Beurteilung der geomechanischen Stabilität und Integrität von Endlagerbergwerken im Salzgebirge auf der Grundlage geologischer und ingenieurgeologischer Untersuchungen

Any safety assessment of a permanent repository for radioactive waste has to include an analysis of the geomechanical stability of the repository and integrity of the geological barrier. Such an analysis is based on geological and engineering geological studies of the site, on laboratory and in-situ experiments, and on numerical calculations. Central part of the safety analysis is the geomechanical modelling of the host rock. The model should simulate as closely as possible the conditions at the site and the behaviour of the rock (e.g., geology, repository geometry, initial rock stress, and constitutive models). On the basis of the geomechanical model numerical calculations are carried out using the finite-element method and an appropriate discretization of the repository and the host rock. The assessment of the repository stability and the barrier integrity is based on calculated stress and deformation and on the behaviour of the host rock measured and observed in situ. An example of the geomechanical analysis of the stability and integrity of the Bartensieben mine, a former salt mine, is presented. This mine is actually used as a repository for low level radioactive waste. The example includes all necessary steps of geological, engineering geological, and geotechnical investigations.

Zur Biostratigraphie und Fazies der Unterkreide-Serien (Hauterivium - Aptium) im Eisenerz-Tagebau "Morgenstern" N-Goslar (SE-Niedersachsen)

Im aufgelassenen Eisenerz-Tagebau "Morgenstern" wurde zwischen liegendem Erz und hangendem "Gaultkonglomerat" ein ca. 58 m mächtiger Schichtkomplex lithologisch und biostratigraphisch bearbeitet. Die Schichtglieder konnten anhand der begleitenden Megafauna (Belemniten, Ammoniten) und in Verbindung mit der Mikrofauna (Foraminiferen) stratigraphisch eingestuft werden. Die Foraminiferenfauna aus 93 Mikroproben wurde bearbeitet und im Sinne von MICHAEL (1974) palökologisch analysiert. Die aufgeschlossenen Schichtglieder gehören dem höchsten Mittel- Barremium (Zone des "Crioceras" sparsicosta), dem Ober-Barre- mium sowie dem Aptium an. Das Ober-Barremium konnte in die Zone des Simancyloceras stolleyi und die Zone des Parancyloceras bidentatum & P. scalare gegliedert werden. Innerhalb des Aptium konnten die beiden Unterstufen gegeneinander abgegrenzt werden; eine Ausgliederung der Zonen war hier jedoch nur teilweise und unter Vorbehalt möglich. Der aufgeschlossene Teil der Erzfazies bleibt auf das oberste Mittel-Barremium (Dachbereich des "Hauptlagers") und die stolleyi- Zone des Ober-Barremium ("Hangendes Lager" und "Zwischenlager") beschränkt; die Lager sind somit jünger als bisher von älteren Autoren (z.B. KOLBE 1962, 1970; NEUMANN 1964) angenommen wurde.

Die Feldspatgehalte quartärzeitlicher Sande Niedersachsens

The feldspar contents of 373 samples from quaternary sands of Lower Saxony (West Germany) were determined. The samples were taken in all parts of Lower Saxony and represent a selec- tion of quaternary Sediments of different age and genetic origin. 7 different methods of investigation were tested to determine the content of feldspar both qualitative and quantitative. Polarizing mioroscopy, x-ray diffractometry, Chemical analysis and staining fit these aims best. The most important results of these investigations are: - The quarternary Lower Saxonian sands have an average content of 4.4 weight-% potassium feldspars and 0.8 weight-% plagio- clase. - All tested samples have a similar qualitative feldspar compo- sition. There are monocline, tricline and - more rare - per- thitic potassium feldspars with a rather high (greater 80 %) KAlSi3O8 content. From the plagioclase feldspars only albite, oligoclase and little andesine were indicated. - The potassium feldspar content is higher in each sample than the plagioclase content. - The feldspar content depends on age and genetic origin of each sand. Generally spoken the feldspar content lessens with increasing age. Glaciofluviatile and basin sands usually have a higher feldspar content than fluvial or aeolian sands of the same age. - The feldspar content is highly influenced by grain size com- position. A minimum of feldspar content lies between 0.4 and 1 .0 mm grain size. Fine sands usually have a higher feldspar content than coarse sands. The reason for this phenomenon is weathering. - There are no regional differences in the amount of feldspar content. - The feldspar content is not high enough for commercial mining.

Fluß-, Schmelzwasser- und Solifluktions-Ablagerungen im Terrassengebiet der Leine und der Innerste : ein Beitrag zur pleistozänen Flußgeschichte Südniedersachsens

Vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur pleistozänen Flußgeschichte von Innerste und Leine - S-Niedersachsen - dar. Darüber hinaus wird die Frage einer E-W-Entwässerung NW-Deutschlands im Alt-Quartär diskutiert. Hierfür werden im wesentlichen Geröllanalysen herangezogen. Ihr Vergleich kann die von HECK (1928) postulierte Verbindung Werra - Leine im Alt-Pleistozän über den "Eichenberger Paß" nicht bestätigen. Möglich erscheinen hingegen sowohl ein "Mulde-Saale Flußlauf" (GENIESER, 1970) als auch eine Verbindung Weser-Leine über Coppenbrügge (LÜTTIG, 1955), um die Gerölle aus Thüringer- Wald-Kristallin in den "Oberterrassen"-Ablagerungen und ihren Umlagerungsprodukten bei Hannover zu erklären. Der Verbindung Weser-Leine wird, nach Abwägung aller Fakten, der Vorzug gegeben. Die Geröllzusammensetzung der Mittelterrasse zeigt überwiegend den unmittelbaren Einfluß des jeweils benachbarten anstehenden Festgesteins. Dieses wird über den Umweg von Hangschuttmassen zugeführt. Wo Oberterrassen- Ablagerungen vorhanden sind, können sie ebenfalls in den Mittelterrassen-Sedimenten mit aufgearbeitet sein. Die Niederterrassen-Ablagerungen müssen zumindest in Teilen des Untersuchungsgebietes als Umlagerungsprodukt der Mittelterrassen-Ablagerungen angesehen werden. Die Unterscheidung von Schmelzwasser- und Terrassenkiesen gelingt jeweils nur für Proben aus eng benachbarten Ablagerungsräumen. Allerdings sind erstere oft durch einen vergleichsweise höheren Anteil N-Materials sowie durch, in gefrorenem Zustand transportierte, Ton- sowie Schluffgerölle ausgezeichnet.

Zur Lithologie und Genese der Elster-Grundmoränen und der Haupt-Drenthe-Grundmoräne im westlichen Elbe-Weser-Dreieck

Ziel dieser Arbeit ist es, die vertikale und laterale lithologische Differenziertheit der Grundmoränen und anderen moränalen Sedimente der Elstereiszeit und des Haupt- Drenthestadials der Saaleeiszeit zu charakterisieren. Die Untersuchungen sollen in erster Linie die Gefügevariabilität der lithostratigraphisch eingestuften Einheiten in den einzelnen Aufschlüssen erfassen und nachfolgend einen regionalen Vergleich ermöglichen. Aus dem Gefüge der Moränen, insbesondere aus den Texturmerkmalen, soll versucht werden, die maßgebenden moränenbildenden Prozesse bzw. den genetischen Till-Typ abzuleiten. Völlig sichere Aussagen können jedoch nur in wenigen Fällen erwartet werden, da die Kriterien für den Nachweis der genetischen Till-Typen oft nicht eindeutig sind und manche Gefügemerkmale verschieden genetisch interpretiert werden können (vgl. HALDORSEN & SHAW 1982) . Die genetischen Till-Typen sind eng an die Dynamik des den Till bildenden Gletschers geknüpft. Regional gültige Aussagen zur Inlandeisdynamik erfordern jedoch eine größere Zusammenschau von Untersuchungsergebnissen, als sie hier vorgenommen werden kann.

Die pleistozäne Vereisungsgrenze im südlichen Niedersachsen und im östlichen Westfalen

Mit Hilfe von Geländebegehungen, Literatur- und Karten-Auswertung sowie Befragungen von Ortskundigen wurde die Verbreitungsgrenze nordischer Geschiebe (Geschiebegrenze) im südlichen Niedersachsen und östlichen Westfalen ermittelt. Weiterhin erfolgte eine Zusammenstellung stratigraphisch wichtiger Aufschlüsse. Die Untersuchungsergebnisse wurden in zahlreichen Karten und Tabellen dargestellt, wobei eine genaue Auflistung aller berücksichtigten Fundpunkte erfolgte. Für das Untersuchungsgebiet lassen sich die folgenden Aussagen ableiten: 1. Anhand der Geschiebegrenze läßt sich auf die maximale Ausdehnung des pleistozänen Inlandeises (allgemeine Vereisungsgrenze) schließen. Da nahe der Geschiebegrenze meist jedoch nur einzelne Geschiebefunde auftreten, bei denen anthropogener Transport, in einigen Fällen auch fluviatile oder glazifluviatile Umlagerung, nicht auszuschließen sind, ist die in dieser Arbeit konstruierte Geschiebegrenze und somit auch die allgemeine Vereisungsgrenze z. T. unsicher. 2. In mehreren Teilgebieten drang das pleistozäne Inlandeis nachweislich weiter nach S, als dies in früheren Arbeiten (LÜTTIG 1955 a; SERAPHIM 1972) angegeben wurde. 3. Zur maximalen Ausdehnung von Elster-, bzw. Saale-Vereisung lassen sich keine sicheren Aussagen machen. Nur aufgrund theoretischer Überlegungen wird eine Elster- und eine Saale-zeitliche Vereisungsgrenze konstruiert. Anhand von Vorkommen glaziärer Sedimente, die stratigraphisch eindeutig zuzuordnen sind, wird eine "Linie der Mindestausdehnung der Elster-Vereisung" und eine "Linie der Mindestausdehnung der Saale-Vereisung" dargestellt. Die Auswertung von insgesamt 624 Schwermineralanalysen quartärer Lockersedimente (Mittelterrasse-, Niederterrasse-, rezente und holozäne Fluß-Sedimente) erbrachte folgende Ergebnisse: 1. übersteigt bei einem quartären Lockersediment der Anteil der Schwerminerale Gemeine Hornblende, Disthen und Sillimanit (z. T. auch Granat und Epidot/Zoisit) bestimmte Grenzwerte und befindet sich das Sediment außerhalb des Bereiches präglazialer Gesteinsvorkommen, die Lieferant dieser Schwerminerale sein könnten, so läßt sich annehmen, daß die Bildung des Sedimentes durch das pleistozäne Inlandeis oder dessen Schmelzwässer beeinflußt wurde. 2. Liegt bei einem quartären Lockersediment der Anteil der o. g. Schwerminerale unter den entsprechenden Grenzwerten, so kann dies auf Nicht-Vereisung des betreffenden Gebietes zurückzuführen sein, möglicherweise aber auch auf andere Ursachen.

Schwermineral-Untersuchungen in quartär-zeitlichen Sanden nordwestlich von Hannover

A total of 117 samples of quarternary sediments, mostly sands, from a region NW of Hannover (Lower Saxony) has been investigated with regard to their content of heavy minerals. The absolute percentage of transparent heavy minerals approximates 0.2 Vol.%. If several samples of glaciofluvial sands (Drenthe-stage) or dune sands (Late Weichsel-stage to Holocene) are taken from one outcrop they show great similarities in their heavy minerals contents. Glaciofluvial sands of the Elster-stage evidently have less Garnet, Hornblende and minerals of volcanic origin (Augite, partly also Orthopyroxenes, Oxyhornblende and Olivine) than those of the Drenthe-stage, Weichsel-stage, and the Holocene. All these groups hold nearly the same average assemblages of heavy mineral, thus indicating that within the Drenthe-stage or later material from north and from south has been mixed and/or reworked. In the area investigated the proportions of heavy minerals do not help to identify either the stratigraphic position or the way of deposition of different sandy sediments younger than the Elster-stage. The distributional pattern of several heavy minerals point out that Kyanite, Hornblende and Epidote have been transported predominantly from the north, whereas Garnet and Staurolite have sources both in the north and the south. Tourmaline, Apatite and the minerals of volcanic origin mainly must be derived from the south. All results obtained in the region examined should not be transferred to other zones of the lowlands of Northern Germany automatically.

Beziehungen zwischen lokalem Grundwasserstand und Kryoturbationen auf Bornholm

Intermoränale Kryoturbationen von Hasle-Lerverk auf Bornholm schließen nicht nur eine regionale Lücke in der Kenntnis der Verbreitung solcher Bildungen, sondern zeigen in diesem Fall die speziellen Beziehungen zu örtlichen kleinsten Grund- oder, genauer gesagt, Stauwasservorkommen.

Ein Profil von den Ornaten-Schichten (Callovium-Dogger) bis zum unteren Korallenoolith (Oxfordium-Malm) im Grubenfeld Konrad , Salzgitter-Bleckenstedt (Ostniedersachsen)

Im Grubenfeld "Konrad" der Salzgitter-Erzbergbau AG bei Salzgitter-Bleckenstedt wurde ein 62 m mächtiges, von den Ornaten-Schichten (Mittel-Callovium, coronaten-Zone) bis an die Basis des Mittleren Korallenoolith (Mittel-Oxfordium, plicatilis-Zone oder Ober-Oxfordium, cautisnigrae-Zone) reichendes Profil aufgenommen und untersucht. Die Mächtigkeit der Heersumer Schichten beträgt nur 1,5 m, die des Unteren Korallenoolith ca. 60 m. Im Gegensatz zum nördlichen Teil des Gifhorner Troges (SEITZ 1950) ist die Mächtigkeit der Heersumer Schichten im südlichen Teil also erheblich geringer. Der Untere Korallenoolith ist in beiden Vorkommen etwa gleichmächtig entwickelt. Die Schichtlücke zwischen Mittel-Callovium und Unter-Oxfor- dium, die im untersuchten Profil nachgewiesen werden konnte, tritt auch am nördlichen Harzrand in der Grube "Hansa" (DENG- LER 1954) und im Wiehengebirge (LANGE 1971) auf. Offensichtlich ist sie jedoch nur lokal entwickelt, denn im Hildesheimer Jurazug (VINKEN 1974, 1975), im nördlichen Teil des Gifhorner Troges (SEITZ 1950) und am nördlichen Harzrand in unmittelbarer Nähe der Grube "Hansa" (s.o.) liegen lückenlose Profile vor. Daß diese Schichtlücken auch im Südteil des Gifhorner Troges auftreten, spricht für ein späteres Einsetzen der Trogtendenz in diesem Gebiet. Die untersuchten Schichten stimmen in ihren wesentlichen faziellen und petrographischen Merkmalen mit benachbarten Vorkommen überein. Die Zyklen im Unteren Korallenoolith werden als Ergebnis sich ablösender Transgressions- und Regressionsphasen gedeutet.

Untersuchungen zur Stratigraphie und Genese der Sandlößvorkommen in Niedersachsen

In den letzten Jahren wurde der Löß der deutschen Mittelgebirge gründlich untersucht und eingehend beschrieben (RUSKE u. WÜNSCHE 1961, LIEBEROTH 1963, SCHÖNHALS, ROHDENBURG u. SEMMEL 1964, ROHDENBURG a MEIER 1966). Die vor allem bodenkundlich definierten Abschnitte der verschiedenen Lößprofile der letzten Eiszeit können gut miteinander verglichen und mit der klassischen Lößgliederung des österreichischen Raumes (FINK 1962) parallelisiert werden (HAASE 1963). Diese grundlegenden Untersuchungen beschränken sich naturgemäß auf möglichst vollständige Profile. Vom Mittelgebirge nach Norden gegen das niedersächsische Tiefland werden die Lößprofile geringmächtiger, unvollständiger, und es schalten sich sandige Lagen ein. (ROHDENBURG 1966). Stratigraphische Bearbeitungen dieser sandigen Randfazies des Lösses und der einzeln liegenden sandigen Lößvorkommen im norddeutschen Raum fehlen noch weitgehend. Die vorliegende Arbeit über die niedersächsischen Sandlößvorkommen soll hierzu einen Beitrag liefern.

Eine bemerkenswerte Bio- und Lithofazies an der Basis des Unter-Hauterivium Nordwestdeutschlands

Im östlichen Teil des Niedersächsischen Beckens ist das Trans gressionskonglomerat des Unter-Hauterivium-Meeres ("Hilskon- glomerat") in Küsten- und Schwellennähe durch einen hohen, meist organogenen Karbonatgehalt (Biosparit), Biomikrit, Kalk und Mergelstein) sowie Brauneisengeröll- und Quarzsandführung gekennzeichnet. Gleichzeitig weisen diese Basisschichten des Unter-Hauterivium hier einen außergewöhnlichen Fauneninhalt auf ("Sonderfazies”), der im küstenferneren Bereich des östlichen wie auch im Gesamtbereich des mittleren und westlichen Niedersächsischen Beckens bisher nicht beobachtet werden konnte ("Normalfazies"). In der Mikrofauna erscheinen, z.T. im Faunenbild dominierend, Foraminiferen mediterraner Herkunft (Trocholina, Meandrospira Cyclammina u.a.). Auch die Megafauna der "Sonderfazies" ist durch Warm- und Flachwasserformen (Kalkschwämme, Korallen, Bryozoen, Serpuliden, Seelilien) charakterisiert. Da auch in der östlichen Fortsetzung des Norddeutsch-Polnischen Unterkreide-Meeres (Brandenburg, Mecklenburg) u.a. eben falls die Foraminiferen-Gattungen Trocholina und Cyclammina sowie Bryozoen und Seelilien beobachtet werden konnten und im Hauterivium lediglich über die südpolnische Meeresstraße eine Verbindung zum mediterranen Meeresraum bestand, müssen warme Meeresströmungen aus südöstlicher Richtung als Ursache für den Karbonatreichtum der Sedimente und deren Besiedelung durch benthische "Warmwasserformen" angenommen werden. Auch die Ammoniten-Gattung Endemoceras ist nach Untersuchungen von THIERMANN (1963) auf diesem Wege in das Niedersächsische Becken eingewandert. Da die Unterkreide-Transgression mit Konglomerat- und Aufarbeitungshorizonten in einigen küsten- und schwellennahen Bereichen des nordwestdeutschen Unterkreide-Meeres bereits im höheren Valanginium oder aber erst im höheren Unter-Hauteri- vium (z.B. Fallsteingebiet) bzw. tiefem Ober-Hauterivium (z.B. Westerberg b. Alfeld) erfolgte, ist das sog. "Hilskon- glomerat" i.w.S. nicht als synchrone Bildung anzusehen. Allerdings konnten der spezifische petrographische Charakter sowie die typische Fauaenvergesellschaftung der "Sonderfazies" bisher nur im Basiskonglomerat des Unter-Hauterivium und nur im östlichen Teil des Niedersächsischen Beckens beobachtet werden. Daraus ließe sich ableiten, daß nur für einen (im geologischen Maßstab!) enger begrenzten Zeitraum (tieferes Unter- Hauterivium) die zur Entstehung der "Sonderfazies" notwendigen hydrologischen und klimatischen Voraussetzungen gegeben waren. So nimmt der Karbonatgehalt der Sedimente bis zum Unter-Aptium deutlich ab; nur im höheren Ober-Hauterivium steigen die Karbonatgehalte wieder stärker an, um dann im Barremium und Unter- Aptium die im Durchschnitt geringsten Werte der borealen Unterkreide NW-Deutschlands zu erreichen. Erst im Ober-Aptium steigen die Karbonatgehalte wieder an, sinken im Unter-Albium deutlich ab und nehmen vom Mittel-Albium bis Cenomanium kontinuierlich zu. Parallel zum abnehmenden Karbonatgehalt der Sedimente verschwinden bereits im Hauterivium Korallen, Kalkschwämme und Bryozoen, im höchsten Ober-Hauterivium auch die Crinoiden. Erst im höheren Unter-Albium erscheinen wieder Crinoiden im Faunenbild der Bodentier-Vergesellschaftungen. Daraus läßt sich eine deutliche Temperaturabnahme - zumindest im Bodenwasserbereich - infolge fehlender warmer Meeres-Strömungen, verbunden mit einer Zunahme der Wassertiefe im Beckenbereich vom Unter-Barremium bis Unter-Aptium, ableiten. Nach beträchtlicher regionaler Ausweitung der Meeresräume während des Albium kennzeichnen abseits der Küsten- und Schwellenbereiche erstmalig pelagische Faziesverhältnisse das lithologische und faunistische Bild der höheren Unterkreide NW-Deutschlands.

Der Salzstock von Lüneburg im Quartär

Öffentlicher Vortrag anläßlich der Tagung der Deutschen Quartärvereinigung in Lüneburg 1964, etwas gekürzt

Konnektierungsmöglichkeit niedersächsischer Flugsandrhythmen

Anläßlich der Tagung der Deutschen Quartärvereinigung in Lüneburg 1964 wurden während der Exkursionen in der Grube der Ziegelei Elba (Adendorf bei Lüneburg) auch die Deckschichten des Holstein-Interglazials (siehe die Arbeit von BENDA und MICHAEL im gleichen Heft) vom Verfasser interpretiert. Die obersten bestehen aus einer Flugsandserie und 37 Sandschichten, die durch Lagen humosen Sandes getrennt sind. Ihre Basis bildet ein 2-5 cm mächtiger Radizellentorf in und über einer Steinsohle mit teilweise windgeschliffenen und windpolierten nordischen Geschieben.

Ein interessantes Pleistozän-Profil im Stadtgebiet von Braunschweig

Bei Erdarbeiten im Zusammenhang mit dem Neubau des Braunschweiger Bahnhofs (Meßtischblatt 3729) im Jahr 1963 wurde ein geologisches Profil aufgeschlossen, das einige interessante Hinweise auf den Ablauf des Pleistozäns im Braunschweiger Raum ergab.

Eine Methode zur Abtrennung von Schwermineralen und Schluffen

Es wird eine einfache Methode zur Aufbereitung einer geringen Schluffmenge für die Schwermineralanalyse beschrieben und auf ihre Brauchbarkeit geprüft. Die Substanz wird in einem spitz ausgezogenen, in Schwereflüssigkeit schwimmenden Glasröhrchen zentrifugiert. Die Schwerrainerale werden aus der Spitze nach Entfernen eines Stopfens direkt auf den Objektträger übertragen. Bei einer Substanzmenge von ca. 0,02 g erfolgt die Trennung nahezu quantitativ, und die zur vollständigen Schwermineral-Analyse notwendige Körnerzahl ist gewährleistet.