Vererzungen (Cu, U) im Buntsandstein Helgolands – Vorkommen und Auswirkung auf die Brack- und Trinkwasserqualität

Maike Meurer1, Andre Banning1
1 Lehrstuhl Angwandte Geologie, Ruhr-Universität Bochum

P 19.4 in Young Hydrogeologists forum

Die Nordseeinsel Helgoland liegt ca. 65 km vom deutschen Festland entfernt und ist u.a. durch ihre einzigartige Flora und Fauna ein zunehmend beliebtes Ziel für Touristen und Forscher. Der wachsende Tourismus sorgt für einen sukzessive steigenden Wasserbedarf.

Helgoland ist größtenteils aus massivem Buntsandstein aufgebaut, welcher sich nicht gut zur Grundwasserspeicherung eignet (Schmidt-Thomé, 1987). Aus diesem Grund wurde bis in die 1960er Jahre das Regenwasser in Sammelzisternen gespeichert und als Trinkwasserquelle genutzt. Im NE der Insel hat sich in einer anthropogenen Aufschüttung durch versickertes Regenwasser eine Brackwasserlinse ausgebildet. Daraus fördern zurzeit vier Brunnen das angereicherte Wasser zum Wasserwerk, wo es seit den 1980er Jahren durch Umkehrosmose zu Trinkwasser aufbereitet wird (Grube, 2002). Das so gewonnene Permeat durchläuft im letzten Schritt einen mit Karbonat gefüllten Aufhärtungsfilter.

Der rote Buntsandstein auf Helgoland weist einige Besonderheiten auf. Er zeigt stellenweise Kupfervererzungen sowie kreisrunde Entfärbungshöfe auf, in deren Mitte teilweise noch dunkle U/V-reiche Kerne enthalten sind (Mempel, 1960). Diese Arbeit soll nun klären, ob es durch die Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen im Buntsandstein zu einer geogenen Beeinflussung der Qualität des Brackwassers kommt, wobei ein besonderes Augenmerk auf die Spurenelementkonzentrationen von Cu, U und V gelegt wird.

Um diese Fragen zu beantworten wurden sowohl Gesteins- als auch Wasserproben auf Helgoland genommen, die nun mit verschiedenen Methoden analysiert werden. Die Gesteinsproben wurden zur Bestimmung des Mineralgehaltes mit Röntgendiffraktometrie sowie zur geochemischen Charakterisierung mit INAA/ICP-MS untersucht. Ausgesuchte Dünnschliffe werden mit der Mikrosonde und LA-ICP-MS analysiert. Außerdem sind Extraktionsversuche zur Einordnung von Festphasenfraktionierung und Mobilität der betrachteten Spurenelemente geplant. Bei den Wasserproben handelt es sich hauptsächlich um Brackwasserproben aus den Brunnen. Zusätzlich wurden noch die einzelnen Aufbereitungsstufen des Wasserwerks sowie Regen- und Meerwasser beprobt. Die Wasserproben werden mithilfe von IC und AAS auf ihre Hauptkationen und -anionen analysiert sowie die Konzentrationen der Spurenelemente Cu, V und B mittels ICP-OES sowie U mittels ICP-MS bestimmt.

Erste Ergebnisse geben bereits Hinweise hinsichtlich der Spurenelementverteilung in Gesteinen und Wässern. Während die Gesteine beispielsweise Urangehalte von 0,5 bis 65 µg g-1 mit maximalen Werten in den Entfärbungshöfen vorweisen, zeigen die Brackwässer eine maximale Konzentration von 4,9 µg L-1 U. Dieser Wert liegt über den Konzentrationen in Regen- und Meerwasser (z.B. Ku et al., 1977) und ist vermutlich durch Lösung aus dem Buntsandstein zu erklären.  



GRUBE, A. (2002): Trinkwasserbroschüre. (Kreis Pinneberg - Fachdienst Umwelt - Öffentlichkeitsarbeit, Hrsg.). Pinneberg.

KU, T.-L., KNAUSS, K.G., MATHIEU, G.G. (1977): Uranium in open ocean: concentration and isotopic composition. Deep-Sea Research, Vol. 24, pp. 1005-1017. Britain.

MEMPEL, G. (1960): Neue Funde von Uran-Vanadium-Kernen mit Entfärbungshöfen. Geologische Rundschau, September 1960, Volume 49, Issue 1, pp 263-276. Hannover.

SCHMIDT-THOMÉ, P. (1987): Helgoland - Seine Dünen-Insel, die umgebenden Klippen und Meeresgründe. (M. P. Gwinner, Hrsg.). Berlin/Stuttgart: Gebrüder Borntraeger (Sammlung Geologischer Führer, Band 82).