Geogenes Uran in der deutschen Trias – Akkumulation und Grundwassereintrag

Andre Banning1
1 Lehrstuhl Angewandte Geologie, Ruhr-Universität Bochum

1.4 in Wasserqualität in Grundwasser und Flusseinzugsgebieten

26.03.2020, 14:30-14:45, Weißer Saal

Das Auftreten erhöhter Konzentrationen von Uran (U) im Grund- und Trinkwasser ist weltweit von wachsender wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Bedeutung, vor allem aufgrund des kanzerogenen und nephrotoxischen Charakters des Spurenmetalls (Bjørklund et al. 2017). Uran ist ein inkompatibles Element im Zuge der magmatischen Differentiation, es akkumuliert in Restschmelze und späten Abkühlungsprodukten sowie in Sedimenten, die aus ihrer Erosion stammen. Im triaszeitlichen Deutschland wurden Sedimentbecken sukzessive mit erodiertem Material aus variszischen Gebirgszügen gefüllt. Insbesondere deren südlichen Teile (Moldanubikum) repräsentieren eine hochdifferenzierte Provenanz, so dass die damit verbundenen triassischen Sedimentbecken ein hohes U-Potenzial aufweisen. Aber auch weiter nördlich anstehende triassische Sedimente, die aus der Erosion weniger differenzierter Provenanz (Rhenoherzynikum) stammen, sind zum Teil mit erhöhten Grundwasserkonzentrationen assoziiert, wobei verschiedene anthropogene Einflüsse zu ihrer Mobilisierung beitragen. Hier werden verschiedene Fälle von geogenen U-Vorkommen in triassischen Aquifersystemen, die für die Trinkwassergewinnung verwendet werden, vorgestellt und verglichen.

Die Nordseeinsel Helgoland besteht aus Buntsandstein, der durch Salztektonik über den Meeresspiegel gehoben wurde. Im ansonsten weitgehend homogenen roten Sandstein finden sich Cu- und U-führende Hohlraumfüllungen und "Fischaugen" – runde Bleichflecken, teilweise mit schwarzem U-reichem Kern. Sie stellen die Quelle des geogenen U dar, das hauptsächlich in der Karbonatfraktion gebunden vorliegt. Auf Helgoland wird Brackwasser mit teilweise erhöhten U-Konzentrationen mittels Umkehrosmose für den Einsatz als Trinkwasser aufbereitet. Niederschlagswasser wird in den Grundwasserleiter (eine künstliche Aufschüttung von Buntsandsteinschutt) versickert. Das Süßwasser löst dabei einen Teil des geogenen U aus dem Sandstein und führt bei Ebbe zu U-Grundwasserspitzen (Meurer und Banning 2019).

Syndiagenetische U-führende Karbonat-Fluorapatit-Einschaltungen ("Phoscretes") in Keuper-Aquifer-Sandsteinen Frankens zeigen eine struktur- (CO32- Substitution für PO43-) und strahlungsbedingt (α-recoil Schäden durch U-Zerfall) erhöhte Minerallöslichkeit. Extraktionsversuche zeigen eine Freisetzung von U in das Grundwasser während der Verwitterung (Banning und Rüde 2015). Dies wurde als verantwortlicher Mechanismus für die weit verbreiteten Grundwasser-U-Konzentrationen in der Region identifiziert (16 % der Brunnen über dem deutschen Trinkwassergrenzwert von 10 μg L-1). Weiter nördlich liegen im Keuper-Aquifer-Sandstein anstelle von Phoscretes dolomitische Einschlüsse ("Dolcretes") vor. Mineralogische und mobilitätsbezogene Daten zeigen, dass auch diese Fazies ein signifikantes Potenzial zur U-Freisetzung in das Grundwasser aufweist (Steffanowski und Banning 2017). Die beiden U-führenden Fazies kontrollieren das geogene U-Grundwasserproblem in Nordbayern.



Banning, A.; Rüde, T.R. (2015): Apatite weathering as a geological driver of high uranium concentrations in groundwater. Appl. Geochem. 59, 139-146.

Bjørklund, G.; Christophersen, O.A.; Chirumbolo, S.; Selinus, O.; Aaseth, J. (2017): Recent aspects of uranium toxicology in medical geology. Environ. Res. 156, 526-533.

Meurer, M.; Banning, A. (2019): Uranmobilisierung im Helgoländer Buntsandstein – Auswirkungen auf die Brack- und Trinkwasserqualität. Grundwasser 24, 43-50.

Steffanowski, J.; Banning, A. (2017): Uraniferous dolomite – a natural source of high groundwater uranium concentrations in northern Bavaria, Germany? – Environ. Earth Sci. 76, 508-518.



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