Geochemische und isotopengeochemische Charakterisierung quartärer Grundwässer des Oberrheingrabens zur Identifizierung von Tiefenwassereinflüssen

Margot Isenbeck-Schröter1, Sami Al Najem, Vanessa Belafi, Simon Ritter, Gerhard Schmidt
1 Institut für Geowissenschaften, Universität Heidelberg

O 3.2 in Deep geothermal energy and deep groundwater

23.03.2018, 16:00-16:15, 2

Im Rahmen des Forschungsvorhabens TRACE des BMWi (Isenbeck-Schröter et al., 2016) sowie eines Forschungsauftrages der DEW (Deutsche ErdWärme GmbH) wurden oberflächennahe Grundwässer in vier Geothermie-Prospektionsgebieten des Oberrheingrabens (ORG) geochemisch und isotopengeochemisch charakterisiert.  Hierzu wurde ein Multimethodenansatz entwickelt, der das Fündigkeitsrisiko von Tiefengeothermiebohrungen durch Auffinden von Spuren der Tiefenwässer in oberflächennahen Wässern vermindern soll (Al Najem, 2016). Zur Charakterisierung der Wässer wurden Haupt- und Spurenelemente, Seltenerdelemente (SEE) sowie 87Sr/86Sr-Verhältnisse verwendet. Ergänzend liegen für einen Teil der Proben Daten zur Edelgasisotopie vor (Freundt, 2017). Die Untersuchungsgebiete liegen im Bereich Groß-Gerau (nördlicher ORG), im Bereich um Heidelberg nördlich und südlich des Neckars sowie im südlichen ORG südlich von Freiburg jeweils östlich des Rheins und bei Landau westlich des Rheins. Die allgemeine Geochemie der Wässer spiegelt im Wesentlichen die Sedimentquellen wieder. Die Variationen zwischen den Wassertypen aus den Sedimenten im südlichen und nördlichen ORG sowie links- und rechtsrheinisch lassen sich anhand von Stiff-Diagrammen sehr gut herausstellen. Die Karbonatlösung wird darüber hinaus durch Mineralsättigungen genauer charakterisiert. Die Signaturen der SEE variieren vor allem bei Einflüssen aus Kristallingesteinen  (südlicher ORG) oder zeigen anthropogene Einflüsse an. Zur Identifizierung von Tiefenwassereinträgen sind die Gehalte mit < 1 % jedoch zu gering. Tiefenwassereinflüsse sind dagegen durch spezifische Versalzungsspuren, die zu Austauscherwässern und damit zu typischen Assymetrien in den Stiffdiagrammen führen, signifikant identifizierbar. Weitere Kriterien sind niedrige Cl-/Br--Verhältnisse, die regionalen Tiefenwässern ähneln, ein höherer CO2-Partialdruck des Wassers sowie ein erhöhtes 87Sr/86Sr-Verhältnis. Anthropogen verursachte Versalzungserscheinungen, die vor allem im südlichen ORG gefunden wurden,  sind gegenüber den Tiefenwassereffekten mithilfe des Multimethodenansatzes sehr gut abgrenzbar.

Wir danken dem BMWi für die finanzielle Förderung des Projektes TRACE. Stefan Rheinberger, Silvia Rheinberger, Christian Scholz sowie René Eichstaedter (AG Norbert Frank) sind für die ausgezeichnete Analytik verantwortlich. Wir bedanken uns bei Werner Aeschbach und Florian Freundt am Institut für Umweltphysik der Univ. Heidelberg für die fruchtbare Zusammenarbeit. Dank gilt ebenfalls der GeoT GmbH (Karlsruhe), vor allem Dr. Michael Kraml für die Koordination des Projektes.

Literatur:

Al Najem, S. (2016). Hydrogeochemische Charakterisierung von Grundwässern des Oberrheingrabens zur Identifizierung störungsbedingter Tiefenwasser-Einflüsse. Dissertation, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, 157 S..

Freundt, F. (2017). Application of helium isotopes in shallow groundwaters for geothermal energy exploration in the upper Rhine graben. Dissertation, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg,  184 S.



ALLEGRO, M. (2006): What does it mean? – In: TURM, P., BAUER, B. & LÄUFER, R. (eds.): Guess what. Springer, 16-44; Hintertux.

RUSITZKA, E. & JUBITZ, K.-B. (1968): Trias. – In: Grundriß der Geologie der DDR, Bd. 1: 268-89; Berlin.

WOLBURG, J. (1969): Die epirogenetischen Phasen der Muschelkalk und Keuper Entwicklung Nordwest Deutschlands, mit einem Rückblick auf den Buntsandstein. – Geotekt. Forsch., 32: 1-65; Stuttgart.



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