Contact

Dr. Johanna Lippmann-Pipke
Head Reactive Transport
j.lippmann-pipke@hzdr.de
Phone: +49 351 260 - 4660

Katrin Gerstner
Secretary Neuroradiopharmaceuticals
Secretariat / Research Site Leipzig
k.gerstnerAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 4601, 4600
Fax: +49 351 260 - 4699

Staßfurt: Fluidtransport in Steinsalz - räumliche Verteilung und Dynamik


Dieses Projekt war Teil des vom BMBF geförderten und von der BGR koordinierten Forschungsverbundprojekt "Dynamik gefluteter oder abgesoffener Salzbergwerke und ihres Deckgebirgsstockwerks" (01.09.2006 - 30.06.2010).

Bei diesem Forschungsverbundprojekt ging es um die massiven Folgeschäden, die geflutete Salzbergwerke unter der Stadt Staßfurt (Sachsen-Anhalt) verursachen. Staßfurt ist seit Mitte des 19. Jahrhunderts Standort zahlreicher Salzbergwerke. Durch die damals noch mangelnde geotechnische Erfahrung sind diese Gruben allesamt durch einfließendes Wasser verloren gegangen. Das führte bis in die Gegenwart zum unkontrollierten Auswaschen des Salzes im Untergrund durch eindringendes Grundwasser. Die Folge sind bis zu 7 Meter tiefe Absenkungen und Einbrüche der Erdoberfläche, weswegen bereits große Teile der Innenstadt abgerissen und teilweise in einen See umgewandelt werden mussten. Weitere schwere Schäden sind zu erwarten.

Dieser Verbund besteht aus mehreren Forschungseinrichtungen, Universitäten und Unternehmen und untersucht umfassend die aktuelle Situation, um die weitere Entwicklung im Stadtgebiet abschätzen zu können. So soll Staßfurt ein gewisses Maß an Planungssicherheit für die Zukunft gegeben werden.

Unser Beitrag besteht darin, die Dynamik und den Stofftransport des Grundwassers aus Bohrkernen des Salzgesteins zu untersuchen, also Fließmuster und Stofftransport auf der Milli- und Mikrometerskala zu visualisieren und zu quantifizieren. Dazu führen wir Durchflussexperimente mit radioaktiv getracertem Wasser durch, die Bildgebung erfolgt mittels eines Positronen-Emissions-Tomografen (PET).


Die Positronen-Emissions-Tomographie in den Geowissenschaften

Die PET wird vornehmlich aus Kostengründen in den Geowissenschaften selten angewendet. Daher ist bislang entsprechend wenig auf diesem Gebiet geforscht worden.
Wissenschaftler des ehemaligen Instituts für Interdisziplinäre Isotopenforschung (IIF, heute Mitglieder der Abteilung Reaktiver Transport des Instituts für Ressourcenökologie des HZDR) erforschen seit 1999 intensiv die Möglichkeiten, die diese Technologie für die Geowissenschaften bieten. Hierzu steht seit 2007/2008 ein kommerziell erhältlicher MiniPET-Scanner zur Verfügung. Bohrkerne und Sedimentsäulen bis 10 cm Durchmesser können mit einer räumlichen Auflösung von 1,15 mm und einer zeitlichen Auflösung von ab 60 s gescannt werden. Als PET-Nuklide stehen eine Reihe von Isotopen zu Auswahl, die je nach Problemstellung als inerte Tracerverbindungen angewendet werden. Radiotracerkonzentrationen von 10-8g/l können problemlos detektiert werden.


Kooperationspartner

Das Institut für Geowissenschaften der Universität Mainz erstellt hochauflösende CT-Daten der inneren Strukturen dieser Bohrkerne, mit denen die Fließmuster abgeglichen werden. Zusätzlich werden Particle-Tracking Simulationen der Fließmuster durchgeführt, die auf der Lattice-Boltzmann - Methode basieren. Der Abgleich dieser Simulationsdaten mit den Messdaten des PET soll zu einer Erweiterung des Prozessverständnisses sowie zu möglichen Strategien des Upscalings auf die Kilometerskala führen.


Finanzierung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträgerschaft: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Koordination: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)



Ansprechpartner

Dr. Johannes Kulenkampff (HZDR, Abt. Reaktiver Transport)