Eine hydrogeochemische Systemanalyse zur Herkunft und Qualität des Grubenwassers im Ibbenbürener Ostfeld

Thomas Rinder1, Martin Dietzel2, Jessica Alexandra Stammeier2, Sylke Hilberg1
1 Fachbereich Geographie und Geologie, Universität Salzburg
2 Institut für angewandte Geowissenschaften, Technische Universität Graz

7.6 in Grundwasser und Bergbau

26.03.2020, 16:15-16:30, Telemann-Saal

Die Ableitung von schadstoffreichem Grubenwasser aus dem Bergwerk Ibbenbüren führt zu erheblichen chemischen Belastungen im Vorfluter. Das Grubenwasser im Ostfeld des Bergwerks soll nach Stilllegung bis zu einer Höhe von +63m NN ansteigen. In diesem Zusammenhang ist die Prognose der damit verbundenen langfristig zu erwarteten Wasserzusammensetzung des Grubenwassers von großer Bedeutung. Basis einer solchen Vorhersage bildet die detaillierte Kenntnis der hydrogeochemischen Prozesse, welche die Zusammensetzung des Grubenwassers bestimmen. Mit dem Ziel einer solchen hydrogeochemischen Systemanalyse wurde im Sommer 2018 eine Beprobung des Grubenwassers im Ostfeld durchgeführt. In den 16 entnommenen Wasserproben wurden die anorganischen Haupt-, Neben- und Spurenkomponenten sowie radiogene (87Sr/86Sr, Tritium) und stabile Isotope (34S/32S, 18O/16O, 2H/H, 13C/12C) analysiert, um Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen und Reaktionsmechanismen zu identifizieren.

Die Proben des tiefen Grundwassers im Ostfeld sind durch hohe Gehalte an gelösten Ionen - insbesondere Natrium und Chlorid - charakterisiert. Über die Na/Cl und Br/Cl Verhältnisse kann die Salzfracht der Steinsalzauflösung zugeordnet werden. Die Analyse der stabilen Schwefel- und Sauerstoffisotope im Sulfat deutet auf dessen Herkunft aus den mesozoischen, das Ostfeld umgebenden, Sedimenten hin. Die Lithium- und Kaliumgehalte sowie die 87Sr/86Sr Verhältnisse zeigen Wasser-Gesteins Wechselwirkung des tiefen Grundwassers mit den Sedimenten des Karbons an.

Demgegenüber treten die Salzgehalte in den höheren Bereichen des Ostfeldes zurück. Mit abnehmender Tiefe entwickeln sich die Isotopensignaturen des gelösten Sulfats in eine für Sulfid-Oxidation typische Richtung. der Einfluss von mesozoischen Sedimenten ist nicht signifikant.  Intermediäre Wässer lassen sich über eine Mischung dieser beiden Endglieder erklären. Mittels Mischungsberechnungen und inverser geochemischer Modellierung wird versucht, den Einfluss unterschiedlicher geochemischer Prozesse auf die jeweiligen Wässer zu bewerten und zu quantifizieren. Ein weiterer Fokus liegt in der Quantifizierung der Sulfid-Oxidation und der damit verbundenen Menge an neu gebildeten Metalloxiden und -hydroxiden.  



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