... 72
Abb. 2.4.29: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung
NA4 (U, Pr, Th)....................................................................................... 72
Abb. 2.4.30: Ausgewählte Element-Korrelationen im Teufenprofil der Bohrung
NA4 (Zn, La, U) ...................................................................................... 73
Abb. 2.4.31: Korrelation der U- und Th-Gehalte in Sedimentproben der Bohrung
NA4 ........................................................................................................ 73
Abb. 2.4.32: Mittels ICP ermittelte U- und Th-Gehalte in den basalen Sedimenten
der Bohrungen NA4 (links) und NA5 (rechts) ......................................... 75
Abb. 2.4.33: Bedeutende Uran-Akkumulationen in den Bohrungen NA1 - NA5......... 75
Abb. 2.4.34: TC-, TIC- und TOC- Gehalte in Sedimentproben der Bohrung NA4 ...... 77
Abb. 2.4.35: Korrelation der Urangehalte mit organischem Kohlenstoff in
Sedimentproben der Bohrung NA4 ........................................................ 78
Abb. 2.4.36: Ergebnisse der sequentiellen Uran-Extraktion ausgewählter Proben
der Bohrung NA5 nach Methode A......................................................... 79
Abb. 2.4.37: Ergebnisse der sequentiellen Thorium-Extraktion ausgewählter
Proben der Bohrung NA5 nach Methode A............................................ 79
Abb. 2.4.38: Ergebnisse der sequentiellen Uran-Extraktion ausgewählter Proben
der Bohrung NA4 nach Methode B......................................................... 80
Abb. 2.4.39: Ergebnisse der sequentiellen Thorium-Extraktion ausgewählter
Proben der Bohrung NA4 nach Methode B............................................ 80
Abb. 2.4.40: Aktivitätsverhältnisse von Isotopen der Uranzerfallsreihe für die
Sedimentproben aus Bohrung NA4........................................................ 82
Abb. 2.4.41: Aktivitätsverhältnisse von Isotopen der Uranzerfallsreihe: Übersicht
über alle Bohrkerne ................................................................................ 83
213
Abb. 2.4.42: Aktivitätsverhältnisse von Isotopen der Uranzerfallsreihe: Übersicht
über alle Bohrkerne unterschieden nach lithologischen Einheiten ......... 84
Abb. 2.4.43: Mittelwerte der Aktivitätsverhältnisse der Proben aus den einzelnen
Bohrungen (links) und den verschiedenen lithologischen Einheiten
(rechts) ................................................................................................... 84
Abb. 2.4.44: 234U/238U- und 230Th/234U-Verhältnisse in Filtraten aus
Extraktionsschritt B ausgewählter Kaolin-Proben................................... 85
Abb. 2.4.45: 234U/238U- und 230Th/234U-Verhältnisse in Filtraten aus
Extraktionsschritt D ausgewählter Kaolin-Proben .................................. 85
Abb. 2.4.46: 234U/238U- und 230Th/234U-Verhältnisse in Filtraten aus
Extraktionsschritt B aus Kaolinschicht und hangenden Sedimenten...... 86
Abb. 2.4.47: 226Ra/230Th-Aktivitätsverhältnisse für verschiedene Sedimentproben
aus Bohrung NA4 ................................................................................... 87
Abb. 2.5.1: Grundwassermessstelle NA4 ................................................................. 88
Abb. 2.5.2: Zeitliche Temperaturentwicklung im Grundwasser der Messstellen
NA4 und NA5 ......................................................................................... 90
Abb. 2.5.3: Zeitliche Entwicklung der elektrischen Leitfähigkeit im Grundwasser
der Messstellen NA4 und NA5 ............................................................... 91
Abb. 2.5.4: Zeitliche Entwicklung des pH-Wertes im Grundwasser der Messstellen
NA4 und NA5 ......................................................................................... 91
Abb. 2.5.5: Zeitliche Entwicklung des Redoxpotentials im Grundwasser der
Messstellen NA4 und NA5...................................................................... 91
Abb. 2.5.6: „On-site” gemessene Fe-Gehalte im Grundwasser der Messstellen
NA4 und NA5 ......................................................................................... 92
Abb. 2.5.7: „On-site” gemessene S-Gehalte im Grundwasser der Messstellen
NA4 und NA5 (Vergleich von S(SO4) und S2-)...................................... 92
Abb. 2.5.8: Zeitliche Entwicklung der Grundwassertemperatur während eines
Pumptests .............................................................................................. 93
Abb. 2.5.9: Zeitliche Entwicklung der Grundwasser-Leitfähigkeit während eines
Pumptests .............................................................................................. 93
Abb. 2.5.10: Zeitliche Entwicklung der Grundwasser - pH-Werte während eines
Pumptests .............................................................................................. 93
214
Abb. 2.5.11: Zeitliche Entwicklung der Grundwasser-Redoxwerte während eines
Pumptests .............................................................................................. 94
Abb. 2.5.12: Zeitliche Entwicklung des Sauerstoffgehaltes im Grundwasser
während eines Pumptests ...................................................................... 94
Abb. 2.5.13: Darstellung der NA4-Grundwasseranalysen in einem modifizierten
Piper-Diagramm ..................................................................................... 95
Abb. 2.5.14: Darstellung der NA5-Grundwasseranalysen in einem modifizierten
Piper-Diagramm ..................................................................................... 96
Abb. 2.5.15: Darstellung der Oberflächenwässer im Raum Ruprechtov in einem
modifizierten Piper-Diagramm................................................................ 96
Abb. 2.5.16: Typische Urangehalte in Grund- und Oberflächenwasser...................... 97
Abb. 2.5.17: Schemazeichnung der bei Porenwasserextraktion eingesetzten
Druckzelle............................................................................................. 106
Abb. 2.5.18: pH-Wert - Entwicklung im Verlauf der 5-stufigen Porenwasser-
extraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4).................................. 106
Abb. 2.5.19: Entwicklung der Uran-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 107
Abb. 2.6.1: Uran-Speziation in den Systemen U-O2-H2O (links) und
U-O2-CO2-H2O (rechts, PCO2 = 10-2 bar) ......................................... 109
Abb. 2.6.2: Gemessene Löslichkeiten für Uraninit.................................................. 110
Abb. 2.6.3: Stabilitätsdiagramm log[Na+]/[H+] gegen log[H4SiO40] bei 25°C
und 1 bar Druck.................................................................................... 111
Abb. 2.6.4: Konzentration von vierwertigen und sechswertigen Uranspezies in
Anhängigkeit des Eh-Wertes für Grundwasser NA4 ............................ 114
Abb. 2.7.1: Experimentell bestimmte Rs- und Rd-Werte in Abhängigkeit
des pH-Wertes ..................................................................................... 120
Abb. 2.7.2: Berechnete Kationenaustauschkonstanten für Probe 1 (NA4-33)
und Probe 2 (NA4-36) in Abhängigkeit des pH-Wertes........................ 121
Abb. 2.7.3: Rd-Werte in logarithmischer Darstellung in Abhängigkeit
des pH-Wertes ..................................................................................... 124
215
Abb. 2.8.1: Modellierung des Grundwasserspiegels in den tertiären Sedimenten
am Standort Ruprechtov....................................................................... 127
Abb. 2.8.2: Modellierung des Grundwasserspiegels im Granit-Aquifer am
Standort Ruprechtov............................................................................. 127
Abb. 2.8.3: Probennahmestellen (Punkte) für flache Grund- und Oberflächen-
wässer in der Umgebung von Ruprechtov ........................................... 130
Abb. 2.8.4: Zusammensetzung an stabilen Isotopen verschiedener
Wasserproben im Raum Ruprechtov ................................................... 132
Abb. 2.9.1: Schematische Darstellung der Ausbreitung einer Roll Front................ 143
Abb. 2.9.2: Relative Aktivitätsverteilung von 238U, 234U und 230Th im
Sediment einer Roll-Front-Anreicherung.............................................. 145
Abb. 2.9.3: Charakterisierung der Urananreicherung in einem Roll-Front-System
anhand der Radionuklid-Aktivitätsverhältnisse..................................... 146
Abb. 2.9.4: Konzentrationsverteilung und 234U/238U-Aktivitätsverhältnis im
Grundwasser entlang der Roll-Front-Anreicherung.............................. 147
Abb. 2.9.5: Entwicklung der Uran-Konzentration und der Isotopenverhältnisse
im Grundwasser in einem Roll-Front-System als Konzentrations-
Aktivitätsdiagramm ............................................................................... 147
Abb. 2.9.6: Radionuklidverteilung in Sedimenten schneller und langsamer
Systeme ............................................................................................... 148
Abb. 2.9.7: Aktivitätsverhältnisse von gelöstem Uran in schnellen und
langsamen Systemen........................................................................... 148
Abb. 2.9.8: Auf Basis der bisherigen Ergebnisse entwickeltes Szenario der
Uran-Mobilisierung und -Rückhaltung am Standort Ruprechtov .......... 151
Abb. 2.9.9: Typisches Szenario für die Radionuklidfreisetzung aus einem
Endlager und den Transport durch das Deckgebirge........................... 153
Abb. 3.1.1: Übersichtskarte des Wackersdorfer Braunkohlenreviers mit den
Lokationen festgestellter Urananreicherungen..................................... 155
Abb. 3.1.2: Ausschnitt aus der Topographischen Karte 1 : 25.000 (TK 6739 -
NW-Blattrand) mit Lage des Projektgebietes ....................................... 156
Abb. 3.1.3: Blick von der B85 Richtung NNE auf die Bohrung B2.......................... 157
216
Abb. 3.1.4: Bohrarbeiten am Standort Heselbach; hier: Bohrung B2 ..................... 158
Abb. 3.1.5: Messung der Gamma-Strahlung an Sedimenten der Bohrungen
B1 - B4 am Standort Heselbach mit einem Differential-Spektrometer . 159
Abb. 3.1.6: Gamma-Profil (Mitte), geologisches Profil (links) sowie Ausbau
(rechts) der Bohrung B1 ....................................................................... 159
Abb. 3.1.7: Gamma-Profil (Mitte), geologisches Profil (links) sowie Ausbau
(rechts) der Bohrung B2 ....................................................................... 160
Abb. 3.1.8: Gamma-Profil (Mitte), geologisches Profil (links) sowie Ausbau
(rechts) der Bohrung B3 ....................................................................... 160
Abb. 3.1.9: Gamma-Profil (Mitte), geologisches Profil (links) sowie Ausbau
(rechts) der Bohrung B4 ....................................................................... 161
Abb. 3.2.1: Geologische Übersichtskarte der Oberpfalz zwischen Schwandorf und
Regensburg mit Verlauf des Bayerischen Pfahls ................................. 162
Abb. 3.2.2: Geologische Detailkarte des Projektgebietes Heselbach mit Lage der
Bohrung B2 .......................................................................................... 164
Abb. 3.2.3: Geologische Korrelation der Aufschlussbohrungen im Untersuchungs-
gebiet Heselbach.................................................................................. 166
Abb. 3.3.1: Geologische Profilaufnahme der Bohrung B1 ...................................... 167
Abb. 3.3.2: Geologische Profilaufnahme der Bohrung B2 ...................................... 168
Abb. 3.3.3: Geologische Profilaufnahme der Bohrung B4 ...................................... 168
Abb. 3.3.4: Geologische Profilaufnahme der Bohrung B3 ...................................... 169
Abb. 3.3.5: Aus Elementanalysen berechnete Gesteinszusammensetzung
der Bohrung B1 .................................................................................... 170
Abb. 3.3.6: Aus Elementanalysen berechnete Gesteinszusammensetzung
der Bohrung B2 .................................................................................... 170
Abb. 3.3.7: Aus Elementanalysen berechnete Gesteinszusammensetzung
der Bohrung B3 .................................................................................... 171
Abb. 3.3.8: Aus Elementanalysen berechnete Gesteinszusammensetzung
der Bohrung B4 .................................................................................... 171
Abb. 3.3.9: Elementkorrelationen im Teufenprofil der Bohrung B1......................... 172
Abb. 3.3.10: Elementkorrelationen im Teufenprofil der Bohrung B2......................... 172
217
Abb. 3.3.11: Elementkorrelationen im Teufenprofil der Bohrung B3......................... 173
Abb. 3.3.12: Elementkorrelationen im Teufenprofil der Bohrung B4......................... 173
Abb. 3.3.13: Aktivitätsverteilung von 235U entlang der Profillinie B3 - B2 - B1 - B4... 174
Abb. 3.3.14: Konzentrationsverteilung von Uran (ICP-Messung) entlang der
Profillinie B3 - B2 - B1 - B4................................................................... 175
Abb. 3.3.15: Aktivitäten von Isotopen der Uranzerfallsreihe an Proben der
Bohrungen B1 - B4............................................................................... 176
Abb. 3.3.16: 230Th/238U- gegen 234U/238U-Aktivitätsverhältnisse für Proben der
Bohrungen B1 - B4............................................................................... 176
Abb. 3.3.17: 230Th/238U- gegen 234U/238U-Aktivitätsverhältnisse für Proben aus
dem Braunkohlehorizont....................................................................... 177
Abb. 3.4.1: Grundwassermessstelle B2.................................................................. 178
Abb. 3.4.2: „On-site”-gemessene Fe-Gehalte im Grundwasser der Meßstellen
B1 bis B4 .............................................................................................. 179
Abb. 3.4.3: „On-site”-gemessene S-Gehalte im Grundwasser der Meßstellen
B1 bis B4 .............................................................................................. 180
Abb. 3.4.4: Darstellung der Grundwasseranalysen (B1 - B4) in einem
modifizierten Piper-Diagramm.............................................................. 180
Abb. 3.4.5: Uran-Konzentrationsverteilung im Grundwasser entlang der
Profillinie B3 - B2 - B1 - B4................................................................... 182
Abb. 3.4.6: Aktivitätsverhältnisse von Isotopen der Uranzerfallsreihe in
verschiedenen Wasserproben.............................................................. 184
Abb. 3.6.1: Schematisches geologisch-hydrogeologisches Profil des
Untersuchungsgebietes Heselbach mit modellhafter Darstellung des
Urantransportes.................................................................................... 190
Abb. 4.1.1: Basis der Tertiär-Schichten im Projektgebiet Ruprechtov .................... 195
Abb. 4.1.2: Lage der Granitoberfläche im Projektgebiet Ruprechtov...................... 196
Abb. 4.1.3: Mächtigkeitskarte des Kaolinhorizontes im Projektgebiet Ruprechtov . 196
Abb. 4.1.4: Aus den Tiefenlinienplänen rekonstruiertes Profil entlang der
angenommenen U-Transportrichtung - Variante A............................... 197
218
Abb. 4.1.5: Aus den Tiefenlinienplänen rekonstruiertes Profil entlang der
angenommenen U-Transportrichtung - Variante B............................... 197
Abb. 6.2.1: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (2 - 10 m) .......... 248
Abb. 6.2.2: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (10 - 18 m) ........ 249
Abb. 6.2.3: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (18 - 26 m) ........ 250
Abb. 6.2.4: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (26 - 34 m) ........ 251
Abb. 6.2.5: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (34 - 38,40 m) ... 252
Abb. 6.2.6: Al- (links), B- (Mitte) und Ba- (rechts) Gehalte von Sedimentproben
der Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ..................................... 258
Abb. 6.2.7: Ca- (links), Ce- (Mitte) und Co- (rechts) Gehalte von Sedimentproben
der Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ..................................... 259
Abb. 6.2.8: Cu- (links), Fe- (Mitte) und K- (rechts) Gehalte von Sedimentproben
der Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ..................................... 260
Abb. 6.2.9: La- (links), Mg- (Mitte) und Mn- (rechts) Gehalte von Sedimentproben
der Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ..................................... 261
Abb. 6.2.10: Mo- (links), Na- (Mitte) und Nd- (rechts) Gehalte von Sedimentproben
der Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ..................................... 262
Abb. 6.2.11: Ni- (links), Pb- (Mitte) und Pr-Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 263
Abb. 6.2.12: S- (links), Sm- (Mitte) und Sr- (rechts) Gehalte von Sedimentproben
der Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ..................................... 264
Abb. 6.2.13: TC- (links), Th- (Mitte) und Ti- (rechts) Gehalte von Sedimentproben
der Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ..................................... 265
Abb. 6.2.14: U- (links) und Zn- (rMitte) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 266
Abb. 6.2.15: Cr- (links) und Dy- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 267
Abb. 6.2.16: Er- (links) und Eu- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 267
Abb. 6.2.17: Gd- (links) und Hf- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 267
219
Abb. 6.2.18: Ho- (links) und Li- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 268
Abb. 6.2.19: Lu- (links) und Sb- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 268
Abb. 6.2.20: Sn- (links) und Tl- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 268
Abb. 6.2.21: V- (links) und Yb- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA4 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 269
Abb. 6.2.22: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben
des Bohrkerns NA4 (links: Al; rechts: Ca) ............................................ 269
Abb. 6.2.23: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben
des Bohrkerns NA4 (links: Cu; rechts: Fe) ........................................... 269
Abb. 6.2.24: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben
des Bohrkerns NA4 (links: Mg; rechts: Mn) .......................................... 270
Abb. 6.2.25: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben
des Bohrkerns NA4 (links: S; rechts: Sr) .............................................. 270
Abb. 6.2.26: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben
des Bohrkerns NA4 (links: U; rechts: Zn) ............................................. 270
Abb. 6.2.27: Al- (links) und As- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 275
Abb. 6.2.28: Be- (links) und Ca- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 275
Abb. 6.2.29: Ce- (links) und Cr- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 275
Abb. 6.2.30: Fe2+- (links) und Fe3+- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 276
Abb. 6.2.31: Feges- (links) und K- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 276
Abb. 6.2.32: La- (links) und Mo- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 276
Abb. 6.2.33: Na- (links) und Ni- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 277
220
Abb. 6.2.34: P- (links) und Pb- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 277
Abb. 6.2.35: Si- (links) und Th- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 277
Abb. 6.2.36: Ti- (links) und TOC- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der
Bohrung NA5 in Korrelation zur Lithologie ........................................... 278
Abb. 6.2.37: U- (links) und V- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA5 in Korrelation zur Lithologie.......................................................... 278
Abb. 6.2.38: Zn-Gehalte von Sedimentproben der Bohrung NA5 in Korrelation zur
Lithologie .............................................................................................. 278
Abb. 6.2.39: Entwicklung der Gesamt-Alkalinität im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 283
Abb. 6.2.40: Entwicklung der Al-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 283
Abb. 6.2.41: Entwicklung der Ba-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 283
Abb. 6.2.42: Entwicklung der Ca-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 284
Abb. 6.2.43: Entwicklung der Cl-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 284
Abb. 6.2.44: Entwicklung der Feges-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 284
Abb. 6.2.45: Entwicklung der K-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 285
Abb. 6.2.46: Entwicklung der Li-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 285
Abb. 6.2.47: Entwicklung der Mg-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 285
Abb. 6.2.48: Entwicklung der Mn-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 286
Abb. 6.2.49: Entwicklung der Na-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 286
221
Abb. 6.2.50: Entwicklung der Sges-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 286
Abb. 6.2.51: Entwicklung der SO4-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 287
Abb. 6.2.52: Entwicklung der Si-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 287
Abb. 6.2.53: Entwicklung der SiO2-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 287
Abb. 6.2.54: Entwicklung der Sr-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 288
Abb. 6.2.55: Entwicklung der TIC-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 288
Abb. 6.2.56: Entwicklung der TOC-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)............. 288
Abb. 6.2.57: Geologisches Profil, Gamma-Messwerte und ausgewählte
Elementgehalte in der Bohrung B1 - Heselbach .................................. 294
Abb. 6.2.58: Geologisches Profil, Gamma-Messwerte und ausgewählte
Elementgehalte in der Bohrung B2 - Heselbach .................................. 294
Abb. 6.2.59: Geologisches Profil, Gamma-Messwerte und ausgewählte
Elementgehalte in der Bohrung B3 - Heselbach .................................. 295
Abb. 6.2.60: Geologisches Profil, Gamma-Messwerte und ausgewählte
Elementgehalte in der Bohrung B4 - Heselbach .................................. 295
223
Tabellenverzeichnis
Tab. 2.1.1: Koordinaten der Aufschlussbohrungen am Standort Ruprechtov ............ 6
Tab. 2.1.2: Übersicht der in NA4 und NA5 eingesetzten geophysikalischen
Bohrloch-Verfahren bzw. daraus abgeleitete Größen ............................ 10
Tab. 2.1.3: Programm für Detailuntersuchungen an Kernmaterial der Bohrung
NA 4 ....................................................................................................... 15
Tab. 2.2.1: Stratigraphische Abfolge der Sedimentations- / Vulkanismus-Phasen .. 19
Tab. 2.2.2: Lithologische Übersicht der Sedimentausbildung im Sokolov-Becken... 20
Tab. 2.2.3: Übersicht über die geologische Abfolge im Hroznetín-Teil des Sokolov-
Beckens.................................................................................................. 21
Tab. 2.3.1: Statistischer Vergleich der Hauptelementverteilung in den drei
wichtigsten Gruppen magmatischer Gesteine des Projektgebietes. ...... 29
Tab. 2.3.2: Statistischer Vergleich der Spurenelementverteilung in den drei
wichtigsten Gruppen magmatischer Gesteine des Projektgebietes ....... 32
Tab. 2.4.1: Röntgendiffraktometrisch ermittelter Mineralbestand von
Sedimentproben der Bohrung NA4 - Kurzform....................................... 47
Tab. 2.4.2: Überblick über analysierte Dünnschliffe an Sedimentproben der
Bohrung NA4.......................................................................................... 50
Tab. 2.4.3: Probenauswahl für mineralogische Detailuntersuchungen .................... 53
Tab. 2.4.4: Röntgendiffraktometrisch ermittelte Mineralbestände ............................ 56
Tab. 2.4.5: Konzentration von Radionukliden in Proben der Bohrung NA4.............. 59
Tab. 2.4.6: Hydraulische Durchlässigkeiten (Laborwerte) ausgewählter
Sedimentproben der Bohrung NA4 ........................................................ 67
Tab. 2.4.7: Porositäten und spezifische Oberflächen ausgewählter Proben des
Bohrkerns NA5 ....................................................................................... 68
Tab. 2.4.8: Aus Grundwasserspiegeländerungen beim Abpumpen abgeleitete
hydraulische Durchlässigkeiten.............................................................. 69
Tab. 2.4.9: TC-, TIC- und TOC-Gehalte von Proben des Bohrkerns NA4................ 77
224
Tab. 2.4.10: Verfahrensschritte bei zwei unterschiedlichen Sequentiellen
Extraktionsmethoden.............................................................................. 79
Tab. 2.4.11: Angewandte Verfahrensschritte und Ergebnisse der sequentiellen
Extraktion ............................................................................................... 80
Tab. 2.4.12: Ergebnisse der radiometrischen Messungen der Bohrkerne
NA4 und NA5 ......................................................................................... 83
Tab. 2.5.1: Spezifikation der On-site-Messungen mit dem Spektrophotometer ....... 89
Tab. 2.5.2: On-Site gemessene Parameter im Grundwasser der Messstelle NA4... 98
Tab. 2.5.3: On-Site gemessene Parameter im Grundwasser der Messstelle NA5... 99
Tab. 2.5.4: Ergebnisse der Kolloidmessung an Grundwässern aus den
Messstellen NA4 (Probe 1) und NA5 (Probe 2).................................... 100
Tab. 2.5.5: Aktivitätsverhältnisse in Grundwasser- und Porenwasserproben ........ 101
Tab. 2.5.6: Übersicht der zur Porenwasserextraktion eingesetzten Proben........... 102
Tab. 2.5.7: Versuchsparameter der Porenwasserextraktion ...................................... 103
Tab. 2.6.1: Sättigungsindices von Uran(IV)-Mineralen ............................................... 113
Tab. 2.6.2: Sättigungsindex von Ningyoit in Abhängigkeit der Phosphat-
konzentration........................................................................................ 113
Tab. 2.7.1: Vergleich der Kationenaustauschkapazitäten (KAK) mit den mittels
HCl extrahierten Kationen .................................................................... 117
Tab. 2.7.2: Chemische Zusammensetzung, pH- und Eh-Werte der 1N
HCl-Extraktions-lösung von Probe 1 und Probe 2................................ 118
Tab. 2.7.3: Chemische Zusammensetzung, pH- und Eh-Wert für Grundwasser
(GW) und Deionisiertes Wasser (DW) nach Reaktion mit Probe 1
bzw. Probe 2 ........................................................................................ 119
Tab. 2.7.4: Uran-Konzentration, pH-Wert, Anorganischer Kohlenstoff (IC) sowie
Gesamter Organischer Kohlenstoff (TOC) nach 28 Tagen in GW
und DW nach Reaktion mit Probe 1 und Probe 2................................. 120
Tab. 2.8.1: Zusammensetzung stabiler Isotope in flachen Grund- und
Oberflächenwässern in der Umgebung von Ruprechtov...................... 131
Tab. 2.8.2: Isotopenzusammensetzung von Grundwässern und einem der
Oberflächenwässer im Raum Ruprechtov............................................ 134
225
Tab. 3.1.1: Ausbau der Aufschlussbohrungen B1 - B4 am Standort Heselbach .... 157
Tab. 3.2.1: Stratigraphische Tabelle zur Alterseinstufung der Schichtenfolgen
am Standort Heselbach........................................................................ 163
Tab. 3.3.1: Mittels ICP und α-Radiometrie ermittelte Urangehalte ......................... 175
Tab. 3.4.1: On-site gemessene Parameter im Grundwasser der Meßstellen
B1 bis B4 sowie im Steinberger See .................................................... 179
Tab. 3.4.2: Ergebnisse der chemischen Analyse von Grund- und
Oberfächenwässern am Standort Heselbach....................................... 181
Tab. 3.4.3: Radionuklidgehalte von Wasserproben aus dem Projektgebiet
Heselbach - α-radiometrische Messungen........................................... 182
Tab. 3.4.4: Mittels ICP und α-Radiometrie bestimmte Urankonzentrationen der
Grundwässer ........................................................................................ 183
Tab. 3.5.1: Grundwasserzusammensetzung für Speziationsrechnungen .............. 185
Tab. 3.5.2: Anteile der mobilen Uranspezies [%] für verschiedene Parameter-
variationen............................................................................................ 186
Tab. 3.6.1: In-situ-Verteilungskoeffizienten ............................................................ 188
Tab. 6.1.1: Probenübersicht Ruprechtov................................................................ 228
Tab. 6.1.2: Probenübersicht Heselbach ................................................................. 244
Tab. 6.2.1: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4
(Teil 1) .................................................................................................. 253
Tab. 6.2.2: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4
(Teil 2) .................................................................................................. 254
Tab. 6.2.3: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4
(Teil 3) .................................................................................................. 255
Tab. 6.2.4: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4
(Teil 4) .................................................................................................. 256
Tab. 6.2.5: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4
(Teil 5) .................................................................................................. 257
Tab. 6.2.6: Röntgendiffraktometrisch ermittelter Mineralbestand von Sediment-,
Basalt- und Granitproben (Ruprechtov)................................................ 271
Tab. 6.2.7: Ergebnisse der Elementanalysen an Grund- und Oberflächenwasser. 279
226
Tab. 6.2.8: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedimenten der Bohrung HB1 ....... 289
Tab. 6.2.9: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedimenten der Bohrung HB2 ....... 290
Tab. 6.2.10: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedimenten der Bohrung HB3 ....... 291
Tab. 6.2.11: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedim. der Bohrungen HB3 ........... 292
Tab. 6.2.12: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedimenten der Bohrung HB4 ....... 293
227
6 Anhang
6.1 Gesamt-Probenübersicht
6.2 Profile und Tabellen
228
6.1
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6.2 Profile und Tabellen
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1 .79Sch luf f, gra u, V erwi tteru ng (l agi g) ro stfa rben , fein san dig - gro bsa ndi g,sch wach ton ig -3 , seh r sch wa ch fe inki esig , Ba salt, star k ve rwit tert
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4 67.7
NA4 4-6 m467.70 m
0. 17
Sch luff , gr au, mit te l toni g, fe insa ndi g - grob san dig , fei nkie sig , vere inz eltka oli nit isch
0. 18Sch luff , gr au, mit te l toni g, fe insa ndi g - grob san dig , fei nkie sig , vere inz eltka oli nit isch , fei nge schi chtet
0. 59
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0. 61Sch luff , gr au, lag en weise an sa ndige ren Pa rti en rostfarb en, mit tel ton ig,Bio tit
0. 65Sch luff , gr au, lag en weise an sa ndige ren Pa rti en rostfarb en, mit tel ton ig,fei nsan dig - g robs and ig, fe in kiesi g, verei nze lt ka oli ni ti sch
0. 70Sch luff , gr au, lag en weise an sa ndige ren Pa rti en rostfarb en, -5 cm Basa lt,mi ttel ton ig , fein san dig - gr obsa ndig, fe inkiesi g, ve reinzel t ka oli nitisch
1. 00
Sch luff , gr au, lag en weise an sa ndige ren Pa rti en rostfarb en, mit tel ton ig,fei nsan dig - g robs and ig, fe in kiesi g, verei nze lt ka oli ni ti sch
1. 15
Ton - Schl uf f, gra u, ueb erg ehe nd i n grau blä ul ich, stark verw it te rt, seh rsch wach fe insa ndig, -2 mm Bi ot it , -1 cm La pil li
1. 18 Fei nsan d - Mit te lsa nd, seh r sch wac h grob san dig , -2,5 cm Tuff it ,grü nb raun
1. 38
Ton - Schl uf f, gra u, ueb erg ehe nd i n grau blä ul ich, stark verw it te rt, seh rsch wach fe insa ndig, -2 mm Bi ot it , -1 cm La pil li
1. 41 Fei nsan d - Mit te lsa nd, seh r sch wac h grob san dig , -2,5 cm Tuff it ,grü nb raunZ
1. 52
Ton - Schl uf f, gra u, ueb erg ehe nd i n grau blä ul ich, stark verw it te rt, seh rsch wach fe insa ndig, -2 mm Bi ot it , -1 cm La pil li
1. 56 Fei nsan d - Mit te lsa nd, seh r sch wac h grob san dig , -2,5 cm Tuff it ,grü nb raunZ
1. 63
Ton - Schl uf f, gra u, ueb erg ehe nd i n grau blä ul ich, stark verw it te rt, seh rsch wach fe insa ndig, -2 mm Bi ot it , -1 cm La pil li
1. 67Fei nsan d - Mit te lsa nd, seh r sch wac h grob san dig , -2,5 cm Tuff it ,grü nb raun
1. 74
Ton - Schl uf f, gra u, ueb erg ehe nd i n grau blä ul ich, stark verw it te rt, seh rsch wach fe insa ndig, -2 mm Bi ot it , -1 cm La pil li
1. 75 Fei nsan d - Mit te lsa nd, seh r sch wac h grob san dig , -2,5 cm Tuff it ,grü nb raun
1. 80Ton - Schl uf f, gra u, ueb erg ehe nd i n grau blä ul ich, stark verw it te rt, seh rsch wach fe insa ndig, -2 mm Bi ot it , -1 cm La pil li
1. 83 Fei nsan d - Mit te lsa nd, seh r sch wac h grob san dig , -2,5 cm Tuff it ,grü nb raunZ
1. 89Ton - Schl uf f, gra u, ueb erg ehe nd i n grau blä ul ich, stark verw it te rt, seh rsch wach fe insa ndig, -2 mm Bi ot it , -1 cm La pil li
1. 91 Fei nsan d - Mit te lsa nd, seh r sch wac h grob san dig , -2,5 cm Tuff it ,grü nb raun
1. 93Ton - Schl uf f, gra u, ueb erg ehe nd i n grau blä ul ich, stark verw it te rt, seh rsch wach fe insa ndig, -2 mm Bi ot it , -1 cm La pil li
1. 94 Fei nsan d - Mit te lsa nd, seh r sch wac h grob san dig , -2,5 cm Tuff it ,grü nb raun
1. 97Ton - Schl uf f, gra u, ueb erg ehe nd i n grau blä ul ich, stark verw it te rt, seh rsch wach fe insa ndig, -2 mm Bi ot it , -1 cm La pil li
2. 00 Fei nsan d - Mit te lsa nd, seh r sch wac h grob san dig , -2,5 cm Tuff it ,grü nb raun
mNN
4 63.7
4 63.8
4 63.9
4 64.0
4 64.1
4 64.2
4 64.3
4 64.4
4 64.5
4 64.6
4 64.7
4 64.8
4 64.9
4 65.0
4 65.1
4 65.2
4 65.3
4 65.4
4 65.5
4 65.6
4 65.7
NA4 6-8 m465,70 m
0. 35
To n - Schlu ff, schwa ch feuch t, fein sand ig - mittelsa nd ig, seh r sch wac hgro bsan dig
0. 41Fe in sand , se hr sta rk schlu ff ig , mi ttel sand ig - gro bsa ndi g, l in sig
0. 43To n - Schlu ff, schwa ch feuch t, fein sand ig - mittelsa nd ig, seh r sch wac hgro bsan dig , stark ve rwit terter T uf fi t
0. 63
To n - Schlu ff, schwa ch feuch t, fein sand ig - mittelsa nd ig, seh r sch wac hgro bsan dig
1. 00
To n, grau , mi t bl aue n Ra end ern , feuch t, schw ach sch luff ig, -3 mm La pil li,ei nzel n -1 cm Lap ill i, Biotit
1. 14
To n - Schlu ff, sehr sch wach fe ucht , fei nsa ndi g - m it te lsan di g, se hr schw achgro bsan dig , -3 mm L api lli , Bio tit
1. 16To n - Schlu ff, Tu ff it (mäß ig ve rwi ttert ), fe insa ndi g - mitte lsan di g, se hrschw ach gro bsa ndi g, -3 mm L ap ill i, Bi otit
1. 18To n - Schlu ff, fe insa nd ig - mit te lsa ndi g, s ehr schw ach g robs and ig, -3 mmLa pil li, Biotit
1. 19To n - Schlu ff, Tu ff it (mäß ig ve rwi ttert ), fe insa ndi g - mitte lsan di g, se hrschw ach gro bsa ndi g, -3 mm L ap ill i, Bi otit
1. 44
To n - Schlu ff, grau , sch wach fe ucht, fei nsa ndi g - schwa ch mittelsa ndi g,we nig G li mmer, bei 7 ,35 m Basa ltknol le
1. 72
Fe in kies, du nkel grau , ka nteng eru nde t, gro bsan di g, fei nsa ndi g - mi tte lsan dig ,schl uf fi g - to nig , -7 mm La pil li
1. 81
Fe in kies, gra u, sch luff ig - toni g, schwa ch fein sand ig - schw ach mi ttel san dig ,ei nzel n Lap il li
1. 82 G robsa nd, fein sand ig - mittelsa nd ig, fe in kiesi g, sc hlu ff ig , 1- 1,5 cm B raun kohl e
1. 84Fe in kies, gra u, sch luff ig - toni g, schwa ch fein sand ig - schw ach mi ttel san dig ,ei nzel n Lap il li
1. 86Fe in kies, du nkel grau , ka nteng eru nde t, gro bsan di g, fei nsa ndi g - mi tte lsan dig ,schl uf fi g - to nig , -7 mm La pil li
1. 87G robsa nd, gra u, sch wa ch fe uch t, fe insa nd ig - mit telsa ndi g, schwa ch fein kiesi g,seh r sch wac h schlu ff ig , 3 cm Bra unko hle
1. 88Fe in kies, du nkel grau , ka nteng eru nde t, gro bsan di g, fei nsa ndi g - mi tte lsan dig ,schl uf fi g - to nig
2. 00To n - Schlu ff, schwa ch fein sand ig - schw ach mi ttel san dig , se hr schwa chfe in kiesi g, 8 cm T uff it
mNN
4 61.7
4 61.8
4 61.9
4 62.0
4 62.1
4 62.2
4 62.3
4 62.4
4 62.5
4 62.6
4 62.7
4 62.8
4 62.9
4 63.0
4 63.1
4 63.2
4 63.3
4 63.4
4 63.5
4 63.6
4 63.7
NA4 8-10 m463.7 m
0. 05Brau nkoh len ton - Schl uff, grau - d unke lg rau, fe in sand ig - mittelsa nd ig,G limme r, -3 mm La pi lli
0. 05 Brau nkoh le, du nkel bra un, sehr sch wac h fe ucht
0. 34
G robki es - S te ine , he ll bei geo cker, Part ie nwe ise ro stfarb en, schl uffi g -fe in sand ig, 8x1 0x6 cm Basa lt
0. 43
To n - Schlu ff, schwa rzgra u, fei nsa ndi g - sehr sch wach mi tte lsan dig , sch wachfe uch t
0. 44 Brau nkoh len ton, hel le L inse n
0. 50To n - Schlu ff, schwa rzgra u, fei nsa ndi g - sehr sch wach mi tte lsan dig , sch wachfe uch t
0. 56Brau nkoh len ton, mat t, bro eke lig
0. 67
To n - Schlu ff, schwa rzgra u, fei nsa ndi g - sehr sch wach mi tte lsan dig , sch wachfe uch t
0. 69 Brau nkoh len ton, bra un, lin sig, Basa lt
0. 79
To n - Schlu ff, schwa rzgra u, fei nsa ndi g - sehr sch wach mi tte lsan dig , sch wachfe uch t
0. 81 Brau nkoh len ton, lin sig
0. 96
To n - Schlu ff, schwa rzgra u, fei nsa ndi g - sehr sch wach mi tte lsan dig , sch wachfe uch t
0. 98 Brau nkoh len ton, lin sig
1. 00To n - Schlu ff, schwa rzgra u, fei nsa ndi g - sehr sch wach mi tte lsan dig , sch wachfe uch t
1. 04To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert
1. 06To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert, W ei chb raun koh le
1. 50
To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert
1. 56San d, ton ig - schl uffi g
1. 57To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert, W ei chb raun koh le
1. 61To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert
1. 63To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert, W ei chb raun koh le
1. 66To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert
1. 73San d, sch wa rzgrau , ton ig - schl uffi g, L ap ill i, e inze ln -1 cm L api lli , starkverw itte rt, W eich brau nko hle (w en ig)
1. 75To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert
1. 76To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert, W ei chb raun koh le
1. 88To n - Schlu ff, schwa rzgra u, se hr schw ach fei nsan di g - se hr schw ach mi ttel san dig ,La pil li, ein zel n -1 cm Lap ill i, sta rk ve rwittert
1. 90 Fe in kies - G robsa nd, toni g - sc hlu ff ig 1. 93 To n, schwa rzgra u, m itte l schlu ffi g, -3 mm L api lli 1. 94 G robsa nd - Mittelsa nd , -3 mm La pil li 2. 00 To n, schwa rzgra u, m itte l schlu ffi g, -3 mm L api lli , feu cht
Abb. 6.2.1: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (2 - 10 m)
249
mN N
45 9.7
45 9.8
45 9.9
46 0.0
46 0.1
46 0.2
46 0.3
46 0.4
46 0.5
46 0.6
46 0.7
46 0.8
46 0.9
46 1.0
46 1.1
46 1.2
46 1.3
46 1.4
46 1.5
46 1.6
46 1.7
NA4 10-12 m461.7 m
0.09
F ein kie s - G rob sand , schw arzg rau, schlu f fi g, sch wach fe insa ndig - schwa chmittel sand ig, -7 mm Lap ill i, G l as, e inze ln -5 mm Brau nko hle , feuch t
0.14F ein kie s - G rob sand , schw arzg rau, Lap ill i, schlu ff ig , sch wach fei nsa ndig- schw ach mit tel sand ig, Gl as, ein zeln -5 m m Bra unko hl e, feu cht
0.23
F ein kie s - G rob sand , schw arzg rau, schlu f fi g, sch wach fe insa ndig - schwa chmittel sand ig, -7 mm Lap ill i, G l as, e inze ln -5 mm Brau nko hle , feuch t
0.29F ein kie s - G rob sand , schw arzg rau, Lap ill i, schlu ff ig , sch wach fei nsa ndig- schw ach mit tel sand ig, Gl as, ein zeln -5 m m Bra unko hl e, feu cht
0.37
T on - Schl uf f, schw arzgra u, schwa ch fe in sand ig - schw ach mit telsa nd ig,-7 mm La pil li, G las, ein zeln - 5 mm Bra un kohl e, sch wa ch fe ucht
0.40
T on - Schl uf f, schw arzgra u, schwa ch fe in sand ig - schw ach mit telsa nd ig,-7 mm La pil li, G las, ein zeln - 5 mm Bra un kohl e, 5 x3 cm Basal t, sta rk verwi ttert ,sch wach feu cht
0.49T on - Schl uf f, schw arzgra u, schwa ch fe in sand ig - schw ach mit telsa nd ig,-7 mm La pil li, G las, ein zeln - 5 mm Bra un kohl e, sch wa ch fe ucht
0.50 Bra unko hle
0.55T on - Schl uf f, schw arzgra u, schwa ch fe in sand ig - schw ach mit telsa nd ig,-7 mm La pil li, G las, ein zeln - 5 mm Bra un kohl e, sch wa ch fe ucht
0.57T on - Schl uf f, schw arzgra u, schwa ch fe in sand ig - schw ach mit telsa nd ig,-7 mm La pil li, G las, 10x4 mm Bra unko hl e, sch wach fe ucht
0.63F ein kie s - G rob sand , La pil li, schw arzgra u, schlu ff ig , sch wach fei nsa ndig- schw ach mit tel sand ig, Gl as, ein zeln -5 m m Bra unko hl e, sch wach fe ucht
0.75
T on - Schl uf f, schw arzgra u, schwa ch fe in sand ig - schw ach mit telsa nd ig,-7 mm La pil li, G las, ein zeln - 5 mm Bra un kohl e, feu cht
1.00
T on , La pil li, Schl uf f, schwa rzgra u, sch wac h fe insa ndi g - schwa ch mit telsa ndi g,G la s, ei nzel n -5 mm Braun koh le, fe ucht
1.05T on - Schl uf f, schw arzgra u, schwa ch fe in sand ig - schw ach mit telsa nd ig,-5 mm stark La pil li, schwa ch feuch t
1.12
T on - Schl uf f, schw arzgra u, schwa ch fe in sand ig - schw ach mit telsa nd ig,-5 mm Brau nko hle , schw ach feu cht
1.35
T on - stark schl uf fi g, sch war zgrau , schw ach fei nsan dig - sch wach mit te lsan dig ,we ni g Biot it , e inz eln -3 mm Bra unko hle , sch wach feu cht
1.38T on - Schl uf f, schw arzgra u, mitte l fe insa nd ig - mitte l mittelsa ndi g, -3mm La pil li, schw ach feuch t
1.58
T on - stark schl uf fi g, sch war zgrau , schw ach fei nsan dig - sch wach mit te lsan dig ,we ni g Biot it , e inz eln -3 mm Bra unko hle , sch wach feu cht
1.60 Bra unko hle
1.64T on - stark schl uf fi g, sch war zgrau , schw ach fei nsan dig - sch wach mit te lsan dig ,we ni g Biot it , e inz eln -3 mm Bra unko hle , sch wach feu cht
1.83
Sid eri t, hel l - w ei ßg rau, auss en oxi die rt- h ell brau n
2.00
Sid eri t, To n - Sch lu ff , h ell - we ißgra u, a usse n oxid iert- he llb raun
mN N
45 7.7
45 7.8
45 7.9
45 8.0
45 8.1
45 8.2
45 8.3
45 8.4
45 8.5
45 8.6
45 8.7
45 8.8
45 8.9
45 9.0
45 9.1
45 9.2
45 9.3
45 9.4
45 9.5
45 9.6
45 9.7
NA4 12-14 m459.7 m
0.13
Si de rit, T on - Schluf f, vere inze lt Bra unko hleb rau n - h ell bra un
0.29
To n - Sch luf fsch wa rzgrau , se hr schw ach fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndi g, ein zelnL ap ill i, -7 mm Bio ti t, schw ach feuch t
0.30 Bra un kohl e
0.73
To n - Sch luf fsch wa rzgrau , se hr schw ach fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndi g, ein zelnL ap ill i, -7 mm Bio ti t, schw ach feuch t
0.73 Bi ot it
0.84
To n - Sch luf fsch wa rzgrau , se hr schw ach fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndi g, ein zelnL ap ill i, -7 mm Bio ti t, schw ach feuch t
0.84 Bi ot it
1.00
To n - Sch luf fsch wa rzgrau , se hr schw ach fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndi g, ein zelnL ap ill i, -7 mm Bio ti t, schw ach feuch t
1.13
To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it
1.14
To n - Sch luf fh el lgra u, fei nsa ndi g - se hr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zelnBi ot it , Bra unko hl e
1.26To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it
1.28
To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it ,-2 cm Bra un kohl e
1.34To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it
1.36
To n - Sch luf fg rau gelbli ch, fe insa ndi g - sehr sch wach mi tte lsan dig , -3 mm La pil li , ei nzel nBi ot it , Bra unko hl e
1.45To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it
1.46
To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it ,-2 cm Bra un kohl e
1.56To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it
1.58
To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it ,-2 cm Bra un kohl e
1.66To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it
1.70
Sc hlu ffg esp renke lt hel lbra un - gra u, -3 m m L api lli , e inze ln Bio t it , Li nse au sFe insa nd
1.75To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it
1.77
To n - Sch luf fh el lgra u, fei nsa ndi g - se hr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zelnBi ot it , Bra unko hl e
2.00To n - Sch luf ffei nsa ndi g - sehr schw ach mi ttel san dig , -3 mm La pil li, ein zeln Biot it
mNN
455.7
455.8
455.9
456.0
456.1
456.2
456.3
456.4
456.5
456.6
456.7
456.8
456.9
457.0
457.1
457.2
457.3
457.4
457.5
457.6
457.7
NA4 14-16 m457.70 m
0.12
Ton - Schluff, feinsandig - sehr schwach mittelsandig, -3 mm Lapill i, Br aunkohle,einzeln Glimmer, Tuffit, stark verwittert
0 .15Ton - Schluff, feinsandig - sehr schwach mittelsandig, -3 mm Lapill i, 4Brocken Braunkohle, einzeln Gl immer
0 .84
Ton - Schluff, feinsandig - sehr schwach mittelsandig, -3 mm Lapill i, Br aunkohle,einzeln Glimmer, basisc her Tuffit, stark verwittert
0 .85Ton - Schluff, blaugrün, feinsandig - sehr schwach mittelsandig, -3 mmLapil li, Braunk ohle, einzeln Glimmer, Tuffit, stark verwittert
0 .95Siderit, Schluff, feinsandig - sehr schwach mittelsandig, - 3 mm Lapi lli ,Braunkohle, einzeln Glimmer, Tuffit, star k verwittert
1 .00Ton - Schluff, feinsandig - sehr schwach mittelsandig, -3 mm Lapill i, Br aunkohle,einzeln Glimmer, Tuffit, stark verwittert
1 .17
Ton - Schluff, grauschwarz , feinsandig - sehr schwach mittelsandig, einzelnLapil li, Braunk ohle, einzeln Glimmer, Tuffit, stark verwittert
1 .19Ton - Schluff, grauschwarz , feinsandig - sehr schwach mittelsandig, einzelnLapil li, 3x2 und 4xl cm Braunkohle, einzeln Glimmer, Tuffit, star k verwi ttert
1 .23
Ton - Schluff, aussen hellgrau, innen Linsen grau - rostfarben, feinsandig- sehr schwach mittelsandig, einzeln Lapill i, Braunkohle, einzeln Glimmer ,Tuffi t, stark verwi tter t
1 .27
Ton - Schluff, aussen hellgrau, innen Linsen grau - rostfarben, feinsandig- sehr schwach mittelsandig, 7-10 mm Lapill i, B raunkohle, einzeln Glimmer,Tuffi t, stark verwi tter t
1 .78
Ton - Schluff, aussen hellgrau, innen Linsen grau - rostfarben, feinsandig- sehr schwach mittelsandig, 7-10 mm Lapill i, B raunkohle, einzeln Glimmer,Tuffi t, stark verwi tter t
1 .90
Siderit, Schluff, innen Linsen grau - rostfarben, sandig - sehr sc hwachmittels andig, 7-10 mm Lapil li, Braunk ohle, einzeln Glimmer, Tuffit, starkverwittert
1 .96
Ton - Schluff, aussen hellgrau, innen Linsen grau - rostfarben, feinsandig- sehr schwach mittelsandig, 7-10 mm Lapill i, B raunkohle, einzeln Glimmer,Tuffi t, stark verwi tter t
1 .97
Ton - Schluff, aussen hellgrau, innen Linsen grau - rostfarben, feinsandig- sehr schwach mittelsandig, 7-10 mm Lapill i, S tueck Braunkohle, einz elnGlimmer, Tuffi t, stark verwi tter t
2 .00
Ton - Schluff, aussen hellgrau, innen Linsen grau - rostfarben, feinsandig- sehr schwach mittelsandig, 7-10 mm Lapill i, B raunkohle, einzeln Glimmer,Tuffi t, stark verwi tter t
mN N
45 3.7
45 3.8
45 3.9
45 4.0
45 4.1
45 4.2
45 4.3
45 4.4
45 4.5
45 4.6
45 4.7
45 4.8
45 4.9
45 5.0
45 5.1
45 5.2
45 5.3
45 5.4
45 5.5
45 5.6
45 5.7
NA4 16-18 m455.70 m
0.05T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig - schwa chmi tte lsan dig , -7 mm La pi lli , -2 mm G limme r
0.06T o n - Sch luf f , g rausch war z, F leck ro stfarb en, fe in sand ig - seh r sch wa chmi tte lsan dig - sch wach m it te lsan dig
0.33
T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig - schwa chmi tte lsan dig , -7 mm La pi lli , -2 mm G limme r
0.34T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig - schwa chmi tte lsan dig , -7 mm La pi lli , -2 mm G limme r, 2 5x7 mm Brau nkoh le
0.46
T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig - schwa chmi tte lsan dig , -7 mm La pi lli , -2 mm G limme r
0.46T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig - schwa chmi tte lsan dig , -7 mm La pi lli , -2 mm G limme r
0.51
T u ff it , Sch luff - Ton , gra usch warz, Fl ecke n rostfarbe n, fei nsa ndig - s ehrsch wa ch mitte lsa ndi g - s chwa ch mit telsa ndig, - 7 mm L ap ill i, -2 mm G li mmer,5 x10 cm Kern Braun koh len to n
ZZ
0.60T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig - schwa chmi tte lsan dig , -7 mm La pi lli , -2 mm G limme r
0.61T o n - Sch luf f , g rausch war z, F leck ro stfarb en, fe in sand ig - seh r sch wa chmi tte lsan dig - sch wach m it te lsan dig
0.78
T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig - schwa chmi tte lsan dig , -7 mm La pi lli , -2 mm G limme r
0.90
T o n - Sch luf f , sch warz, 3 La gen Bra un kohle, t ro cken - seh r sch wach fe ucht
1.00
Bra un kohl ento n, Ton - Sch luff , schw arz, 3 Lag en Bra unk ohl e, t rocke n - sehrsch wa ch fe uch t
1.24
T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, ein zeln-5 mm L api ll i, e inze ln G li mmer -2 mm
1.34
Sc hlu ff - Sa nd , gra uschw arz, redu z. F arb en ü berw ieg en, schw ach ton ig, ein zel n-5 mm L api ll i, e inze ln G li mmer -2 mm, Sch lie ren + Bra unko hl e
1.35
T o n - Sch luf f , g rausch war z, F lecke n rost fa rben , fei nsan di g - se hr schw achmi tte lsan dig , e inze ln -5 mm La pil li, ei nzel n Gl imme r -2 m m, Schl iere n +Bra un kohl e
1.43T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, ein zeln-5 mm L api ll i, e inze ln G li mmer -2 mm, Sch lie ren + Bra unko hl e
1.44
T o n - Sch luf f , g rausch war z, F lecke n rost fa rben , fei nsan di g - se hr schw achmi tte lsan dig , e inze ln -5 mm La pil li, ei nzel n Gl imme r -2 m m, Schl iere n +Bra un kohl e
1.49T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, ein zeln-5 mm L api ll i, e inze ln G li mmer -2 mm, Sch lie ren + Bra unko hl e
1.65T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, ein zeln-5 mm L api ll i, e inze ln G li mmer -2 mm
1.66T o n - Sch luf f , g rausch war z, vere inz elt Fl ecken grün bla u, fe insa ndi g - sehrsch wa ch mitte lsa ndi g, e in zeln -5 m m L api lli , ei nze ln G lim mer -2 mm
1.93
T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, ein zeln-5 mm L api ll i, e inze ln G li mmer -2 mm
1.94T o n - Sch luf f , g rausch war z, F lecke n rost farbe n, fe insa nd ig - sehr sch wachmi tte lsan dig , e inze ln -5 mm La pil li, ei nzel n Gl imme r -2 m m
2.00T o n - Sch luf f , g rausch war z, fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, ein zeln-5 mm L api ll i, e inze ln G li mmer -2 mm
Abb. 6.2.2: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (10 - 18 m)
250
mN N
45 1.7
45 1.8
45 1.9
45 2.0
45 2.1
45 2.2
45 2.3
45 2.4
45 2.5
45 2.6
45 2.7
45 2.8
45 2.9
45 3.0
45 3.1
45 3.2
45 3.3
45 3.4
45 3.5
45 3.6
45 3.7
NA4 18-20 m453.70 m
0.03 T on , Kern : 3x2 cm Bra unko hl e, se hr schw ach fein sand ig - seh r sc hwa ch mit te lsa ndi g
0.39
T on - Schl uf f, Fl ecke n 1-10 m m: ora nge ,h ell brau n - d un kelb raun , w eiß li ch- gra u ,b lau gra u, sch warz, seh r sch wac h fe insa ndi g - sehr schw ach mi ttel sand ig
0.51
T on - Schl uf f, du nkelgrau - sch warz, Kohl esch lie ren
0.51 T on - Schl uf f, du nkelgrau - sch warz, Kohl esch lie ren 0.53 T on - Schl uf f 0 .53 T on - Schl uf f, du nkelgrau - sch warz 0.56 Sch luf f - F ein san d, h ell grau - d unke lgra u 0.58 T on - Schl uf f, du nkelgrau - sch warz 0.61 Sch luf f - F ein san d, h ell grau - d unke lgra u 0.69 T on - Schl uf f, du nkelgrau - sch warz 0.70 Pla ettchen a us Brau nkoh le, gl änze nd, tr ocken
0.79T on - Schl uf f, du nkelgrau - sch warz
0.83 T on - Schl uf f, he llg rau, fe ins and ig - mitte lsa ndig, fei ng espre nkel t
0 .90
Sch luf f - F ein san d, h ell brau n - bei ge, im cm-Bere ich:d unke lbra un - he llb raun ,sch wach ton ig, schw ach mit tel sand ig - schw ach gro bsa ndig, h art , i nsge samtseh r unre gel m. Ma te rial vertei lun g
1.00
T on - Schl uf f, he llg rau, fe ins and ig - mitte lsa ndig, fei ng espre nkel t,starkdu rchmi scht
1.17
T on - Schl uf f, To n: grau , stark schluf fi g, -4 mm L api lli , Tuff itZ
1.49
T on , Mit telsa nd - F ein sand , im cm-Be reic h: F ei nsan d-Mi ttel sand h el lbra un- ora nge , T on: gra u, stark sch luf fig, -4 mm Lap ill i, T uffit
1 .54T on - Schl uf f, schw arz, 2 x1 cm u. 3 x1 cm Braun kohl e
1.59T on - Schl uf f, schw arzgra u, fe insa ndi g - m itte lsan dig , g erin g Gl imme r
1.63 Bra unko hle , ma tt
1 .87
T on - Schl uf f, schw arzgra u, fe insa ndi g - m itte lsan dig , g erin g Gl imme r
1.90 Bra unko hle , ma tt
2 .00
T on - Schl uf f, schw arzgra u, fe insa ndi g - m itte lsan dig , g erin g Gl imme r
mNN
4 49.7
4 49.8
4 49.9
4 50.0
4 50.1
4 50.2
4 50.3
4 50.4
4 50.5
4 50.6
4 50.7
4 50.8
4 50.9
4 51.0
4 51.1
4 51.2
4 51.3
4 51.4
4 51.5
4 51.6
4 51.7
NA4 20-22 m451,70 m
0.13
T on, Schl uff, fe insa ndi g - se hr schw ach mittelsa ndig, Bra un kohlenton , we nigBio ti t, we nig e bis 1cm La pil li
0.14T on, Schl uff, rostfa rben , verw it tert , mittelsa ndig - fei nsan di g, w eni ge,bi s 1 cm La pil li
0.16T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,Brau nko hle nton, bis 1 cm L ap ill i
0.21T on, Schl uff, brau ngrü n, fle ckig , marmo riert , feinsan dig - se hr schwa chmittel sand ig, wen ige , bi s 1 cm La pil li
0.27T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,Brau nko hle nton, bis 1 cm L ap ill i
0.29T on, Schl uff, rostfa rben , verw it tert , mittelsa ndig - fei nsan di g, w eni ge,bi s 1 cm La pil li
0.32T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,Brau nko hle nton, bis 1 cm L ap ill i
0.36T on, Schl uff, brau ngrü n, fle ckig , marmo riert , feinsan dig - se hr schwa chmittel sand ig, bis 1 cm groß e La pi lli
0.42T on, Schl uff, grau , fein sand ig - seh r sch wach mi ttel sand ig , Brau nkoh len to n,bi s 1 cm g roße Lap ill i
0.46T on, Schl uff, brau ngrü n, fle ckig , marmo riert , feinsan dig - se hr schwa chmittel sand ig, bis 1 cm groß e La pi lli
0.57T on, Schl uff, grau , fein sand ig - seh r sch wach mi ttel sand ig , Brau nkoh len to n,bi s 1 cm g roße Lap ill i
0.59 T on, gra u, g län zend , ge spre nkel t, sta rk sch luf f ig
1.00
T on, Schl uff, sehr schw ach fein san dig - seh r sch wach mi t te lsan dig , we nigBio ti t
1.14
T on, Brau nkoh le, rostfa rben e Verw itte rung , fein sand ig - seh r sch wach mi ttel san dig ,we nig Biot it , T uffit
1.22
T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,we nig Tu ff it , w eni g Biot it
1.25 T uffi t, he llg rau - grün lich , ver wittert , na del ig, to nig , fei nkie sig - schlu ffigZ
1.33
T on, Schl uff, grau , fein sand ig - seh r sch wach mi ttel sand ig , we nig Bi otit ,we nig basi scher T uffi t
1.35T on, Sid erit , b raun , schl uf fi g, se hr schw ach fein sand ig - seh r sch wachmittel sand ig
1.36 Mittel sand , bra un, fe insa ndi g, grob sand ig, schlu ffig
1.54
T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,we nig Biot it , w eni g Tu ff it
1.56T on, Brau nkoh le, fl eckig ,schw arzg rau, sehr schw ach fein san dig - seh r sch wachmittel sand ig
1.60T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,we nig Biot it , w eni g Tu ff it
1.65 T uffi t, he llg rau - grün lich , ver wittert , na del ig, to nig , fei nkie sig - schlu ffigZ
1.68T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,we nig Biot it , w eni g Tu ff it
1.72 T uffi t, he llg rau - grün lich , ver wittert , na del ig, to nig , fei nkie sig - schlu ffig
Z
1.74T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,we nig Biot it , w eni g Tu ff it
1.76 T uffi t, he llg rau - grün lich , ver wittert , na del ig, to nig , fei nkie sig - schlu ffig
1.79T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,we nig Biot it , w eni g Tu ff it
1.84 T uffi t, he llg rau - grün lich , ver wittert , na del ig, to nig , fei nkie sig - schlu ffig
Z
1.86T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,we nig Biot it , w eni g Tu ff it
1.90 T uffi t, he llg rau - grün lich , ver wittert , na del ig, to nig , fei nkie sig - schlu ffig
Z
1.97T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,we nig Biot it , w eni g Tu ff it
1.99 T uffi t, he llg rau - grün lich , ver wittert , na del ig, to nig , fei nkie sig - schlu ffig
2.01T on, Schl uff, grau , seh r sch wac h fe insa ndi g - se hr schwa ch mit telsa ndi g,we nig Biot it , w eni g Tu ff it
Beginn de r ge bände rten Format ion : 450,1 6m NN
mN N
44 7.7
44 7.8
44 7.9
44 8.0
44 8.1
44 8.2
44 8.3
44 8.4
44 8.5
44 8.6
44 8.7
44 8.8
44 8.9
44 9.0
44 9.1
44 9.2
44 9.3
44 9.4
44 9.5
44 9.6
44 9.7
NA4 22-24 m 449,70 m
0.04T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
0.07 T u ff it , g rünl ich , verw itte rt , tonig, fei nki esig , schluf f igZ
0.12T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
0.15 T u ff it , g rünl ich , verw itte rt , tonig, fei nki esig , schluf f igZ
0.18T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
0.22 T u ff it , g rau, ge pren kelt , verwi ttert, to nig , fein kie sig, schlu ffi gZ
0.26 T u ff it , g rau, to nig, n ade li gZZ
0.29T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
0.36T u ff it , Sch luff , h ell grau , gr ünl ich, un gle ichmä ßi g, to nig , fein kie sigZ
0.38 T u ff it , g rünl ich , verw itte rt , tonig, fei nki esig , schluf f ig
0.54
T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
0.56 Bra un kohlento n, sch war zbrau n
0.58T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
0.59 T u ff it , g rünl ich , verw itte rt , tonig, fei nki esig , schluf f ig
0.64T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
0.65 Bra un kohle, s chwa rzbra un, schli eri g
0.68T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
0.69 Bra un kohlento n, sch war zbrau n
0.76T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
0.77 Bra un kohle, s chwa rzbra un, schli eri g
1.00
T o n, Sch luff , g rau, schwa ch fein san dig - seh r s chwa ch mittelsa ndi g, basi scherT u ff it , b is 1 cm große La pi lli
1.07
T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, schwa ch fe in sand ig - seh r sch wa chmi tte lsan dig
1.11 T u ff it , g rünl ich , verw itte rt , tonig, fei nki esig , schluf f igZ
1.17T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, schwa ch fe in sand ig - seh r sch wa chmi tte lsan dig
1.19 T u ff it , g rünl ich , verw itte rt , tonig, fei nki esig , schluf f ig
1.26
T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, schwa ch fe in sand ig - seh r sch wa chmi tte lsan dig
1.29 T o n, Bra unko hl e, g rau - schw arz
1.40
T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, sehr schw ach feinsa ndig - se hr schw achmi tte lsan dig
1.44 T o n, Sch luff , b raun grau verw itte rt, pf la nzli che R este
1.45T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, sehr schw ach feinsa ndig - se hr schw achmi tte lsan dig
1.47 T u ff it , g rünl ich , verw itte rt , tonig, fei nki esig , schluf f ig
1.59
T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, sehr schw ach feinsa ndig - se hr schw achmi tte lsan dig
1.64T u ff it , g rünl ich , verw itte rt , tonig, fei nki esig , schluf f igZ
1.74
T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, sehr schw ach feinsa ndig - se hr schw achmi tte lsan dig
1.77T o n, Sch luff , b eig e - b rau n, ve rwit tert , f le ckig, seh r sch wa ch fe insa nd ig- se hr schwa ch mit telsa nd ig
1.82T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, sehr schw ach feinsa ndig - se hr schw achmi tte lsan dig
1.85 T u ff it , h ell grau verw itte rt, ge spren kel t, to nig , fei nkie sig, schl uffi gZ
1.89T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, sehr schw ach feinsa ndig - se hr schw achmi tte lsan dig
1.92 Bra un kohlento n, sch war z
1.96T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, sehr schw ach feinsa ndig - se hr schw achmi tte lsan dig
1.99 T u ff it , g rünl ich , verw itte rt , tonig, fei nki esig , schluf f ig
Z
2.00T o n, Sch luff , h ell grau - d unke lgra u, sehr schw ach feinsa ndig - se hr schw achmi tte lsan dig
mNN
4 45.7
4 45.8
4 45.9
4 46.0
4 46.1
4 46.2
4 46.3
4 46.4
4 46.5
4 46.6
4 46.7
4 46.8
4 46.9
4 47.0
4 47.1
4 47.2
4 47.3
4 47.4
4 47.5
4 47.6
4 47.7
NA4 24-26 m447,70 m
0. 33
To n, Schlu ff , grün lich - g rau, seh r sch wa ch fe insa nd ig- s ehr schw ach mi tte lsan dig , b is 2 cm g roß e La pi lli
0. 34To n, Braun koh le, gra u - sch wa rz, schluf f ig, sehr sch wachfe in sand ig - seh r sch wa ch mit telsa ndi g
0. 73
Brau nkoh len ton, Fe ink ies, brau n, sehr stark schl uf fig,fe in sand ig-s ehr schw ach mi tte lsan dig ;b is 2 cm L ap ill i
1. 00
To n, Braun koh len to n, brau n, v erwi ttert , bun t ge fl eckt ,schl uffi g, fei nsa ndi g - sehr sch wach mi tte lsan dig
1. 08
Sid erit , g elb bra un, bi s 1 cm Brau nkoh le
1. 10 G robsa nd - Mittelsa nd , gra u, schlu ffig
1. 14 To n, Schlu ff , brau n, fe insa ndi g - mitte lsa ndi g 1. 15 G robsa nd - Mittelsa nd , gra u, schlu ffig 1. 18 To n, Schlu ff , brau n, fe insa ndi g - mitte lsa ndi g 1. 19 G robsa nd - Mittelsa nd , gra u, schlu ffig
1. 56
To n, Schlu ff , brau n, fe insa ndi g - mitte lsa ndi g
1. 69
Tu ffi t, hel lgr auve rwit tert, g rusig , ton ig, fein kiesig,schl uffi g
Z
Z
1. 79
To n, Schlu ff , brau n, fe insa ndi g - mitte lsa ndi g
1. 83Tu ffi t, hel lgr auve rwit tert, g rusig , ton ig, fein kiesig,schl uffi g
Z
1. 86 Tu ffi t, grün li ch, ve rwit tert, ton ig , fein kiesig, schlu ff igZ
1. 88 To n, Schlu ff , brau n, fe insa ndi g - mitte lsa ndi g
1. 92Tu ffi t, hel lgr auve rwit tert, g rusig , ton ig, fein kiesig,schl uffi g
Z
1. 94 To n, Schlu ff , brau n, fe insa ndi g - mitte lsa ndi g 2. 00 Tu ffi t, grün li ch, ve rwit tert, ton ig , fein kiesig, schlu ff ig
ZZ
Abb. 6.2.3: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (18 - 26 m)
251
mN N
44 3.7
44 3.8
44 3.9
44 4.0
44 4.1
44 4.2
44 4.3
44 4.4
44 4.5
44 4.6
44 4.7
44 4.8
44 4.9
44 5.0
44 5.1
44 5.2
44 5.3
44 5.4
44 5.5
44 5.6
44 5.7
NA4 26-28 m445,70 m
0.04 T o n - Mi ttel san d, ro stfar ben , schl uf f ig, fe insa nd ig
0.06 T o n, Sch luf f , h ell brau n ,dun kelb rau n, sch wach fe insa ndi g - schwa ch mit telsa nd ig, Braun koh le 0.09 T o n - Mi ttel san d, ro stfar ben , schl uf f ig, fe insa nd ig
0.14 T o n, Sch luf f , h ell brau n ,dun kelb rau n, sch wach fe insa ndi g - schwa ch mit telsa nd ig, Braun koh le
0.16 T o n - Mi ttel san d, ro stfar ben , schl uf f ig, fe insa nd ig 0.20 T o n, Sch luf f , h ell brau n ,dun kelb rau n, sch wach fe insa ndi g - schwa ch mit telsa nd ig, Braun koh le
0.26T o n - Mi ttel san d, g rünl ich , schluffi g, fe insa ndig
0.28 T o n, Sch luf f , h ell brau n ,dun kelb rau n, sch wach fe insa ndi g - schwa ch mit telsa nd ig, Braun koh le 0.30 T o n - Mi ttel san d, g rünl ich , schluffi g, fe insa ndig 0.31 T o n, Sch luf f , h ell brau n ,dun kelb rau n, sch wach fe insa ndi g - schwa ch mit telsa nd ig, Braun koh le 0.35 T o n - Mi ttel san d, g rau, schl uf fi g, fei nsa ndi g 0.38 T o n, Sch luf f , h ell brau n ,dun kelb rau n, sch wach fe insa ndi g - schwa ch mit telsa nd ig, Braun koh le 0.41 T o n - Mi ttel san d, b raun gra u, Bra un kohl e, fei nsa ndi g 0.42 T o n, Sch luf f , h ell brau n ,dun kelb rau n, sch wach fe insa ndi g - schwa ch mit telsa nd ig, Braun koh le 0.46 T o n - Mi ttel san d, b raun grü n, sch lu ff ig , fein san dig 0.48 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g 0.53 T u ff it , b raun - g rünl ich, verw it te rt, toni g, fei nkiesig , schl uf f ig
Z
0.56 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g 0.60 T u ff it , b lau gra u, ve rwit tert , ton ig, fe in kiesi g, sch lu ff ig
Z
0.63 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g
0.67 T u ff it , b lau gra u, ve rwit tert , ton ig, fe in kiesi g, sch lu ff igZ
0.70 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g 0.73 T u ff it , g elb , gr ünl ich, verw it te rt, to ni g, fei nkie sig , schl uf fi gZ
0.75 T u ff it , b lau gra u, ve rwit tert , ton ig, kie sig, schlu ff i g 0.79 T u ff it , b lau gra u, ve rwit tert , ton ig, fe in kiesi g, sch lu ff igZ
0.81 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g
0.86 T u ff it , b lau gra u, ve rwit tert , ton ig, kie sig, schlu ff i gZZ
0.87 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g 0.92 T u ff it , b lau gra u, ve rwit tert , ton ig, fe in kiesi g, sch lu ff ig
Z
0.93 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g 0.98 T u ff it , b lau gra u, ve rwit tert , ton ig, fe in kiesi g, sch lu ff ig
Z
1.00 T u ff it , g rüng el b, ve rwit tert , ton ig, fe in kiesi g, sch lu ff ig 1.01 T u ff it , b lau gra u, ton ig, fe in kiesig, sc hlu ff ig 1.05 T u ff it , Mi ttel kie s, grü nge lb lich , verw it tert , toni g, schlu ffig
Z
1.09 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g, wen ig, Tu ffit
1.13 T u ff it , Mi ttel kie s, grü nge lb lich , verw it tert , toni g, schlu ffigZ
1.15 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g, wen ig, Tu ffit 1.16 T u ff it , Mi ttel kie s, grü nge lb lich , verw it tert , toni g, schlu ffig 1.19 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g, wen ig, Tu ffit 1.22 T u ff it , Mi ttel kie s, bl aug rau , tonig, sc hlu ff ig
Z
1.23 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g, wen ig, Tu ffit 1.25 T u ff it , Mi ttel kie s, grü nge lb lich , verw it tert , toni g, schlu ffig 1.28 T o n, Sch luf f , b lau grau , se hr schwa ch fein sand ig - seh r s chwa ch mit telsa ndi g, wen ig, Tu ffit 1.29 G ro bsan d, b la ugra u, fei nsa ndi g, s chlu ff ig 1.32 T u ff it , stark G rob sand , ro stfarb en, bra un, to nig, fei nsan di g, sch luf f ig
Z
1.35 T o n, Sch luf f , b raun , seh r schwa ch fein sand ig - seh r sch wa ch mit te lsa ndig, b is 1 cm Braun koh le 1.39 T u ff it , stark G rob sand , ro stfarb en, bra un, to nig, fei nsan di g, sch luf f ig
Z
1.41 T o n, Sch luf f , b raun , seh r schwa ch fein sand ig - seh r sch wa ch mit te lsa ndig, b is 1 cm Bra un kohl e 1.45 T u ff it , F ei nkie s, b lau , verw it tert, ton ig, fe insa nd ig, schlu ff ig
Z
1.46 T o n, Sch luf f , b raun , seh r schwa ch fein sand ig - seh r sch wa ch mit te lsa ndig, b is 1 cm Bra un kohl e 1.49 T u ff it , F ei nkie s, g raub raun , g rün, to nig, fei nsa ndi g, sch lu ff ig
Z
1.50 T o n, Sch luf f , b raun , seh r schwa ch fein sand ig - seh r sch wa ch mit te lsa ndig, b is 1 cm Bra un kohl e 1.54 T u ff it , Si deri t, bl aug rau , f lecki ggrü n, to nig , fein san dig , sch luff ig
Z
1.58 T o n, Sch luf f , b raun , seh r schwa ch fein sand ig - seh r sch wa ch mit te lsa ndig, b is 1 cm Bra un kohl e 1.62 T u ff it , F ei nkie s, b lau grau , g rün, to ni g, fei nsan dig, sch luff ig
Z
1.65 T o n, Sch luf f , b raun , seh r schwa ch fein sand ig - seh r sch wa ch mit te lsa ndig, b is 1 cm Bra un kohl e 1.68 T u ff it , F ei nkie s, g rünl ich, toni g, fei nsa ndi g, sch lu ff ig
Z
1.70 T o n, Sch luf f , b raun , seh r schwa ch fein sand ig - seh r sch wa ch mit te lsa ndig, b is 1 cm Bra un kohl e 1.73 T u ff it , F ei nkie s, b raun , grü nl ich, to ni g, fei nsan di g, sch luf f ig
Z
1.75 T o n, Sch luf f , b raun grau , se hr schw ach fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, bis 1 cm Braun koh le 1.77 T u ff it , F ei nkie s, b raun , grü nl ich, to ni g, fei nsan di g, sch luf f ig 1.80 T o n, Sch luf f , b raun grau , se hr schw ach fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, bis 1 cm Braun koh le 1.85 T u ff it , F ei nkie s, b raun , grü nl ich, to ni g, fei nsan di g, sch luf f ig
ZZ
1.87 T o n, Sch luf f , b raun grau , se hr schw ach fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, bis 1 cm Braun koh le 1.91 T u ff it , F ei nkie s, b raun , grü nl ich, to ni g, fei nsan di g, sch luf f ig
Z
1.92 T o n, Sch luf f , b raun grau , se hr schw ach fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, bis 1 cm Braun koh le 1.96 T u ff it , F ei nkie s, b raun , grü nl ich, to ni g, fei nsan di g, sch luf f ig
Z
1.98 T o n, Sch luf f , b raun grau , se hr schw ach fein san dig - seh r schwa ch mit telsa ndig, bis 1 cm Braun koh le 2.00 T u ff it , F ei nkie s, b raun , grü nl ich, to ni g, fei nsan di g, sch luf f ig
mNN
441.7
441.8
441.9
442.0
442.1
442.2
442.3
442.4
442.5
442.6
442.7
442.8
442.9
443.0
443.1
443.2
443.3
443.4
443.5
443.6
443.7
NA4 28-30 m443.70 m
0. 04 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill iZ
0. 06 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 09 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill iZ
0. 10 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 14 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill i
Z
0. 16 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 18 Ton, graubraun, Tuffi t, Lapil li 0. 20 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 23 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill i
Z
0. 28 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 32 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill i
Z
0. 34 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 38 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill i
Z
0. 40 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 44 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill i
ZZ
0. 46 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 48 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill i
0. 55Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i
0. 58 S iderit, gelbbraun
0. 64Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i
0. 69Schluff, Braunkohlenton, schl ierig, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig
0. 74 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i
0. 78 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill iZ
0. 80 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 82 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill i 0. 83 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 86 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill i
Z
0. 92 Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i 0. 96 Tuffit, graubraun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapill iZ
1. 01Ton, Schluff, grau, sehr schwach feinsandig - sehr schwach mittelsandig, bis 1 cm große Lapi ll i
1. 04 Ton, Schluff, grauschwarz, schlierig, schwach feinsandig - schwach mittelsandig, sehr schwach grobsandig 1. 06 Tuffit, braun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapilli 1. 07 Braunkohlenton, schwarzgrau, schluffig 1. 10 Ton, Schluff, grauschwarz, schlierig, schwach feinsandig - schwach mittelsandig, sehr schwach grobsandig 1. 12 Tuffit, braun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapilli 1. 13 Ton, Schluff, grauschwarz, schlierig, schwach feinsandig - schwach mittelsandig, sehr schwach grobsandig 1. 18 Tuffit, braun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapilli
Z
1. 24 Ton, Schluff, grauschwarz, schlierig, schwach feinsandig - schwach mittelsandig, sehr schwach grobsandig 1. 26 Tuffit, braun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapilli 1. 28 Ton, Schluff, grauschwarz, schlierig, schwach feinsandig - schwach mittelsandig, sehr schwach grobsandig 1. 31 Tuffit, braun, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapilli
Z
1. 35 Ton, Schluff, grauschwarz, schlierig, schwach feinsandig - schwach mittelsandig, sehr schwach grobsandig 1. 38 Tuffit, braun, tonig, mittelsandig - grobsandig, LapilliZ
1. 44Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig
1. 47 Schluff, Tuffit, braun, schwach steinigZ
1. 51 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 1. 53 Tuffit, hel lgrau - beige, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapil li 1. 55 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 1. 58 Tuffit, grau, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapil li
Z
1. 60 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 1. 64 Tuffit, grünlich, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapi lli
Z
1. 65 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 1. 68 Tuffit, grünlich, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapi lli
Z
1. 69 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 1. 71 Tuffit, grünlich, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapi lli 1. 73 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 1. 76 Tuffit, grünlich, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapi lli
Z
1. 80 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 1. 82 Tuffit, grünlich, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapi lli 1. 84 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 1. 92 Tuffit, grau, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapil li
Z
1. 94 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 1. 97 Tuffit, grau, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapil li
Z
1. 99 Ton, Schluff, grau, schwach feinsandig - schwach grobsandig, sehr schwach feink iesig 2. 01 Tuffit, grau, tonig, mittelsandig - grobsandig, Lapil li
mNN
4 39.7
4 39.8
4 39.9
4 40.0
4 40.1
4 40.2
4 40.3
4 40.4
4 40.5
4 40.6
4 40.7
4 40.8
4 40.9
4 41.0
4 41.1
4 41.2
4 41.3
4 41.4
4 41.5
4 41.6
4 41.7
NA4 30-32 m441,70 m
0. 02 T on , Brau nko hle , sch warzg rau , seh r sta rk s chlu ff ig , se hr schw ach fei nsan dig - se hr schw ach mi ttel san dig
0. 09T on , Schl uf f - Brau nko hle , d unke lgr au, schli eri g, se hr schw ach fei nsa ndig - se hr schw ach mi tte lsan dig
0. 10 T on , Brau nko hle , sch warzg rau , seh r sta rk s chlu ff ig , se hr schw ach fei nsan dig - se hr schw ach mi ttel san dig
0. 51
T on , Schl uf f - Brau nko hle , d unke lgr au, schli eri g, se hr schw ach fei nsa ndig - se hr schw ach mi tte lsan dig
0. 55 T uff it, brä un lich , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, Lap il liZ
0. 57 T on , Schl uf f , du nke lgra u, sc hli erig , se hr schw ach fei nsan dig - se hr schw ach mi ttel san dig
0. 63 T uff it, brä un lich , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, Lap il liZ
0. 67 T on , Schl uf f , du nke lgra u, sc hli erig , se hr schw ach fei nsan dig - se hr schw ach mi ttel san dig
0. 71 T uff it, brä un lich , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, Lap il liZ
0. 73 T on , Schl uf f , du nke lgra u, sc hli erig , se hr schw ach fei nsan dig - se hr schw ach mi ttel san dig 0. 76 T uff it, bra un grau , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li
Z
0. 78 T on , Schl uf f , du nke lgra u, se hr schw ach feinsa ndi g - sehr sch wach m it te lsan di g 0. 81 T uff it, bra un grau , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li
Z
0. 83 T on , Schl uf f , du nke lgra u, se hr schw ach feinsa ndi g - sehr sch wach m it te lsan di g 0. 85 T on , Schl uf f , du nke lgra u, sc hli erig , se hr schw ach fei nsan dig - se hr schw ach mi ttel san dig 0. 91 T on , Schl uf f , du nke lgra u, se hr schw ach feinsa ndi g - sehr sch wach m it te lsan di g 0. 94 T uff it, bra un grau , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil liZ
1. 00T on , Schl uf f , du nke lgra u, se hr schw ach feinsa ndi g - sehr sch wach m it te lsan di g
1. 03 T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig 1. 04 T uff it, grü nl ich, to ni g, fei nsa ndig - m it te lsan di g, L api ll i
1. 26
T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig
1. 27 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li 1. 29 T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig 1. 31 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li
1. 51
T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig
1. 53 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li 1. 54 T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig 1. 57 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li
Z
1. 59 T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig 1. 61 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li
1. 76
T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig
1. 79 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil liZ
1. 81 T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig 1. 82 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li 1. 83 T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig 1. 86 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li
Z
1. 88 T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig 1. 92 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li
Z
1. 93 T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig 1. 96 T uff it, gra ub raun , ton ig, fe in sand ig - mit telsa nd ig, La pil li
Z
2. 00 T on , Schl uf f , gra u, sehr sch wach fe insa ndig - sehr sch wach m itte lsan dig
mNN
4 37.7
4 37.8
4 37.9
4 38.0
4 38.1
4 38.2
4 38.3
4 38.4
4 38.5
4 38.6
4 38.7
4 38.8
4 38.9
4 39.0
4 39.1
4 39.2
4 39.3
4 39.4
4 39.5
4 39.6
4 39.7
NA4 32-34 m439,70 m
0. 00
0. 00 0. 02 T uff it , rostfarb en - ora nge , ton ig, fe in sand ig - mit tels and ig 0. 04 T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig 0. 06 T uff it , rostfarb en - ora nge , ton ig, fe in sand ig - mit tels and ig 0. 08 T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig 0. 10 T uff it , rostfarb en - ora nge , ton ig, fe in sand ig - mit tels and ig 0. 12 T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig 0. 14 T uff it , rostfarb en - ora nge , ton ig, fe in sand ig - mit tels and ig 0. 26 T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig 0. 27 T on , Brau nko hle , g raub rau n, se hr schw ach fei nsan dig - se hr schw ach mi ttel san dig
0. 36 T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig
0. 37 T uff it , rostfarb en - ora nge , f la serig , mi ttel san dig - gr obsa nd ig, to nig 0. 41 T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig 0. 42 Sch luf f , Tuf fit, rost farb en - ora nge , f la serig , ton ig
0. 49 T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig
0. 50 T on , Brau nko hle , g raub rau n, se hr schw ach fei nsan dig - se hr schw ach mi ttel san dig
0. 70
T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig
0. 71 Sch luf f , Tuf fit, rost farb en - ora nge , f la serig , ton ig
0. 76 T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig 0. 78 T uff it , rostfarb en - ora nge , ton ig, fe in sand ig - mit tels and ig
0. 92
T on , Schl uf f, gra ub raun , se hr schwa ch fein san dig - se hr schw ach mit tel sand ig
0. 93 Sch luf f , Tuf fit, rost farb en - ora nge , f la serig , ton ig
1. 00 T on , Schl uf f, gra ub raun , sch wach fe insa ndi g - schwa ch mit tel sand ig
1. 04 T on , Schl uf f, he llb rau n - g rün , bu nt gefle ckt , Fein san d, g raue To nli nse n
1. 16
1. 33
T on , Schl uf f, gra ub raun , sch wach fe insa ndi g - schwa ch mit tel sand ig
1. 38T on , Schl uf f, gra u - grün , fei nsan dig , o rgan isch e Bestan dteil e
1. 38
1. 40 T on , Schl uf f, he llb rau n - g rün , bu nt gefle ckt , Fein san d, g raue -grau blaue To nl inse n
1. 50
1. 56T on - Schl uff , gra u, schwa ch fein san dig - sch wach m itte lsan dig, Biot it
1. 66
T on - Schl uff , du nke lgra u, schli erig , sch wach fe insa nd ig - schw ach mit tel sand ig
1. 69 T uff it , he llg rau , toni g, schlu ffi gZ Z
1. 71 T on - Tuffi t, he llg rau , schluf f ig
1. 78T uff it , he llg rau , toni g, schlu ffi gZZ
1. 86T on - Tuffi t, he llg rau - grü ng rau, w ei ße Pa rti kel , sch luf figZ
2. 00
Abb. 6.2.4: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (26 - 34 m)
252
mNN
4 35.7
4 35.8
4 35.9
4 36.0
4 36.1
4 36.2
4 36.3
4 36.4
4 36.5
4 36.6
4 36.7
4 36.8
4 36.9
4 37.0
4 37.1
4 37.2
4 37.3
4 37.4
4 37.5
4 37.6
4 37.7
NA4 34-36 m437,70 m
0. 00
0. 05Fe in sand - Sch luf f, be ig ebra un , f lecki g, r ost fa rben eO xida ti onsf l ecken , mit tel sand ig , schw ach ton ig, Bio ti t
0. 22
To n - Schlu f f, grau - g raub rau n, fei nsan dig - mi tte lsan dig ,Bio ti t
0. 25 To n - Schlu f f, grau - g raub rau n, fei nsan dig - mi tte lsan dig
0. 28 To n, grau - d unke lgr au
0. 34Brau nkoh le, schw arz - dun kelb rau n, b röcke lig , G ip snad eln
0. 40Brau nkoh len ton, schw arz - d un kelb raun , sch luf fig
0. 50
0. 68
Brau nkoh len ton, Mit telki es, d un kelb rau n, L api lli g rün -bräu nl ich,stark vermis cht
0. 71
0. 76
0. 88
0. 93
0. 98Fe in sand , b raun , Bra unko hle nton , Sid eri t
0. 98
1. 00Fe in sand - Mi ttel sand , b raun - d unke lbr aun , bl au -bla ßg rün esMin eral , gr obsa ndi g, schlu ff ig
1. 25
1. 47
Brau nkoh len ton, sta rk schlu ffig , se hr schw ach fei nsan dig ,vere inze lt B iot it
1. 75
Brau nkoh le, schw arzb raun , zu sammen hä nge nd, fest , amRa nd G ipsn ad eln
1. 80Brau nkoh leto n, sch wa rzbrau n, sehr sch wach fei nkiesig
1. 88
Brau nkoh len ton, schw arzbra un , we ich, seh r sch wa ch fe inki esig,mm große Ko hle stü ckche n
1. 90 Brau nkoh len ton, sta rk schlu ffig , se hr schw ach fei nsan dig
2. 00
Brau nkoh le, schw arzb raun , bl ät trig
mNN
4 33.7
4 33.8
4 33.9
4 34.0
4 34.1
4 34.2
4 34.3
4 34.4
4 34.5
4 34.6
4 34.7
4 34.8
4 34.9
4 35.0
4 35.1
4 35.2
4 35.3
4 35.4
4 35.5
4 35.6
4 35.7
NA4 36-38 m435,70 m
0. 02
0. 07To n, brau ne -hel lbra un e Lin sen
0. 20
To n, übe rwiege nd di cht , b raun e-h ell bra une L inse n vondu nkel grau em Ton u mgeb en
0. 24To n, Sand , b raun - g rau, mit zw isch eng esch altete m Ton(schw arz)
0. 36
To n, brau ne -hel lbra un e Lise n von du nke lgra ue m Tonumg ebe n, sehr schw ach sch lu ffig
0. 54
To n, brau ne -hel lbra un e Lise n ( 2x 8cm) von d un kelg raue mTo n umg ebe n, schlu f fi g
0. 64
To n, brau ne -hel lbra un e Lin sen vo n dun kelgrau em Tonumg ebe n
0. 69To n, brau ne -hel lbra un e Lise n von d unk elg raue m To n umg ebe n,schluf fi g
0. 80
To n, dich t, ol ivbra un - du nkel gra u, sch lu ffig , Fein san d,bi s 3 mm gr oß e kohl ig e Bestan dteil e
0. 92
To n - Schlu f f, Kohlestückch en b is 1 cm ,d unke lgra u- s chwa rzgra u, fei nsa ndi g - m it te lsan dig
1. 04
To n - Schlu f f, grau - ro sa, fei nsa ndi g - g rob sand ig- s ehr schw ach fei nki esig , Kao li n
1. 05 To n - Schlu f f, hel lgra u, fe insa nd ig - sta rk mit te lsa ndi g 1. 06 To n, grau , stark schluf f ig, schw ach gro bsa ndi g
1. 08To n - Schlu f f, grau - ro sa, fei nsa ndi g - s ta rk mi tte lsan dig ,gro bsan dig
1. 13 1. 18 To n, bla ugra u, Sand ne ste r (b räu nli ch)
1. 24 San d - Ton , h ell grau , Ka oli n
1. 26 To n, Tu ff it , g rau - bra un , La pil li b is 0,5 cm 1. 29 Fe in sand - Ton , he llg rau , Kao lin
1. 40
To n, grau - g rünl ich, Schl uff, we nig L api ll i
1. 52
To n - Schlu f f, grau - g rünl ich, fein sand ig , he lle L in sebe i 37,45 -37 ,4 7
1. 55To n - Schlu f f, grau - d unke lgra u, fe insa nd ig - schw achgro bsan dig , se hr schw ach fein kie sig
1. 59Fe in sand - G rob sand , h ell grau - b eig e, schlu ffig , ton ig,Kao lin
1. 62To n - Schlu f f, grau - d unke lgra u, fe insa nd ig - schw achgro bsan dig , se hr schw ach fein kie sig
1. 67Fe in sand - G rob sand , h ell grau - b eig e, schlu ffig , ton ig,Kao lin
1. 72 San d - Ton , g rau - be ige , schl uff ig
1. 75To n, grau , a n der O be rfl äche grau - ros a, sch luf f ig ,fe in sand ig - mittelsa nd ig
1. 80To n, grau , a n der O be rfl äche grau - ros a, sch luf f ig ,fe in sand ig - mittelsa nd ig
1. 84 Fe in sand , Ton , bl au, ge spren kel t, Oxi dat i onsf le cke 1. 88 To n, grau , sch luf fig 1. 92
1. 97
2. 00 Mittelsa nd, Ton, gesp ren kelt, O xi datio nsf le cke, Si de rit
mNN
4 31.7
4 31.8
4 31.9
4 32.0
4 32.1
4 32.2
4 32.3
4 32.4
4 32.5
4 32.6
4 32.7
4 32.8
4 32.9
4 33.0
4 33.1
4 33.2
4 33.3
4 33.4
4 33.5
4 33.6
4 33.7
NA4 38-38,40 m433.70 m
0. 00
0. 02 Mit telsa nd, T on, gesp ren kelt , Oxi dat io nsf le cke, Si de rit
0. 14
EMN
0. 19FZJ 8
0. 22Fe in sand - Ton , schluff ig, mitte lsa ndig - g rob sand ig ,Kao lin
0. 27 PW S 1 0
0. 30 ?
0. 32Fe in sand - Mi ttel sand , h ell grau , sch wach grob san dig ,stark schlu ff i g, ton ig, Kao lin
0. 34Schl uf f - To n, grau , fei nsan dig - mi ttel san dig , sch wachgro bsan dig , Ka oli n
0. 35Fe in sand - Mi ttel sand , h ell grau , sch wach grob san dig ,stark schlu ff i g, ton ig, Kao lin
0. 40Fe in sand - Mi ttel sand , ton ig, bl aug rau, San dne ste r,Kao lin
Abb. 6.2.5: Detaillierte Bohrkernbeschreibung der Bohrung NA4 (34 - 38,40 m)
253
Tab. 6.2.1: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4 (Teil 1)
Tiefe [m]
Bez. Al [mg/kg]
B [mg/kg]
Ba [mg/kg]
Ca [mg/kg]
Ce [mg/kg]
Co [mg/kg]
Cr [mg/kg]
Cu [mg/kg]
3,74 70.270 13.226 6095 24.247 246 48 260
4,35
6,84 79.874 11.711 2.606 20.975 199 52 386
8,60 115.382 588 705 8.002 120 10 170
11,70 13.383 8.621 154 10.335 21 6
17,18 43.650 2.004 255 16.666 54 7 20
19,30 78.850 2.425 468 15.468 168 58 273
19,35 86.152 7.289 2.008 14.415 195 86 264
20,30 72.033 2.043 528 15.294 187 54 270
21,25 95.980 6.471 2.071 17.225 200 22 108
25,00 26.592 66 281 22.637 99 16 55
26,87 65.533 10.050 331 23.360 151 105 366
32,50
32,69 81.794 41.298 15.071
33,30 PWS1 78.666 1.727 385 13.687 215 73 386 232
33,76 78.250 1.756 541 12.307 155 114 142 441
34,20 69.174 1.185 830 11.818 111 76 137 297
34,32 9.115 166 9.245 23 13 167 94
34,59 81.865 1.273 571 12.008 167 41 163
34,73 PWS2 98.944 619 421 7.719 100 51 182
34,90 PWS3 74.516 411 460 12.445 209 81 3.470 151
35,49 13.373 223 14.157 120 10 225 120
35,86 53.746 566 7.064 45 17 113 119
36,02 PWS4 77.987 182 372 5.535 90 40 169
36,41 PWS5 98.879 1.494 438 6.623 133 85 1.003 276
36,51 97.392 4.880 505 4.818 30 36 97 194
36,66 PWS6 91.778 234 433 5.763 126 57 122 184
37,20 PWS7 78.473 69 433 3.990 79 29 115 103
37,52 90.115 9.758 311 1.933 109 12 66 56
37,61 93.925 10.581 433 4.777 192 18 114
37,69 PWS8 95.874 490 185 2.013 91 41 48 105
37,94 PWS9 91.117 258 7.589 148 39 94 120
38,20
38,24 PWS10 8.9120 329 3.216 66 29 19 27
38,32 100.900 22.622 636 2.677 145 16 100 69
254
Tab. 6.2.2: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4 (Teil 2)
Tiefe [m]
Bez. Fe [mg/kg]
K [mg/kg]
La [mg/kg]
Mg [mg/kg]
Mn [mg/kg]
Mo [mg/kg]
Na [mg/kg]
Nd [mg/kg]
3,74 11.4479 133 1.3216 3.257 22 9.243 93
4,35
6,84 87.220 10.368 102 11.327 2.199 5 8.708 84
8,60 6.1703 7.264 55 6.967 2.147 5 2.096 46
11,70 371.012 12 6.420 14.202 5 4.327 12
17,18 254.380 30 7.376 9.387 4 880 23
19,30 83.606 8.136 81 16.509 1.319 10 1.231 70
19,35 47.375 7.689 100 10.154 421 15 5.212 79
20,30 75.213 6.800 91 13.919 1.185 9 76
21,25 27.725 13.900 112 14.014 290 5 4.225 69
25,00 322.312 60 9.781 13.890 7 38
26,87 111.087 70 14.187 2.978 5 4.807 70
32,50
32,69 76.450 10.294 10.962 1.779 25.592
33,30 PWS1 84.850 6.203 108 11.411 5.654 934 91
33,76 37.643 4.958 85 7120 156 24 181
34,20 45.156 8.542 75 6.604 455 12 811 47
34,32 45.981 13 175 72 91
34,59 71.346 57.269 87 8.096 1.212 25 1.326 72
34,73 PWS2 47.236 9.302 52 5.927 2.755 176 26
34,90 PWS3 41.358 8.778 105 7.054 2.356 365 785 79
35,49 64.263 2.594 52 1.312 344 27 292
35,86 89.060 5.936 28 865 234 16 45
36,02 PWS4 97.977 7.792 76 2.606 4.772 51
36,41 PWS5 43.371 12.328 86 1.787 2.297 391 903 66
36,51 26.004 11.857 38 122 15 2.940 73
36,66 PWS6 70.447 9.750 84 2.149 3.769 92 61
37,20 PWS7 22.821 8.668 59 1.335 1.111 126 32
37,52 15.440 10.117 46 154 8 5.929 134
37,61 21.170 6.391 76 3.304 450 11 5.589 70
37,69 PWS8 34.646 7.203 59 2.089 1.754 69
37,94 PWS9 45.501 82 3.599 2.851 64
38,20
38,24 PWS10 34.055 10.908 27 2.745 1.750 10
38,32 21.292 14.763 68 1.434 339 8 13.830 96
255
Tab. 6.2.3: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4 (Teil 3)
Tiefe [m]
Bez. Ni [mg/kg]
Pb [mg/kg]
Pr [mg/kg]
S [mg/kg]
Sm [mg/kg]
Sr [mg/kg]
Th [mg/kg]
Ti *) [mg/kg]
3,74 180 42 30 2.251 16 873 29 79.614
4,35 24.840
6,84 55 49 23 3.153 14 648 31 88.736
8,60 35 61 14 10 213 35 28.434
11,70 38 19 4 4 18 1.113
17,18 29 33 7 5 27 22 7.436
19,30 63 42 20 10.474 12 255 31 96.569
19,35 71 51 24 13.281 13 334 34 99.880
20,30 65 38 22 8.366 13 243 29 94.510
21,25 50 32 22 11 1.044 43 71.569
25,00 66 23 11 6 84 22 13.706
26,87 46 26 20 12 106 28 106.982
32,50 33.550
32,69 6.544 251 27.730
33,30 PWS1 407 807 29 6.929 19 305 24 15.180
33,76 161 39 28 14.149 19 113 29 164.939
34,20 77 22 14 7.450 8 528 19 110.389
34,32 68 8 7 60.245 38 17 8.587
34,59 53 39 21 38.558 13 197 33 69.058
34,73 PWS2 128 401 12 16.564 14 235 19 9.683
34,90 PWS3 1.762 7.677 27 14.533 21 346 24 13.830
35,49 94 22 18 84.356 13 13 3.615
35,86 29 33 9 97.906 6 21 14.772
36,02 PWS4 95 145 18 75.626 17 184 24 6.599
36,41 PWS5 1.566 186 22 22.397 26 245 29 12.780
36,51 63 56 13 19.325 8 24 63.715
36,66 PWS6 199 54 21 49.955 14 236 27 13.410
37,20 PWS7 70 14 2.860 15 227 13 12.080
37,52 46 38 14 1.197 10 31 34.319
37,61 36 47 20 1.062 13 96 32 34.750
37,69 PWS8 114 24 4.006 170 86 19 9.650
37,94 PWS9 89 194 23 4.818 23 220 21 27.720
38,20 17.770
38,24 PWS10 46 217 9 1.853 12 215 13 19.000
38,32 57 46 20 12 33 63.718
*) Normalschrift = mit verbessertem Standard neu gemessene Proben, übrige Proben kursiv
256
Tab. 6.2.4: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4 (Teil 4)
Tiefe [m]
Bez. U [mg/kg]
Zn [mg/kg]
TC [%]
Li [mg/kg]
V [mg/kg]
Sn [mg/kg]
Eu [mg/kg]
Gd [mg/kg]
3,74 14 204 1,804
4,35 1,327
6,84 14 310
8,60 18 272 2,273
11,70 12 98 9,957
17,18 13 237 2,387
19,30 16 170 7,8
19,35 26 279 2,84
20,30 14 155 2,142
21,25 16 175 0,145
25,00 12 328 8,484
26,87 13 209 2,304
32,50 1,688
32,69 1,925
33,30 PWS1 22 486 50 3.612 240 26 21
33,76 32 322 1,267
34,20 11 131 0,796
34,32 23 62 50,8
34,59 25 199 8,669
34,73 PWS2 27 126 93 3.082 259 23 16
34,90 PWS3 28 505 49 2.420 228 27 25
35,49 31 88 46,36
35,86 5 141 25,06
36,02 PWS4 31 161 74 3.114 199 25 17
36,41 PWS5 31 767 91 3.083 209 25 18
36,51 33 182 1,631
36,66 PWS6 34 919 88 2.037 171 24 19
37,20 PWS7 66 189 133 2.235 226 22 15
37,52 117 102 0,336
37,61 67 164 0,322
37,69 PWS8 117 112 123 1.873 235 26 16
37,94 PWS9 176 94 2.404 240 23 25
38,20 0,264
38,24 PWS10 215 88 1.517 198 19 13
38,32 126 100 0,338
257
Tab. 6.2.5: Ergebnisse der ICP-Analytik an Sedimentproben der Bohrung NA4 (Teil 5)
Tiefe [m]
Bez. Dy [mg/kg]
Ho [mg/kg]
Er [mg/kg]
Yb [mg/kg]
Lu [mg/kg]
Hf [mg/kg]
Tl [mg/kg]
Sb [mg/kg]
3,74
4,35
6,84
8,60
11,70
17,18
19,30
19,35
20,30
21,25
25,00
26,87
32,50
32,69
33,30 PWS1 17 28 8,6 40 14 173 13 21
33,76
34,20
34,32
34,59
34,73 PWS2 14 31 5,8 45 14 192 15 23
34,90 PWS3 18 27 6,8 40 14 177 14 19
35,49
35,86
36,02 PWS4 13 31 7,7 46 14 182 15 24
36,41 PWS5 15 28 7,8 41 14 169 16 24
36,51
36,66 PWS6 14 29 7,1 42 14 197 14 22
37,20 PWS7 13 29 7,2 43 13 182 14 20
37,52
37,61
37,69 PWS8 17 30 7,2 42 13 180 16 24
37,94 PWS9 16 28 6,6 41 11 166 15 28
38,20
38,24 PWS10 10 23 5,8 32 12 141 13 19
38,32
258
0.0
75000.0
150000.0
0.0
5.0
10.
0
15.
0
20.
0
25.
0
30.
0
35.
0
(mg/
kg)
Alum
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471.
70 m
3.0
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0
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t, To
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ZZ Z
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ZZ
ZZ
ZZ
Z
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Z
19.5
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Z
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Z
Z
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ZZ Z
ZZ
ZZZ
Z Z
ZZ
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0.0
2000
.0
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.0
(mg/kg)ChromNA4 33,00-38,40 m
438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
0.0
10.0
20.0
(mg/kg)Dysprosium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
Abb. 6.2.15: Cr- (links) und Dy- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA4 in Korrelation zur Lithologie
0.0
5.0
10.0
(mg/kg)Erbium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, TonZ
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
0.0
15.0
30.0
(mg/kg)Europium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
Abb. 6.2.16: Er- (links) und Eu- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA4 in Korrelation zur Lithologie
0.0
15.0
30.0
(mg/kg)Gadolinium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
0.0
100.
0
200.
0
(mg/kg)Hafnium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
Abb. 6.2.17: Gd- (links) und Hf- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA4 in Korrelation zur Lithologie
268
0.0
20.0
40.0
(mg/kg)Holmium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
0.0
75.0
150.
0
(mg/kg)Lithium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
Abb. 6.2.18: Ho- (links) und Li- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung NA4
in Korrelation zur Lithologie
0.0
10.0
20.0
(mg/kg)Lutetium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
0.0
15.0
30.0
(mg/kg)Antimon
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
Abb. 6.2.19: Lu- (links) und Sb- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA4 in Korrelation zur Lithologie
0.0
140.
0
280.
0
(mg/kg)Zinn
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
0.0
10.0
20.0
(mg/kg)Thallium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
Abb. 6.2.20: Sn- (links) und Tl- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung NA4
in Korrelation zur Lithologie
269
0.0
1900
.0
3800
.0
(mg/kg)VanadiumNA4 33,00-38,40 m
438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
0.0
25.0
50.0
(mg/kg)Ytterbium
NA4 33,00-38,40 m438,70 m NN
437.42
Tuffit, Ton
Z
Z
Z
435.70
BraunkohleBraunkohlenton
434.90Ton
433.30
Ton, MittelsandKaolin
Abb. 6.2.21: V- (links) und Yb- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung NA4
in Korrelation zur Lithologie
0
50000
100000
150000
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
0
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
Al-I
CP
[ppm
]
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
Al-R
FA [%
]
Al-ICPAl-RFA
0
5000
10000
15000
20000
25000
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
Ca-
ICP
[ppm
]
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Ca-R
FA [%
]
Ca-ICPCa-RFA
Abb. 6.2.22: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben des
Bohrkerns NA4 (links: Al; rechts: Ca)
0
100
200
300
400
500
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
Cu-
ICP
[ppm
]
0,00
0,01
0,01
0,02
0,02
0,03
0,03
0,04
0,04
0,05
Cu-R
FA [%]
Cu-ICPCu-RFA
0
100000
200000
300000
400000
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
0
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
Fe-IC
P [p
pm]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Fe-RFA [%
]
Fe-ICP
Fe-RFA
Abb. 6.2.23: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben des
Bohrkerns NA4 (links: Cu; rechts: Fe)
270
0
6000
12000
18000
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
Mg-
ICP
[ppm
]
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
Mg-R
FA [%
]
Mg-ICPMg-RFA
0
5000
10000
15000
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
0
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
Mn-
ICP
[ppm
]
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
Mn-R
FA [%]
Mn-ICPMn-RFA
Abb. 6.2.24: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben des
Bohrkerns NA4 (links: Mg; rechts: Mn)
0
25000
50000
75000
100000
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
S-IC
P [p
pm]
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
S-RFA [%
]
S-ICPS-RFA
0
200
400
600
800
1000
1200
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
0
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
Sr-IC
P [p
pm]
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
Sr-RFA [%
]
Sr-ICPSr-RFA
Abb. 6.2.25: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben des
Bohrkerns NA4 (links: S; rechts: Sr)
0
80
160
240
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
0
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
U-IC
P [p
pm]
0,00
0,01
0,01
0,02
0,02
0,03
U-R
FA [%]
U-ICPU-RFA
0
250
500
750
1000
3,74
6,84
11,7
0
19,3
0
20,3
0
25,0
0
32,5
33,3
0
34,2
0
34,5
9
34,9
0
35,8
6
36,4
1
36,6
6
37,5
2
37,6
9
38,2
1
38,3
2
Zn-IC
P [p
pm]
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
Zn-RFA
[%]
Zn-ICPZn-RFA
Abb. 6.2.26: Gegenüberstellung von RFA- und ICP-Analysen an Sedimentproben des
Bohrkerns NA4 (links: U; rechts: Zn)
271
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438,78
438.63 Ton, Tuffit
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Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.27: Al- (links) und As- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung NA5
in Korrelation zur Lithologie
0.0
55.0
110.
0
mg/kgBeNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.
0
7000
.0
1400
0.0
mg/kgCaNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.28: Be- (links) und Ca- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA5 in Korrelation zur Lithologie
0.0
250.
0
500.
0
mg/kgCeNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.0
50.0
100.
0
mg/kgCrNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.29: Ce- (links) und Cr- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA5 in Korrelation zur Lithologie
276
0.0
6500
0.0
1300
00.0
mg/kgFe 2+
NA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.0
3500
0.0
7000
0.0
mg/kgFe 3+NA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.30: Fe2+- (links) und Fe3+- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA5 in Korrelation zur Lithologie
0.0
7000
0.0
1400
00.0
mg/kgFe ges.
NA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.
0
6500
.0
1300
0.0
mg/kgK
NA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.31: Feges- (links) und K- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA5 in Korrelation zur Lithologie
0.0
190.
0
380.
0
mg/kgLaNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.0
15.0
30.0
mg/kgMoNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.32: La- (links) und Mo- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA5 in Korrelation zur Lithologie
277
0.0
1500
.0
3000
.0
mg/kgNaNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.0
100.
0
200.
0
mg/kgNiNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.33: Na- (links) und Ni- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA5 in Korrelation zur Lithologie
0.0
3500
.0
7000
.0
mg/kgPNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.
0
30.0
60.0
mg/kgPbNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.34: P- (links) und Pb- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung NA5
in Korrelation zur Lithologie
0.0
1700
00.0
3400
00.0
mg/kgSi
NA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.0
50.0
100.
0
mg/kgThNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.35: Si- (links) und Th- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung NA5
in Korrelation zur Lithologie
278
0.0
4500
0.0
9000
0.0
mg/kgTiNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.0
33.0
% (m/m)TOCNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.36: Ti- (links) und TOC- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung
NA5 in Korrelation zur Lithologie
0.0
250.
0
500.
0
mg/kgUNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
0.
0
225.
0
450.
0
mg/kgVNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.37: U- (links) und V- (rechts) Gehalte von Sedimentproben der Bohrung NA5
in Korrelation zur Lithologie
0.0
130.
0
260.
0
mg/kgZnNA5 33,00-37,00 m
438,78
438.63 Ton, Tuffit
436.33
Braunkohle, Braunkohletontonige,graue Lagen
435.78
Ton, Kaolin, grau - braungraumittelsandig - grobsandig
434.78
Kaolin, grau - gelbgraumittelsandig - grobsandig
Abb. 6.2.38: Zn-Gehalte von Sedimentproben der Bohrung NA5 in Korrelation zur
Lithologie
279
Tab.
6.2
.7: E
rgeb
niss
e de
r Ele
men
tana
lyse
n an
Gru
nd- u
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nder
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B
B
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a C
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g M
n M
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4
VR1-
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1 30
.06.
990,
147
0,03
7 0,
025
25,8
0,02
00,
075
7,1
0,06
66,
910,
008
8,6
0,34
90,
079
11,2
34
VR2-
OW
1 30
.06.
990,
169
0,04
2 0,
031
24,7
0,03
20,
085
0,08
75,
8 0,
068
5,58
0,01
27,
50,
447
0,07
215
,7
47
RT1
-OW
1 30
.06.
990,
201
0,07
6 0,
040
39,7
0,02
90,
102
0,00
728
,7
0,08
713
,66
0,00
717
,60,
364
0,05
628
,4
85
D
atum
Sr
Th
Ti
U
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4 N
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2 H
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3 C
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1 30
.06.
990,
140
0,
122
0,00
090,
007
0,01
50,
024
13,1
3,95
VR2-
OW
1 30
.06.
990,
136
0,
116
0,00
060,
013
0,03
50,
015
11,9
11,9
0,09
RT1
-OW
1 30
.06.
990,
242
0,
164
0,00
900,
018
0,01
60,
021
34,8
8,7
3,42
280
b) G
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NA
4
D
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Al
B
B
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a C
d C
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M
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n M
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a N
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Pb
S SO
4
NA4
-M1
13.0
7.99
0,
362
0,09
1 0,
249
61,8
0,02
90,
104
0,01
015
,2
0,25
127
,70,
104
21,1
0,24
70,
068
20,1
60
NA4
-M2
15.0
7.99
0,
245
0,08
5 0,
108
37,3
0,02
20,
129
0,03
714
,6
0,24
817
,70,
013
179,
20,
193
0,06
842
,3
127
NA4
-GW
1 04
.08.
99
0,32
3 0,
468
0,09
854
,80,
023
0,11
513
,3
0,28
024
,60,
008
25,0
0,25
60,
037
9,7
29
NA4
-GW
2 28
.09.
99
0,27
5 0,
268
0,15
154
,30,
031
0,13
70,
016
13,7
0,
278
24,5
0,14
023
,10,
228
0,10
17,
0 21
NA4
-GW
3 04
.11.
99
0,29
7 0,
060
1,10
655
,70,
028
0,20
10,
033
13,7
0,
329
24,2
0,11
626
,90,
225
0,09
07,
3 22
NA4
-GW
4 20
.01.
00
0,39
8 0,
336
0,18
552
,30,
0001
00,
006
1,56
612
,2
0,36
523
,10,
174
26,5
0,00
10,
086
4,3
13
NA4
-GW
5/1
14.0
3.00
0,
456
0,32
7 0,
143
52,0
0,00
013
0,00
50,
0002
1,41
613
,3
0,38
823
,10,
181
25,4
0,00
10,
018
5,3
15
NA4
-GW
5/2
14.0
3.00
0,
466
0,33
8 0,
121
49,5
0,00
007
0,00
50,
0004
1,40
812
,3
0,37
823
,10,
157
23,0
0,00
20,
014
8,7
26
NA4
-GW
6/1
23.0
5.00
0,
394
0,69
9 0,
319
55,1
0,01
60,
319
16,0
0,
134
24,2
0,13
80,
041
0,00
122
,20,
030
0,60
78,
4 25
NA4
-GW
6/2
23.0
5.00
0,
410
0,77
6 53
,40,
004
15,5
0,
131
25,4
0,14
70,
016
0,00
121
,50,
039
9,8
29
NA4
-GW
6/3
23.0
5.00
0,
425
0,67
2 59
,50,
007
13,7
0,
135
26,1
0,16
70,
011
22,5
0,01
29,
9 30
NA4
-GW
6/4
24.0
5.00
0,
464
0,94
8 0,
023
56,4
0,01
010
,1
0,14
226
,60,
202
0,00
821
,79,
6 29
NA4
-GW
7/1
29.0
8.00
0,
371
0,71
6 0,
020
61,5
0,00
200
0,05
70,
030
18,2
0,
140
26,9
0,21
30,
016
0,00
124
,30,
023
0,03
79,
3 28
NA4
-GW
7/2
29.0
8.00
0,
384
1,58
3 0,
002
56,2
0,00
700
0,05
710
,6
0,14
124
,00,
151
0,01
220
,70,
056
10,7
32
NA4
-GW
7/3
29.0
8.00
0,
383
0,74
5 56
,00,
0010
00,
069
10,7
0,
135
23,3
0,07
30,
014
22,1
0,03
70,
060
9,7
29
NA4
-GW
8/1
07.1
1.00
0,
314
2,76
7 0,
112
54,6
18,3
0,
112
25,0
0,14
40,
002
29,7
0,02
58,
7 26
NA4
-GW
8/2
07.1
1.00
0,
399
4,32
1 0,
093
52,0
0,01
113
,1
0,12
025
,20,
235
0,00
228
,20,
024
8,3
25
NA4
-GW
8/3
08.1
1.00
0,
334
5,52
0 0,
096
50,6
0,01
613
,3
0,09
124
,50,
002
23,0
0,08
98,
3 25
NA4
-GW
8-C
C
07.1
1.00
0,
393
8,07
7 0,
128
56,5
2,04
614
,1
0,11
425
,10,
669
0,00
325
,00,
035
8,3
25
NA4
-GW
9/1-
N
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3.01
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0,04
9 0,
125
52,6
2,50
913
,3
25,1
23,5
4,0
12
NA4
-GW
9/1-
N
06.0
3.01
y0,
304
0,04
7 0,
132
52,4
2,26
012
,9
23,9
22,9
6,8
21
NA4
-GW
9/1-
C
06.0
3.01
0,
262
0,03
5 0,
121
48,0
2,08
412
,0
21,5
20,5
6,4
19
NA4
-GW
9/1-
U
06.0
3.01
0,
288
0,05
0 0,
116
52,1
0,04
713
,1
23,4
22,8
7,1
21
NA4
-GW
9/2-
N
06.0
3.01
x0,
278
0,04
1 0,
119
52,9
0,53
414
,6
27,6
24,2
5,2
16
NA4
-GW
9/2-
N
06.0
3.01
y0,
298
0,03
5 0,
128
53,8
0,02
213
,9
25,1
22,9
8,2
25
NA4
-GW
9/2-
C
06.0
3.01
NA4
-GW
9/2-
U
06.0
3.01
0,
293
0,04
6 0,
142
53,7
13,8
24
,022
,06,
9 21
NA4
-GW
10
26.0
4.01
NA4
-GW
11
11.0
7.01
NA4
-GW
12
29.0
8.01
281
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13.0
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460
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200
0,01
20,
018
0,04
06,
18,
53,
26
NA4
-M2
15.0
7.99
0,
272
0,
169
0,00
500
0,02
40,
015
0,02
316
9,8
4,7
2,15
NA4
-GW
1 04
.08.
99
0,40
7
0,19
00,
0020
00,
023
0,01
90,
018
3,0
3,0
1,78
NA4
-GW
2 28
.09.
99
0,40
7
0,11
90,
0004
00,
027
0,13
70,
017
4,2
12,0
1,24
34
1
NA4
-GW
3 04
.11.
99
0,41
7
0,20
20,
0010
00,
046
0,03
20,
020
3,8
7,9
1,97
34
3
NA4
-GW
4 20
.01.
00
0,47
5 0,
0003
0,
0000
40,
003
0,07
96,
8
3,6
362
NA4
-GW
5/1
14.0
3.00
0,
495
0,00
04
0,00
006
0,00
040,
071
5,2
0,15
36
,134
5
NA4
-GW
5/2
14.0
3.00
0,
493
0,00
04
0,00
010
0,00
030,
081
3,6
37
,733
4
NA4
-GW
6/1
23.0
5.00
0,
435
0,
042
1,18
54,
2
3,3
338
NA4
-GW
6/2
23.0
5.00
0,
432
0,
031
3,4
1,
033
3
NA4
-GW
6/3
23.0
5.00
0,
440
0,
030
6,5
3,
033
3
NA4
-GW
6/4
24.0
5.00
0,
441
0,
029
4,6
2,
233
7
NA4
-GW
7/1
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8.00
0,
471
0,
027
4,5
30
,434
0
NA4
-GW
7/2
29.0
8.00
0,
470
0,
028
0,00
63,
2
29,8
333
NA4
-GW
7/3
29.0
8.00
0,
473
0,
028
4,3
34
,333
4
NA4
-GW
8/1
07.1
1.00
0,
463
0,
169
4,0
62
,333
6
NA4
-GW
8/2
07.1
1.00
0,
469
0,
173
0,49
73,
0
34,3
332
NA4
-GW
8/3
08.1
1.00
0,
416
0,
156
3,2
61
,433
1
NA4
-GW
8-C
C
07.1
1.00
0,
507
0,
211
0,21
22,
5
NA4
-GW
9/1-
N
06.0
3.01
x
NA4
-GW
9/1-
N
06.0
3.01
y
NA4
-GW
9/1-
C
06.0
3.01
NA4
-GW
9/1-
U
06.0
3.01
5,
2
34,4
332
70,8
78,7
NA4
-GW
9/2-
N
06.0
3.01
x
NA4
-GW
9/2-
N
06.0
3.01
y
NA4
-GW
9/2-
C
06.0
3.01
NA4
-GW
9/2-
U
06.0
3.01
3,
0
47,8
182
NA4
-GW
10
26.0
4.01
NA4
-GW
11
11.0
7.01
NA4
-GW
12
29.0
8.01
282
c) G
rund
was
serm
eßst
elle
NA
5
D
atum
Al
B
B
a C
a C
d C
o C
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K
Li
M
g M
n M
o La
N
a N
i P
Pb
S SO
4 N
A5-G
W1
04.0
8.99
0,
360
0,04
3 0,
071
54,0
0,02
70,
131
0,06
711
,2
0,27
421
,50,
009
125,
30,
241
0,07
129
,0
87
NA5
-GW
2 28
.09.
99
0,33
2 0,
063
0,11
057
,70,
019
0,16
70,
019
11,0
0,
268
23,2
0,30
257
,00,
208
0,05
311
,0
33
NA5
-GW
3 04
.11.
99
0,31
8 0,
060
0,10
758
,10,
025
0,20
80,
064
11,9
0,
314
22,8
0,36
160
,20,
191
0,07
39,
1 27
NA5
-GW
4 20
.01.
00
NA5
-GW
5 14
.03.
00
0,65
7 0,
733
0,19
259
,70,
070,
008
0,00
11,
465
10,6
0,
398
24,7
0,47
458
,40,
006
0,02
11,1
33
NA5
-GW
6 24
.05.
00
0,37
1 2,
192
0,15
443
,40,
028
0,01
90,
043
11,4
0,
120
26,5
0,13
50,
013
0,00
151
,30,
071
13,1
39
NA5
-GW
7 29
.08.
00
0,52
1 0,
736
70,1
0,04
814
,6
0,12
028
,80,
234
0,02
849
,20,
021
10,3
31
NA5
-GW
8 07
.11.
00
0,43
7 2,
251
0,12
862
,40,
015
15,5
0,
110
27,4
0,49
30,
002
51,3
0,03
510
,7
32
NA5
-GW
9-N
06
.03.
01x
0,53
2 0,
044
0,14
167
,41,
628
12,1
29
,843
,05,
2 16
NA5
-GW
9-N
06
.03.
01y
0,40
9 0,
047
0,15
561
,71,
634
11,8
27
,042
,38,
2 25
NA5
-GW
9-C
06
.03.
01
0,37
6 0,
054
0,14
058
,11,
045
11,1
24
,939
,07,
9 24
NA5
-GW
9-U
06
.03.
01
0,32
3 0,
042
0,12
661
,50,
014
12,1
25
,642
,87,
8 24
NA5
-GW
10
26.0
4.01
NA5
-GW
11
11.0
7.01
NA5
-GW
12
29.0
8.01
D
atum
Sr
Th
Ti
U
V
Zn
Zr
Cl
NH
4 N
O3
CO
2 H
CO
3 C
ges
TIC
N
A5-G
W1
04.0
8.99
0,
352
0,
241
0,01
400,
028
0,02
80,
025
7,2
4,2
1,70
NA5
-GW
2 28
.09.
99
0,39
3
0,21
90,
0008
0,04
10,
100
0,04
03,
77,
11,
41
417
NA5
-GW
3 04
.11.
99
0,40
2
0,18
00,
0010
0,18
00,
044
0,01
95,
14,
21,
79
420
NA5
-GW
4 20
.01.
00
NA5
-GW
5 14
.03.
00
0,53
0 0,
0003
0,
0010
0,00
20,
090
6,6
1,
944
3
NA5
-GW
6 24
.05.
00
0,48
1
0,02
90,
684
6,6
23
,643
0
NA5
-GW
7 29
.08.
00
0,53
2
0,02
78,
8
33,4
448
NA5
-GW
8 07
.11.
00
0,51
6
0,24
15,
6
428
NA5
-GW
9-N
06
.03.
01x
NA5
-GW
9-N
06
.03.
01y
NA5
-GW
9-C
06
.03.
01
NA5
-GW
9-U
06
.03.
01
7,1
27
,942
487
,493
,5
NA5
-GW
10
26.0
4.01
NA5
-GW
11
11.0
7.01
NA5
-GW
12
29.0
8.01
283
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.39: Entwicklung der Gesamt-Alkalinität im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0,001
0,01
0,1
1
10
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.40: Entwicklung der Al-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.41: Entwicklung der Ba-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
284
0
200
400
600
800
1000
1200
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.42: Entwicklung der Ca-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.43: Entwicklung der Cl-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0,01
0,1
1
10
100
1000
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.44: Entwicklung der Feges-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
285
0
10
20
30
40
50
60
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.45: Entwicklung der K-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.46: Entwicklung der Li-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.47: Entwicklung der Mg-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
286
0,01
0,1
1
10
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.48: Entwicklung der Mn-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.49: Entwicklung der Na-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
1
10
100
1000
10000
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.50: Entwicklung der Sges-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
287
0,1
1
10
100
1000
10000
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.51: Entwicklung der SO4-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0
10
20
30
40
50
60
70
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.52: Entwicklung der Si-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.53: Entwicklung der SiO2-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
288
0
1
2
3
4
5
6
7
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.54: Entwicklung der Sr-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.55: Entwicklung der TIC-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
1
10
100
1000
NA4-PW1
NA4-PW2
NA4-PW3
NA4-PW4
NA4-PW5
NA4-PW6
NA4-PW7
NA4-PW8
NA4-PW9
NA4-PW10
Probe
Geh
alt [
mg/
l]
Stufe 1Stufe 2Stufe 3Stufe 4Stufe 5
Abb. 6.2.56: Entwicklung der TOC-Konzentrationen im Verlauf der 5-stufigen
Porenwasserextraktion ausgewählter Sedimentproben (NA4)
289
Tab. 6.2.8: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedimenten der Bohrung HB1
HB1 1.50m
HB1 1.80m
HB1 2.15m
HB1-1 HB12.90m
HB1-2 HB13.65m
HB14.35m
HB1 4.60m
HB1 4.80m
HB15.50m
Teufe (m) 1,50 1,80 2,15 2,55 2,90 3,25 3,65 4,35 4,60 4,80 5,50Loss % 71,55 68,74 57,25 47,87 25,41 39,36 0,61 8,45 3,74 1,30 1,22SiO2 11,47 12,89 19,56 29,54 52,50 37,44 93,56 64,78 73,69 90,68 89,25TiO2 0,15 0,18 0,31 0,45 0,39 0,27 0,15 0,49 0,37 0,16 0,21Al2O3 8,45 9,34 12,59 11,08 12,58 14,34 3,53 18,15 12,51 4,26 5,90Fe2O3 1,39 1,42 1,54 2,83 2,41 1,64 0,40 2,20 3,39 1,89 0,96MnO 0,01 0,01 0,01 0,02 0,01 0,02 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01MgO 0,28 0,33 0,42 0,39 0,37 0,61 < LLD 0,68 0,32 0,01 0,04CaO 2,20 2,47 2,37 2,01 0,66 1,58 0,07 0,52 0,21 0,09 0,09Na2O < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLDK2O 0,40 0,40 0,68 0,93 2,42 1,29 1,72 2,30 2,85 1,95 2,81P2O5 0,03 0,04 0,05 0,05 0,04 0,04 0,03 0,05 0,06 0,07 0,05Summe 95,93 95,82 94,77 95,16 96,78 96,58 100,06 97,63 97,15 100,41 100,52ppm V 233 328 1341 223 122 65 11 88 46 20 19Cr 48 59 181 108 55 95 13 59 27 9 8Co 26,7 28,8 18,4 56,5 32,8 10,8 0,78 5,07 2,51 1,81 1,36Ni 123 108 103 99 65 111 14 65 15 15 13Cu 19 38 71 59 15 72 < LLD 43 10 14 7Zn 392 460 819 781 2168 421 13 140 82 45 26Ga 7 7 11 14 7 12 2 20 11 3 2Rb 40 46 76 86 116 151 54 280 166 69 94Sr 75 79 93 106 87 69 60 82 86 66 83Y 15 24 38 40 37 109 3 36 14 6 11Zr 26 30 50 134 354 96 122 184 248 163 230Nb 1 3 8 13 4 7 < LLD 4 3 < LLD 0Mo 1,15 1,13 1,61 2,10 0,59 0,93 0,19 0,47 0,65 0,52 0,48Cs 7,27 7,07 12,15 12,50 12,27 22,67 2,74 26,82 14,73 3,42 4,96Ba 673 671 741 614 600 404 494 602 769 545 738La 18,6 25,9 42,0 30,3 36,6 66,0 13,3 44,7 26,4 10,2 9,2Ce 30,5 40,7 65,1 51,5 63,5 135,2 22,7 73,1 35,4 17,2 21,1Pr 4,10 6,81 11,02 6,86 7,00 14,47 2,31 10,12 4,10 1,69 1,50Nd 17,6 29,9 46,8 29,5 27,5 62,1 8,5 41,8 15,0 6,2 5,4Sm 3,75 6,79 10,19 6,67 5,34 12,17 1,50 8,59 2,58 1,06 0,91Eu 0,91 1,68 2,48 1,63 1,17 3,41 0,19 2,27 0,56 0,28 0,08Gd 2,83 4,91 7,36 5,19 4,27 10,30 0,98 6,17 1,85 0,76 0,66Tb 0,45 0,81 1,25 0,87 0,73 1,60 0,14 1,00 0,31 0,11 0,09Dy 2,55 4,63 6,81 5,12 4,38 9,17 0,74 5,69 1,85 0,55 0,50Ho 0,50 0,88 1,27 1,01 0,87 1,84 0,14 1,09 0,38 0,09 0,09Er 1,24 2,10 2,97 2,50 2,12 4,54 0,31 2,63 0,98 0,22 0,23Tm 0,20 0,34 0,45 0,41 0,34 0,69 0,04 0,40 0,16 0,03 0,04Yb 1,26 2,13 2,79 2,52 2,10 4,30 0,26 2,53 1,05 0,20 0,23Lu 0,20 0,32 0,40 0,38 0,31 0,66 0,04 0,37 0,16 0,03 0,04Hf 0,84 0,96 1,52 2,96 6,21 2,37 2,27 3,45 4,19 2,27 3,49Pb 10 14 22 25 26 31 17 60 28 18 27Th 5 9 10 20 13 16 8 9 13 5 14U 24,8 110 311 522 74,1 309 3,48 16,52 9,04 12,7 8,25U 235 653 153 U 238 668 153
290
Tab. 6.2.9: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedimenten der Bohrung HB2
HB2 1.60m
HB2 2.40m
HB2 3.40m
HB 2-1
HB 2-2
HB2 5.60m
HB2 5.80m
HB2 6.30m
HB2 7.20m
HB2 7.70m
Teufe (m) 1,60 2,40 3,40 4,60 5,35 5,60 5,80 6,30 7,20 7,70Loss % 77,62 75,59 80,35 67,34 61,60 21,63 50,39 32,15 2,52 0,89SiO2 9,44 10,93 7,05 14,16 16,58 57,17 26,66 39,22 80,82 90,64TiO2 0,18 0,10 0,08 0,24 0,20 0,41 0,29 0,50 0,25 0,26Al2O3 7,52 6,93 6,34 10,93 11,67 12,63 14,24 20,38 7,76 4,84Fe2O3 1,00 1,65 0,87 1,92 1,89 1,85 1,71 3,09 4,77 1,18MnO 0,01 0,01 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,00 0,01MgO 0,24 0,20 0,22 0,35 0,32 0,38 0,53 0,34 0,13 < LLDCaO 1,01 1,30 1,79 1,18 2,18 0,73 1,41 0,77 0,13 0,08Na2O 0,02 0,01 0,01 < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLDK2O 0,40 0,35 0,23 0,52 0,52 2,63 0,98 1,08 2,24 2,34P2O5 0,03 0,09 0,04 0,09 0,16 0,05 0,05 0,05 0,04 0,08Summe 97,47 97,14 97,00 96,73 95,12 97,49 96,27 97,57 98,65 100,31ppm V 78 60 60 157 147 98 75 133 31 21Cr 41 29 25 79 151 63 161 85 20 12Co 11,9 16,2 12,0 28,8 47,6 20,2 42,3 27,4 1,54 0,77Ni 87 90 61 73 102 42 117 92 11 9Cu 21 23 11 53 56 18 50 74 5 11Zn 637 335 435 909 531 973 452 169 30 16Ga 8 5 4 9 8 9 13 20 9 5Rb 42 28 24 59 83 125 129 101 100 75Sr 45 44 48 60 67 92 65 58 68 71Y 12 7 11 32 39 32 51 24 14 14Zr 25 25 13 36 51 375 64 109 205 294Nb 1 1 2 5 7 4 4 4 2 1Mo 3,35 1,43 2,50 2,53 1,85 1,15 0,84 1,83 0,67 0,46Cs 6,18 4,02 3,98 9,35 6,22 11,93 18,37 17,42 7,85 3,09Ba 423 426 422 464 591 607 506 429 564 595La 8,2 7,6 10,8 12,6 12,9 59,6 47,2 18,5 13,9 15,7Ce 15,7 13,7 21,6 21,8 27,1 90,7 74,8 51,1 27,0 30,3Pr 1,69 1,65 2,97 2,76 2,94 10,78 9,22 3,55 2,40 2,53Nd 7,3 7,0 13,5 11,7 12,9 40,7 37,7 13,8 9,1 9,3Sm 1,60 1,49 2,95 2,44 3,03 7,36 7,28 2,48 1,54 1,52Eu 0,40 0,36 0,72 0,61 0,83 1,23 2,02 0,57 0,09 0,12Gd 1,28 1,13 2,18 1,97 2,58 5,19 6,06 1,68 1,10 1,08Tb 0,22 0,18 0,33 0,33 0,47 0,81 0,99 0,23 0,15 0,16Dy 1,32 1,07 1,85 1,96 2,89 4,48 5,66 1,13 0,77 0,98Ho 0,27 0,21 0,36 0,40 0,59 0,86 1,11 0,19 0,13 0,20Er 0,76 0,55 0,91 0,99 1,52 2,12 2,63 0,46 0,31 0,50Tm 0,12 0,09 0,14 0,16 0,26 0,34 0,40 0,06 0,04 0,08Yb 0,78 0,63 0,93 1,03 1,74 2,15 2,45 0,39 0,27 0,46Lu 0,12 0,10 0,14 0,15 0,26 0,32 0,36 0,06 0,03 0,06Hf 0,79 0,71 0,40 0,77 1,24 5,74 1,71 2,48 3,33 4,78Pb 12 8 6 22 22 31 37 83 29 24Th 6 5 4 10 13 13 13 22 19 9U 6,38 9,59 32,1 111 273 72,6 161 7,41 10,4 9,56U 235 226 318 U 238 237 318
291
Tab. 6.2.10: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedimenten der Bohrung HB3
HB3 2.20m
HB3 3.20m
HB3 4.20m
HB3 4.50m
HB3 5.50m
HB3-1 HB3 7.40m
HB3-2 HB3 8.25m
Teufe (m) 2,20 3,20 4,20 4,50 5,50 6,75 7,40 7,65 8,25Loss % 3,89 6,19 9,01 41,75 66,21 57,20 40,25 36,27 12,74SiO2 77,98 69,32 69,69 37,49 15,36 19,17 36,23 31,48 60,61TiO2 0,50 0,62 0,60 0,38 0,25 0,28 0,45 0,52 0,60Al2O3 10,55 14,52 14,06 12,13 9,29 13,68 13,95 21,30 18,44Fe2O3 3,32 5,43 1,80 1,81 1,30 1,41 1,95 1,87 1,82MnO 0,01 0,01 0,01 0,01 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01MgO 0,25 0,29 0,33 0,40 0,39 0,42 0,41 0,57 0,53CaO 0,24 0,33 0,51 1,63 2,18 2,47 1,46 1,91 0,56Na2O < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLDK2O 1,58 1,33 1,67 0,97 0,52 0,60 1,31 1,03 2,57P2O5 0,08 0,09 0,05 0,07 0,06 0,16 0,13 0,20 0,10Summe 98,39 98,14 97,73 96,63 95,56 95,42 96,14 95,16 97,98ppm V 77 146 125 152 295 44 49 65 56Cr 62 106 102 71 85 147 136 228 98Co 3,48 4,67 4,55 11,0 7,11 3,57 4,85 5,11 5,13Ni 21 23 49 50 93 74 120 103 45Cu 25 48 40 31 28 46 96 92 24Zn 26 29 37 139 291 147 306 419 79Ga 13 17 18 16 14 12 12 18 16Rb 102 96 106 82 52 68 111 115 147Sr 58 68 72 77 75 94 146 112 104Y 15 10 22 41 11 42 113 152 31Zr 255 220 234 123 39 47 154 70 339Nb 6 5 3 3 4 4 7 10 6Mo 0,98 1,74 1,47 1,57 4,07 0,80 0,95 1,08 0,47Cs 8,18 12,00 10,95 12,31 10,54 13,08 13,05 19,00 15,93Ba 400 399 481 666 632 810 856 876 721La 24,4 16,1 29,6 47,3 18,4 33,5 35,8 53,2 29,1Ce 45,5 41,9 49,2 85,3 31,0 70,6 74,6 115,3 51,7Pr 3,98 2,75 5,48 9,91 3,31 8,68 11,61 16,50 4,65Nd 14,6 10,1 20,9 40,2 13,0 39,1 58,8 81,1 17,4Sm 2,49 1,87 4,03 7,69 2,64 8,74 14,60 18,79 3,01Eu 0,26 0,17 0,71 1,68 0,64 2,24 4,22 5,28 0,45Gd 1,65 1,32 2,69 6,17 2,07 6,91 12,03 15,78 2,07Tb 0,21 0,18 0,42 1,00 0,36 1,10 1,75 2,25 0,29Dy 1,08 0,95 2,26 5,82 2,13 6,42 10,26 12,98 1,52Ho 0,18 0,17 0,42 1,13 0,41 1,28 2,34 2,83 0,27Er 0,39 0,41 1,00 2,78 1,07 3,23 6,38 7,60 0,66Tm 0,05 0,07 0,15 0,43 0,17 0,54 1,09 1,27 0,09Yb 0,31 0,41 0,96 2,73 1,17 3,52 7,38 8,31 0,59Lu 0,04 0,06 0,14 0,40 0,18 0,56 1,30 1,45 0,09Hf 4,47 3,82 3,66 2,73 1,16 1,44 3,93 2,19 4,05Pb 26 32 36 29 14 26 31 48 36Th 16 22 25 14 7 14 17 23 24U 4,59 5,37 5,74 3,64 8,13 194 229 292 51,2U 235 150 394 U 238 147 377
292
Tab. 6.2.11: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedim. der Bohrungen HB3 (Forts.)
HB3 8.80m
HB3 9.30m
HB3 9.60m
HB3 10.10m
Teufe (m) 8,80 9,30 9,60 10,10Loss % 94,41 9,32 0,91 0,97SiO2 3,30 50,30 90,88 90,28TiO2 0,03 0,34 0,21 0,24Al2O3 1,41 21,55 3,98 5,11Fe2O3 0,42 11,72 1,84 0,63MnO 0,00 0,01 0,01 0,01MgO 0,05 0,77 < LLD 0,01CaO 0,05 0,60 0,08 0,09Na2O < LLD < LLD < LLD < LLDK2O 0,12 1,62 1,92 2,20P2O5 0,01 0,18 0,09 0,04Summe 99,78 96,42 99,93 99,58ppm V 8 116 23 12Cr 5 54 6 15Co 0,51 5,86 1,58 1,22Ni 4 30 9 18Cu 3 22 7 < LLDZn 7 130 36 24Ga 2 17 8 5Rb 13 192 65 78Sr 6 50 61 64Y 3 16 10 9Zr 7 73 222 275Nb 1 7 0 < LLDMo 0,20 1,37 1,03 0,22Cs 2,06 29,38 2,85 3,56Ba 76 241 528 572La 1,0 8,9 13,8 16,7Ce 3,0 14,6 23,9 31,6Pr 0,22 1,41 2,36 2,81Nd 0,9 5,6 8,7 10,2Sm 0,17 1,14 1,55 1,80Eu 0,04 0,31 0,26 0,14Gd 0,12 0,95 1,11 1,22Tb 0,02 0,17 0,17 0,17Dy 0,09 1,03 0,97 0,93Ho 0,02 0,21 0,19 0,17Er 0,04 0,51 0,48 0,42Tm 0,01 0,08 0,08 0,07Yb 0,03 0,49 0,51 0,42Lu 0,00 0,07 0,08 0,06Hf 0,19 1,54 3,13 4,20Pb 3 37 19 26Th 1 10 8 12U 0,44 13,9 21,9 5,70U 235 U 238
293
Tab. 6.2.12: Ergebnisse der RFA-Analysen an Sedimenten der Bohrung HB4
HB4 0.35m
HB4-1 HB4 0.80m
HB4 1.50m
HB4-2 HB4 2.10m
HB4 3.05m
HB4 3.50m
Teufe (m) 0,35 0,65 0,80 1,50 1,75 2,10 3,05 3,50 Loss % 47,61 43,23 2,54 1,76 5,49 2,23 3,45 0,80 SiO2 29,64 33,41 82,29 86,27 67,12 81,32 77,26 90,47 TiO2 0,34 0,41 0,19 0,18 0,76 0,22 0,36 0,24 Al2O3 14,60 14,52 7,57 7,35 15,88 6,17 12,52 5,28 Fe2O3 1,75 1,96 3,36 1,40 4,50 6,21 1,65 0,51 MnO 0,01 0,01 0,01 0,00 0,01 0,02 0,01 0,01 MgO 0,42 0,43 0,13 0,08 0,11 0,10 0,31 < LLD CaO 1,49 1,47 0,17 0,14 0,22 0,13 0,19 0,07 Na2O < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD K2O 1,01 0,87 2,78 2,97 2,75 2,20 2,50 2,67 P2O5 0,16 0,18 0,11 0,05 0,19 0,22 0,06 0,03 Summe 97,03 96,47 99,15 100,18 97,02 98,80 98,31 100,07 ppm V 71 75 70 30 75 123 48 21 Cr 86 108 35 19 44 27 24 8 Co 8,87 7,83 2,11 1,43 2,79 3,22 3,08 0,98 Ni 79 385 15 20 111 18 14 13 Cu 47 54 19 15 11 19 9 13 Zn 121 110 41 26 136 123 81 22 Ga 15 15 9 4 17 3 14 4 Rb 91 86 98 103 229 86 150 86 Sr 87 86 96 105 230 171 78 81 Y 19 28 11 10 25 11 15 13 Zr 76 130 93 78 367 196 180 226 Nb 9 11 1 < LLD < LLD < LLD < LLD < LLD Mo 1,22 2,17 1,53 0,71 10,41 2,67 0,25 0,14 Cs 13,12 13,40 5,95 5,61 4,41 6,99 18,68 3,67 Ba 643 624 794 824 1216 722 574 707 La 12,6 31,4 17,5 11,6 12,8 11,6 20,0 12,3 Ce 20,6 55,7 30,7 23,5 32,9 27,2 35,1 23,4 Pr 2,33 6,50 3,12 2,02 2,19 2,01 3,19 2,00 Nd 9,6 27,3 12,1 7,7 8,0 7,8 11,6 7,5 Sm 1,97 5,56 2,26 1,40 1,41 1,44 1,96 1,22 Eu 0,46 1,24 0,41 0,31 0,09 0,23 0,25 0,14 Gd 1,49 4,17 1,49 1,01 1,01 1,03 1,36 0,87 Tb 0,25 0,64 0,22 0,16 0,14 0,14 0,19 0,13 Dy 1,45 3,70 1,04 0,88 0,73 0,76 1,02 0,78 Ho 0,31 0,71 0,16 0,18 0,13 0,15 0,19 0,16 Er 0,83 1,79 0,36 0,44 0,32 0,37 0,45 0,42 Tm 0,15 0,29 0,05 0,07 0,05 0,07 0,07 0,06 Yb 1,02 1,91 0,28 0,39 0,30 0,42 0,40 0,40 Lu 0,16 0,30 0,04 0,05 0,04 0,06 0,06 0,06 Hf 1,93 2,72 1,69 1,46 4,65 3,82 4,11 5,24 Pb 20 22 23 28 40 27 22 23 Th 12 13 17 9 17 12 4 7 U 185 373 28,3 12,3 74,8 47,5 10,1 3,55 U 235 689 115 U 238 694 107
294
mNN
379.00
380.00
381.00
382.00
383.00
384.00
385.00
386.00
0.0
50.0
100.
0
Cu (ppm)
0.0
1250
.0
2500
.0
Zn (ppm)
0.0
125.
0
250.
0
Sr (ppm)
0.0
200.
0
400.
0
Zr (ppm)
0.0
6.0
12.0
Mo (ppm)
0.0
45.0
90.0
Pb (ppm)
0.0
15.0
30.0
Th (ppm)
0.0
300.
0
600.
0
U (ppm)
385 m
0 200 400 600 8001000
counts/sec.
B1385 m
0.30 Mu, bnMu
0.75fS - U
1.40Bk, U
3.19
Tbrk, Bk
3.45 T, Tbrk
4.27
fS - gS, T
4.70T
6.00
fS - gS, T
Abb. 6.2.57: Geologisches Profil, Gamma-Messwerte und ausgewählte
Elementgehalte in der Bohrung B1 - Heselbach
mNN
377.00
378.00
379.00
380.00
381.00
382.00
383.00
384.00
385.00
0.0
50.0
100.
0
Cu (ppm)
0.0
1250
.0
2500
.0
Zn (ppm)
0.0
125.
0
250.
0
S r (ppm)0.
0
200.
0
400.
0
Zr (ppm)
0.0
6.0
12.0
Mo (ppm)
0.0
45.0
90.0
Pb (ppm)
0.0
15.0
30.0
Th (ppm)
0.0
300.
0
600.
0
U (ppm)
384.50 m
0 2 00 400 600 800 1000
coun ts/se c.
B2384.50 m
0.35 Mu, bnMu
1.30
KM
5.48
Tbrk, Bk
7.16
T, Tbrk
7.95
fS - gS
Abb. 6.2.58: Geologisches Profil, Gamma-Messwerte und ausgewählte
Elementgehalte in der Bohrung B2 - Heselbach
295
mNN
373.50
374.50
375.50
376.50
377.50
378.50
379.50
380.50
381.50
382.50
383.50
384.50
0.0
50.0
100.
0
0.0
5.0
10.0
Cu (ppm)
0.0
1250
.0
2500
.0
0.0
5.0
10.0
Zn (ppm)
0.0
125.
0
250.
0
0.0
5.0
10.0
Sr (ppm)
0.0
200.
0
400.
0
0.0
5.0
10.0
Zr (ppm)
0.0
6.0
12.0
0.0
5.0
10.0
Mo (ppm)
0.0
45.0
90.0
0.0
5.0
10.0
Pb (ppm)
0.0
15.0
30.0
0.0
5.0
10.0
Th (ppm)
0.0
300.
0
600.
0
0.0
5.0
10.0
U (ppm)
384 m
0 200 400 600 800 1000
counts/sec.
B3384 m
0.18 Mu, bnMu
4.19
KM
7.45
Tbrk, sw
9.53
T, Tbrk
10.30
fS - gS
Abb. 6.2.59: Geologisches Profil, Gamma-Messwerte und ausgewählte
Elementgehalte in der Bohrung B3 - Heselbach
mNN
382.00
383.00
384.00
385.00
386.00
387.00
0.0
50.0
100.
0
0.0
3.8
Cu (ppm)
0.0
1250
.0
2500
.0
0.0
3.8
Zn (ppm)
0.0
125.
0
250.
0
0.0
3.8
Sr (ppm)
0.0
200.
0
400.
0
0.0
3.8
Zr (ppm)
0.0
6.0
12.0
0.0
3.8
Mo (ppm)
0.0
45.0
90.0
0.0
3.8
Pb (ppm)
0.0
15.0
30.0
0.0
3.8
Th (ppm)
0.0
300.
0
600.
0
0.0
3.8
U (ppm)
386.5 m
0 200 400 600 8001000
counts/sec.
B4386.5 m
0.00
0.11 Mu, bn
Mu
0.26 fS, T 0.70 Bk, Tbrk
1.67fS - gS, T
2.00 T, fs
3.00
fS - gS, T
3.11 T, fs
3.80fS - gS, T
Abb. 6.2.60: Geologisches Profil, Gamma-Messwerte und ausgewählte
Elementgehalte in der Bohrung B4 - Heselbach
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![DE - European Commissionec.europa.eu/research/participants/data/ref/h2020/mga/gga/h2020-mga... · Referat] [Abteilung]], [Vor- und Nachname], 5. und . andererseits . 1. „dem Koordinator“:](https://img.pdfslide.org/doc/110x75/5e0339b9d9e2ea2f204257dc/de-european-referat-abteilung-vor-und-nachname-5-und-andererseits.jpg)
