книги / III. Internationales Kalisymposium 1965 Teil 2

hende Abschnürung vom Meer bzw. von einem entsprechenden Vorbecke h. Zu dieser Zeit fand eine starke Erhöhung der Temperatur von etwa 20 auf etwa 50 °C in der schrumpfen­ den Restlagune statt. An den Randzonen kommt es bereits zur Auflösung und Wiederausscheidung des Sylvins, und im größeren Wittelsheimer Becken wird die ganze erste Sylvinitbank Ac von der Umkristallisation betroffen (soweit durch die bisherigen Untersuchungen das tatsächliche Beckenzentrum erfaßt wurde). Die ursprünglich auf wesent­ lich größerer Fläche abgelagerten Kalisalze und ein Teil des Steinsalzes werden während der Bildungszeit des Kali­ lagers in den Randzonen aufgelöst und der Salzinhalt in den tieferen Zonen des Beckens gesammelt. Die Fläche der Salzlagune schrumpfte hierbei zusammen, und die Lösungs­ tiefe nahm entsprechend ab.

3.In mehreren Rhythmen wechselten Verdünnungsund Einen­ gungsstadien. Über die vorhandene Restlösung schichteten sich verdünntere, durch bevorzugte NaCl-Auflösung in Rand­ gebieten vor allem NaCl-reiche Lösungen. Wegen der gerin­ gen Tiefe war die Überschichtung aber nicht genügend sta­ bil, so daß es auch zu einer Verdünnung der Bodenlösung kam. Bei fortschreitender Eindunstung schied sich nach Ab­ satz der Tontrübe von geringen Sulfatund Karbonatan­ teilen zunächst Halit ab. Durch spätere Abkühlung kam es innerhalb der Lösung zur Sylvinbildung (in Randzonen viel­ leicht auch zu Carnallitbildung). Dieser Sylvin löste

sich in der KCl-ungesättigten Bodenlösung auf, bewirkte aber die Aussalzung von Halit, also das Wachstum der Ha­ lit-Rosetten am Boden der Lösung. Nach Erreichen der KC1Sättigung in der Bodenlösung setzte sich der weiter ab­ sinkende Sylvin über dem Halit ab und bildete so ein geopetales Anlagerungsgefüge.

4.Schließlich wurde in der Restlösung der MgClg-Gehalt für die Carnallitbildung erreicht. Aber nur im Zentrum des Wittelsheimer Beckens blieb er erhalten, während er in den Randgebieten und im flacheren Bugginger Becken synsedimentär wieder zu Sylvin zersetzt wurde (Sturmfels, 19435 Baar und Kühn, 1962).

Selbstverständlich ist dieses genetische Schema noch sehr vereinfacht. Es zeigt aber schon eine große Mannigfaltigkeit der primären Vorgänge. Diese werden von der diagenetischen Verfestigung und Umkristallisation noch überprägt und zum Teil verwischt und nicht selten auch noch durch plastische Verformung und anschließende Rekristallisation überlagert.

Das Oberrheinbecken ist geeignet, die Bedeutung synsedimentä^ ,rer Umlagerung im Sinne der Waltherschen Wüstentheorie zu illustrieren. Sie ist aber auch für andere und viel größere Lagerstätten von größter Bedeutung. Sie läßt sich nachweisen sowohl aus den geochemischen Merkmalen der Ausscheidungsfolge als auch aus der Spurenelementhäufigkeit und -Verteilung.

Wir müssen uns daran gewöhnen, daß der klassische T|yp der normalmarinen Salzfolge des Zechsteins II, für den die modi­ fizierte Ochseniusache Barrentheorie nach wie vor gültig ist, eher die Ausnahme als die Regel bildet.

Zusammenfassung

Zur Erklärung des zyklischen Aufbaus des Oberrhein-Kalilagers aus Ton-Halit-Sylvin-Zyklen mit charakteristischen, am Boden der Lösung entstandenen Wachstumsrosetten des Halits sowie mit einem darüber folgenden geopetalen Anlagerungsgefüge des Sylvins werden periodische Verdünnungen und gleichzeitig auf­ tretende Temperaturänderungen angenommen. Das Halitwachstum am Boden der Lösung wird durch Aussalzung erklärt. Während der Abscheidung des Kalilagers ist die Walthersche Wüsten­ theorie heranzuziehen, für die liegende Steinsalzfolge genügt dagegen die Barrentheorie. Geochemische Daten der Bromund Rubidiumverteilung sind mit dem verwendeten Modell der synsedimentären chemischen Umlagerung erklärbar.

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Diskussion

Busch

Nach welcher Methode wurde die Rb-Bestimmung durchgeführt?

Braitsch

Die Rb-Bestimmung erfolgte durch Atomabsorption, da dieses

Verfahren wesentlich genauer ist als die Emissionsspektral­

analyse. Andererseits ist die Methode der Röntgenfluoreszenz

nicht empfindlich genug, weil die Rb^-Linie mit der BrK-

Linie interferiert und das Br 10mal so häufig ist wie das

Rb. Die dadurch auftretenden Fehler liegen etwa in der

gleichen Höhe wie die Rb-Gehalte. Die relativen Fehler der

in diesem Vortrag referierten Rb-BeStimmungen dürften bei höchstens 5 bis 10 % liegen.

Antwort des Autors auf eine entsprechende Frage von Meiers Insgesamt ist das Sylvingefüge in den gleichförmigen dunk­ len Sylvinitschichten ein reines sedimentäres Anlagerungs­ gefüge, wenn man die diagenetische Umkristallisation in

Abzug bringt. Die Sylvinkristalle, die die Zwickel der Stein­ salzkristalle füllen, sind-nicht dort gewachsen; sie haben sich vielmehr schwebend in der Lösung gebildet, sind dann abgesunken und haben die Unebenheiten des Bodens ausgefüllt. Das blastische Wachstum von sekundärem Sylvin ist davon leicht unterscheidbar, einmal durch die dabei entstehenden klaren Kristalle ohne die vielen Hämatiteinschlüsse, zum anderen durch die höheren Korngrößen.

Wachstumsgefüge des Kieserits hingegen sind mit Skepsis zu beurteilen. Die Verzögerung des Kieseritwachstums ist so er­ heblich, daß normalerweise wenig Aussicht besteht, in der eigentlichen Zeitspanne der Sedimentation ein Kieseritwachstum zu erreichen.

Auf einen Hinweis von Meier auf Beobachtungen von Wachstums­ gefüge an Kieserit im Nordharzgebiet entgegnet der Autor: Das heutige Kieseritgefüge ist wahrscheinlich als Reliktge­ füge des primär sedimentierten Hexahydrits aufzufassen. Den­ noch ist dem zuzustimmen, daß eine große Reihe Schichtungs­ und Bankungsgefüge in primärer Ausbildung noch relativ gut erhalten ist.

Koch

Wurden in die Untersuchungen außer Br und Rb noch weitere Spurenelemente einbezogen?

Braitsch

Die Untersuchungen wurden schwerpunktmäßig mit Br durchge­ führt, weil Br ein viel besserer Indikator ist als Rb. Die Rb-Werte streuen, abgesehen von dem nicht immer kontrollier­ baren Analysenfehler, durch geologische Ursachen.Etwas stär­

ker wird die Streuung natürlich beim Übergang zu noch selte­ neren Spurenelementen. In arbeitsmethodischer Hinsicht ist es vorteilhaft, stets mit den Hauptkomponenten zu beginnen. Das primäre Profil der Abscheidungsfolge gibt die wichtigste Information über den typus, die Reihenfolge der Ausscheidun­ gen usw. Von Spurenelementen steht Br weitaus an erster

Stelle wegen seiner analytischen Genauigkeit, wegen einfacher theoretischer Modelle, wegen einfacher struktureller Voraus­ setzungen der Isotypie mit dem Chlorid in den Halogeniden

und wegen relativ großer Konzentration. Alle anderen Spuren­ elemente folgen mit Abstand danach. Vorgesehen sind noch SrUntersuchungen, allerdings erst für einen späteren Zeitpunkt. Die begonnenen Arbeiten am Rb werden im Verlauf des nächsten Jahres voraussichtlich abgeschlossen, weil dabei doch keine grundsätzlich neuen Erkenntnisse über die vorhandenen hinaus zu gewinnen sind. Sie bestätigen lediglich bereits anderwei­ tig erzielte Ergebnisse. Mit noch selteneren Elementen, wie Pb, Cu, Zn und anderen Schwermetallen, sind keine Untersu^ chungen vorgesehen. Bei diesen Elementen sind weitere Fehler­ quellen zu berücksichtigen,wie die geringere analytisohe Ge­ nauigkeit, weiterhin die geologischen Faktoren, die im Zusam­ menhang mit der Umlagerung sowie mit der Herauslösung von Schwermetallen aus dem Detritus usw. stehen, so daß man da­ durch in recht schwierig ausdeutbare Verhältnisse gelangt; das bringt uns geologisch nicht weiter.

Kriterien und Mittel der Feststellung von Laugenvorkommen in der Salzgrube KZodawa

Von Michal Bialy, KZodawa

Seit der Aufnahme seiner Tätigkeit um die Mitte des 19. Jahr­ hunderts war das Arbeitsgebiet des polnischen Salzbergbaues fast ausschließlich der südliche und südöstliche Teil des Landes, wobei die miozänen Salzlagerstätten ausgebeutet wurden, die hier meist in geringer Tiefe liegen. Obgleich

die Tektonik dieser Lagerstätten kompliziert war und keine günstigen technischen Betriebsbedingungen gewährleistete, so bestand doch ihre unmittelbare Umgebung aus einer Reihe

verschiedenert	Gesteine, die einen ausgezeichneten Schutz ge-
gen die«Wässer aus der weiteren Umgebung für die		in den
Salzlagerstätten sich entwickelnde bergmännische		Tätigkeit
boten. Es ist	also kein Wunder, daß diese günstigen hydrogeo-

logischen Bedingungen den Salzbergbau unseres Landes vor ernsteren Schäden im Zusammenhang mit dem Eindringen von Wasser in die Grubenbaue während der jahrhundertelangen, übrigens aber geringen bergmännischen Tätigkeit bewahrten. Ausnahmeerscheinungen dieser Art, wie das Eindringen von Oberflächenwässern durch unzureichend gesicherte Schächte in Bochnia oder sich von selbst wieder schließende Wasseraus­ tritte in der Grube Y/ielicka in den Jahren 1868 bis 1869 ha­ ben nicht zu der Notwendigkeit geführt, den Wirkungsmechanis­ mus und den Umfang der möglichen Folgen von Wassereinbrüchen in die Grubenbaue von Salzbergwerken in größerem Umfang zu untersuchen.

Eine unangenehme und teure Lehre über die Rolle, die das Wasser, das bei der Durchführung bergmännischer Arbeiten ohne ausreichende Vorsichtsund Schutzmaßnahmen in Salzla­ gerstätten eindringt, spielen kann, erhielt unser Salzberg­

bau erst, nachdem er das Gebiet am Fuß der Karpaten verlassen und Arbeiten an den Salzlagern aus dem Zechstein im zentra­ len und nordwestlichen Teil des Landes aufgenommen hatte.

Die Überflutung zweier Gruben in InowrocZaw im Jahre 1907

und die erzwungene Einstellung des Abteufens des ersten Schachtes in Wapno im Jahre 1912 infolge der Unmöglichkeit, den Wasserzufluß abzudämmen, haben gezeigt, daß die hydrogeologischen Bedingungen, denen die Salzlager aus dem Zech­ stein unterworfen sind, wesentlich schwieriger zu beherr­ schen sind als diejenigen, die bei den Miozän-Lagerstätten in den Vörkarpaten gegeben waren.

Die Zunahme der Wassergefahr bei der bergmännischen Tätig­ keit in Zechsteinlagerstätten, die damit verbundenen Schwie­ rigkeiten und die Gefahr des Ersaufens von Gruben sind eine Folge des Charakters der unmittelbaren Umgebung, in der diese Lagerstätten auftreten, sowie ihres inneren lithologi­ schen Aufbaues, ihrer Tektonik sowie der gegebenen Prozesse der inneren Metamorphose.

Die Notwendigkeit, diese Elemente zu studieren, ergab sich aus den Erfahrungen in unserem Land; doch das eigentliche Material, das die großen Gefahren des Wassers und die unbe­ dingte Notwendigkeit der Anwendung ausreichender Schutzmaß­ nahmen aufzeigte, lieferten die reichen Erfahrungen des deutschen Salzbergbaues, die. dieser in einhundertjähriger umfangreicher Tätigkeit gesammelt und häufig mit beträchtli­ chen Verlusten bezahlt hatte«

Die Grube KZodawa 1, deren Anlage im Jahre 1950 begonnen wurde, ist bezüglich des Steinsalzes die dritte und bezüg­ lich der Kalium-Magnesium-Salze die erste Grube, die ihre bergmännische Aufschlußarbeit, die Suchund Erkundungstätigkeit sowie die Betriebstätigkeit unter Bedingungen von La­ gerstätten mit Salz-Stockcharakter entwickelt« Sie erstreckt sich auf den Mittelteil eines großen Salzstockes, der gravimetrisch und seismisch über eine Länge von etwa 60 km fest­ gestellt wurde«

Bild 1, das die Struktur des Gipshutes und einen Profil­ schnitt des Salzstockes von KZodawa darstellt, gibt einen allgemeinen Überblick von den hydrogeologischen Bedingungen eines Teils des Salzstockes, in dem die Grube KZodawa 1 ihren Standort erhielt« Unter Außerachtlassung des auf dem Bild 1 übrigens nicht dargestellten Liegenden der Salzfor­ mationen stehen die übrigen Gesteine des Salzstockes nach

Bild 1. Struktur des T ö n -Gips-Hutes sowie Profil des Salz­ stockes von K^odawa

außen fast ausschließlich mit wasserführenden und wasser­

durchlässigen Deckgebirgsschichten in Verbindung.

Wasserführend und klüftig sind insbesondere die stark disloziierten Serien von Kalksteinen und Jurasandsteinen, die un­

mittelbar am SW-Hang des Salzstockes anliegen.

Wie zahlreiche Bohrungen an der NO-Grenze des Salzstockes gezeigt haben, kann der ohne Zweifel große isolierende Wert eines Pakets von Keuperletten, der den Salzstock an dieser Stelle von den weiter angrenzenden wasserführenden Kalk­

steinen, Malmund Doggersandsteinen abgrenzt, überwiegend nicht genutzt werden, da die Zone dieses Kontaktes duroh Ablaugungs-Breccie, Anhydrit und Dolomit sowie durch meso­ zoische Gesteine überlagert wird. Die den Salzstock von oben bedeckende Hutbildung kann nur, soweit sie aus Letten be­

steht, einen lokalen Schutz der Salzgesteine gegen die Ein­ flüsse der Wässer der darüberliegenden Tertiärund Quartär­ gesteine bilden. Der Hut besteht größtenteils aus Gipsletten und Anhydrit und bildet somit ein ausgezeichnetes Infiltra­ tionsmedium für die Wässer aus dem darüberliegenden Tertiär und Quartär bis zur Ebene des Salzspiegele. Wie aus diesen Angaben hervorgeht, ist der Salzstock, in dem die Grube K^odawa 1 ihre bergmännische Tätigkeit entwickelt, ein zu­ sammengesetztes Massiv aus verschiedenen Salzgesteinen mit außerordentlich komplizierter innerer Tektonik; er ist also, um es generell auszudrücken, in ein wasserführendes Medium "eingetaucht”.

Fast alle in lithologischer Hinsicht sich voneinander unter­ scheidenden Arten von Salzgesteinen, wie Natriumsalze unter­ schiedlicher Reinheit bis einschließlich der Salztone und der Kalium-Magnesium-Salze, die zur Struktur des Salzstockes

K^odawa gehören, sind zwar mehr oder weniger löslich, jedoch

in ihrer kompakten Masse für das Wasser undurchlässig. Unter

anderem tritt im Salzstock KZodawa auch Anhydrit auf, der

zwar praktisch unlöslich und undurchlässig sowie starr und spröde ist, jedoch ohne Zweifel zahlreiche Risse und Brüche aufweist. Wie aus dem Profilschnitt des Bildes 1 ersicht­

lich,	fällt dieser Anhydrit von	der Fläche des Salzspiegels
steil und tief in das Innere des		Salzstockes	ein. Hierbei
ist zu bemerken, daß die im Profilschnitt des			Bildes 1 ange­
gebene	Form des Auftretens des Anhydrits weder konstant

noch regelmäßig ist. Neben flözartigen Schichten treten einzelne von Natriumsalzen umgebene bzw. in diese eintau­

chende Blöcke und Schollen auf, deren Größe und Lage relativ

zu den wasserführenden Deckgebirgsschichten gewöhnlich nicht bekannt ist.

Bei dieser gegebenen geologischen Situation muß man mit Wäs­ sern aus der Umgebung des Salzstockes K^odawa nicht nur an den Kontaktflächen dieses Stockes rechnen, sondern man muß sie auch im Innern des Salzstockes als Folge von Infiltra­ tionen in die höchstwahrscheinlich zerklüftete Masse des An­ hydrits annehmen.

Gegenstand des Bergbaues in der Grube KXodawa 1 sind Ge­ steinsschichten aus dem Zechstein, die Salz-Stockstruktur besitzen.

Mit dem Alter und den Entstehungsbedingungen von Salzlager­ stätten dieses !fyps hängt nicht nur die dargelegte hydrogeologische Situation zusammen, sondern auch eine ganze Rei­ he von Prozessen der Metamorphose und des Austausches von Komponenten im Lagerstätteninnern, in deren Ergebnis in den Salzgesteinen bestimmte Mengen von Laugen frei wurden, die darin in Form von Spuren bis zu Ansammlungen von tausenden Kubikmetern vorliegen. Komponenten dieser Ansammlungen sind neben der Lauge häufig noch Gase wie H^S, CH^ und Ng.

Ein skizzenhaftes und allgemeines Bild der genannten Gefahren­ quellen im Salzstock KXodawa ist auf dem Bild 2 dargestellt.

Dieses Schema illustriert die sachlichen Grundlagen für die Einteilung der im Zuge der bergmännischen Arbeiten in der Grube festgestellten Laugen ins

Restlaugen und

Tageslaugen

entsprechend der Nomenklatur von Spackeier. Die Restlaugen stammen aus Ansammlungen innerhalb des Salzgebirges (A, B und C); sie sind in ihrem Auftreten unabhängig von der Art des benachbarten Salzgesteins, welches die Flüssigkeitsmenge einschließt. Die Laugengefahr beim Vortrieb eines Gruben­ baus in die Zone von Ansammlungen dieses Typs hängt zwar von der Größe der Ansammlung ab, endet aber in dem Augenblick,